一种具有超亲水废液区结构的微流控芯片的制作方法

1.本实用新型涉及微流控技术领域，具体涉及一种具有超亲水废液区结构的微流控芯片。


背景技术：

2.目前，在微流控平台上，关于微流道局部区域表面超亲水改性的技术还比较少有报导。现有技术中为了实现微流道内局部表面亲水性，其中一种方法是通过在微流道表面粘贴一层超亲水薄膜以实现亲水性，此方法对所粘贴的薄膜的厚度有严格的要求，且粘贴薄膜的过程中操作工艺繁杂，不利于大批量的工业化生产；另外一种方法是对微流控芯片的整体进行亲水处理，这样会导致无法更细致的控制局部区域的亲水性。
3.因此，有必要对现有的微流控芯片的超亲水结构进行改进。


技术实现要素：

4.本实用新型提供一种具有超亲水废液区结构的微流控芯片。通过在废液区的微结构上设置超亲水涂层，实现对芯片的废液区局部区域的超亲水改性，增加自驱动流动速度的目的。
5.具体地，本实用新型采用以下技术方案：
6.本实用新型提供一种微流控芯片，包括废液区，所述废液区具有流道边框，所述流道边框内设置有多个微柱结构，所述微柱结构表面设置有sio2/tio2亲水涂层。
7.所述sio2/tio2亲水涂层中tio2表面丰富的自由基，容易吸附和解离水分子，形成亲水表面羟基，实现废液区的超亲水改性。
8.根据本实用新型的提供的一些实施方式，所述sio2/tio2亲水涂层的亲水角度为2～10
°
。
9.根据本实用新型的提供的一些实施方式，所述sio2/tio2亲水涂层中sio2和tio2的质量比为sio2:tio2＝(0.05～0.25):1。
10.在一些实施方式中，所述sio2/tio2亲水涂层中sio2和tio2的质量比为sio2:tio2＝0.05:1、sio2:tio2＝0.08:1、sio2:tio2＝0.1:1、sio2:tio2＝0.15:1、sio2:tio2＝0.2:1、sio2:tio2＝0.25:1，等等。
11.根据本实用新型的提供的一些实施方式，所述废液区入口处设有多条带缺口的凸条，相邻的凸条间缺口交错分布。
12.在一些实施方式中，所述凸条数量为三条。
13.在一些实施方式中，所述凸条上缺口的宽度为100～400μm。
14.根据本实用新型的提供的一些实施方式，所述微柱结构的直径为100～300μm。
15.根据本实用新型的提供的一些实施方式，相邻所述微柱结构的间距为150～500μm。
16.根据本实用新型的提供的一些实施方式，所述微柱结构与流道边框间设置有多个
长条形凸起结构。
17.在一些实施方式中，所述长条形凸起结构的长度为300～1000μm。
18.在一些实施方式中，相邻所述长条形凸起结构的间距为100～200μm。
19.根据本实用新型的提供的一些实施方式，所述微流控芯片还包括依次连接的加样区、反应区和检测区，所述废液区与所述检测区连接，并分别在所述检测区的两侧。
20.根据本实用新型的提供的一些实施方式，所述微流控芯片分为底板和盖板，所述加样区、反应区、检测区和废液区设置在所述底板上，所述盖板与所述底板封合形成密闭微流道。
21.在一些实施方式中，所述盖板在加样区对应位置设置有加样孔。
22.在一些实施方式中，所述盖板在废液区对应位置设置有排气孔。
23.根据本实用新型的提供的一些实施方式，所述微流控芯片选用预先经过表面处理且亲水角度为50～70
°
的芯片材料。
24.本实用新型具有以下技术效果：
25.(1)本实用新型提供的微流控芯片中，通过在微柱结构表面设置sio2/tio2亲水涂层，使得微流控芯片具备超亲水的废液区结构，实现微流控芯片分段控制表面亲水性。
26.(2)本实用新型提供的微流控芯片中，在微柱结构与流道边框间设置有多个长条形凸起结构，在液体流入废液区后，液体在微柱结构区域流动，产生的气泡从长条形凸起结构与流道边框的间隙处排出。
27.(3)本实用新型提供的微流控芯片中，在废液区入口处设有多条带缺口的凸条，相邻的凸条间缺口交错分布。凸条的设置一方面可以用于控制液体流入废液区内，另一方面，可以防止制作涂层时超亲水表面改性试剂溢出废液区。
附图说明
28.图1显示了本实用新型实施例的废液区的结构示意图；
29.图2显示了本实用新型实施例的微流控芯片的结构示意图。
30.其中：1-废液区，11-流道边框，12-微柱结构，13-sio2/tio2亲水涂层，14-长条形凸起结构，15-凸条，16-排气孔，2-加样区，21-加样孔，3-反应区，4-检测区，100-底板，200-盖板。
具体实施方式
31.下面将结合附图对本实用新型的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
32.在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
33.在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
34.如图1和图2所示，本实施例提供的一种微流控芯片，包括废液区1，所述废液区1具有流道边框11，所述流道边框11内设置有多个微柱结构12，所述微柱结构12表面设置有sio2/tio2亲水涂层13。
35.通过在微柱结构12表面设置sio2/tio2亲水涂层13，使得微流控芯片具备超亲水的废液区1结构。其中，超亲水能力主要是因为涂层中tio2表面丰富的自由基，容易吸附和解离水分子，形成亲水表面羟基；另外sio2作为粘结剂，赋予涂层一定的粘附作用，且sio2的含量也制约着液体的流动速度。
36.同时，微柱结构12的设置可以在制作sio2/tio2亲水涂层13时吸附喷涂的超亲水表面改性试剂，使得超亲水表面改性试剂能更均匀的分布在整个废液区1，由此更好的形成sio2/tio2亲水涂层13。进一步的，所述微柱结构的直径为100～300μm，相邻所述微柱结构的间距为150～500μm。
37.进一步的，所述sio2/tio2亲水涂层13的亲水角度为2～10
°
。当sio2/tio2亲水涂层13的亲水角度在此范围内时，可以加快液体在废液区内的流动速度，例如，可以使得流入废液区1的液体流速从原来的0.05～0.1mm/s加快至0.2～0.5mm/s。
38.作为一种优选的技术方案，所述sio2/tio2亲水涂层13中sio2和tio2的质量比为sio2:tio2＝(0.05～0.25):1。当sio2和tio2的添加比例在上述范围内时，可以将sio2/tio2亲水涂层13的亲水角度调节为2～10
°
。
39.具体的，在制作sio2/tio2亲水涂层13时，先配制超亲水表面改性试剂，所述超亲水表面改性试剂主要包括tio2、sio2和乙醇溶液，其中sio2和tio2的质量比为sio2:tio2＝(0.05～0.25):1，之后使用口径0.3mm以下的喷枪以直线形式将超亲水表面改性试剂喷涂于废液区1的微柱结构12表面，每次喷涂5～10μl，喷涂完成后立即放入50℃左右烘箱干燥，提高试剂分布均匀性。
40.作为一种优选的技术方案，所述微柱结构12与流道边框11间设置有多个长条形凸起结构14。
41.进一步的，通过设置长条形凸起结构14，可使得在喷涂超亲水表面改性试剂时，超亲水表面改性试剂被长条形凸起结构14阻隔在微柱结构12区域，而不会接触到流道边框11，即喷涂超亲水表面改性试剂后的效果是，只在微柱结构12区域形成了sio2/tio2亲水涂层13，长条形凸起结构14与流道边框11的间隙位置未形成sio2/tio2亲水涂层13。在液体流入废液区1后，液体在微柱结构12区域流动，产生的气泡从长条形凸起结构14与流道边框11的间隙处排出。
42.进一步的，相邻所述长条形凸起结构14的间距为100～200μm。由此，使得液体流入废液区1后产生的气泡更顺畅的进入长条形凸起结构14与流道边框11的间隙处并排出。
43.进一步的，所述长条形凸起结构14的长度为300～1000μm。
44.具体的，微柱结构12的尺寸、间距，以及长条形凸起结构14的尺寸、间距，均由超亲
水试剂的亲水性、粘度决定。一般的，超亲水表面改性试剂的亲水性越强、粘度越低，就需要更小的微柱结构12的尺寸和间距，以使得超亲水表面改性试剂能均匀分布形成sio2/tio2亲水涂层13；同样的也需要更小的长条形凸起结构14的尺寸和间距，以避免超亲水表面改性试剂干燥过程中从长条形凸起结构14的间距处流出。
45.作为一种优选的技术方案，所述废液区1入口处设有多条带缺口的凸条15，相邻的凸条15间缺口交错分布。凸条15的设置一方面可以用于控制液体流入废液区1内，另一方面，可以防止制作涂层时超亲水表面改性试剂溢出废液区1。
46.进一步的，所述凸条15数量为三条。由此，可以在不增大加工难度的情况下更好的控制流入液体的流动以及阻止超亲水表面改性试剂溢出。
47.进一步的，所述凸条15上缺口的宽度为100～400μm。
48.作为一种优选的技术方案，所述微流控芯片还包括依次连接的加样区2、反应区3和检测区4，所述废液区1与所述检测区4连接，并分别在所述检测区4的两侧。
49.进一步的，所述微流控芯片分为底板100和盖板200，所述加样区2、反应区3、检测区4和废液区1设置在所述底板100上，所述盖板200与所述底板100封合形成密闭微流道。
50.进一步的，所述盖板200和底板100通过超声焊接或双面胶将其封合，形成密闭微流道。
51.进一步的，所述盖板200在加样区2对应位置设置有加样孔21。由此，可以方便的从加样孔21处加入样本，然后样本在密闭的微流控芯片完成整个反应及检测操作。
52.进一步的，所述盖板200在废液区1对应位置设置有排气孔16。由此，可以使得液体流入废液区1后产生的气泡从排气孔16处排出，确保微流控芯片内样本流通顺畅，检测结果稳定准确。
53.进一步的，所述微流控芯片选用预先经过表面处理且亲水角度为50～70
°
的芯片材料。将微流控芯片的芯片材料经过整体的表面处理使得微流控芯片整体如加样区、反应区、检测区以及废液区的初始亲水角度为50～70
°
，以预先达到一定的亲水效果用来实现液体样本在微流控芯片内的正常流动。
54.进一步的，所述芯片材料选自ps、pmma、pdms中的任意一种或其组合。
55.尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施方案以及实施例，可以理解的是，上述实施方案、实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施方案、实施例进行变化、修改、替换和变型。