一种微流体混合工艺及混合装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明属于微流体技术领域，特别是涉及一种微流体混合工艺及混合装置。
【背景技术】
[0002]现有的微流控芯片反应腔内的主动式混合器都是立于腔底，从下至上混合液体。现有的工艺方法有的是采用在反应腔底扎孔填充材料，但该方法容易产生液体的泄露；或采用光刻技术，在加工微流控芯片的同时，在反应腔底部直接加工出微米级混合器，但由于尺寸的限制该方法较难实现。常规的PDMS材料在常温下需要48小时才能固化，UVPDMS材料可以实现短时间内固化。
【发明内容】
[0003]针对上述存在的技术问题，本发明提供一种微流体混合工艺及混合装置，它在单独加工微混合器时，不受反应腔内尺寸的限制，简化了工艺流程，利用UVPDMS在紫外光照射下能够迅速固化的特点，在较短时间内能够加工出长度为3-5mm，直径为Φ 520 μ m- Φ 820 μ m的纤毛混合器，缩短了加工的时间，降低了制作成本；在微流控芯片的反应腔内能够实现从上至下的液体混合。
[0004]本发明的目的是通过以下技术方案来实现的:
[0005]本发明一种微流体混合工艺，采用磁性UVPDMS材料加工垂直于载玻片上的纤毛混合器，然后利用键合工艺将混合器倒置于微流控芯片的反应腔内，形成整体混合微流控芯片，采用电磁铁驱动整体混合微流控芯片实现微流体混合；所述混合器的制作工艺，包括如下步骤:
[0006](1)在载玻片上固定牺牲层沉积腔，将蜡加热融化后沉积在沉积腔内构成牺牲层；
[0007](2)在蜡尚未完全硬化前，采用螺口塑钢针头在牺牲层扎1个直径为Φ 520 μηι-φ 820 μ m 的通孑L ;
[0008](3)将UVPDMS材料和微米级铁粉充分混合后装入医用注射器针管内，并在注射器末端安装比通孔直径小的外径为Φ 420 μ m- Φ 720 μ m的螺口塑钢针头；
[0009](4)检测材料是否顺畅挤出:若不能流畅挤出，检测材料是否混合均匀或者针头是否有堵塞的现象，再次重新调匀材料或调整针头直至材料能从针头顺畅挤出；
[0010](5)在挤出测试结束后，牺牲层固定在载玻片上，将针管固定在具有升降功能的升降台上；通过遮光板遮挡针管和针头部位，露出针头末端到牺牲层之间部分，反应腔斜上方放置紫外光源，采用微栗将注射器内的复合材料注入通孔，每次挤出0.5mm的高度后提升针管停顿5-10分钟，使挤出的材料在紫外光的照射下产生固化；
[0011](6)材料固化结束后，降低针管重新将针头探入通孔重复挤出、曝光、停顿的过程，直至填充满整个通孔，去除牺牲层后即得到垂直立于载玻片上的混合器。
[0012]进一步地，所述牺牲层沉积腔面积为6x6mm，厚度为3_5mm，所述牺牲层的厚度为3_5mm0
[0013]进一步地，所述磁性复合UVPDMS材料由UVPDMS材料掺杂微米级铁粉构成，UVPDMS材料和固化剂的配比为1:1，铁粉采用直径小于5 μπι的微米级铁粉，铁粉掺杂量占总的混合物比重为35% w/w-45% w/w。
[0014]进一步地，所述键合工艺是采用键合机将载有混合器的载玻片倒置并键合于微流控芯片的顶部，混合器置于微流控芯片的反应腔内。
[0015]本发明用于微流体混合工艺的混合装置，包括微流控芯片、电磁铁、载玻片及混合器，所述混合器为磁性复合UVPDMS材料制成的固定在载玻片上的1个柱形结构，带有混合器的载玻片倒置于微流控芯片上方，键合于微流控芯片顶部，载玻片上的混合器置于微流控芯片的反应腔内，形成整体混合微流控芯片，整体混合微流控芯片置于电磁铁顶部边缘。
[0016]进一步地，所述磁性复合UVPDMS材料由UVPDMS材料掺杂微米级铁粉构成，UVPDMS材料和固化剂的配比为1:1，铁粉掺杂量占总的混合物比重为35% w/w-45% w/w。
[0017]本发明的有益效果为:
[0018]本发明采用单独加工混合器的方法，利用UVPDMS材料固化时间短的特点，在短时间内能够快速加工出长度为3-5mm，直径为Φ 520 μ m- Φ 820 μ m的纤毛混合器，利用键合技术将其倒置于微流控芯片反应腔之内，实现从上至下的液体混合。单独加工微混合器不受反应腔内尺寸的限制，简化了工艺流程，键合技术也较为成熟和简单，整个工艺得到简化。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的工艺流程示意图；其中(al)为沉积牺牲层，(a2)为(al)的俯视图；(bl)为穿完通孔的牺牲层；(b2)为(bl)的俯视图；(c)为UVPDMS材料沉积填充通孔并在紫外光照射下固化；⑷为UVPDMS材料充满通孔并固定在载玻片上；(e)为去除牺牲层后形成的混合器。
[0020]图2为本发明中整体混合微流控芯片键合过程示意图。
[0021]图3为本发明中驱动电磁铁连接示意图。
[0022]图4为本发明中混合器在驱动电磁铁上的放置位置示意图。
[0023]图5为本发明采用矩形波、正弦波、三角波在2Hz驱动频率下产生磁场强度曲线图。
[0024]图中:1.载玻片，2.牺牲层沉积腔，3.牺牲层，4.注射器，5.螺口塑钢针头，6.通孔，7.微栗，8.支架，9.磁性UVPDMS材料，10.遮光板，11.紫外固化灯，12.混合器，13.微流控芯片，14.反应腔，15.通道入口，16.混合微流控芯片，17.电磁铁。
【具体实施方式】
[0025]下面通过实施例和附图对本发明作进一步详述。
[0026]实施例:如图1-图3所示，本发明采用磁性复合UVPDMS材料9加工出垂直于载玻片1上的混合器12，然后利用键合工艺将混合器12倒置于微流控芯片13的反应腔14内，形成整体混合微流控芯片16，采用电磁铁17驱动整体混合微流控芯片13实现微流体的混合；可达到在2分钟内60uL液体的80%以上混合。
[0027]如图1所示，所述混合器12的制作工艺，包括如下步骤:
[0028](1)如图1 (al)、(a2)所示，在载玻片1上固定牺牲层沉积腔2，在沉积腔2内沉积融化的錯构成牺牲层3，牺牲层沉积腔面积为6x6mm，厚度为3_5mm ；
[0029](2)如图l(bl)、(b2)所示，在蜡固化后2.5分钟后，尚未完全硬化前，采用直径为Φ 520 μ m- Φ 820 μ m螺口塑钢针头5穿透牺牲层3得到直径为Φ 520 μ m_ Φ 820 μ m的1个通孔6，将牺牲层从载玻片上取下来，清除通孔内和牺牲层底部的碎肩再次将牺牲层固定在干净的载玻片上；本例采用Φ 520 μ m通孔直径；
[0030](3)将UVPDMS和固化剂按照1:1的比例配好，并在UVPDMS中掺杂35% w/w-45%w/w的微米级铁粉形成磁性复合材料，充分混合后将复合材料装入医用注射器针管内，并在注射器末端装比通孔直径小的外径为Φ 420 μ m- Φ 720 μ m的螺口塑钢针头，本例采用直径Φ 420 μ m的螺口塑钢针头；
[0031](4)采用手动的方式，或将注射器固定在微栗驱动装置上测试复合材料是否能从针头流畅挤出。若不能流畅挤出考虑材料是否混合均匀是否有堵塞针头的现象，再次调整针头或重新调匀材料直至材料能从针头顺畅挤出。
[0032](5)如图1(c)所示，此时操作人员需戴好防护紫外线眼镜，牺牲层固定在载玻片上，将针管固定在一个具有升降功能的升降台上，将针头与通孔对准；针管和针头部位用遮光板遮挡，只露出针头末端到牺牲层之间部分，在针头附近放置紫外光源，采用微栗以10 μ L/s的速度将复合材料注入通孔，每次挤出