一种基于交流电热的高通量微混合芯片及其制备方法与应用_5

文档序号:9769459阅读:来源:国知局
oCAD软件辅助设计并打印好的三维电极掩膜贴在 粘有两层干膜光刻胶的表面含有ΙΤ0电极引线的玻璃上,并置于金卤导轨射灯下,曝光6s, 去掉掩膜,得到曝光后的表面含有ΙΤ0电极引线的玻璃;
[0184] (10)、显影:将曝光后的表面含有ΙΤ0电极引线的玻璃置于质量百分数为5%碳酸 钠溶液中,显影5min,然后用等离子水冲洗,氮气吹干,并置于温度为80°C的烤箱中烘烤 15m i η,得到三维电极的通道模子;
[0185] (11)、涂抹Ag-PDMS混合物:将Ag、PDMS与固化剂混合,搅拌均匀,然后置于真空栗 中抽真空20min,得到三维电极原料,将三维电极的通道模子置于等离子机的腔室内,在腔 室压力为700毫托及等离子发生器功率为20W的条件下,曝光32s,得到等离子后的三维电极 的通道模子,将三维电极原料均匀涂覆至等离子后的三维电极的通道模子里,压实,并在温 度为150°C的烘烤箱中,加热固化20min;
[0186] 所述的PDMS与固化剂的质量比为10:1;所述的PDMS与Ag的质量比为1:5;
[0187] (12)、去除光刻胶:固化后,去除表面多余的三维电极原料,然后置于质量百分数 为5%的NaOH溶液中浸泡15min,浸泡后用去离子水清洗,然后在温度为100°C下加热lOmin, 得到玻璃基底1;
[0188] 三、芯片的制备:
[0189] 将玻璃基底1设有电极的一侧和PDMS盖片2设有流道的一侧朝上,并列置于等离子 机的腔室内,在腔室压力为700毫托及等离子发生器功率为20W的条件下,曝光32s,然后再 在显微镜下,将玻璃基底1设有电极的一侧和PDMS盖片2设有流道的一侧相对放置,使得第 一组三维电极4-1的一端和第三组三维电极4-3的一端均与粒子反应流道5的一侧相贴合, 第二组三维电极4-2的一端和第四组三维电极4-4的一端均与粒子反应流道5的另一侧相贴 合,按压3min,将按压后的芯片置于温度为80°C下加热30min,得到基于交流电热的高通量 微混合芯片。
[0190] -种基于交流电热的高通量微混合芯片的应用,
[0191] -、颗粒准备:
[0192] ①、缓冲液的配制:向去离子水中加入氯化钾,得到电导率为0.2mS/m的缓冲液I, 向电导率为0.2mS/m的缓冲液I中加入质量百分数为25 %的氨水,至pH值为9.2,得到电导率 为0.2S/m缓冲液II;
[0193] ②、将缓冲液II与荧光素粉混合,得到浓度为1.32Xl(T5m〇l/L的荧光素溶液;
[0194] ③、将无水乙醇与吐温溶液混合,得到A溶液,再将A溶液与缓冲液II混合,得到BII 溶液,将A溶液与荧光素溶液混合,得到D溶液;
[0195] 所述的无水乙醇与吐温的体积比为9:1;所述的A溶液与缓冲液II的体积比为1: 99;所述的A溶液与荧光素溶液的体积比为1:99;
[0196] 二、实验操作:
[0197]①、打开与显微镜相连接的计算机、信号发生器、信号放大器、不波器、显微镜、(XD 以及荧光灯开关,观察设备运转是否正常,然后打开Q-Capture Pro图像采集软件,实时观 察显微镜载物台;
[0198] ②、将基于交流电热的高通量微混合芯片置于等离子机的腔室内,在腔室压力为 700毫托及等离子发生器功率为20W的条件下,曝光时间32s,得到等离子化的芯片,将等离 子化的芯片固定在载物台上,调好芯片位置和焦距,在出口通孔8处滴入BII溶液,至基于交 流电热的高通量微混合芯片的流道润湿,然后将两个25微升的微量进样器固定在注射栗 上,其中一个微量进样器吸入5微升BII溶液,另一个微量进样器吸入5微升的D溶液,再将连 接注射器的两个金属连接器分别插入第一圆形入口通孔6和第二圆形入口通孔7,密封;
[0199] ③、连接好基于交流电热的高通量微混合芯片的ΙΤ0电极引线3和信号放大器之间 的导线,所述的第一组三维电极4-1与第二组三维电极4-2施加的是相位差为180°的驻波, 所述的第三组三维电极4-3和第四组三维电极4-4施加的是相位差为180°的驻波,且第一组 三维电极4-1重复第三组三维电极4-3,施加的电信号频率范围为1MHz,施加的电压范围为 lOVpp~55Vpp。
[0200] ④、启动注射栗,控制注射栗的参数为0.182微升/h,让BII溶液和D溶液以200微 米/s的流速流入,当流道内流体流动速度稳定时,按下信号发生器上的施加信号按钮;
[0201] ⑤、再次调整好焦距和基于交流电热的高通量微混合芯片的位置,直至荧光素粒 子清晰,稳定高度进行视频的检测和录制;
[0202] ⑥、重步骤二③~⑤步,不断调整电压和频率,观察现象并记录;
[0203]⑦、数据的处理和分析。。
[0204]图3为实施例一施加1MHz和48Vpp时,荧光素溶液的混合流场图,由图可知,施加 1MHz,48Vpp时,荧光素溶液的混合流场,可以发现在右侧出口位置,可以实现很好的混合。
【主权项】
1. 一种基于交流电热的高通量微混合芯片,其特征在于基于交流电热的高通量微混合 芯片由玻璃基底(1)和PDMS盖片(2)组成; 所述的玻璃基底(1)表面设有第一组三维电极(4-1)、第二组三维电极(4-2)、第三组三 维电极(4-3)、第四组三维电极(4-4)及ITO电极引线(3); 所述的ITO电极引线(3)由玻璃基底(1)表面的ITO导电膜腐蚀后留存得到;所述的第一 组三维电极(4-1 )、第二组三维电极(4-2 )、第三组三维电极(4-3 )、第四组三维电极(4-4)的 厚度均为76μπι;所述的ITO电极引线(3)的厚度为200nm; 所述的TOMS盖片(2)的下表面设有粒子反应流道(5)、第一流道(10)、第二流道(11)、第 三流道(9 )、第一入口槽(12)及第二入口槽(13 ),粒子反应流道(5)的入口端分别与第一流 道(1 〇)的出口端及第二流道(11)的出口端相连接,粒子反应流道(5)的出口端与第三流道 (9)的入口端相连接;且第一流道(10)的入口端设有第一入口槽(12 ),第二流道(11)的入口 端设有第二入口槽(13),第三流道(9)的出口端设有贯穿PDMS盖片(2)的出口通孔(8); 所述的第一入口槽(12)的中心位置设有贯穿PDMS盖片(2)的第一圆形入口通孔(6);所 述的第二入口槽(13)的中心位置设有贯穿PDMS盖片(2)的第二圆形入口通孔(7); 且PDMS盖片(2)下表面设有与玻璃基底(1)表面的第一组三维电极(4-1 )、第二组三维 电极(4-2 )、第三组三维电极(4-3)及第四组三维电极(4-4)相对应的槽; 所述的PDMS盖片(2)的厚度为5mm~7mm;所述的粒子反应流道(5)深Η为76μπι,长L为 3500μπι,宽W为400μπι;第一流道(10)深为76μπι,长为1.5〇11,入口端宽为3臟,出口端宽为20(^ m;第二流道(11)深为76μηι,长为1.5cm,入口端宽为3mm,出口端宽为200μηι;第三流道(9)深 为76μπι,长为1.2cm,入口端宽为400μπι,出口端宽为3mm;第一入口槽(12)深为76μπι ;第二入 口槽(13)深为 76μπι; 玻璃基底(1)设有电极的一侧和PDMS盖片(2)下表面相对密封,且第一组三维电极(4-1)的一端和第三组三维电极(4-3)的一端均与粒子反应流道(5)的一侧相贴合,第二组三维 电极(4-2)的一端和第四组三维电极(4-4)的一端均与粒子反应流道(5)的另一侧相贴合; 第一组三维电极(4-1)与第二组三维电极(4-2)的水平距离djl为125μπι;第二组三维电极 (4-2)与第三组三维电极(4-3)的水平距离pj为200μπι;第三组三维电极(4-3)与第四组三维 电极(4-4)的水平距离dj2为125μπι;所述的第一组三维电极(4-1)、第二组三维电极(4-2)、 第三组三维电极(4-3)和第四组三维电极(4-4)的另一端均与ΙΤΟ电极引线(3)相贴合; 所述的第一组三维电极(4-1)由第一三维电极(4-1-1)和第二三维电极(4-1-2)组成; 第一三维电极(4-1-1)和第二三维电极(4-1-2)之间的水平距离d3为200μπι;所述的第一三 维电极(4-1-1)与粒子反应流道(5)贴合的一端宽dl为225μπι;所得第二三维电极(4-1-2)与 粒子反应流道(5)贴合的一端宽d2为200μπι ; 所述的第二组三维电极(4-2 )、第三组三维电极(4-3)和第四组三维电极(4-4)的结构 与第一组三维电极(4-1)相同。2. 根据权利要求1所述的一种基于交流电热的高通量微混合芯片,其特征在于第一流 道(10)与第二流道(11)之间的夹角为60°。3. 根据权利要求1所述的一种基于交流电热的高通量微混合芯片,其特征在于第一圆 形入口通孔(6)的直径为1mm;第二圆形入口通孔(7)的直径为1_。4. 如权利要求1所述的一种基于交流电热的高通量微混合芯片的制备方法,其特征在 于一种基于交流电热的高通量微混合芯片的制备方法,是按以下步骤进行的: 一、 PDMS通道加工: (1) 、清洗玻璃:首先将玻璃依次置于丙酮和异丙醇中分别超声清洗5min~15min,再用 等离子水冲洗,氮气吹干,然后将氮气吹干后的玻璃置于温度为80°C~120°C下加热15min ~30min,得到预处理后的玻璃; (2) 、光刻胶的平铺:首先将干膜光刻胶一侧的保护层揭掉并粘贴于预处理后的玻璃 上,然后置于塑封机中将干膜光刻胶和玻璃压紧,得到粘有一层干膜光刻胶的玻璃,取另一 张干膜光刻胶,将干膜光刻胶一侧的保护层及粘于玻璃上的干膜光刻胶的另一侧保护层揭 掉,相对贴合,然后置于塑封机中将干膜光刻胶和玻璃压紧,得到粘有两层干膜光刻胶的玻 璃; 所述的干膜光刻胶为杜邦公司生产型号为SD238的干膜光刻胶,厚度为38μπι; (3) 、曝光:将经AutoCAD软件辅助设计并打印好的PDMS掩膜贴于粘有两层干膜光刻胶 的玻璃上,得到预曝光的玻璃,将透光板和遮光板依次置于预曝光的玻璃表面上,并置于金 卤导轨射灯下,预热lmin,预热后去掉遮光板,曝光6s,然后去掉透光板、掩膜及玻璃上的保 护层,得到曝光后的玻璃; (4) 、显影:将曝光后的玻璃置于质量百分数为5%的碳酸钠溶液中,显影5min~6min, 然后用等离子水冲洗,氮气吹干,并置于温度为80°C的烤箱中烘烤lOmin~20min,得到PDMS 通道模子; (5) 、浇筑PDMS:将PDMS与固化剂混合,搅拌均匀,然后置于真空栗中抽真空20min~ 30min,得到硅烷化处理剂,用锡箱纸将TOMS通道模子包覆成一个方形开口槽,且PDMS通道 模子的通道一侧朝上放置,然后把锡箱纸包好的TOMS通道模子放置在真空栗中,将50yL~ 100yL的硅烷化处理剂注入锡箱纸包好的PDMS通道模子,抽真空2min~3min,静置lOmin~ 15min,再在硅烷处理后的PDMS通道模子上浇筑TOMS,抽真空20min~30min,最后置于温度 为80°C~100°C的烘烤箱中加热1.5h~2h,固化; 所述的PDMS与固化剂的质量比为10:1; (6) 、PDMS通道处理:将固化后的PDMS从PDMS通道模子上揭下,并用刀片将其切割成规 则的形状,然后用打孔器打好第一圆形入口通孔(6)、第二圆形入口通孔(7)及出口通孔 (8),得到PDMS盖片(2); 二、 三维电极的加工: (1) 、清洗IT0玻璃:首先将
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