专利名称：一种三层结构的微流体芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种生物芯片，特别是一种三层结构的微流体芯片。
背景技术：
当前的生物芯片一般是两层结构。一层是基底，上面制作有管道、反应腔等微结构或者生物分子探针阵列，另一层是盖片，上面制作有液体的入口和出口。将两层键合在一起就形成封闭的微芯片。制作过程是利用硅、玻璃、聚合物等做为基底层材料，通过微机械光刻和腐蚀工艺、LIGA工艺等，在这些基质材料上制作出微结构或者生物分子探针阵列，然后利用同样的方法在盖片上制作出液体的入口和出口，最后通过粘结工艺将两层粘结到一起，形成封闭的微流体结构。这种两层结构的芯片的缺点是如果要在芯片的反应腔或者管道的底部进行某种生化处理，就必须利用手工或者专门的仪器对每个需要进行处理的腔或者管道的底部进行处理，而这种先有腔体的三维结构，然后再在微管道或者反应腔底部进行的操作相对会比较困难，而且很难实现大批量的工艺制作。另一个缺点是，由于生化点样对基质表面有一定的要求，这就限制了芯片材料的种类，这样既不易降低成本，又增加了点样时表面处理和其它工序的难度。
例如如果想在某个微流体芯片的反应腔底制作微阵列探针，现有的技术就只能是首先按上述方法在第一层芯片上制作出需要的包括反应腔在内的微结构，然后用手工或者点样仪在反应腔的底部逐个进行点样，最后制作盖片层并将两层粘结在一起。或者先制作两层，然后粘结，而对应反应腔的位置是不封闭的，等粘结之后再用手工或者点样仪在腔底点样。这种先有腔体的三维结构，然后再在腔中进行的操作相对很困难，而且如果要批量制作，就必须逐个芯片进行，这样不仅耗费人力、物力，而且需要大量的时间。
本实用新型的内容本实用新型的目的是提供一种三层结构的微流体芯片，用这种芯片可以实现在微流体结构的底部方便、大批量地进行生化处理，例如在微流体结构的底部方便、大批量的制作生物分子探针。
本实用新型的目的是按如下技术方案实现的。本实用新型一种三层结构的微流体芯片，其特征是它包括第一层、第二层和第三层，所述第一层的表面上具有生物分子探针阵列或其它生化处理的图形，所述第二层上具有所述芯片的流体管路图形，所述管路图形形成管道贯穿于第二层，且其流体管路图形的位置对应于所述第一层表面上的探针阵列或其它生化处理的图形，所述第二层位于第一层上面，所述第三层位于所述第二层上面，并将第二层封闭。所述第一、二、三层是被键合在一起的。在所述的第三层上具有入口或入口和出口，其位置与所述第二层的图形相对应。
本实用新型中，第一层结构是利用类似于微阵列芯片的工艺技术在平面基质材料上制作生物分子探针阵列或者其它的生化处理的图形，这层结构作为整个芯片流体管路的底部；第二层结构是芯片的流体管路，这是一个没有底部和顶部的管路结构，即管路结构是穿透第二层的，因而这层结构相当于提供了流体管路的侧壁。这部分的流体管路图形对应着第一层结构的探针图形或者生化处理过的图形。第三层结构是整个芯片的盖片，作为整个芯片流体管路的顶部，以形成封闭的管路结构。这一层制作有管路的入口和出口。三层结构键合在一起就形成了一个封闭的具有流体管路的芯片，芯片管路底部的特定位置制作有特定的生物分子探针阵列或者其它生化处理过的图形。如果想实现芯片的大批量制作，只需要分别批量制作各层结构，然后键合即可。由于各层的批量制作技术和键合技术相对成熟，所以这种制作有微阵列探针或者其它的生化处理图形的微流体芯片可以方便地实现大批量制作。
综上所述，本实用新型采用三层结构，解决了现有技术如果想要实现在微流体管路中特定的一些位置，例如反应腔底部，制作生物分子探针阵列或者其它生化处理的图形时，由于存在三维结构，因而制作过程复杂，实现大批量制作相对困难的问题。利用本发明设计的结构，要在管路底部的特定位置制作生物分子阵列或者其它生化处理的图形，只需要在第一层的平面结构中利用成熟的微阵列芯片制作技术或者其它技术，在特定位置上大批量地制作这些阵列或图形，然后与第二层和第三层键合在一起即可。本发明的技术与现有技术相比，具有制作过程简单、可以方便实行大批量生产的优点。本实用新型适于基因、生化、医药等行业中使用。
附图及简单说明
图1为本实用新型中的第一层结构示意图，图2为本实用新型中的第二层结构示意图，图2A为图2中的A-A剖视图，图3为本实用新型中的第三层结构示意图，图4为本实用新型的立体图，图5为另一芯片第一层结构示意图，图6为另一芯片第二层结构示意图，图7为另一芯片第三层结构示意图。
图中代号说明101第一层102第二层103第三层104微阵列探针或其它生化处理的图形105微管道侧壁105A孔侧壁106微管道的入口/出口201第一层202第二层203第三层 204微阵列探针或其它生化处理的图形205检测池侧壁 206废液池侧壁207微管道侧壁 208试剂池侧壁209样品池侧壁 210样品入口实施例本实用新型芯片包括第一层101、第二层102和第三层103，第一层101如图1所示，其上端面上具有生物分子探针阵列104，如图2、2A，第二层102上具有芯片的流体管道图形，形成管道贯穿于该第二层102，提供了流体管路的侧壁，各孔侧壁105A的位置对应于第一层101的各探针阵列104，第二层102位于第一层101上面，如图3，第三层103位于第二层102上面做为盖片将第二层102封闭。如图3，在第三层103上具有入口和出口106，其位置与第二层102的图形对应，即与第二层102的微管道侧壁105对准。上述三层键合在一起形成芯片，如图4示出该芯片的立体示意图。
如图5、6、7所示为另一芯片。如图5，在第一层201的表面具有微阵列探针204。如图6，第二层202位于第一层201上面，在第二层202上具有该芯片的微流体管路，包括样品池侧壁209、试剂池侧壁208、检测池侧壁205、废液池侧壁206，各池侧壁之间由微管道侧壁207连接，各池侧壁与各微管道侧壁形成微流体管道，贯穿于第二层202，且检测池侧壁205的位置对应于第一层201的微阵列探针204位置。如图7，第三层203位于第二层202上面，并将第二层封闭，但在第三层203上具有样品入口210，其位置对准第二层202的样品池侧壁209。上述各侧壁形成了微管道和各相应的池。
上述的第一层、第二层、第三层均由疏水材料如PMMA制作。其制作方法包括
首先在PMMA基底上，利用点样或者原地合成等方法制作微阵列探针或其它生化处理的图形。这是芯片的第一层(图1、5)；然后，利用LIGA工艺在PMMA上制作出微流体管路结构，该管路结构，在垂直于纸面的方向上，是穿透该层的。这是芯片的第二层(图2、6)；第三层的制作(见图3、7)采用LIGA工艺或一般机械加工的方法，在PMMA上制作出微孔洞结构，作为芯片样品的入口；最后将三层粘键合起来。形成完整的芯片。
如果需要批量制作该芯片，只要每层都批量制作，键合后切开，或者每层切开后分别键合即可。
权利要求1.一种三层结构的微流体芯片，其特征是它包括第一层、第二层和第三层，所述第一层的表面上具有生物分子探针阵列或其它生化处理的图形，所述第二层上具有所述芯片的流体管路图形，所述管路图形形成管道贯穿于第二层，且其流体管路图形的位置对应于所述第一层表面上的探针阵列或其它生化处理的图形，所述第二层位于第一层上面，所述第三层位于所述第二层上面，并将第二层封闭；所述第一、二、三层是被键合在一起的。
2.根据权利要求1所述的一种三层结构的微流体芯片，其特征是在所述的第三层上具有入口或入口和出口，其位置与所述第二层的图形相对应。
3.根据权利要求1或2所述的一种三层结构的微流体芯片，其特征是在所述第一层上具有微阵列探针，在所述第二层上具有样品池、试剂池、检测池、废液池，各池之间由微管道连接，所述各池和微管道形成通孔贯穿于第二层，且检测池对应于第一层的微阵列探针位置，在所述第三层上具有样品入口，其位置对应于第二层的样品池。
专利摘要一种三层结构的微流体芯片，其特征是它包括第一层、第二层和第三层，所述第一层的表面上具有生物分子探针阵列或其它生化处理的图形，所述第二层上具有所述芯片的流体管路图形，所述管路图形形成管道贯穿于第二层，且其流体管路图形的位置对应于所述第一层表面上的探针阵列或其它生化处理的图形，所述第二层位于第一层上面，所述第三层位于所述第二层上面，并将第二层封闭。所述第一、二、三层是被键合在一起的。本实用新型制作过程简单，可方便、大批量地进行生化处理，例如在微流体结构的底部大批量制作生物分子探针。本实用新型适于基因、生化、医药等行业使用。
文档编号G01N33/68GK2565022SQ0224772
公开日2003年8月6日 申请日期2002年8月23日 优先权日2002年8月23日
发明者连崑, 唐飞 申请人:上海博昇微晶科技有限公司