微流控芯片的检测电极制作及它的电泳非接触式电导检测系统制备
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于导电薄膜的微流控芯片的检测电极的制作方法，以及将微流控芯片和导电薄膜电极结合制作微芯片电泳非接触式电导检测系统的制作方法。
【背景技术】
[0002]微流控芯片通过把化学、物理、生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检验、细胞培养等基本操作单元集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，并以可控的微量流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或者生物实验室的各种功能。
[0003]非接触式电导检测(CCD)的原理是基于分析物和背景缓冲溶液之间电导率的差别，通过连续测量流经两电极之间电流的变化实现定量检测。CCD中，电极不与溶液直接接触，而是在交流激发电压下与通道中的溶液进行耦合。
[0004]高分子聚合物是一种用于制作微流控芯片的模型胶，它加工成型方便，原材料成本低，适于大批量制作。通过在微流控芯片复形模具上浇注液态高聚物，待其固化后将其与模具剥离，便能在高聚物表面形成与模具一致的图案。
[0005](XD中，通过在电极和微通道之间加入一层薄的绝缘材料，即制备成可用于(XD的检测器。成功避免了电极中毒和气泡产生，有效避免了高压电场的干扰，大大降低背景噪音，提高检测灵敏度。
[0006]现在用于制作高聚物微流控芯片复形模具的常用方法，是将液体光刻胶固化成光刻胶涂层，然后通过紫外光照射带有图案的掩膜，再使用光刻胶液掩膜下面的光刻胶涂层，在基板上获得所需形状的模具。但是使用液体光刻胶制作基片模具需要昂贵的仪器设备和无尘环境，并且操作过程复杂费时，这使得非专业人员制作复形模具受到了技术和设备限制，极大地阻碍了高聚物微流控芯片在普通实验室的广泛使用。
[0007]目前，用于制作CCD电极的材料和方法有，将贵金属薄膜通过电沉积技术溅射/蒸发沉积在玻璃或高聚物基底上，后使用光刻和技术对其进行图案化，即得到所需图形的微电极。但是，所需要的电极材料为昂贵的金属，且需要昂贵的金属蒸发/溅射仪和需用光刻技术方能得到需要的电极形状，制备工艺复杂，要求苛刻的洁净环境。耗费时间长、成本大。在一般的实验室难以操作完成。已成为非接触式电导检测器向集成化、便携化、商业化大生产方向发展的瓶颈之一，大大限制了其在分析化学领域的应用。
【发明内容】
[0008]针对使用金属薄膜制作非接触式电导检测电极造成的高昂成本，包括电极材料、仪器设备、洁净的实验室环境和复杂费时的制作过程等缺点，本发明的目的之一在于，提出一种基于廉价导电薄膜的非接触式电导检测电极的制作方法。导电薄膜商业化供应，成本低廉；能够在普通实验室内完成电极制作，且不需要昂贵的仪器设备，操作简便快速，利于便携化、商业化。
[0009]本发明的目的之二在于，采用上述制得的微流控芯片的检测电极以快捷、经济、低成本的方式，在普通的实验室就可操作完成制备微芯片电泳非接触式电导检测系统的方法；本发明的方法中其中针对使用液体光刻胶制作复形模具需要昂贵的仪器设备和无尘环境，以及操作过程费时复杂的缺点，本发明的微流控芯片的复形模具制作方法，使微流控芯片的制作能够在常规实验室内完成，方便简单，成本低，易于普及。
[0010]本发明的基于导电薄膜的检测电极的制作方法:该检测电极是在电绝缘层基底上设有导电薄膜，包括以下制备步骤:
[0011](I)贴膜和压膜:在非曝光的条件下，将光敏材料涂布或贴合在导电膜层上；通过塑封机使光敏材料和导电薄膜紧密贴合；
[0012](2)曝光:将光刻掩膜紧贴于光敏材料上，曝光，则光刻掩膜图案所透射的光使其下面的光敏材料变性；
[0013](3)显影:采用显影液对光敏材料进行显影，光刻掩膜图案以外的光敏材料部分被清洗掉；清洗残留的显影液；
[0014](4)刻蚀:将显影后的材料放入刻蚀液中对导电薄膜进行化学刻蚀，光敏材料所覆盖图案以外的导电薄膜部分被蚀刻掉；清洗残留的刻蚀液；
[0015](5)去除光敏材料:将刻蚀后所得的光敏材料-导电薄膜材料放入可去除光敏材料的溶液中，显影的光敏材料被去除掉；最后清洗残留的溶液并干燥，得到所需的导电薄膜电极。
[0016]进一步的，本发明的具体的实施步骤描述如下:
[0017](I)贴膜和压膜:去除导电薄膜外层的保护膜，然后于暗室红灯下将光敏材料涂布或贴合在导电膜层上。将涂布或贴好光敏材料的导电薄膜放入保护壳中，缓慢通过塑封机数次，使光敏材料和导电薄膜紧密贴合。
[0018](2)曝光:将光刻掩膜紧贴于光敏材料上，然后放入曝光仪器中曝光，光刻掩膜图案所透射的光使其下面的光敏材料变性。
[0019](3)显影:移去光刻掩膜和光敏材料表面所剩的另外一层保护膜，使用显影液对光敏材料进行显影，光刻掩膜图案以外的光敏材料部分将被清洗掉，然后清洗残留的显影液。
[0020](4)刻蚀:将显影后的材料放入刻蚀液中对导电薄膜进行化学刻蚀，光敏材料所覆盖图案以外的导电薄膜部分被蚀刻掉，然后清洗残留的刻蚀液。
[0021 ] (5)去除光敏材料:将刻蚀后所得的光敏材料-导电薄膜材料放入可去除光敏材料的溶液中，显影的光敏材料被去除掉，最后清洗残留的溶液并吹干，得到所需的导电薄膜电极。
[0022]所述光敏材料为紫外光致抗蚀剂。
[0023]所述紫外光致抗蚀剂为紫外液相光刻胶或感光性干膜。
[0024]所述紫外液相光刻胶为SU-8系列光刻胶、KPR胶或AZ胶。
[0025]作为优选，所述导电薄膜为透明导电薄膜；更进一步优选石墨烯膜、氧化铟薄膜、
氧化锡薄膜、氧化锌薄膜或二氧化钛薄膜。
[0026]所述氧化铟薄膜为氧化铟锡薄膜、掺钼氧化铟薄膜、掺钨氧化铟薄膜或掺铋氧化铟薄膜。
[0027]本发明中作为优选，显影液为碳酸钠溶液。最优选的质量浓度为0.85%碳酸钠溶液。
[0028]本发明中作为优选，刻蚀液为盐酸溶液。其最优选5% (v/v)盐酸溶液。
[0029]本发明中作为优选，去除光敏材料溶液为氢氧化钠溶液。最优选的质量浓度为1.
[0030]作为优选，ITO电极的形状与该次曝光所使用的光刻掩膜形状一致。
[0031]作为优选，电绝缘层基底为高分子聚合物基板(如聚对苯二甲酸乙二酯基板、聚乙烯膜)或玻璃。
[0032]本发明将微流控芯片和导电薄膜电极结合制作微芯片电泳非接触式电导检测系统，包括以下制备步骤:
[0033](I)制作微芯片通道盖板:取液态高分子聚合物浇注在微流控芯片复形模具上，加热，待液态高聚物充分固化后，与模具剥离，即得到有内凹通道的微流控芯片通道盖板；
[0034](2)清洗薄膜电极板:用碱液清洗由上述制备方法所得到的导电薄膜电极的基底后用超纯水清洗残留溶液并干燥；
[0035](3)封接芯片:用氧等离子体处理微流控芯片通道盖板表面；将微流控芯片通道盖板有凹口的一面与所述的导电薄膜电极的基底封接，得到需要的微流控芯片电泳非接触式电导检测系统。
[0036]作为优选，所述的碱液优选为氢氧化钠溶液。优选质量浓度为1.5%;
[0037]本发明的曝光仪器可以为紫外曝光箱和其他紫外光源。
[0038]本发明的微流控芯片复形模具制作方法，包括以下制备步骤:A.贴膜和压膜