基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片的制作方法

本发明涉及基于介电润湿技术应用到体外诊断仪器的微流控芯片，尤其是涉及基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片。

背景技术：

1、基于介电润湿技术(electrowetting on dielectrics， 简称ewod)的微流控芯片，液滴驱动结构有两种：一种是由下基板组成的开放式介电润湿驱动结构；另一种是由上、下基板组成的介电润湿驱动结构。上基板由自上而下依次叠置的上绝缘基板、公共电极、上疏水层构成；下基板由自下而上依次叠置的下绝缘基板、驱动电极阵列、介质层、下疏水层构成；驱动电极阵列位于介质层内，由沿设定的微通道排列布置的多个电极构成。

2、基于ewod的微流控芯片，根据使用项目的不同，会对微流控芯片下基板进行结构上的设计构造，如为了增强液滴的润湿性，可以通过在下基板表面按一定规律分布可增强表面润湿性的微结构，该结构通过icp（电感耦合等离子体）或者湿法刻蚀等技术在硅片上制作一定形状、尺寸和分布的微结构，然后在该硅片上沉积一层金属铂，在经过介电层和疏水层的涂覆后，最后对液滴进行驱动。又如为了分隔液体，通过对上、下基板间隙高度的设置，进而进行大液滴分配出小液滴；这两个示例都需要通过精细设计才能实现相应功能。

3、然而，在体外诊断仪器应用中，为了实现某些功能，如分液、液滴固定、液滴快速升/降温等，需要在微流控芯片下基板指定区域内构造出设有凹槽的功能性电极以及栅栏、围挡、切片等三维结构，进而实现应用于体外诊断仪器的微流控芯片功能化设计，但目前还未见诸有关报道。

技术实现思路

1、本发明目的在于提供一种基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片，以满足介电润湿微流控芯片在体外诊断领域的应用。

2、为实现上述目的，本发明采取下述技术方案：

3、本发明所述基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片，所述三维电极微流控芯片的制造，包括下述步骤：

4、步骤1，在设置有驱动电极阵列的下绝缘基板上，按照体外诊断仪器应用场景设计要求，在指定的一个或多个覆铜板电极位置，通过埋嵌铜块工艺（金属减材措施）将开设有凹槽的嵌铜块电极嵌入到所述下绝缘基板上；

5、步骤2，在下绝缘基板上涂覆介电层，将所述驱动电极阵列包覆；

6、步骤3，在所述介电层上涂覆疏水层。

7、当液滴（ivd试剂或测试液滴或其混合液滴）经过介电润湿作用驱动至所述嵌铜块电极的凹槽位置时，以此来实现液滴的定位及位置固定。

8、同时，嵌铜块电极有助于液滴降温，增加了液滴与电极接触的表面积，加快了传热，还有助于液滴断液等不同功能。

9、可选择地，所述步骤2中，还包括步骤2.1，按照体外诊断仪器应用场景设计要求，在指定的覆铜板电极上，通过金属增材工艺直接构造出具有三维结构的栅栏、切片、凹槽或/和围挡，然后在下绝缘基板上涂覆介电层，将所述驱动电极阵列和所述栅栏、切片、凹槽或/和围挡包覆。

10、当液滴经过介电润湿作用驱动至所述栅栏位置时，起到防止测试液滴或其他混合液滴与ivd试剂之间接触，避免交叉污染。

11、当液滴经过介电润湿作用驱动至所述切片位置时，实现液滴的分割、重组。

12、当液滴经过介电润湿作用驱动至所述凹槽位置时，实现液滴的固定。

13、当液滴经过介电润湿作用驱动至所述围挡位置时，防止了液滴流出指定电极位置，同时可以减缓液滴挥发。

14、可选择地，所述金属增材工艺包括：

15、金属印刷油墨技术、3d打印技术、金属沉积技术、激光烧结技术、熔融沉积造型技术或/和层压制造技术。

16、可选择地，所述嵌铜块电极的凹槽通过刻蚀工艺或机械加工工艺制备，嵌铜块电极的高度大于所述驱动电极阵列的其它电极高度。

17、可选择地，所述的介电润湿微流控芯片，包括上、下间隔设置的上基板和下基板；所述上基板由自上至下依次叠置的上绝缘基板、公共电极、上疏水层构成；所述下基板由自下至上依次叠置的下绝缘基板、驱动电极阵列、介质层、下疏水层构成；所述驱动电极阵列由按照体外诊断仪器应用场景设计要求布置的多个覆铜板电极构成。

18、本发明在所述下基板上通过金属增材或/和金属减材措施，构造出三维结构电极、栅栏、切片、凹槽或/和围挡，满足了体外诊断仪器各种应用场景的设计要求。

技术特征：

1.一种基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片，其特征在于：所述三维电极微流控芯片的制造，包括下述步骤：

2.根据权利要求1所述基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片，其特征在于：所述步骤2中，还包括步骤2.1，按照体外诊断仪器应用场景设计要求，在指定的覆铜板电极上，通过金属增材工艺直接构造出具有三维结构的栅栏、切片、凹槽或/和围挡，然后在下绝缘基板上涂覆介电层，将所述驱动电极阵列和所述栅栏、切片、凹槽或/和围挡包覆。

3.根据权利要求2所述基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片，其特征在于：所述金属增材工艺包括：

4.根据权利要求1或2所述基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片，其特征在于：所述嵌铜块电极的凹槽通过刻蚀工艺或机械加工工艺制备，嵌铜块电极的高度大于所述驱动电极阵列的其它电极高度。

5.根据权利要求1所述基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片，其特征在于：所述的介电润湿微流控芯片，包括上、下间隔设置的上基板和下基板；所述上基板由自上至下依次叠置的上绝缘基板、公共电极、上疏水层构成；所述下基板由自下至上依次叠置的下绝缘基板、驱动电极阵列、介质层、下疏水层构成；所述驱动电极阵列由按照体外诊断仪器应用场景设计要求布置的多个覆铜板电极构成。

技术总结
本发明公开了一种基于介电润湿应用到体外诊断的三维电极微流控芯片，其制造包括：在设置有驱动电极阵列的下绝缘基板上，按照体外诊断仪器应用场景设计要求，在指定的一个或多个覆铜板电极位置，通过埋嵌铜块工艺将开设有凹槽的嵌铜块电极嵌入到下绝缘基板上；在指定的覆铜板电极上，通过金属增材工艺直接构造出具有三维结构的栅栏、切片、凹槽或/和围挡，然后在下绝缘基板上涂覆介电层，将所述驱动电极阵列和所述栅栏、切片、凹槽或/和围挡包覆。本发明在下基板上通过金属增材或/和金属减材措施，构造出三维结构电极、栅栏、切片、凹槽或/和围挡，满足了体外诊断仪器各种应用场景的设计要求。

技术研发人员：王聪,牛松杨,霍亚洲,乔堃,商建涛,卫瑞鑫
受保护的技术使用者：安图实验仪器（郑州）有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13