一种微流控芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及集成芯片的技术领域，尤其涉及一种微流控芯片。
【背景技术】
[0002]微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全系统。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，以及发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械学科交叉的崭新研宄领域。这种微流控芯片技术具有效率高(高分析、低成本)、易普及的特点。微流控芯片是通过微细加工技术将微管道、微泵、微阀、微储液器、微电极、微检测元件、窗口和连接器等功能元件像集成电路一样，是它们集成在芯片材料上的微全分析系统。芯片材料已从硅片发展到玻璃、石英、有机聚合物等，因此也发展了有机聚合物材料的加工技术。传统的微流控芯片是以聚二甲基硅氧烷(PDMS)为材料，设计并加工出了不同规格的PDMS-PDMS微流体芯片和PDMS-玻璃微流体芯片。
[0003]在生命科学、医学、化学等领域的研宄与应用中常常需要适宜的温度环境，尤其是涉及生物活性的研宄，表现出高度的温度敏感性。同时，还需要这一温度环境可以在不同实验间分别制定，甚至在同一实验中动态变化。因此，要实现全部生化分析的片上集成，必须为芯片提供负责多变且温度可靠的温度环境。尤其，基于微纳米加工工艺制备的微流控芯片分析装置在细胞生物学研宄领域业已展现出巨大的应用前景，如细胞灌注式培养、药物高通量筛选、细胞病理生理学机制研宄等。而温度是影响细胞功能的重要参数之一，温度不但能够调控细胞自身相关基因、蛋白表达，而且还影响细胞对外源性物理、生化因子的响应。因此，微流控芯片上进行各种细胞生物学研宄应用时应考虑细胞自身的热生物学效应。聚二甲基娃氧烧(polydimethylsiloxane, PDMS)由于具有无毒、良好的生物相容性和透光性，是一种制作微流控芯片常用材料。因此，芯片上温度控制可采用铟锡氧化物(indiumtin oxid, ITO)镀膜玻璃作为加热装置。然而，这种方式只能在微流控芯片微通道内形成单一均匀温度场，对需要在一片微流控芯片上并行研宄不同温度对细胞生物学功能影响的应用环境(如细胞热生物学效应)并不适宜。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题在于，提供一种微流控芯片，其能够产生温度梯度场，以便于并行化进行细胞热生物效应研宄。
[0005]为了解决上述技术问题，本实用新型提供了一种微流控芯片，包括基底，还包括可在所述基底底部形成均匀的温度场的第一加热单元，以及可在所述基底上的微通道区域生成温度梯度场的第二加热单元，其中，所述第一加热单元设置在所述基底的底部，所述第二加热单元设置在所述基底上，且贯穿所述微通道区域。
[0006]进一步地，所述第一加热单元为涂覆在所述基底底部的一层铟锡氧化物镀膜。
[0007]进一步地，所述第二加热单元为埋设在所述基底上的电阻微丝，且所述电阻微丝与所述微通道区域内多个并列的微通道相垂直。
[0008]更进一步地，所述电阻微丝的直径小于所述微通道的长度。
[0009]更进一步地，所述微通道深100 μ m，宽500 μ m，长5mm。
[0010]更进一步地，所述电阻微丝长10cm。
[0011]实施本实用新型实施例，具有如下有益效果:
[0012]本实施例中通过在基底底部设置第一加热单元，从而在基底底部形成均匀的温度场，并在此基础上在基底上的微通道区域上集成第二加热单元，即在微通道区域叠加一个温度梯度场，从而可通过该第一加热单元和第二加热单元对微通道内温度梯度分布范围和梯度变化综合控制，进而使得该微流控芯片可产生不同的温度区域以便并行化进行细胞热生物效应研宄。
【附图说明】
[0013]为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0014]图1是本实用新型的一种微流控芯片的一实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0015]下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0016]参见图1，为本实用新型的一种微流控芯片的一实施例的结构示意图。本实施例中，该微流控芯片包括基底11，以及可在该基底11底部形成均匀的温度场的第一加热单元12，以及可在该基底11上的微通道区域生成温度梯度场的第二加热单元13，其中，该第一加热单兀12设置在基底11的底部，该第二加热单兀13设置在基底11上，且贯穿该基底上的微通道区域。
[0017]本实施例中通过在基底底部设置第一加热单元12，从而在基底底部形成均匀的温度场，并在此基础上在基底上的微通道区域上集成第二加热单元13，即在微通道区域叠加一个温度梯度场，从而可通过该第一加热单元和第二加热单元对微通道内温度梯度分布范围和梯度变化综合控制。
[0018]参见图1，在一具体实施例中，该第一加热单元11为涂覆在基底11底部的一层铟锡氧化物镀膜，第二加热单元13则为埋设在基底11上的电阻微丝，且该电阻微丝与基底上微通道区域内并列的多个微通道14的长度方向相垂直，且其中电阻微丝的直径小于各个微通道14的长度。参见图1，本实施例中，该微通道区域内并列/平行设置了 6个独立的微通道，因此，使得可在本实施例中的一片芯片当即可单独实施6次试验。
[0019]在一具体实施例中，该微通道深100 μ m，宽500 μ m，长5mm，而电阻微丝长10cm，电阻值为7 Ω，其贯穿于整个基底，并与6个微通道垂直交叉。本实施例中，可将通过导线将电阻微丝与可调自流电源相连，通过调节施加在该电阻微丝上的电压来调节其加热功率，从而达到控制温度梯度的目的。即通过控制电阻微丝通电产生焦耳热量，并通过热传导对下方的微通道内溶液样品进行加热。由于该电阻微丝设置在微通道上方500um，即其不会与微通道内液体样品直接接触，从而最大限度的避免了污染和干扰。并且由于电阻微丝的直径远远低于微通道长度，因此最大限度地避免了电阻微丝对微通道内生物样品显微镜光学观察的影响。
[0020]下面结合具体的制备工艺来说明本实施例中的该微流控心头。具体地，本实施例中的基底是玻璃-PDMS(polydimethylsiloxane,聚二甲基娃氧烧)基底。该基底上的微通道采用标准软光刻工艺加工:SU-8光刻胶旋涂在硅片上，65°C烘烤5min，95°C烘烤15min ；紫外线透过含微通道图案的透明胶片掩膜对光刻胶照射30s进行曝光，显影后获得微通道阳模。电阻微丝的集成工艺:将一段电阻微丝(在一具体实施例中，该电阻微丝的直径为150 μ m，材质为Crl5Ni60)在距离微通道阳模上方500 μ m沿微通道方向垂直固定，将基质和固化剂按重量10:1混合而成的PDMS预聚物(Dow Corning, Michigan, USA)浇铸SU-8微通道阳模和加热微丝上，抽真空除气泡，60°C下固化3h。将固化后的PDMS基片从微通道阳模上剥离，利用平头打孔器(直径4mm)在微通道两侧打孔形成储液池，氧等离子表面处理(30w, lmin)与载玻片进行不可逆键合。
[0021]以上所揭露的仅为本实用新型较佳实施例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分流程，并依本实用新型权利要求所作的等同变化，仍属于实用新型所涵盖的范围。
【主权项】
1.一种微流控芯片，包括基底，其特征在于，还包括可在所述基底底部形成均匀的温度场的第一加热单元，以及可在所述基底上的微通道区域生成温度梯度场的第二加热单元，其中，所述第一加热单元设置在所述基底的底部，所述第二加热单元设置在所述基底上，且贯穿所述微通道区域。2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一加热单元为涂覆在所述基底底部的一层铟锡氧化物镀膜。3.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第二加热单元为埋设在所述基底上的电阻微丝，且所述电阻微丝与所述微通道区域内多个并列的微通道相垂直。4.如权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述电阻微丝的直径小于所述微通道的长度。5.如权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，所述微通道深100μ m，宽500 μ m，长5mm ο6.如权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，所述电阻微丝长10cm。
【专利摘要】本实用新型公开了一种微流控芯片，其包括基底，以及可在所述基底底部形成均匀的温度场的第一加热单元，以及可在所述基底上的微通道区域生成温度梯度场的第二加热单元，其中，所述第一加热单元设置在所述基底的底部，所述第二加热单元设置在所述基底上，且贯穿所述微通道区域。本实用新型的微流控芯片可产生不同的温度区域以便并行化进行细胞热生物效应研究。
【IPC分类】B01L3/00
【公开号】CN204656563
【申请号】CN201520214129
【发明人】李 远, 何佳珈, 胡帆, 向姣, 杨德雨, 刘北忠
【申请人】重庆医科大学附属永川医院
【公开日】2015年9月23日
【申请日】2015年4月10日