专利名称：多功能集成离心式微流控芯片及其制作方法
技术领域：
本发明涉及用于血液检测的多功能集成离心式微流控芯片，特别是一种适用于生 物检测中对微量液体操作和检测的芯片。
背景技术：
目前，微流控芯片是当前微全分析系统发展的热点领域，是微流控技术实现的主 要平台。其装置特征主要是其容纳流体的有效结构(微通道、微阀、反应腔和其它功能部 件)尺寸在微米量级。由于微米级的结构，流体在其中显示和产生了与宏观尺度不同的特 殊性能，因此发展出独特的分析性能。其产生的应用目的是实现微全分析系统的终极目 标——芯片实验室。目前，微流控芯片发展的重点应用领域是生命科学领域。微流控芯片 技术与传统的仪器检测方法相比具有高通量、微型化、自动化、成本低、防污染等优点。微流 控芯片分为主动式和被动式两种。被动式芯片主要是由高密度分子微阵列构成，包括DNA 芯片、肽芯片等，已在基因结构与功能研究中得到应用，也是目前最普遍的生物芯片。但这 类芯片存在操作复杂、探针合成工作量大、成本高昂、单块芯片功能较单一等缺点。而主动 式芯片则是以各种结构微阵列为基础，在芯片的构建和应用中引入了外力场的作用，从而 使细胞分离、化学反应等过程及生物信息的检测与分析自动在片上高效、快速地进行。与前 者相比，主动式芯片在结构和功能上比较独特，能够实现芯片实验室、过程集成的功能，其 发展和研究引人注目。在芯片上引入了外力场的作用的方法之一是采用微泵为液体流动提 供驱动源，但微泵存在芯片上集成困难的缺点。而在离心式微流控芯片上，离心力可以实现 微流动的驱动，从而有效地避免了微泵集成带来的困难。微流控芯片要求实现各微流控单 元(微通道、微阀和液体储存腔)和对应功能的集成。目前的微流控芯片多存在功能非常 有限，集成度低的问题；并且结构复杂，导致加工工艺复杂，工艺兼容性差，使得微流控芯片 集成的难度增大。
发明内容
本发明为解决现有微流控芯片存在功能单一、集成度低，并且结构复杂，导致加工 过程复杂，兼容性差的问题，提供一种多功能集成离心式微流控芯片及其制作方法。多功能集成离心式微流控芯片，由PDMS基片和硬质聚合物PC片构成，所述硬质聚 合物PC片贴置在PDMS基片表面，所述PDMS基片上的凹槽结构包括进样口、分离腔、第一微 阀、第一微通道、第二微通道、第一通气孔、废液腔、第二通气孔、第二微阀、第三微阀、第四 微阀、第三通气孔、试剂进样口、试剂定量腔、第三微通道、第五微阀、第四微通道、第四通气 孔、试剂废液腔、微混合器、第六通气孔、混合腔和圆孔；所述进样口与分离腔的连通处设置第一微阀，所述分离腔的两侧分别与第一微通 道的一端和第二微通道的一端连通，第一通气孔与第二微通道设置在分离腔的同一侧；所述第一微通道的另一端与废液腔连通，所述废液腔上设置第二通气孔；所述第二微通道的侧边与第三微通道的一端连通，在连通处设置第二微阀；所述第二微通道的另一侧边设置第四微阀，所述第四微阀上设置第三通气孔；所述第二微通道 的一端与微混合器的一端连通，在连通处设置第三微阀；所述第三微通道的另一端与试剂定量腔的出口端连通，第三微通道的侧边与第四 微通道的一端连通，在连通处设置第五微阀，所述第四微通道上设置第四通气孔；所述试剂 定量腔的入口端与试剂进样口连通，试剂定量腔的溢出端与试剂废液腔连通；所述微混合器的另一端与混合腔入口端连通，所述混合腔设置的第六通气孔的位 置与混合腔的入口端对应，所述混合腔的中央位置与硬质聚合物PC片上设置的圆孔对准； 圆孔上连接微泵，微泵内设置光纤消逝波传感器；所述微混合器由锥度方向相反的主微通 道和辅微通道层叠而成；所述分离腔、试剂定量腔、废液腔、试剂定量腔、试剂废液腔、第一微阀、第一微通 道和第三微通道的深度相同且小于第四微通道的深度，所述分离腔、试剂定量腔、废液腔、 试剂定量腔、试剂废液腔、第一微阀、第一微通道和第三微通道的深度大于第二微通道的深度。多功能集成离心式微流控芯片的制作方法，该方法由以下步骤实现步骤一、在氧化后的Si晶片的表面上旋涂光刻胶，光刻出进样口、分离腔、第一微 阀、第一微通道、第二微通道、第三微通道、第四微通道、第一通气孔、第二通气孔、第三通气 孔、第四通气孔、第六通气孔、废液腔、试剂废液腔、试剂进样口、试剂定量腔、混合器主微通 道和混合腔的光刻胶图形，将上述光刻胶图形坚膜后湿法腐蚀SiO2,然后将上述光刻胶图 形其余部分的光刻胶去除，获得进样口、分离腔、第一微阀、第一微通道、第二微通道、第三 微通道、第四微通道、第一通气孔、第二通气孔、第三通气孔、第四通气孔、第六通气孔、废液 腔、试剂废液腔、试剂进样口、试剂定量腔、混合器主微通道和混合腔的SiO2掩膜图形；步骤二、在步骤一获得的SiO2掩膜图形上蒸镀1 μ m厚的铝膜，然后在所述铝膜上 旋涂光刻胶，光刻出所述的进样口、分离腔、第一微阀、第一微通道、第三微通道、第四微通 道、第一通气孔、第二通气孔、第三通气孔、第四通气孔、第六通气孔、废液腔、试剂废液腔、 试剂进样口、试剂定量腔、混合器主微通道和混合腔的光刻胶图形，坚膜后湿法腐蚀铝，获 得铝掩膜图形，然后将所述光刻胶图形的其余部分的光刻胶去除，获得进样口、分离腔、第 一微阀、第一微通道、第三微通道、第四微通道、第一通气孔、第二通气孔、第三通气孔、第四 通气孔、第六通气孔、废液腔、试剂废液腔、试剂进样口、试剂定量腔、混合器主微通道和混 合腔的铝掩膜图形；步骤三、在步骤二获得的铝掩膜图形的Si晶片上旋涂光刻胶，光刻出进样口、分 离腔、第一微阀、第一微通道、第三微通道、第四微通道、第一通气孔、第二通气孔、第三通气 孔、第四通气孔、第六通气孔、废液腔、试剂废液腔、试剂进样口、试剂定量腔、混合器辅微通 道和混合腔的光刻胶图形，坚膜后去除光刻胶，获得上述图形的胶掩膜图形；步骤四、将步骤二获得的铝掩膜图形和步骤三获得的胶掩膜图形的Si晶片进行 ICP干法刻蚀，所述ICP干法刻蚀的过程为步骤A、首先刻蚀140 μ m后除去胶掩膜，获得含有铝和SiO2掩膜图形的Si晶片；步骤B、在步骤A的基础上继续刻蚀70 μ m,然后除去铝掩膜，继续刻蚀30 μ m,实现 ICP干法刻蚀；步骤五、清洗步骤四刻蚀的氧化Si晶片，在所述氧化Si晶片正面溅射Iym厚的
6铜膜后旋涂光刻胶；然后在氧化Si晶片上的背面蒸镀1 μ m厚的铝膜后旋涂光刻胶，光刻出 混合腔的光刻胶图形；坚膜后湿法腐蚀铝，在所述氧化Si晶片的背面获得混合腔的铝掩膜 图形；步骤六、对步骤五获得氧化Si晶片的铝掩膜图形的进行ICP干法刻蚀，除去刻穿 后氧化Si晶片上的铝掩膜和铜掩膜；获得多功能集成离心式微流控芯片的Si基阴膜模且.
Z、 9步骤七、采用微模铸方法，将液态PDMS浇注于Si基阴膜模具上，然后进行真空脱 气、加热、冷却后脱膜；获得PDMS阳膜模具；步骤八、在步骤七所述的PDMS阳膜模具上浇注液态PDMS，然后进行真空脱气、加 热、冷却后脱膜；获得PDMS基片；步骤九、在步骤八所述的PDMS基片上对应位置打孔；步骤十、在硬质聚合物PC片与PDMS基片上混合腔的中央位置打出相应的圆孔；步骤十一、将步骤十打孔后的硬质聚合物PC片与PDMS基片贴合，使PDMS基片上 混合腔的中央位置与PC片上的圆孔对准；获得多功能集成离心式微流控芯片。本发明的工作原理多功能集成离心式微流控芯片上集成有三个功能单元，由 PDMS基片和贴置其上的硬质聚合物PC片构成，血液由进样口加入芯片，在离心力的作用下 血液进入分离腔分离。分离时多余的血液溢出分离腔，进入废液腔。离心停止后，分离腔内 分离出的血清在毛细力的作用下，充满定量微通道后停止于通道末端的微阀处。再将试剂 由试剂进样口加入，在毛细力的作用下，试剂充满试剂腔后溢出进入试剂废液腔。然后，进 行二次离心，使得定量微通道内的血清和试剂腔内的试剂进入微混合器混合，混合完毕的 液体最终流入混合腔。二次离心结束后，混合腔内的液体在微泵作用下，由混合腔进入光纤 消逝波传感器的探测腔进行探测。如此，本发明的多功能集成离心式微流控芯片实现了血 液的分离、输运、定量，试剂的输运、定量，血清与试剂的混合，混合液的提取、探测一系列功 能的集成，芯片上各输运、定量和储存结构内液体无残留，无气泡，采用光纤消逝波传感器 探测灵敏度高，速度快。因而本发明多功能集成离心式微流控芯片具有操作方便，功能全 面，定量精度高，和检测速度快的优点。另外，选用聚合物廉价材料，使制作工艺极大简化， 成本降低。本发明的有益效果本发明所述的微流控芯片将血液的进样、分离、输运和定量， 试剂的进样、输运和定量，血清与试剂的混合，混合液的提取和探测一系列功能集成一体， 实现芯片实验室的功能；与传统血液检测设备的功能相比，具有结构简单，试剂消耗量少， 成本低，检测速度快的优点；芯片的制作材料为聚合物，制作工艺简单，工艺兼容性好，加工 成本低。提高微量液体的检测效果、速度和精度，降低成本。
图1为本发明所述的多功能集成离心式微流控芯片的工作原理图；图2为本发明所述的多功能集成离心式微流控芯片的三维结构示意图；图3为本发明所述的多功能集成离心式微流控芯片的平面结构示意图；图4为本发明所述的多功能集成离心式微流控芯片的平面结构的A-A剖面示意 7
图5为本发明所述的多功能集成离心式微流控芯片的平面结构的B-B剖面示意 图；图6为本发明所述的多功能集成离心式微流控芯片的平面结构的C-C剖面示意 图；图7为本发明所述的多功能集成离心式微流控芯片的制作掩膜图形的过程示意 图；其中，(a)、(b)、(c)、(d)为制作掩膜图形的过程；图8为本发明所述的多功能集成离心式微流控芯片的制作掩膜图形的效果图；其 中，(a)、(b)、(c)、(d)为制作掩膜图形的效果图；图中1、PDMS基片，2、硬质聚合物PC片，3、进样口，4、分离腔，5、第一微阀，6、第 一微通道，7、第二微通道，8、第一通气孔，9、废液腔，10、第二通气孔，11、第二微阀，12、第三 微阀，13、第四微阀，14、第三通气孔，15、试剂进样口，16、试剂定量腔，17、第三微通道，18、 第五微阀，19、第四微通道，20、第四通气孔，21、试剂废液腔，22、第五通气孔，23、微混合器， 24、主微通道，25、辅微通道，26、混合腔，27、第六通气孔，28、圆孔，29、微泵，30、光纤消逝波 传感器。
具体实施例方式具体实施方式
一、结合图2至图6说明本实施方式，多功能集成离心式微流控芯 片，由PDMS基片1和硬质聚合物PC片2构成，所述硬质聚合物PC片2贴置在PDMS基片1 表面，所述PDMS基片1上的凹槽结构包括进样口 3、分离腔4、第一微阀5、第一微通道6、第 二微通道7、第一通气孔8、废液腔9、第二通气孔10、第二微阀11、第三微阀12、第四微阀 13、第三通气孔14、试剂进样口 15、试剂定量腔16、第三微通道17、第五微阀18、第四微通道 19、第四通气孔20、试剂废液腔21、微混合器23、第六通气孔27、混合腔26和圆孔28 ；所述进样口 3与分离腔4的连通处设置第一微阀5，所述分离腔4的两侧分别与第 一微通道6的一端和第二微通道7的一端连通，第一通气孔8与第二微通道7设置在分离 腔4的同一侧；所述第一微通道6的另一端与废液腔9连通，所述废液腔9上设置第二通气孔10 ；所述第二微通道7的侧边与第三微通道17的一端连通，在连通处设置第二微阀 11 ；所述第二微通道7的另一侧边设置第四微阀13，所述第四微阀13上设置第三通气孔 14 ；所述第二微通道7的一端与微混合器23的一端连通，在连通处设置第三微阀12 ；所述第三微通道17的另一端与试剂定量腔16的出口端连通，第三微通道17的侧 边与第四微通道19的一端连通，在连通处设置第五微阀18，所述第四微通道19上设置第四 通气孔20 ；所述试剂定量腔16的入口端与试剂进样口 15连通，试剂定量腔16的溢出端与 试剂废液腔21连通；所述微混合器23的另一端与混合腔26入口端连通，所述混合腔24设置的第六通 气孔27的位置与混合腔26的入口端对应，所述混合腔26的中央位置与硬质聚合物PC片 上设置的圆孔28对准；圆孔28与微泵29连接，所述微泵内设置光纤消逝波传感器30 ；所 述微混合器23由锥度方向相反的主微通道24和辅微通道25层叠而成；所述分离腔3、试剂定量腔15、废液腔9、试剂定量腔16、试剂废液腔21、第一微阀 5、第一微通道6和第三微通道17的深度相同且小于第四微通道19的深度，所述分离腔3、试剂定量腔15、废液腔9、试剂定量腔16、试剂废液腔21、第一微阀5、第一微通道6和第三 微通道17的深度大于第二微通道7的深度。本实施方式中还包括第五通气孔22，所述第五通气孔设置在试剂废液腔21上。本实施方式中所述的第一通气孔8、第二通气孔10、第三通气孔14、第四通气孔 20、第五通气孔22、第六通气孔27、进样口 3和试剂进样口 15的结构为通孔结构。本实施方式中，所述分离腔3，试剂定量腔15，废液腔8和16，微通道5和18，以及 微阀4的深度为200 μ m ；微通道6的深度为30 μ m ；混合器23的两层微通道的深度分别为 100 μ m禾P 140 μ m ；混合腔24的深度为800 μ m。
具体实施方式
二、结合图7和图8说明本实施方式，本实施方式为具体实施方式
一 所述的多功能集成离心式微流控芯片的制作方法，该方法由以下步骤实现步骤一、在氧化后的Si晶片的表面上旋涂光刻胶，光刻出进样口 3、分离腔4、第一 微阀5、第一微通道6、第二微通道7、第三微通道17、第四微通道19、第一通气孔8、第二通 气孔10、第三通气孔14、第四通气孔20、第六通气孔27、废液腔9、试剂废液腔21、试剂进样 口 15、试剂定量腔16、混合器主微通道24和混合腔26的光刻胶图形，将上述光刻胶图形坚 膜后湿法腐蚀SiO2，然后将上述光刻胶图形其余部分的光刻胶去除，获得进样口 3、分离腔 4、第一微阀5、第一微通道6、第二微通道7、第三微通道17、第四微通道19、第一通气孔8、 第二通气孔10、第三通气孔14、第四通气孔20、第六通气孔27、废液腔9、试剂废液腔21、试 剂进样口 15、试剂定量腔16、混合器主微通道24和混合腔26的SiO2掩模图形；步骤二、在步骤一获得的SiO2掩模图形上蒸镀1 μ m厚的铝膜，然后在所述铝膜上 旋涂光刻胶，光刻出所述的进样口 3、分离腔4、第一微阀5、第一微通道6、第三微通道17、 第四微通道19、第一通气孔8、第二通气孔10、第三通气孔14、第四通气孔20、第六通气孔 27、废液腔9、试剂废液腔21、试剂进样口 15、试剂定量腔16、混合器主微通道24和混合腔 26的光刻胶图形，坚膜后湿法腐蚀铝，获得铝掩模图形，然后将所述光刻胶图形的其余部分 的光刻胶去除，获得进样口 3、分离腔4、第一微阀5、第一微通道6、第三微通道17、第四微 通道19、第一通气孔8、第二通气孔10、第三通气孔14、第四通气孔20、第六通气孔27、废液 腔9、试剂废液腔21、试剂进样口 15、试剂定量腔16、混合器主微通道24和混合腔26的铝 掩模图形；步骤三、在步骤二获得的铝掩模图形的Si晶片上旋涂光刻胶，光刻出进样口 3、分 离腔4、第一微阀5、第一微通道6、第三微通道17、第四微通道19、第一通气孔8、第二通气 孔10、第三通气孔14、第四通气孔20、第六通气孔27、废液腔9、试剂废液腔21、试剂进样口 15、试剂定量腔16、混合器辅微通道25和混合腔26的光刻胶图形，坚膜后去除光刻胶，获得 上述图形的胶掩膜图形；步骤四、将步骤二获得的铝掩膜图形和步骤三获得的胶掩膜图形的Si晶片进行 ICP干法刻蚀，所述ICP干法刻蚀的过程为步骤A、首先刻蚀140 μ m后除去胶掩膜，获得含有铝和SiO2掩膜图形的Si晶片；步骤B、在步骤A的基础上继续刻蚀70 μ m,然后除去铝掩膜，继续刻蚀30 μ m,实现 ICP干法刻蚀；步骤五、清洗步骤四刻蚀的氧化Si晶片，在所述氧化Si晶片正面溅射Iym厚的 铜膜后旋涂光刻胶；然后在氧化Si晶片上的背面蒸镀1 μ m厚的铝膜后旋涂光刻胶，光刻出
9混合腔26的光刻胶图形；坚膜后湿法腐蚀铝，在所述氧化Si晶片的背面获得混合腔26的 铝掩膜图形；步骤六、对步骤五获得氧化Si晶片的铝掩膜图形的进行ICP干法刻蚀，除去刻穿 后氧化Si晶片上的铝掩膜和铜掩膜；获得多功能集成离心式微流控芯片的Si基阴膜模且.
Z、 9步骤七、采用微模铸方法，将液态PDMS浇注于Si基阴膜模具上，然后进行真空脱 气、加热、冷却后脱膜；获得PDMS阳膜模具；步骤八、在步骤七所述的PDMS阳膜模具上浇注液态PDMS，然后进行真空脱气、加 热、冷却后脱膜；获得PDMS基片1 ；步骤九、在步骤八所述的PDMS基片1上对应位置打孔；步骤十、在硬质聚合物PC片与PDMS基片1上混合腔的中央位置打出相应的圆孔 28 ；步骤十一、将步骤十打孔后的硬质聚合物PC片与PDMS基片1贴合，使PDMS基片 1上混合腔26的中央位置与PC片上的圆孔28对准；获得多功能集成离心式微流控芯片。本实施方式所述的Si单晶片的厚度为380 μ m、600 μ m或者800 μ m。本实施方式 中步骤七和步骤八所述的进行真空脱气、加热、冷却和脱膜；获得PDMS阳膜模具；所述的加 热温度为120°C，加热固化时间为15分钟。本实施方式步骤七获得的PDMS阳膜模具的结构 与步骤六获得的Si基阴膜模具的结构互补。本实施方式中步骤八获得的PDMS基片1的结构与步骤六获得的Si基阴膜模具的 结构相同。本实施方式中步骤七所述的液态PDMS与固化剂按10 1的比例混合而成。
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权利要求
多功能集成离心式微流控芯片，由PDMS基片(1)和硬质聚合物PC片(2)构成，其特征是，所述硬质聚合物PC片(2)贴置在PDMS基片(1)表面，所述PDMS基片(1)上的凹槽结构包括进样口(3)、分离腔(4)、第一微阀(5)、第一微通道(6)、第二微通道(7)、第一通气孔(8)、废液腔(9)、第二通气孔(10)、第二微阀(11)、第三微阀(12)、第四微阀(13)、第三通气孔(14)、试剂进样口(15)、试剂定量腔(16)、第三微通道(17)、第五微阀(18)、第四微通道(19)、第四通气孔(20)、试剂废液腔(21)、微混合器(23)、第六通气孔(27)、混合腔(26)和圆孔(28)；所述进样口(3)与分离腔(4)的连通处设置第一微阀(5)，所述分离腔(4)的两侧分别与第一微通道(6)的一端和第二微通道(7)的一端连通，第一通气孔(8)与第二微通道(7)设置在分离腔(4)的同一侧；所述第一微通道(6)的另一端与废液腔(9)连通，所述废液腔(9)上设置第二通气孔(10)；所述第二微通道(7)的侧边与第三微通道(17)的一端连通，在连通处设置第二微阀(11)；所述第二微通道(7)的另一侧边设置第四微阀(13)，所述第四微阀(13)上设置第三通气孔(14)；所述第二微通道(7)的一端与微混合器(23)的一端连通，在连通处设置第三微阀(12)；所述第三微通道(17)的另一端与试剂定量腔(16)的出口端连通，第三微通道(17)的侧边与第四微通道(19)的一端连通，在连通处设置第五微阀(18)，所述第四微通道(19)上设置第四通气孔(20)；所述试剂定量腔(16)的入口端与试剂进样口(15)连通，试剂定量腔(16)的溢出端与试剂废液腔(21)连通；所述微混合器(23)的另一端与混合腔(26)入口端连通，所述混合腔(24)设置的第六通气孔(27)的位置与混合腔(26)的入口端对应，所述混合腔(26)的中央位置与硬质聚合物PC片上设置的圆孔(28)对准；圆孔28上连接微泵(29)，微泵内设置光纤消逝波传感器(30)；所述微混合器(23)由锥度方向相反的主微通道(24)和辅微通道(25)层叠而成；所述分离腔(3)、试剂定量腔(15)、废液腔(9)、试剂定量腔(16)、试剂废液腔(21)、第一微阀(5)、第一微通道(6)和第三微通道(17)的深度相同且小于第四微通道(19)的深度，所述分离腔(3)、试剂定量腔(15)、废液腔(9)、试剂定量腔(16)、试剂废液腔(21)、第一微阀(5)、第一微通道(6)和第三微通道(17)的深度大于第二微通道(7)的深度。
2.根据权利要求1所述的多功能集成离心式微流控芯片，其特征在于，它还包括第五 通气孔(22)，所述第五通气孔设置在试剂废液腔(21)上。
3.根据权利要求1或2所述的多功能集成离心式微流控芯片，其特征在于，所述第一通 气孔(8)、第二通气孔(10)、第三通气孔(14)、第四通气孔(20)、第五通气孔(22)、第六通气 孔(27)、进样口 (3)和试剂进样口 (15)的结构为通孔结构。
4.基于权利要求1所述的多功能集成离心式微流控芯片的制作方法，其特征是，该方 法由以下步骤实现步骤一、在氧化后的Si晶片的表面上旋涂光刻胶，光刻出进样口(3)、分离腔(4)、第 一微阀(5)、第一微通道(6)、第二微通道(7)、第三微通道(17)、第四微通道(19)、第一通 气孔(8)、第二通气孔(10)、第三通气孔(14)、第四通气孔(20)、第六通气孔(27)、废液腔 (9)、试剂废液腔(21)、试剂进样口(15)、试剂定量腔(16)、混合器主微通道(24)和混合腔(26)的光刻胶图形，将上述光刻胶图形坚膜后湿法腐蚀SiO2,然后将上述光刻胶图形其余 部分的光刻胶去除，获得进样口(3)、分离腔(4)、第一微阀(5)、第一微通道(6)、第二微通 道(7)、第三微通道(17)、第四微通道(19)、第一通气孔(8)、第二通气孔(10)、第三通气孔 (14)、第四通气孔(20)、第六通气孔(27)、废液腔(9)、试剂废液腔(21)、试剂进样口(15)、 试剂定量腔(16)、混合器主微通道(24)和混合腔(26)的SiO2掩膜图形；步骤二、在步骤一获得的SiO2掩膜图形上蒸镀1 μ m厚的铝膜，然后在所述铝膜上旋 涂光刻胶，光刻出所述的进样口(3)、分离腔(4)、第一微阀(5)、第一微通道(6)、第三微 通道(17)、第四微通道(19)、第一通气孔(8)、第二通气孔(10)、第三通气孔(14)、第四通 气孔(20)、第六通气孔(27)、废液腔(9)、试剂废液腔(21)、试剂进样口(15)、试剂定量腔 (16)、混合器主微通道(24)和混合腔(26)的光刻胶图形，坚膜后湿法腐蚀铝，获得铝掩膜 图形，然后将所述光刻胶图形的其余部分的光刻胶去除，获得进样口(3)、分离腔(4)、第一 微阀(5)、第一微通道(6)、第三微通道(17)、第四微通道(19)、第一通气孔(8)、第二通气孔 (10)、第三通气孔(14)、第四通气孔(20)、第六通气孔(27)、废液腔(9)、试剂废液腔(21)、 试剂进样口(15)、试剂定量腔(16)、混合器主微通道(24)和混合腔(26)的铝掩膜图形；步骤三、在步骤二获得的铝掩膜图形的Si晶片上旋涂光刻胶，光刻出进样口(3)、分 离腔(4)、第一微阀(5)、第一微通道(6)、第三微通道(17)、第四微通道(19)、第一通气孔 (8)、第二通气孔(10)、第三通气孔(14)、第四通气孔(20)、第六通气孔(27)、废液腔(9)、 试剂废液腔(21)、试剂进样口(15)、试剂定量腔(16)、混合器辅微通道(25)和混合腔(26) 的光刻胶图形，坚膜后去除光刻胶，获得上述图形的胶掩膜图形；步骤四、将步骤二获得的铝掩膜图形和步骤三获得的胶掩膜图形的Si晶片进行ICP干 法刻蚀，所述ICP干法刻蚀的过程为步骤A、首先刻蚀14 μ m后除去胶掩膜，获得含有铝和SiO2掩膜图形的Si晶片； 步骤B、在步骤A的基础上继续刻蚀70 μ m,然后除去铝掩膜，继续刻蚀30 μ m,实现ICP 干法刻蚀；步骤五、清洗步骤四刻蚀的氧化Si晶片，在所述氧化Si晶片正面溅射Iym厚的铜膜 后旋涂光刻胶；然后在氧化Si晶片上的背面蒸镀1 μ m厚的铝膜后旋涂光刻胶，光刻出混合 腔(26)的光刻胶图形；坚膜后湿法腐蚀铝，在所述氧化Si晶片的背面获得混合腔(26)的 铝掩膜图形；步骤六、对步骤五获得氧化Si晶片的铝掩膜图形的进行ICP干法刻蚀，除去刻穿后氧 化Si晶片上的铝掩膜和铜掩膜；获得多功能集成离心式微流控芯片的Si基阴膜模具；步骤七、采用微模铸方法，将液态PDMS浇注于Si基阴膜模具上，然后进行真空脱气、加 热、冷却后脱膜；获得PDMS阳膜模具；步骤八、在步骤七所述的PDMS阳膜模具上浇注液态PDMS，然后进行真空脱气、加热、冷 却后脱膜；获得PDMS基片(1)；步骤九、在步骤八所述的PDMS基片(1)上对应位置打孔；步骤十、在硬质聚合物PC片与PDMS基片(1)上混合腔的中央位置打出相应的圆孔 (28)；步骤十一、将步骤十打孔后的硬质聚合物PC片与PDMS基片(1)贴合，使PDMS基片(1) 上混合腔(26)的中央位置与PC片上的圆孔(28)对准；获得多功能集成离心式微流控芯片。
5.根据权利要求4所述多功能集成离心式微流控芯片的制作方法，其特征在于，所述 Si单晶片的厚度为380 μ m、600 μ m或者800 μ m。
6.根据权利要求4所述多功能集成离心式微流控芯片的制作方法，其特征在于，步骤 七和步骤八所述的进行真空脱气、加热、冷却和脱膜；获得PDMS阳膜模具；所述的加热温度 为120°C，加热固化时间为15分钟。
7.根据权利要求4所述多功能集成离心式微流控芯片的制作方法，其特征在于，步骤 七获得的PDMS阳膜模具的结构与步骤六获得的Si基阴膜模具的结构互补。
8.根据权利要求4所述多功能集成离心式微流控芯片的制作方法，其特征在于，步骤 八获得的PDMS基片(1)的结构与步骤六获得的Si基阴膜模具的结构相同。
9.根据权利要求4所述多功能集成离心式微流控芯片的制作方法，其特征在于，步骤 七所述的液态PDMS与固化剂按10 1的比例混合而成。
全文摘要
本发明涉及用于血液检测的多功能集成离心式微流控芯片，特别是一种适用于生物检测中对微量液体操作和检测的芯片。本发明由PDMS基片和硬质聚合物PC片构成，所述硬质聚合物PC片贴置在PDMS基片表面，所述PDMS基片上的凹槽结构包括进样口、分离腔、第一微阀、第一微通道、第二微通道、第一通气孔、废液腔、第二通气孔、第二微阀、第三微阀、第四微阀、第三通气孔、试剂进样口、试剂定量腔、第三微通道、第五微阀、第四微通道、第四通气孔、试剂废液腔、微混合器、第六通气孔、混合腔和圆孔。本发明的微流控芯片实现芯片实验室的功能，具有结构简单，试剂消耗量少，成本低，检测速度快，制作工艺简单，工艺兼容性好，加工成本低。
文档编号G01N35/00GK101907629SQ20101023007
公开日2010年12月8日 申请日期2010年7月19日 优先权日2010年7月19日
发明者刘震宇, 吴一辉, 张平, 胡亮红, 邓永波, 郝鹏, 黎海文 申请人:中国科学院长春光学精密机械与物理研究所