本发明属于微流控芯片的制作方法，具体涉及一种PDMS微流控芯片的制作方法。

背景技术：

PDMS由于成本低廉、易于加工，并且具有良好的化学惰性，在微流控芯片制作中具有广泛应用。

传统加工技术大多采用光刻制造，在基底上旋涂一层光刻胶，紧贴光刻胶覆上带有所需图案的掩膜版，经紫外曝光后所需部分光刻胶固化，去除多余未固化光刻胶后形成所需图案模板，使用PDMS浇注固化得到芯片，但光刻法成本较高，并且制作过程中需要超净环境，工艺要求高且操作繁琐；芯片制作可使用软刻蚀技术，以带有结构的PDMS芯片为弹性体印章，使用固化型塑料复制该弹性体印章上的图案得到模板，以此模板快速制作更多的PDMS芯片[Younan Xia,George M.Whitesides,Soft Lithography[J].Angew.Chem.Int.Ed.1998,37,550-575]，这种方法是为了降低制作成本而发展的PDMS芯片制造技术，一定程度上降低了微流控芯片的制作成本，缺点是初代模板仍旧需要使用光刻技术来制作，并未真正摆脱光刻步骤；纸基芯片的制作是使用可固化型的液体材料在滤纸上直接打印出所需图形，液体浸润滤纸并固化后在滤纸上形成所需结构，微流控的反应和检测直接在滤纸中进行[Andres W.Martinez,Scott T.Phillips,Benjamin J.Wiley,FLASH:A rapid method for prototyping paper-based microfluidic devices[J].Lab on a Chip,2008,8,622-624]，摆脱了光刻工艺，但纸基芯片的通道系统是开放式的，应用中易受到外界干扰；Shrinky-Dink芯片是直接在可收缩的聚苯乙烯薄板上刻出结构后加热，刻痕变形，通道收缩变窄加深得到可用芯片[Chi-Shuo Chen,a David N.Breslauer,b Jesus I.Luna，et al,Shrinky-Dink microfluidics:3D polystyrene chips[J].Lab on a Chip,2008,8:622-624]，也摆脱了光刻步骤，但缺点是通道形状始终呈倒锥形，形状不可控。

技术实现要素：

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种PDMS微流控芯片的制作方法

技术方案

一种PDMS微流控芯片的制作方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：制作带有毫米级结构的母模；

步骤2：在母模上浇筑PDMS混合液，加热至60℃保持4-5h后固化剥离得到原代的PDMS弹性印章；所述PDMS混合液是重量比10:1的PDMS预聚物和固化剂的混合液；

步骤3：将原代弹性印章放置在真空浇筑装置中并密封，抽真空使得真空度至少为6Kgf/cm2；然后将PU和去气冷藏水的混合溶液浇筑于原代弹性印章腔体中，浇筑完成后使得PU溶液在腔体中凝固得到PU弹性体；

所述PU和去气冷藏水的混合溶液的重量比为1:3～1:4，混合搅拌30s后立即进行浇筑；

步骤4：将PU弹性体放置在温度为60℃的干燥环境中蒸发水分，水分完全蒸发后尺寸收缩至原尺寸的1/2得到小尺寸的弹性体；

步骤5：将小尺寸的PU弹性体放入培养皿中，浇注步骤2中所述的PDMS预聚物和固化剂的混合液，60℃加热4-5h固化剥离得到PDMS芯片；

步骤6：将制得的PDMS芯片裁剪和打孔，分别使用丙酮、乙醇、纯水的超声清洗后用等离子体清洗表面，与玻璃键合，得到微流控系统。

将步骤5得到的PDMS芯片放入真空浇注装置中重复步骤3-5，得到更小尺寸的PDMS芯片，然后进行步骤6。

所述PDMS预聚物为道康宁公司生产的Sylgard 184PDMS双组份套件产品中的A组分。

所述固化剂为道康宁公司生产的Sylgard 184PDMS双组份套件产品中的B组分。

有益效果

本发明提出的一种PDMS微流控芯片的制作方法，首先使用普通加工方式加工出带有毫米级结构的母模，在母模上浇筑PDMS并固化剥离得到原代的PDMS弹性印章，然后使用一种固化收缩型聚氨酯(HydroshrinkTM)浇注在原代PDMS弹性印章上制作PU弹性印章，该步骤需使用真空浇注装置进行，使结构尺寸在毫米级的模板收缩至微米级，然后继续使用软刻蚀技术在PU弹性印章上浇筑PDMS并固化剥离，最后将固化的PDMS与玻璃键合，制作成可使用的系统封闭的PDMS微流控芯片。

本发明的优越性在于使用PU材料制作软刻蚀技术中的弹性印章，使尺寸在毫米级别的结构收缩至微米级别，摆脱了传统方法中光刻等微加工技术来制作微流控芯片，大大降低了芯片制作的成本，简化了操作工艺，也避免了开放系统的芯片在使用时易受到影响的问题。

附图说明

图1：ABS方棒搭建所需通道结构制得母模，方棒尺寸在毫米级

图2：PDMS转印母模得到原代弹性印章

图3：PU溶液浇注原代弹性印章

图4：PU溶液凝固得到PU弹性体，加热后水分蒸发弹性体收缩得到小结构的弹性体

图5：PDMS浇注收缩后的弹性体得到芯片

图6：第二代PDMS芯片

图7：芯片与玻璃键合得到微流控系统

1-母模，2-原代弹性印章，3-腔体，4-气阀，5-管道，6-进液杯，7-进液阀，8-进液管，9-PU弹性体，10-小尺寸的弹性体，11-第一代PDMS芯片，12-第二代芯片12，13-玻璃。

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

步骤1、制作带有毫米级结构的母模：使用边长为1mm的ABS方棒拼出“工”字形和“中”字形的通道结构，加热贴于玻璃表面，完成母模1的制备，如图1；

步骤2：在母模上浇筑PDMS混合液，加热至60℃保持4-5h后固化剥离得到原代的PDMS弹性印章如图2；所述PDMS混合液是重量比10:1的PDMS预聚物和固化剂的混合液；

步骤3：将原代弹性印章放置在真空浇筑装置中并密封，关闭进液阀7，打开气阀4，从管道5对腔体3抽真空使得真空度至少为6Kgf/cm2；然后将PU和去气冷藏水的混合溶液倒入进液杯6，关闭气阀4，打开进液阀7，使PU溶液通过进液管8进入腔体3，足量后关闭进液阀7，PU溶液在腔体3中凝固得到PU弹性体9；

所述PU和去气冷藏水的混合溶液的重量比为1:3.5，混合搅拌30s后立即进行浇筑；

步骤4：将PU弹性体9放置在温度为60℃的干燥环境中蒸发水分，水分完全蒸发后尺寸收缩至原尺寸的1/2得到小尺寸的弹性体10，如图4；

步骤5：将小尺寸的PU弹性体10放入培养皿中，浇注步骤2中所述的PDMS预聚物和固化剂的混合液，60℃加热4-5h固化剥离得到第一代PDMS芯片11，如图5；

将步骤5得到的PDMS芯片放入真空浇注装置中重复步骤3-5，得到更小尺寸的第二代芯片12，如图6，然后进行步骤6。

步骤6：将制得的PDMS芯片裁剪和打孔，分别使用丙酮、乙醇、纯水的超声清洗后用等离子体清洗表面，与玻璃13键合，得到微流控系统，如图7。

所述PDMS预聚物为道康宁公司生产的Sylgard 184PDMS双组份套件产品中的A组分。

所述固化剂为道康宁公司生产的Sylgard 184PDMS双组份套件产品中的B组分。

经过两次转印复制得到了第二代PDMS芯片，使通道结构由母模的毫米级缩至微米级，母模的通道宽度约为800微米，第二代PDMS芯片通道宽度约为250微米，并且第二代PDMS芯片能成功与玻璃键合，证明了其可用性。