微流控芯片雖然被冠以芯片之名,但其與傳統(tǒng)的集成電路芯片相比,又有其區(qū)別和特點(diǎn)。 其早期是微系統(tǒng)通過微加工工藝,在不同材料的基片上加工出微米至亞毫米級的各種微結(jié)構(gòu)單元,而后在微米尺度空間對流體進(jìn)行操控,可以配合流體控制或分析儀器自動完成生物實(shí)驗(yàn)室中的提取、擴(kuò)增、萃取、標(biāo)記、分離、分析,或者細(xì)胞的培養(yǎng)、處理、分選、裂解、分離分析等過程。
與其他集成電路芯片相比,微流控芯片有兩類芯片,一類是傳統(tǒng)的,使用機(jī)密機(jī)加工、微注塑等手段制備的塑料片,這一類還是依賴外接各種供液管路、檢測模塊等外接輔助設(shè)備,并不是真的意義上的芯片;另外一類是硅基的,主要使用微納加工工藝制備的集成了處理電路、液體驅(qū)動微系統(tǒng)結(jié)構(gòu)、液相檢測電極等一系列執(zhí)行器和傳感器的微流控芯片,擺脫外接輔助設(shè)備的限制,實(shí)現(xiàn)了片上集成微流控系統(tǒng)的功能。
從技術(shù)上看,傳統(tǒng)芯片主要是利用電學(xué)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)控制,而微流控芯片還包含了電學(xué)、流體、傳感等一系列模塊。它的微系統(tǒng)通常是用來處理液體的。具體來講,就是在半導(dǎo)體上形成微流控,或者液體流通的一些微小通道,同時這個微通道要與微系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的可控電路緊密結(jié)合。簡單來講,微流控芯片是基于傳統(tǒng)的集成電路芯片,又做了一些適用于液體處理的微系統(tǒng)。
微流控芯片是基于應(yīng)用工藝的定制型特殊流道結(jié)構(gòu)部件,其通道結(jié)構(gòu)和尺寸均與項(xiàng)目工藝需求相結(jié)合,屬定制型結(jié)構(gòu)件。
技術(shù)參數(shù):
流量范圍(ml/min): 0.1~200
壓力范圍(MPa): 0-25
溫度控制(℃): 4~100℃
流量設(shè)定誤差%(ml/min): ≤±1%
流量重復(fù)性誤差%(ml/min): ≤1%
壓力脈動(MPa): ≤0.1
壓力準(zhǔn)確度(MPa): ≤0.1
芯片通道尺寸: 20um~3mm
微流控芯片是利用微加工技術(shù)由硅、玻璃、石英、有機(jī)聚合物和復(fù)合材料制成的,列舉了制造中所用的各種材料及其優(yōu)點(diǎn):
材料 | 制備方法 | 優(yōu)點(diǎn) |
玻璃,石英 | 光刻、蝕刻技術(shù) | 重復(fù)使用,具有良好透光性和電絕緣性 |
硅 | 蝕刻技術(shù) | 工藝成熟,具有良好穩(wěn)定性 |
聚二甲基硅氧烷 | 模塑技術(shù) | 無毒、成本低、化學(xué)惰性高 |
光刻膠 | 光聚合 | 耐高溫,可重復(fù)使用 |
聚甲基丙烯酸甲酯 | 激光燒蝕 | 制備簡單,精度高 |
氟化乙烯丙烯 | 光刻 | 制備精度高,耐腐蝕 |
聚乙烯醇 | 光聚合 | 滲透性高,成本低 |
分析濾紙 | 印刷 | 成本低,方便攜帶 |