微流控芯片结构设计及其性能表征(3)
1.3.2 研究内容
（1）先设计通道结构的模型。本文设计了含弯曲小通道、含挡板和不含弯曲通道也不含挡板三种模型。并寻找出合适的结构模型，以促进流体混合。弯曲小通道主要是加长混合时间，促进两流体混合。挡板的用作主要是加强纵向扰动，促进流体混合，第三个主要是用来做为空白实验。
（2）了解微流控芯片设计制作的工艺，及其新型的方法，并制作实验所需的三种玻璃芯片；
（3）探究微流控芯片上顺利进样的条件，根据实验需要设计出能同时多出进样的框架模型模型。具体来说需要固定架、滑块、拧头。需要注意的是，本实验装置设计时需要进样孔在一条直线上，否则无法同时多孔进样；另外，为延长密封圈的寿命，拧头拧滑块时不适合过于紧，连接顺序为玻璃芯片—密封圈—拧头（密封圈和拧头套在塑料管外）。
（4）应用自制的玻璃芯片进行流体混合的实验，比较两种类型的混合效果，并在此基础探索能否形成气栓隔断式的微反应室，并观察其在不同压强下的稳定性和连续性。
2 微流控芯片的制作
微流控分析芯片一般大小约为数平方厘米，微通道的宽度和深度为微米级，在此尺度下传统的机械加工手段难以满足要求，因此需要与其相适应的微细加工手段。早期主要是对较为成熟的微电子微加工技术的借鉴，随着科技的发展，激光直写技术、微接触印刷法等新兴的加工技术，为复杂微流控分析系统的加工提供了更加丰富的选择余地。
在众多的加工技术中，传统的光刻技术以其操作相对简单，成本相对较低等优点占有中心和基础地位。微结构的制作通过图形的转移、显影、腐蚀三个主要步骤完成。所形成的微结构有两个重要特征指标，一是深宽比，二是形状。在整个制作工艺中，芯片材料的选择、微通道的设计、微通道的表面改性及芯片的键合等是关键问题。
2.1 材料的选择
芯片材料的选择是首先要考虑的问题。针对分析过程和加工的可行性，主要考虑：
（1）生物相容性或化学惰性——分析过程中，材料不能影响分析试剂、药物的化学性质，应选择对被分析物是惰性的材料；
（2）散热和绝缘性——电泳分析中，加高压电场会产生热量，高温或局部高温都会对分离效果造成影响，所以材料应是能承受高压且具有良好的散热特性；
（3）优良的加工性能——大批量生产以降低费用是μTAS 的目标之一，材料具备优良的加工性能是提高成品率和自动化生产的前提；
（4）光学特性——适应目前光学检测的要求，材料应有好的光透性能。另外还要考虑材料的电渗流特性、表面可修饰性及可密封性能等。
在μTAS发展的初期，单晶硅是最先尝试使用的芯片基材，但是随着研究的深入，人们很快发现单晶硅的介电性、光透性及抗腐蚀性能难以满足化学分析的需要，使用的场合渐渐减少了。近些年来，聚合物以其品种多，价廉，光学、电学特性优良，易加工等优势迅速地发展起来，成为一类主要的芯片材料。最为常用的有PMMA（聚甲基丙烯酸甲酯）、PDMS（聚二甲基硅氧烷）、PC（聚碳酸酯）等。芯片制作多使用热压法、原位注塑法等，一般都需要先制成微模具。玻璃和石英弥补了单晶硅在电学和光学方面的不足，价廉、易得，具有很好的电渗性和优良的光学性质，为微系统的故障诊断和光学检测提供了便利条件，湿润能力、表面吸附和表面反应性等有利于使用不同的化学方法对其进行表面改性，其耐腐蚀性也可满足大多应用的需要，是微流控分析芯片的制作中最常使用的材料，也常被用于微模具的加工[27-29]。