高聚物微流控芯片上集成化气动微阀的研制

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1、2012年第31卷第8期传感器与微系统(TransducerandMicrosystemTechnologies)137高聚物微流控芯片上集成化气动微阀的研制黄山石，胡贤巧，何巧红，陈恒武(浙江大学微分析系统研究所，浙江杭州310058)摘要：报道了一种新型的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)／聚二甲基硅氧烷(PDMS)复合芯片。该芯片采用PMMA—PDMS⋯PDMS—PMMA的四层构型，以在芯片上集成气动微阀。具有液路和控制通道网路的PMMA基片与PDMS弹性膜间采用不可逆封接，分别形成液路半芯片和控制半芯片，而2个半芯片则依靠PDMS膜问的粘性实现可逆封接，组成带有微阀

2、的全芯片。这种制备方法解决了制备PMMA—PDMS—PMMA三层结构芯片的封接难题，封接过程简单可靠。其控制部分和液路部分可以单独更换，可进一步降低使用成本，尤其适合一次性应用场合。初步实验表明：该微阀具有良好的开关性能和耐用性。关键词：气动微阀；微流控芯片；聚甲基丙烯酸甲酯；聚二甲基硅氧烷中图分类号：TP271文献标识码：A文章编号：1000-9787(2012)08-0137-04Reasearchandfabrication0fintegratedpneumatic‘’●·一‘1‘’‘：l：microValVeSlnpolymermicroHuidiccIlip

3、HUANGShan—shi，HUXian—qiao，HEQiao—hong，CHENHeng—WU(InstituteofMicroanalyticalSystems，ZhejiangUniversity，Hangzhou310058，China)Abstract：Anovelpolymethyhnethacrylate(PMMA)／polydimethylsiloxane(PDMS)hybridpolymermicrofluidicchipisreported．Thechiphas4一layerstructureofPMMA—PDMS···PDMS—PMMAtoin

4、tegratethepneumaticmicrovalves．ThefluidPMMAsubstrateandcontrolPMMAsubstrateareirreversiblybondedtoanelasticPDMSmembranetorespectivelyformthefluidhalfchipandcontrolhalfchip．RelyingontheadheringpropertyofthePDMSmembranes，thefluidandcontrolhalvesarereversiblybondedtoformacompletechipwithmi

5、crovalves．ThismethodsolvesthebondingproblemsoccurredinfabricatingPMMA-·PDMS·-PMMA3-layermicrofluidicchipandthebondingprocessissimpleandreliable．Thecontrolhalfandfluidhalfareallowedtobereplacedindividually，SOtheoperationcostcanbefurtherreduced，whichmakesthismicrofluidicchipespeciallysuit

6、ablefordisposableuse．Thepreliminaryexperimentresultsshowthatthemicrovalvehasexcellentswitchingperformanceanddurability．Keywords：pneumaticmicrovalve；microfluidicchip；polymethylmethaerylate(PMMA)；polydimethylsiloxane(PDMS)0引言最先通过多层软光刻技术制作了基于PDMS材料的常开型芯片实验室(1abonchip)是通过微机电系统气动微阀，该微阀将一层PDM

7、S弹性膜夹在交叉放置的(MEMS)技术将化学和生化分析的操作单元集成于方寸大控制通道和液路通道之间，控制通道未加气压时，液路通道小的微流控芯片上，通过溶液在芯片通道网络中的流动，完畅通，而当向控制通道施加气压时，PDMS弹性膜发生形成进样、混合、反应、分离、检测等操作。因此，微流控芯片变，阻断液路通道。Quake阀具有很小的死体积，因此，可上微流体的操控是芯片实验室的关键。微流体的操控技术以在芯片上制备高密度的微阀阵列。随后，文献[5]报道主要有电渗操控和微泵微阀操控两类，而芯片上的集成化了一种常闭型气动微阀，需要向控制通道中施加负压使阀微阀有静电微