矩形直管微通道微流控芯片设计和制作方法

微流控芯片包括三层结构。底部为玻璃基片，中间为模板层，最上一层为PDMS层，内附微通道。微流道尺寸为4.5cm×100μm×45μm(长×宽×高)。而中间层的模板层实际上是含光全通滤波器的金属层。本图层的详细信息如图所示，模板层为长方形结构，其中心包含四个透明梯形结构作为光全通滤波器。梯形层的两个底边分别是50μm和100μm，梯形的高度与微通道宽度一致，在100μm之间有50μm的距离。

用反射器把激光直接照射在模板上。只有这四个透明梯形区域的模板区域可以让激光通过。在沿图示方向(靠近微流体通道的一面通道壁)流过光探测区时，其散射光信号被编码为时域脉冲波。图中给出了理论波形。可见，脉冲P1和P2的宽宽比可以获得颗粒在x轴方向上的位置信息。根据光探测区域的长度、粒子流经的时间，可以计算出粒子的速度信息。用颗粒流速值和直管微通道内流体速度的抛物线分布特征，可进一步推导颗粒在y轴方向上的分布位置。这样就能获得微细流体通道中颗粒的空间位置信息。

制模区域的制作实际上是在玻璃基底上制作金属层。这一过程必须在洁净室进行。

其主要步骤与PDMS微通道的制作工艺非常相似，但稍有不同。

首先，利用计算机绘图软件画出模板区域设计图，然后将设计转换成光刻掩模。

步骤二，清洗玻璃基片，然后在玻璃基片上进行敷胶、预烘焙、曝光、烘烤、显影等一系列操作。最终获得如图所示附有固化光胶的玻璃衬底。

步骤三，将玻璃基片放入Sputter薄膜沉积系统或E-beam蒸发镀膜系统中，按照仪器操作流程，制造金属层。因为钛金属与玻璃的结合比较紧密。因此金属层一般由两层组成，第一层是钛金属，大约20nm，作为接合层。另一层是黄金或铜，约200纳米。从图片中可以看到。

步骤四，取出已沉积金属的玻璃基底，用甲醇清洗干净，去掉多余的部分，就可以得到所需的模板。从图片中可以看到。

这一生产过程被称为Lift-off(Lift-off)。需要注意的是，这里与PDMS制图层不同，在于这里使用的是负光胶NR9-1500，显影后，这种负光胶可以在高缘处形成斜边，非常适合于剥离工艺。

图上，芯片PDMS层只需两个通孔。一种是样本流入口，一种是样本流出。因为在最初的设计中并未考虑鞘液流动对焦。为比较惯性力聚焦与鞘液流对焦的不同，我们同时制备了具有鞘液聚焦功能的微流控芯片。