聚二甲基硅氧烷气动微型蠕动泵制作工艺的研究

　　摘要:聚二甲基硅氧烷( PDMS)气动微型泵由3个PDMS气动微阀构成，依靠3个微阀的蠕动作用实现输运液体的作用。PDMS气动微泵的关键制作工艺是液体通道的弧形化和PDMS层之间、PDMS层与玻璃基片之间的封接。实验证明AZ4620正性光刻胶所制作的阳模能形成剖面形状呈弧形的液体通道。采用等离子体氧化处理法封接技术实现了PDMS层之间、PDMS层与玻璃基片之间的封接。该工艺易操作，封接速度快，而且封接效果好。

　　0引言

　　在以芯片为基础的微流控分析系统中，微流体驱动技术则是实现微流体控制的前提和基础，虽然目前用于微流体驱动的微泵有很多种，但要实现芯片上实验室(lab on chip)这一目的，首先应该使微泵和微流控器件实现集成化。Unger等于2000年采用多层软光刻技术制作了聚二甲基硅氧烷(PDMS)气动微阀与微泵。该微泵的优点是结构和制作方法简单、复制速度快、造价低、易于和其他微流控器件形成集成化。 Thorsen等等利用PDMS多层软平版印刷技术实现了微流控系统的大规模集成化，包含上千个微阀和上百个可寻址的腔体。Leach等也利用该技术建立了微流控注射分析系统，包括多通路气动蠕动泵，注人环，混合柱和用于荧光检测的透明窗口。文中对PDMS气动泵的制作工艺进行研究，得出适合于普通实验室的PDMS微泵制作工艺。

　　1 PDMS气动微型蠕动泵的结构与工作机理

　　PDMS气动微型蠕动泵由3个PDMS微阀Unge:等川提出的采用多层软平版印刷技术(multilayer soft lithography)制作的气动PDMS微阀，为三层结构。上层是带有微通道的PDMS层，该通道作为气体致动的控制通道，与外部气源相连接;中层为带有微通道的PDMS薄膜，该通道作为液体通道;下层为玻璃衬底。3个气动PDMS微阀就构成了PDMS蠕动微泵，见图1。依靠3个阀按顺序的开关，实现对流体通道中液体的驱动。用该种方法制作的微泵，其优点是:加工难度低、制作速度快、易于集成;芯片上的微泵体积小，能是高芯片的集成度。

　　PDMS气体蠕动微泵是依靠3个微阀按照一定的制动顺序进而实现蠕动来达到输运液体的目的。微泵工作时，3个阀的致动顺序如图2所示，按照这样的致动顺序，工作时至少有一个微阀处于关闭状态，以确保没有倒流发生。

　　2 PDMS气动微型蠕动泵的制作工艺

　　2. 1底层微泵芯片的制作

　　底层PDMS芯片的制作分为阳模的制作和PDMS芯片的制作。首先用AZP4620正向光刻胶制作用来复制底层PDMS芯片的阳模，阳模制作完之后，将PDMS前聚物与固化剂以质量比为10:1的比例混合均匀，去除气泡后，浇灌于加热成型的阳模上，75℃下固化30 min，形成约4 mm厚，30 mm长，30 mm宽的PDMS芯片，待用。