不可插拔微流控芯片接口之粘粘式接口
粘接式微流控芯片接口是微流控技術發展至今最常用的芯片與外界設備互連的方法之一。粘接是將芯片接口與外部宏觀流體管道連接的最簡單的方式,即將毛細管(硅膠、橡膠、PET、聚四氟乙烯等材料制成)通過粘合劑粘接在微流控芯片出入口,實現不可逆的連接。
Chiou 等[23]報道了將聚四氟乙烯管與微流控芯片出入口用環氧樹脂進行粘接的方式實現微流控芯片與外部流體互連,如圖 所示連接示意圖和圖 所示實物連接圖,同時指出這種連接方式會引入一定的死體積,死體積會造成嚴重的增寬效應(broadening effect)。
聚四氟乙烯管硬度大、柔韌性較差,作為微流控芯片接口影響接口的密封效果。因此,研究人員提出了使用硬度小、柔韌性優良的硅膠、橡膠的毛細管代替聚四氟乙烯管粘接在芯片入口的方法。這種方法要求微流控芯片出入口內徑稍大于毛細管外徑,一般出入口內徑約為毛細管平均直徑的 1.012~1.1 倍。同時,為了增加出入口與毛細管的粘接面積,環氧樹脂的粘度不宜過大。
此外,低粘度的環氧樹脂很容易滲入芯片流道造成堵塞,所以這種方法需要設置一個臨時密封裝置防止環氧樹脂滲漏,Andersson 等使用聚乙烯管的片內熔合(快速加熱聚乙烯管與芯片連接處產生局部熔融,冷卻后在芯片表面形成密封)來形成臨時密封,Tsai 等則使用微加工的聚酯薄膜來實現密封的目的, Pattekar 等提出了一種基于毛細管局部高溫變形的方法來實現臨時密封。這種方法具有制造步驟少、不引入其他材料、化學惰性和熱穩定性好的優點。
粘接式微流控芯片接口制造簡單、使用方便,是使用較為普遍的微流控芯片接口方法。
然而,其死體積較大和密封性差的缺點限制了其應用范圍。目前,粘接式接口主要應用于壓力較小、死體積影響小的實驗中。
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