微流道精密磨削技术及自驱动检测芯片实验研究

• 作者: 卢阔 申洪杰 罗敏健 谢晋 郭奥钿
• 来源期刊: 光学精密工程
• 学科: 化学
• 关键词: 微细磨削 微流控芯片 病原体检测
• 年，卷（期）: 2020,（8）
• 所属期刊栏目: 微纳技术与精密机械
• 页码范围: 1743-1750
• 页数: 8页
• 分类号: TH16|O65
• 语种: 中文
• DOI: 10.3788/OPE.20202808.1743

摘要

针对病原体检测用芯片需要蠕动泵和离心机外加驱动的问题,设计微V槽流道的自驱动芯片,研究微液体流动的微流道拓扑结构及其精密磨削技术.因为激光等物理加工难以保证微拓扑结构精度,所以采用金刚石磨削技术实现石英玻璃表面的微V槽流道精密加工.基于多轴联动技术和机械物理去除原理开发了砂轮微尖端的高效精密在位修整工艺,可将磨粒精密修尖至同一角度,进行机械精密复制的塑性域微磨削.然后,实验分析微V槽流道的尖角、表面粗糙度、梯度等对微液体流速的影响.最后,制造出病原体检测的微流控芯片.研究结果显示,更大梯度、更小尖角和更小粗糙度以及尖角端分布的纳米流道可以大幅提高微液体流速.而且,微流道的V槽尖端半径为15 μm,表面粗糙度为30 nm,可诱导微液体运动.在此基础上,研发的自驱动微流控芯片不需离心机就能够检测出布鲁氏菌的病原体核酸,检测灵敏度可以小于100 ag/μL.