PMMA基PCR微流控生物芯片准分子激光加工

采用准分子激光在PMMA基片上刻蚀加工出PCR微流控生物芯片,分析了准分子激光能量密度和工作台移动速度对微通道加工质量(深度及粗糙度)的影响,加工过程中选择较低的激光能量密度和较高的工作台移动速度,都有利于获得底面更加光滑的微通道。通过热键合的方法制备出完整的密闭式PCR微流控生物芯片。     

采用KrF准分子激光制备聚合酶链式反应微流控芯片

采用价格便宜的聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)代替价格昂贵的硅或者玻璃作为聚合酶链式反应(PCR)微流控芯片的基片材料,采用柔性大、自动化程度高的准分子激光微加工方法代替加工工艺复杂的光刻化学腐蚀方法。通过对聚甲基丙烯酸甲酯准分子激光加工规律的研究,在19kV和18mm/min的优化加工参量下,在40mm×63mm的聚甲基丙烯酸甲酯基片上制备出了20个循环的聚合酶链式反应微流控芯片。芯片微通道横截面呈倒梯形,底面粗糙度小于0.5μm。微通道宽104μm,深56μm,长1040mm,加工耗时57min。该芯片和相同尺寸的盖片在160N和105℃条件下经过20min热压键合在一起,键合强度为0.85MPa。通过进样实验发现键合后的芯片具有良好的密封性。键合后的芯片和温控系统集成在一起,采用比例积分微分(PID)方法得到的控温精度为±0.2℃,采用红外热像仪得到的相邻温区间的温度梯度分别为16.5℃和22.2℃,即该芯片可以实现聚合酶链式反应扩增。     

PMMA基PCR生物芯片及其准分子激光制备技术的几个关键问题

分析了微流控聚合梅链式反应(PCR)芯片循环的几何结构，对常规非闭环的穿透形式，确定了可行的温区排列结构;对于闭环式的空间分布形式，分析了几种结构的热效率。研究了准分子激光对聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)基片的刻蚀机制，获得了刻蚀曲线。对于PCR 芯片微流通道的加工，着重考虑了通道成形和表面粗糙度问题。其中，采用掩模形状控制法解决通道形状问题;采用激光抛光、近阈值能量、去应力退火等技术提高刻蚀通道的表面质量。在对PMMA基PCR芯片的键合问题研究中，采用了胶粘键合和热压键合两种方案，优选出热压键合的方案，制作了热压键合装置，获得了最佳键合参数，满足键合强度和通道成形要求。针对微流体连续流动的控制问题，研制了一台基于精密气泵结合气动控制的注射进样系统。利用制作的PCR 芯片和进样系统，成功地对170bp的DNA模板进行了扩增。     

基于准分子激光加工技术的内嵌光纤型微流控器件的制备

为了方便、快速、低成本地检测样品,提出一种内嵌光纤型微流控芯片的制备方法.利用248 nm的KrF准分子激光在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基片上进行微加工,构建芯片结构,并嵌入腐蚀过的直径35μm的单模光纤,从而形成内嵌光纤型芯片.探讨了准分子激光加工参数以及嵌入光纤的方法.结果表明,用准分子激光加工芯片,可控性好、简便可靠、加工过程可实现无人化.内嵌光纤实现了光纤的相互对准以及光纤对流道中央的对准,可以灵敏地获取样品的光学信号.     

用准分子激光进行微加工

大多数激光材料加工应用都落在两个范畴内，即宏观和亚微米范畴。宏观加工应用指的是焊接、切削和钢板、纸张、尼龙材料的切割。在加工尺寸的另一端，对半导体的亚微米加工可制作现代大容量存储器和中央处理器（CPU）芯片。介于这两者之间的加工方式称做加工，它复盖1μm～1mm之间的范围。读者可能已在广告和文章中看到微加工的图形，如刻写在人头发丝和微型金刚石齿轮上的字符。虽然这种图形有力地说明准分子激光在微加工方面的潜力，但直至最近，这种潜力还没有得到真正实际应用。随着微加工正在成为工业激光市场中最快增长部门之一，以…     

Q33微流控芯片制作中的激光技术

利用激光制作微流控芯片的报道近年不断增加。激光制作微流控芯片具有灵活、快速、高效、可控的特点,对激光制作方法的研究具有广阔的发展前景。 本文系统的对微流控芯片制作中的激光类型及应用特点、各种可被激光加工的芯片材料、制作模式及其特点,以及芯征制作的激光工艺参数对芯片质量的影响作出综述：从激光与材料作用的机理出发．针对微流控芯片制作中存在的向题进行了探讨。     

微流控芯片硅阳模的加工

研究了单晶硅阳模的制作工艺。考察了光刻胶前烘和后烘的温度、刻蚀剂浓度、组成及刻蚀温度等因素对单晶硅阳模质量的影响。得出了单晶硅阳模制作的最佳条件，用AZA620光刻胶转移图形及二氧化硅为硅片刻蚀的牺牲层，前烘温度为90℃，后烘温度为120℃，刻蚀温度为60℃；刻蚀液组成为氢氧化钾23．4％，异丙醇14．9％，水61．7％。在该条件下制作的单晶硅阳模表面光亮，通道侧壁较光滑。用热压法可快速地将此阳模上的微通道复制于聚碳酸酯基片上，每片约需时5min。已成功地复制了200多片。     

微加工准分子激光器

微加工准分子激光器准分子激光器用作材料微加工和表面修整中的光刻紫外辐射源。目前，世界上有十多家公司和企业致力于准分子激光器的设计生产。业已广告亮相的激光器类型达７０多种。１９９２年的销售量，达到约３５００万美元［‘］。业已生产几种激光器的辐射波长：１...     

准分子激光微加工用Schwarzchild物镜设计

设计了一种用于248nmKrF准分子激光投影刻蚀加工的反射式物镜。它不仅因无色差具有与可见光同轴观察对准的特性,还满足了激光微加工对物镜大倍率大工作距离的要求。     

准分子激光加工PMMA生物芯片片基的实验研究

用准分子激光对高聚物材料进行微加工制作,可以得到比较理想的高聚物基生物芯片。采用248nm的KrF准分子激光器对PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)进行微细加工,探讨了准分子激光与PMMA相互作用的机理。进行了表面微通道制作和打孔实验,研究激光加工的工艺参数及加工质量的变化规律。结果表明,准分子激光蚀刻完全适合生物芯片的制作,而且加工过程简单,是一种行之有效的制作方法。     

微加工准分子激光光束质量评价体系探讨

对在准分子激光微加工配套系统研制开发及微结构加工工艺研究的实际工作中碰到的准分子激光光束质量指标进行了详细分析,采用一整套光束诊断技术对LambdaPhysikLPX305iF型激光器进行测试评价。     

PDMS微流控光纤芯片的研制

用集成在芯片上的光纤作为激发光源,可使激发光斑的大小与微流控沟道的深度尺寸相接近,提高了检测灵敏度,省去了光学聚焦系统.利用二次曝光的方法制作了PDMS光纤芯片,实现了光纤与沟道的对准.对PDMS光纤芯片的加工工艺、封装方法和结构特征进行了探讨.用所制作的芯片对FITC（异硫氰酸荧光素）和以FITC标记的氨基酸进行了检测,结果证明了该芯片的可行性.     

PMMA基连续流式PCR微流控芯片的CO2激光直写加工与应用

采用CO2激光直写烧蚀加工技术在聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)基片表面加工微通道.分析了CO2激光输出功率和激光束移动速度对加工质量的影响.选用4.5 W输出功率和76.2 mm/s移动速度,在30 s内加工了水力直径为100μm的微通道.在进行微通道的大批量、快速加工时,CO2激光直写烧蚀加工技术具有较高的工艺稳定性,工艺流程简单,可随时根据实验需要时微通道结构进行调整和再加工.微通道的激光拉曼光谱与PMMA基片相同,保证了微通道和盖片对聚合酶链式反应(PCR)物化学影响的一致性.虽然微通道边缘存在少量重铸物,但不会影响热压键合效果.芯片能够满足PCR扩增中的压力与密封要求.使用这种芯片实现了180 bp拟南芥脱氧核糖核酸(DNA)片段的PCR扩增,扩增效果与使用常规PCR仪相当,验证了采用CO2激光直写烧蚀方法加工PMMA基连续流式PCR微流控芯片的可行性.     

准分子激光快速诱导聚偏氟乙烯材料导电层的研究

采用KrF准分子激光直写刻蚀技术在聚偏氟乙烯(PVDF)材料表面引入刻蚀缺陷,利用刻蚀点缺陷和线缺陷的活性中心作用实现了聚偏氟乙烯表面导电层的快速制备。实验结果表明,通过激光刻蚀在该材料表面产生的刻蚀点或刻蚀线均可起到活性中心的作用,轻易地控制导电层的形成,降低了激光改性阈值,低阈值实现了导电层快速制备的目的。通过激光扫描共聚焦显微镜(LSCM)及扫描电镜(SEM)观察,刻蚀缺陷边缘产生类导电层的二维规整网络微结构,为导电层的初期形式。激光刻蚀过程中的激光热交联反应及激光辐照交联反应的交替作用是聚偏氟乙烯导电层快速产生并大面积形成的主要原因。     

准分子激光消融兔前列腺的实验研究

报道了使用ＸｅＣｌ准分子激光（３０８ｎｍ）照射兔前列腺标本。观察了在不同频率、不同介质等条件下对离体免前列腺组织的消融效果，测得损伤阈值为４００ｍＪ／ｃｍ２。结果表明，准分子激光具有消融效果高、对周围组织损伤轻、损伤范围易于控制等特点，具有实际临床应用的价值。