微流控芯片的智能設(shè)計(jì)使實(shí)驗(yàn)室規(guī)模靈敏度的光學(xué)檢測(cè)儀器具備了便攜性、響應(yīng)時(shí)間快、樣品用量少、并行處理和讀出等性能。
      微流控芯片（LOC）將實(shí)驗(yàn)室功能如進(jìn)樣、混合、在線檢測(cè)等結(jié)合在一個(gè)單一的設(shè)備上。潛在的，該技術(shù)使得分析操作可以在實(shí)驗(yàn)室外進(jìn)行，并且為生物化學(xué)和生物醫(yī)學(xué)分析的實(shí)時(shí)和現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試提供了可能性。
這項(xiàng)技術(shù)可以應(yīng)用在包括護(hù)理點(diǎn)診斷、環(huán)境監(jiān)測(cè)、法醫(yī)學(xué)、食品質(zhì)量控制和工業(yè)分析等領(lǐng)域。然而，盡管近年來(lái)取得了長(zhǎng)足的進(jìn)步，微流控芯片的應(yīng)用仍然局限于實(shí)驗(yàn)室原型，沒(méi)有廣泛常規(guī)的使用于臨床或高通量應(yīng)用。這是因?yàn)轶w積龐大、價(jià)格昂貴的顯微鏡（微流控芯片除外）對(duì)實(shí)現(xiàn)光學(xué)檢測(cè)是必要的。
       為了解決這個(gè)問(wèn)題，行業(yè)人士提出了小型化和集成這些光學(xué)功能在芯片上以及應(yīng)用先進(jìn)的聚合物復(fù)制技術(shù)。這將使聚合物微流控芯片能夠大量生產(chǎn)在部署成本在更廣泛的范圍內(nèi)降低的情況下。微流控芯片的智能設(shè)計(jì)使實(shí)驗(yàn)室規(guī)模靈敏度的光學(xué)檢測(cè)儀器具備了便攜性、響應(yīng)時(shí)間快、樣品用量少、并行處理和讀出等性能。
       直到最近，微流控芯片的原型主要是石英，玻璃，或硅。然而，石英和玻璃微機(jī)械加工復(fù)雜且昂貴，而硅在人們感興趣的光譜波段缺乏光學(xué)透明性。大多數(shù)應(yīng)用要求使用一次性設(shè)備來(lái)消除樣品污染的風(fēng)險(xiǎn)或耗時(shí)沖洗的負(fù)擔(dān)，這樣聚合物作為微流體器件的基片材料獲得一個(gè)主導(dǎo)作用。彈性體的聚（二甲基硅氧烷）（PDMS）是迄今為止制作微流控芯片最流行的聚合物，這歸功于他通過(guò)鑄造和軟光刻技術(shù)簡(jiǎn)單處理程序。          然而，PDMS微流控芯片有幾個(gè)缺點(diǎn)，如由于低剛度引起的變形，由于高透氣性導(dǎo)致的蒸發(fā)，以及從培養(yǎng)基吸收疏水性分子。此外，PDMS的大批生產(chǎn)是不可能的。歸功于高寬比的由復(fù)制技術(shù)支持的基于聚合物的微細(xì)加工技術(shù)的最新進(jìn)展，我們可以使用其他聚合物克服這些缺點(diǎn)，為大規(guī)模生產(chǎn)提供現(xiàn)實(shí)的機(jī)會(huì)。事實(shí)上，這些聚合物提供了大量的人們感興趣的材料和表面化學(xué)性質(zhì)，如良好的光學(xué)透明性、生物相容性、生物降解性和機(jī)械穩(wěn)定性，這是任何其他類(lèi)的材料無(wú)法實(shí)現(xiàn)的微觀設(shè)計(jì)功能。在我們的工作中，我們利用超精密金剛石工具（UDT）制作含有自由曲面光學(xué)性能的微型光學(xué)、微機(jī)械和微流控2.5D和3D組件或混合組合物。除了成型聚合物，UDT還可以使金屬模具作為在隨后的復(fù)制過(guò)程中的墊片制造出來(lái)，如微注射成型或熱壓。我們使用后者，因?yàn)樗歉呔群透哔|(zhì)量復(fù)制2.5D微型元件的首選技術(shù)。熱壓印的最重要的優(yōu)點(diǎn)是，由于一個(gè)低的物質(zhì)流，它避免了內(nèi)部應(yīng)力。雖然熱壓通常比注射成型周期長(zhǎng)，但是我們的設(shè)備兼容300mm晶圓規(guī)模復(fù)制（見(jiàn)圖1），實(shí)現(xiàn)了低成本生產(chǎn)。對(duì)于無(wú)泄漏密封的微流體通道，我們使用一個(gè)明確的激光焊接技術(shù)。