多层堆叠式微流控芯片成型结构组

这套结构针对微流控实验中单层芯片通量不足、流道布局受限的痛点设计，可实现至少四层流体通道的立体堆叠排布，解决传统二维微流控芯片无法完成复杂多相反应、梯度浓度生成的场景需求，适配细胞共培养、多试剂顺序反应、高通量药物筛选这类需要立体流道网络的实验场景。整套结构包含PDMS浇筑成型模具与成型托盘两部分，模具部分做了分层定位设计，每层模具边角设置定位柱与定位孔配合，堆叠装配时可保证各层流道的对位精度，避免层间错位导致的流道封堵、流体串流问题。其中适配模具尺寸为20x20x2mm，流体特征模具尺寸为20x20x8mm，双层组合模具外形尺寸控制在52x52x15mm，成型托盘外框尺寸为52x52x20mm，安装时可直接适配常规实验室的微流控芯片夹具，不需要额外定制夹持工装。设计过程中充分考虑了增材制造的工艺特性，模具的流道边缘做了0.2mm的圆角过渡，既避免3D打印过程中尖角位置的打印缺陷，也能减少PDMS脱模时的流道边缘撕裂问题，模具表面预留了排气槽结构，浇筑PDMS预聚体时可快速排出模腔内的气泡，减少成型芯片的流道内部气孔缺陷。成型托盘做了分格加强筋设计，既可以承托堆叠后的多层PDMS芯片，也能在芯片键合过程中提供均匀的支撑压力，避免局部压力过大导致的流道塌陷。这套结构支持不同层数的灵活组合，中间层数量可根据实验需求自由增减，不需要重新制作整套模具，仅通过更换对应功能层的模片即可调整流道网络结构，大幅降低多方案验证的制造成本。模具的流道截面采用矩形设计，可保证流体在层间流转时的流速均匀性，适配层流状态下的微流体实验要求，各层的进出液口位置做了同轴对齐设计，外接管路时可直接从顶层或底层统一接出，减少外接管路的排布复杂度。