本發(fā)明涉及一種負壓引導的微流體自律運動的微流控芯片，尤其是利用微流道內(nèi)外壓強差使微流體自律流動的微流控芯片。

背景技術：

微流控芯片是芯片在生物化學等領域的延伸，通過微細加工技術、測序分析技術和數(shù)字信息技術，實現(xiàn)生物化學中的混合、分離、化學成分分析、基因測序和病毒檢測等功能。微流控芯片在生物化學檢測技術方面的應用具有樣品需求量少、分析速度快、便于攜帶等特點，非常適合實時分析。在微米尺度，毛細作用是使微流體在微流道內(nèi)自律流動的重要因素。在微流控芯片的流道里，通過改變芯片的基質(zhì)，可以使微流道（100~500μm）對微流體產(chǎn)生吸附力，進一步激發(fā)微流體的表面張力，從而可以引導或者阻礙微流體的流動，實現(xiàn)微流體流動的控制。目前微流控芯片驅動微流體在芯片內(nèi)流動的方式有壓力驅動，氣動微泵驅動，離心驅動和電滲驅動等，對機器設備精度、成本要求高，不利于攜帶和實時檢測。另外，目前芯片內(nèi)樣品和檢測液體都是通過外部驅動引入，難以實現(xiàn)批量化。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于設計一種新型的負壓引導的微流體自律運動微流控芯片，減少對外界操作和儀器設備的依賴，實現(xiàn)微流體在微流道內(nèi)穩(wěn)定快速流動、反應池內(nèi)快速高效混合的目的。

本發(fā)明解決其技術問題所采用的技術方案是：

一種負壓引導的微流體自律運動的微流控芯片，包括蓋板和基板，所述蓋板的中心位置加工有儲液池和阻隔膜，所述基板的上表面上沿圓周方向等分地均勻分布加工有若干組生物檢測用微細結構，所述蓋板和基板在真空或者熱飽和蒸汽下封裝密閉，當微流控芯片移回常溫常壓下時，所述微細結構內(nèi)部具有一定的負壓，微流體由儲液池進入微細結構時，由于壓差的存在能夠自律運動，實現(xiàn)微流控芯片藥液混合、生物檢測的功能。

進一步地，所述蓋板的材料為EVOH材料透明薄膜，高度取值h₁在2mm~4mm之間。

進一步地，所述儲液池采用圓柱體結構，直徑與反應血液樣品的體積大小成正比。

進一步地，基板材料為石英玻璃，長寬取值在60mm~80mm之間，高度取值h₂在5mm~10mm之間。

進一步地，每組所述的微細結構均包括注液池、主流道、反應池、氣流道和儲氣池，所述注液池位于基板上表面中心位置，所述主流道連通于注液池和反應池之間，所述氣流道連通反應池和儲氣池之間。

進一步地，所述的注液池采用圓柱體結構，底面直徑在4mm~6mm之間，高度在300μm~500μm之間。

進一步地，所述反應池采用圓柱體結構，底面直徑在5mm~8mm之間，高度在500μm~800μm之間，反應池的體積大小與反應血液樣品體積大小呈正比。

進一步地，所述儲氣池采用圓柱體結構，底面直徑在12mm~16mm之間，高度在800μm~1000μm之間，所述儲氣池的體積大小與實驗所需微流體流動速度的大小成正比。

進一步地，所述主流道采用兩側對稱且互成一定角度的V型結構，角度變化范圍在60°~90°之間，深度取值在300μm ~500μm之間且各處深度相同。

進一步地，所述氣流道采用兩側對稱且互成一定角度的V型結構，角度變化范圍在60°~90°之間，氣流道的深度存在梯度，從反應池一側到儲氣池一側，深度逐漸增大且梯度為0.1°~0.8°，保證反應液不會進入到儲氣池。

相比現(xiàn)有技術，本發(fā)明的所述蓋板和基板在真空或者熱飽和蒸汽下封裝密閉，由于基板上儲氣池的作用，當微流控芯片移回常溫常壓下時，注液池、主流道、反應池內(nèi)部具有一定的負壓，微流體進入注液池以后，由于壓差的存在能夠自律運動，實現(xiàn)微流控芯片藥液混合、生物檢測的功能。微流體直線流動、藥液混合的速度由壓差所決定，壓差可以通過調(diào)整熱飽和蒸汽溫度和調(diào)整基板上微結構的體積來改變。一種負壓引導的微流體自律運動的微流控芯片，可以提前預埋檢測試劑，進行長期保存，使用時可以精確地引入外部檢測樣本，便于實現(xiàn)芯片集成和產(chǎn)業(yè)化。

附圖說明

圖1為本發(fā)明設計的微流控芯片三維形貌示意圖。

圖2為本發(fā)明設計的微流控芯片截面結構示意圖。

圖3為本發(fā)明設計的微流控芯片基板三維形貌示意圖。

圖4為本發(fā)明設計的微流控芯片微流道截面結構示意圖。

圖中所示：1-基板；2-蓋板；3-儲液池；4-阻隔膜；5-注液池；6-主流道；7-反應池；8-氣流道；9-儲氣池。

具體實施方式

為了更好理解本發(fā)明，下面結合附圖和實施例對本發(fā)明做進一步的說明，但是本發(fā)明要求保護的范圍并不局限于實施例表示的范圍。

如圖1和圖2所示，一種負壓引導的微流體自律運動的微流控芯片，該微流控芯片由基板1和蓋板2共同組成，基板1是微流控芯片的主體部分，采用長方體結構，長寬大小為根據(jù)主流道6數(shù)目（4、6、8）的增加而增大，長寬取值在60mm~80mm之間，高度取值h₂在5mm~10mm之間，材料是石英玻璃板，其上面加工有用于生物檢測的一系列微細結構。蓋板2的長寬大小與基板1的長寬尺寸大小相同，高度取值h₁在2mm~4mm之間，材料是EVOH透明薄膜，蓋板2的中心位置加工有儲液池3和阻隔膜4。儲液池3采用圓柱體結構，其大小根據(jù)反應血液樣品的體積大小而改變。阻隔膜4用來臨時分開儲液池3和注液池5，反應開始時，由專用工具刺破，使儲液池3中的血液樣品注入到微流控芯片中。

如圖3和圖4所示，基板1的上表面上加工有若干組生物檢測用微細結構，布置在四等分或六等分或八等分圓周角上面，本實施例共有四組，每一組微細結構由注液池5、主流道6、反應池7、氣流道8和儲氣池9共同組成，一組微細結構用于一項生物檢測過程。注液池5采用圓柱體結構，底面直徑在4mm~6mm之間，高度在300μm~500μm之間，用于連接儲液池3，將血液樣品引導到微流芯片當中。主流道6采用兩側對稱α=β且互成一定角度的V型結構，角度變化范圍在60~90°之間。主流道的深度不存在梯度，從注液池到反應池深度一致，取值在300μm ~500μm之間。反應池7同樣采用圓柱體結構，底面直徑在5mm~8mm之間，高度在500μm~800μm之間，反應池7的體積大小隨反應血液樣品體積大小而改變。反應池7底部預埋化學試劑，用于藥、液生物混合檢測。氣流道8用于連接反應池7和儲氣池9，用來引導負壓氣體，采用兩側對稱α=β且互成一定角度的V型結構，角度變化范圍在60~90°之間。氣流道8的深度存在梯度，從反應池一側到儲氣池一側，深度逐漸增大，梯度為0.1~0.8°，保證反應液不會進入到儲氣池。儲氣池9采用圓柱體結構，底面直徑在12mm~16mm之間，高度在800μm~1000μm之間，其整體體積的大小直接影響微流控芯片內(nèi)部的負壓大小，根據(jù)實驗所需微流體流動速度的大小而相應調(diào)整其體積大小。

基板1和蓋板2在真空或者熱飽和蒸汽下封裝密閉，反應池7和儲氣池9內(nèi)部具有一定的負壓。微流體進入注液池5后，能在反應池7和儲氣池9內(nèi)的負壓作用下通過主流道6向反應池7自律流動，具體操作是：

在無菌干燥的環(huán)境中，將微流控芯片用藥物消毒洗凈后，放在無菌干燥加熱器中加熱至100攝氏度，在達到高溫殺毒作用的同時，利用水蒸氣以及熱空氣的膨脹使微流管道表面的壓強減少，待溫度達到100攝氏度后，保持溫度并干燥3~5分鐘，隨后取出，放在無菌干燥工作室內(nèi)，預埋生物試劑，并在10-20s內(nèi)用無菌干燥的EVOH材料透明薄膜蓋板2對基板1進行封裝貼合，在干燥的環(huán)境下任其自然冷卻至溫度不再變化為止，從而使芯片內(nèi)部流道壓強相對于大氣壓強形成負壓。將血液樣品放置在儲液池3中，使用專用設備，刺破阻隔膜4，血液樣品流入到微流控芯片內(nèi)部，開始一系列生物檢測過程。

本發(fā)明的上述實施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定。對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動。這里無需也無法對所有的實施方式予以窮舉。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發(fā)明權利要求的保護范圍之內(nèi)。