一種微流控芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001 ]本實(shí)用新型屬于微流控芯片領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片又稱為芯片實(shí)驗(yàn)室(Lab-on-a-chip)，是指把生物、化學(xué)和醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊具有微米尺度微通道的芯片上，自動完成反應(yīng)和分析的全過程?；谖⒘骺匦酒瑢?shí)現(xiàn)的分析檢測裝置的優(yōu)點(diǎn)是:樣本用量少，分析速度快，便于制成便攜式儀器，非常適用于即時、現(xiàn)場分析。
[0003]要實(shí)現(xiàn)微流控芯片分析檢測裝置的自動化和集成化，就要盡可能多地將反應(yīng)分析的各項(xiàng)功能集成到芯片上，而減少對芯片外操作的依賴。而且微流控芯片多為一次性使用產(chǎn)品，這樣可省去復(fù)雜的清洗和廢液處理等液路系統(tǒng)。但是目前在使用微流控芯片的過程中，液體試劑大多是在反應(yīng)前才從外部引入微流控芯片的儲液池中，比如通過安裝在微流控芯片上的轉(zhuǎn)接頭外接多條導(dǎo)管，將液體試劑或樣本從外部引入。這種實(shí)現(xiàn)方式裝置復(fù)雜，顯然不適合于微流控芯片分析檢測裝置的集成和產(chǎn)品化。理想的方案是將反應(yīng)所需的多種試劑預(yù)封裝到芯片中，并能長久保存。檢測時只需將采集到的新鮮樣本加入，控制預(yù)封裝試劑釋放，并與樣本進(jìn)行反應(yīng)即可。但是現(xiàn)在關(guān)于這種微流控芯片內(nèi)存儲和釋放液體的技術(shù)的研究和報到較少。發(fā)明專利201310203220.X中公開了一種在芯片內(nèi)放置密封液囊實(shí)現(xiàn)液體內(nèi)部存儲的方法，然后反應(yīng)中通過外力使液囊破損，將內(nèi)部存儲液體釋放到微流控芯片指定位置。但這種存儲液體的方法需要液囊破損后液體自行流到溝道里，它的缺點(diǎn)是難以精確控制液體試劑的釋放體積，破碎的液囊還有可能對液體產(chǎn)生污染。實(shí)用新型專利CN203842597 U公開了一種驅(qū)動芯片內(nèi)液體向前流動而無回流的方法，但是此方法所實(shí)現(xiàn)的儲液池和流體通道是相通的，儲液池不具備密封性，所以不能實(shí)現(xiàn)液體在芯片內(nèi)的存儲。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]針對以上問題，本實(shí)用新型提供了一種微流控芯片。
[0005]本實(shí)用新型的技術(shù)方案如下:
[0006]—種微流控芯片，所述微流控芯片包括儲液孔(11)、微通道(13)，其特征在于所述儲液孔(11)的頂部裝有柱塞(12)，所述柱塞(12)與儲液孔(11)緊密接觸;所述儲液孔(11)和所述微通道(13)底部用薄膜(14)密封；向下擠壓柱塞(12)，所述微流控芯片儲液孔(11)中儲存的液體釋放到旁邊的微通道(13)中。
[0007]前述的一種微流控芯片部材料可以是硅、玻璃、石英或塑料。
[0008]前述的一種微流控芯片的柱塞(12)可以由橡膠、塑料等耐腐蝕、有一定機(jī)械強(qiáng)度且滑動特性良好的材料制成。
[0009]前述的一種微流控芯片的薄膜(14)可以為壓敏或熱敏材料，通過加壓或者加熱的方式與芯片緊密封接。
[0010]所述儲液孔(11)與所述微通道(13)之間沒有直接連通，所述儲液孔(11)底部朝向微通道的方向有一個出口(15)，所述儲液孔(11)與所述微通道(13)通過出口(15)連通。
[0011]前述的一種微流控芯片的儲液孔(11)到微通道(13)之間的薄膜(14)封接性能低于周圍部分，通過擠壓柱塞(12)，儲液孔(11)和微通道(13)之間的薄膜(14)與芯片脫離，儲液孔(11)內(nèi)的液體釋放到微通道(13)中。
[0012]前述的一種微流控芯片，其中向上對柱塞(12)的擠壓作用可以為手動或自動控制；自動控制可以用電機(jī)作用于柱塞(12)，通過對電機(jī)的控制來精確控制施加于柱塞(12)的壓力，從而控制液體釋放的速度和液體釋放體積。
[0013]本實(shí)用新型可實(shí)現(xiàn)液體在微流控芯片上的預(yù)存儲，與外接導(dǎo)管實(shí)現(xiàn)液體引入的方法相比，更適合于微流控芯片的集成和產(chǎn)品化。本發(fā)明中所采用的液體存儲方法實(shí)現(xiàn)了液體的密封存放，有利于產(chǎn)品的長久保存。通過對儲液孔底部柱塞的擠壓控制，可以精確控制液體的釋放體積和釋放速度，從而可以準(zhǔn)確控制液體試劑在微通道中的反應(yīng)。
【附圖說明】
[0014]圖1是本實(shí)用新型提供的一種微流控芯片的結(jié)構(gòu)截面示意圖。
[0015]圖2(a)是本實(shí)用新型提供的一種微流控芯片的結(jié)構(gòu)底部視圖。
[0016]圖2(b)是本實(shí)用新型提供的一種微流控芯片的薄膜封接方法示意圖。
[0017]圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種帶預(yù)存儲液體試劑的微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0018]圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例提供的一種帶預(yù)存儲液體試劑的微流控芯片的底部視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型作進(jìn)一步的描述。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的【具體實(shí)施方式】僅用以解釋本實(shí)用新型，并不用于限定本實(shí)用新型。
[0020]圖1為本實(shí)用新型提供的一種微流控芯片的結(jié)構(gòu)截面示意圖。微流控芯片上圓柱狀儲液孔11的頂部裝有一個柱塞12，柱塞與儲液孔緊密接觸。儲液孔旁邊有一條微通道13。儲液孔和微通道底部用薄膜14密封。儲液孔底部朝向微通道的方向有一個出口 15，但與微通道之間沒有直接連通，這樣可以保證儲液孔中的液體的密封性。實(shí)際操作中，先將柱塞從頂部壓入儲液孔，然后用移液器將適量液體注入儲液孔，注入液體的體積要小于儲液孔容積，最后在用薄膜將儲液孔和微通道密封。柱塞有一定的機(jī)械強(qiáng)度，且與儲液孔之間滑動特性良好，通過擠壓柱塞，使得芯片底部儲液孔和微通道之間的密封薄膜脫離，從而儲液孔中的液體釋放到微通道中。
[0021]圖2A是圖1所示結(jié)構(gòu)的頂部示意圖。圖2B是圖1所示結(jié)構(gòu)的薄膜封接方法示意圖。為保證儲液孔中密封的液體定向釋放到微通道中，需要控制底部薄膜的封接性能，使得儲液孔到微通道之間的薄膜部分16的性能低于周圍其他部分。當(dāng)向上擠壓柱塞時，只有儲液孔到微通道之間的薄膜部分16與芯片底部脫離，而周圍其他部分不會脫離。
[0022]向上對柱塞的擠壓作用可以為手動或自動。為了實(shí)現(xiàn)微流控芯片分析檢測裝置的自動化，可以采用自動控制方法擠壓柱塞，比如用微型步進(jìn)電機(jī)驅(qū)動一個壓塊作用于柱塞，通過對電機(jī)的步數(shù)控制，可以精確控制施加于柱塞的壓力，從而控制液體釋放的速度和液體釋放體積。
[0023]實(shí)施例:一種帶預(yù)存儲液體試劑的微流控芯片
[0024]本實(shí)施例所提供的一種帶預(yù)存儲試劑的微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。芯片17采用NAS60塑料注塑而成，主要功能單元包括加樣孔20，試劑孔21、22，檢測區(qū)23、廢液區(qū)24、透氣孔25以及連接這些功能區(qū)的微通道26。芯片中預(yù)封裝有液體試劑，液體試劑可以是一種或多種，本實(shí)施例以兩種為例加以說明。加樣孔和試劑孔頂部均裝有一個橡膠柱塞。為了保證柱塞對圓柱孔的密封性，柱塞和圓柱孔的直徑尺寸需要采用過盈配合，同時要控制過盈量保證對柱塞施加一定的按壓力時，柱塞仍可以相對圓孔向下滑動。檢測區(qū)23頂部裝有一個透明窗18，便于對反應(yīng)信號的檢測。透明窗選用透光性能良好的聚苯乙烯塑料注塑而成，通過超聲焊接的方式連接到芯片上。微通道位于芯片底部，所有功能區(qū)和微通道底部通過一個薄膜19進(jìn)行密封。薄膜選用的是鋁箔材料。通過加熱加壓的方式焊接到芯片底部。芯片底部結(jié)構(gòu)圖見圖4。將樣本加入到加樣口并蓋上柱塞，依次按壓第一試劑和第二試劑的柱塞28、29，使其從試劑孔中釋放到通道中，然后按壓樣本柱塞27，驅(qū)動樣本依次經(jīng)過釋放到前方通道的第一試劑和第二試劑，樣本和試劑接觸并發(fā)生反應(yīng)，最后進(jìn)入檢測區(qū)23對信號進(jìn)行反應(yīng)信號進(jìn)行檢測，多余的液體進(jìn)入芯片上的廢液區(qū)24。由圖4可見，為了保證液體試劑的密封性，儲存試劑的試劑孔21、22與微通道26之間預(yù)留了一個出口 30、31(陰影部分)，但并不是直接相通的，焊接底部薄膜時，控制試劑孔與微通道之間部分的焊接力小于周圍部分，以保證擠壓試劑孔柱塞時，試劑孔內(nèi)的試劑可以定向釋放到微通道里。實(shí)際操作時，可采用微型步進(jìn)電機(jī)，從芯片頂部向下作用于柱塞，實(shí)現(xiàn)對柱塞的自動控制。通過控制電機(jī)運(yùn)動頻率可以控制壓力的大小，從而控制儲液孔內(nèi)液體釋放的速度，通過控制電機(jī)的運(yùn)動步數(shù)可以控制液體的釋放體積。
[0025]由此可見，使用本實(shí)用新型提供的一種微流控芯片內(nèi)部存儲和釋放液體的方法，可以在微流控芯片上預(yù)先存儲并密封一定體積的液體試劑，可實(shí)現(xiàn)芯片上試劑的長久保存，檢測時只需加入采集到的新鮮樣本，控制預(yù)封裝試劑釋放，并與樣本進(jìn)行反應(yīng)即可。通過儲液孔柱塞的自動控制，還可以精確控制液體的釋放體積和釋放速度。這種存儲和釋放液體的方法對于微流控芯片的應(yīng)用以及微流控芯片的產(chǎn)品化具有非常重要的意義。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種微流控芯片，所述微流控芯片包括儲液孔(II)、微通道(13)，其特征在于所述儲液孔(11)的頂部裝有柱塞(12)，所述柱塞(12)與儲液孔(11)緊密接觸;所述儲液孔(11)和所述微通道(13)底部用薄膜(14)密封；向下擠壓柱塞(12)，所述微流控芯片儲液孔(11)中儲存的液體釋放到旁邊的微通道(13)中。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征在于:所述微流控芯片的材料是硅、玻璃、石英或塑料。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微流控芯片，其特征在于:所述柱塞由橡膠和/或塑料制成。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微流控芯片，其特征在于:所述薄膜為壓敏或熱敏材料，通過加壓或者加熱的方式與芯片緊密封接。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微流控芯片，其特征在于:所述儲液孔的底部與微通道之間設(shè)置有一個出口(15)。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微流控芯片，其特征在于:所述儲液孔到微通道之間的薄膜封接性能低于周圍部分，通過擠壓柱塞，儲液孔和微通道之間的薄膜與芯片脫離，儲液孔內(nèi)的液體釋放到微通道中。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微流控芯片，其特征在于:對柱塞的擠壓作用為手動或自動控制；自動控制用電機(jī)作用于柱塞，通過對電機(jī)的控制來精確控制施加于柱塞的壓力，從而控制液體釋放的速度和液體釋放體積。
【專利摘要】本實(shí)用新型公開了一種微流控芯片。其特征在于在微流控芯片上設(shè)置一個或多個獨(dú)立于微通道的儲液孔，通過封接薄膜和柱塞實(shí)現(xiàn)對儲液孔內(nèi)液體的密封存儲，通過控制封接薄膜的封接性能，使得擠壓柱塞時儲液孔中的液體可以定向釋放到儲液孔旁的微通道中。使用本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)的微流控芯片，可以在芯片內(nèi)部存儲并密封一定體積的液體試劑，裝有試劑的芯片可以在一定的保存條件下長期存放。使用此芯片時可以控制內(nèi)部液體的釋放體積和釋放的速度，有利于芯片內(nèi)反應(yīng)的精確控制。
【IPC分類】B01L3/00
【公開號】CN205361370
【申請?zhí)枴緾N201520828118
【發(fā)明人】姜潤華, 李泉
【申請人】深圳華邁興微醫(yī)療科技有限公司
【公開日】2016年7月6日
【申請日】2015年10月26日