一種微流控芯片的制作方法
【專(zhuān)利摘要】本實(shí)用新型公開(kāi)了一種微流控芯片。它包括加樣孔、進(jìn)樣池、檢測(cè)池、流體控制閥和出氣孔；所述加樣孔設(shè)于所述進(jìn)樣池上；所述進(jìn)樣池通過(guò)微流體通道與至少一個(gè)所述檢測(cè)池相連通；所述檢測(cè)池的另一端與至少一個(gè)所述出氣孔相連通，且所述檢測(cè)池與所述出氣孔之間設(shè)有至少一個(gè)所述流體控制閥；所述進(jìn)樣池的容積不小于所述檢測(cè)池的容積之和。本實(shí)用新型微流控芯片對(duì)輸入壓力的范圍及變化精度要求低。無(wú)需精密的外聯(lián)控制設(shè)備，只需外界輸入壓力小于閥體控制壓力就可實(shí)驗(yàn)液體不溢出的目的。本實(shí)用新型微流控芯片達(dá)到控制液體不溢出，可以保證芯片內(nèi)反應(yīng)的穩(wěn)定，保證定量測(cè)試的準(zhǔn)確性及穩(wěn)定性。
【專(zhuān)利說(shuō)明】一種微流控芯片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及一種微流控芯片，屬于微流控芯片【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002] 微流控芯片由微通道在芯片上形成網(wǎng)絡(luò)，以可控微流體貫穿整個(gè)系統(tǒng)并完成各種 生物和化學(xué)過(guò)程的一種技術(shù)。由于具備低消耗、易集成、高通量和分析速度快等優(yōu)點(diǎn)，微流 控芯片已廣泛應(yīng)用于化學(xué)、生物、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域，并且已開(kāi)始從實(shí)驗(yàn)室研究階段開(kāi)始逐步向商 品化應(yīng)用發(fā)展。
[0003] 目前，常見(jiàn)的微流控芯片流體驅(qū)動(dòng)方式主要有：電力驅(qū)動(dòng)、壓力驅(qū)動(dòng)。其中壓力驅(qū) 動(dòng)又可以分為手動(dòng)驅(qū)動(dòng)和自動(dòng)驅(qū)動(dòng)。
[0004] 手動(dòng)驅(qū)動(dòng)是由實(shí)驗(yàn)者來(lái)控制，分步操作，手動(dòng)完成流體控制。這類(lèi)驅(qū)動(dòng)方式較簡(jiǎn) 陋，且難以實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化連續(xù)作業(yè)。同時(shí)，由于目前手動(dòng)驅(qū)動(dòng)的設(shè)計(jì)多為：儲(chǔ)液池靜壓力差 (包括垂直重力落差）、通道界面雙側(cè)濃差壓、出口吸負(fù)壓等，導(dǎo)致對(duì)微流控芯片的加工制 作要求較高，難以實(shí)現(xiàn)廉價(jià)、工業(yè)化生產(chǎn)。
[0005] 自動(dòng)驅(qū)動(dòng)需要一套專(zhuān)門(mén)的壓力調(diào)節(jié)器用于調(diào)節(jié)氣壓。由于需要對(duì)壓力的變化進(jìn)行 精確控制，導(dǎo)致這些設(shè)備往往較復(fù)雜，體積大，制造成本高、能耗高，不能以簡(jiǎn)便可靠的工作 方式，廉價(jià)的制造成本，滿足各種現(xiàn)場(chǎng)環(huán)境的微分析要求。
[0006] 近年來(lái)隨著微流控芯片在POCT(Point-〇f-Care Testing,現(xiàn)場(chǎng)即時(shí)檢測(cè)）技術(shù) 中的應(yīng)用日益發(fā)展，人們對(duì)于小型化、集成化、自動(dòng)化程度更高的微流控器件的需求與日俱 增。為實(shí)現(xiàn)上述功能，對(duì)于流體控制技術(shù)而言，人們不僅希望其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、容易集成，而且希 望外部關(guān)聯(lián)設(shè)備也盡可能的小型而簡(jiǎn)便。 實(shí)用新型內(nèi)容
[0007] 本實(shí)用新型的目的是提供一種微流控芯片，其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，容易實(shí)現(xiàn)廉價(jià)工業(yè)化生 產(chǎn)，且能夠降低對(duì)外部關(guān)聯(lián)設(shè)備的要求。
[0008] 本實(shí)用新型所提供的微流控芯片，包括加樣孔、進(jìn)樣池、檢測(cè)池、流體控制閥和出 氣孔；
[0009] 所述加樣孔設(shè)于所述進(jìn)樣池上；
[0010] 所述進(jìn)樣池通過(guò)微流體通道與至少一個(gè)所述檢測(cè)池相連通；
[0011] 所述檢測(cè)池的另一端與至少一個(gè)所述出氣孔相連通，且所述檢測(cè)池與所述出氣孔 之間設(shè)有至少一個(gè)所述流體控制閥；
[0012] 所述進(jìn)樣池的容積不小于所述檢測(cè)池的容積之和。
[0013] 上述的微流控芯片中，所述進(jìn)樣池與多個(gè)所述檢測(cè)池相連通，且多個(gè)所述檢測(cè)池 與一個(gè)所述出氣孔相連通。
[0014] 上述的微流控芯片中，所述檢測(cè)池與所述出氣孔之間設(shè)有一個(gè)所述流體控制閥。
[0015] 上述的微流控芯片中，所述檢測(cè)池與所述出氣孔之間設(shè)有多個(gè)所述流體控制閥， 且所述流體控制閥的數(shù)量與所述檢測(cè)池的數(shù)量相等。
[0016] 上述的微流控芯片中，所述進(jìn)樣池與多個(gè)所述檢測(cè)池相連通，且多個(gè)所述檢測(cè)池 與多個(gè)所述出氣孔相連通，所述檢測(cè)池的數(shù)量與所述出氣孔的數(shù)量相等。
[0017] 上述的微流控芯片中，所述進(jìn)樣池與一個(gè)所述檢測(cè)池相連通。
[0018] 上述的微流控芯片中，所述進(jìn)樣池上還設(shè)有一進(jìn)氣孔。
[0019] 上述的微流控芯片中，所述微流控芯片包括芯片層與蓋片層，所述進(jìn)樣池、所述檢 測(cè)池和所述流體控制閥設(shè)于所述芯片層上；
[0020] 所述加樣孔、所述出氣孔和所述進(jìn)氣孔設(shè)于所述蓋片層上。
[0021 ] 上述的微流控芯片中，所述流體控制閥為結(jié)構(gòu)阻力閥。
[0022] 上述的微流控芯片中，所述結(jié)構(gòu)阻力閥包括設(shè)于所述微流控芯片上的控制槽，所 述控制槽設(shè)于所述微流體通道上，且與所述微流體通道為交叉配合，述微流體通道的兩端 分別與加壓孔和泄壓孔相連通；
[0023] 所述微流體通道與所述控制槽之間存在高度差。
[0024] 上述的微流控芯片中，所述微流體通道與所述控制槽之間的夾角為0°?180°， 但不等于0°或180°。
[0025] 上述的微流控芯片中，所述控制槽為凹槽或凸槽。
[0026] 上述的微流控芯片中，所述微流體通道與所述控制槽之間的高度差至少為 0. 05mm〇
[0027] 上述的微流控芯片中，所述微流體通道上設(shè)有一個(gè)或多個(gè)所述控制槽。
[0028] 上述的微流控芯片中，所述控制槽的高度為0mm?10mm，但本等于零；
[0029] 所述控制槽的寬度為0mm?100mm，但不等于零；
[0030] 所述控制槽的長(zhǎng)度為0mm?100mm，但不等于零。
[0031] 本實(shí)用新型的微流控芯片可以由聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基 硅氧烷、聚丙烯、玻璃或石英等材料加工而成。
[0032] 本實(shí)用新型微流控芯片的檢測(cè)池中可以預(yù)固定生物檢測(cè)所使用的酶、抗體、引物 等，用于進(jìn)行生化、免疫、核酸等項(xiàng)目檢測(cè)。
[0033] 本實(shí)用新型微流控芯片具有如下優(yōu)點(diǎn)：
[0034] 本實(shí)用新型微流控芯片的結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，且可以進(jìn)行一次注塑成型，對(duì)模具要求低，實(shí) 現(xiàn)廉價(jià)的工業(yè)化批量生產(chǎn)。使用本實(shí)用新型時(shí)，無(wú)需通過(guò)對(duì)外聯(lián)設(shè)備開(kāi)關(guān)的控制達(dá)到液體 不溢出的目的。本實(shí)用新型微流控芯片對(duì)輸入壓力的范圍及變化精度要求低。無(wú)需精密的 外聯(lián)控制設(shè)備，只需外界輸入壓力小于閥體控制壓力就可實(shí)驗(yàn)液體不溢出的目的。本實(shí)用 新型微流控芯片達(dá)到控制液體不溢出，可以保證芯片內(nèi)反應(yīng)的穩(wěn)定，保證定量測(cè)試的準(zhǔn)確 性及穩(wěn)定性。本實(shí)用新型微流控芯片可以滿足單樣本進(jìn)樣，多項(xiàng)目多孔同時(shí)檢測(cè)，同時(shí)保證 各種液體均不溢出，滿足多孔定量測(cè)試的目的。

【專(zhuān)利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0035] 圖1為本發(fā)明實(shí)施例1提供的微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖1 (a)為該芯片的俯視 圖，圖1(b)為該芯片立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0036] 圖2為本發(fā)明實(shí)施例2提供的微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0037] 圖3為本發(fā)明實(shí)施例3提供的微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0038] 圖4為本發(fā)明實(shí)施例4提供的微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0039] 圖5為本發(fā)明實(shí)施例5提供的微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0040] 圖6為本發(fā)明實(shí)施例6提供的微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖，圖6 (a)為該芯片的俯視 圖，圖6(b)和圖6(c)為該芯片立體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0041] 圖7為本發(fā)明微流控芯片中流體控制閥的結(jié)構(gòu)示意圖，圖7(a)為俯視圖，圖7(b) 為側(cè)剖視圖。
[0042] 圖中各標(biāo)記如下：
[0043] 1進(jìn)樣池、2加樣孔、3微流體通道、4檢測(cè)池、5流體控制閥、6出氣孔、7進(jìn)氣孔、8 芯片層、9蓋片層、10控制槽。

【具體實(shí)施方式】
[0044] 下面結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步說(shuō)明，但本實(shí)用新型并不局限于以下實(shí)施 例。
[0045] 實(shí)施例1、
[0046] 本實(shí)施例提供的微流控芯片俯視圖如圖1(a)所示，該芯片包括加樣孔2、進(jìn)樣池 1、檢測(cè)池4、流體控制閥5和出氣孔6及微流體通道3,其立體組成如圖1 (b)所示，由芯片 層8與蓋片層9構(gòu)成，進(jìn)樣池1、檢測(cè)池4、流體控制閥5和微流體通道3分布于芯片層8,加 樣孔2和出氣孔6分布于蓋片層9。加樣孔2設(shè)于進(jìn)樣池1上，進(jìn)樣池1通過(guò)4條微流體通 道3與4個(gè)檢測(cè)池4相連通；這4個(gè)檢測(cè)池4與一個(gè)出氣孔6相連通，且檢測(cè)池4與出氣孔 6之間設(shè)有一個(gè)流體控制閥5 ;進(jìn)樣池1的容積不小于4個(gè)檢測(cè)池4的容積之和。
[0047] 本實(shí)施例中的流體控制閥5的俯視圖如圖7 (a)所示，該微流體控制閥5為設(shè)于微 流體通道3上的3個(gè)控制槽10,且微流體通道3與控制槽10相交成90°的角度設(shè)置，即垂 直設(shè)置。微流體通道3的兩端分別連通加壓孔和泄壓孔。微流體通道3的寬度為1_;控 制槽10的寬度為1mm。
[0048] 本實(shí)施例提供的微流體控制閥的側(cè)剖視圖如圖7(b)所示，微流體通道3的高度為 0· 5mm，控制槽10的高度為1mm。該微流體控制閥能夠阻擋最高lOOmmHg的壓力，保證液體 不漏出。
[0049] 使用過(guò)程如下：樣本由加樣孔1注入芯片后，暫時(shí)儲(chǔ)存于進(jìn)樣池1中，加樣孔2連 接氣泵，通過(guò)氣泵壓力推動(dòng)沿微流體通道3流動(dòng)，進(jìn)入檢測(cè)池4中，與預(yù)固定于檢測(cè)池4中 的試劑反應(yīng)，同時(shí)樣本被流體控制閥5阻擋，氣泵壓力小于流體控制閥5阻力時(shí)，液體不從 出氣孔6溢出。
[0050] 實(shí)施例2、
[0051] 本實(shí)施例提供的微流控芯片俯視圖如圖2所示，該芯片包括加樣孔2、進(jìn)樣池1、檢 測(cè)池4、流體控制閥5、出氣孔6和微流體通道3。加樣孔2設(shè)于進(jìn)樣池1上，進(jìn)樣池1通過(guò) 4條微流體通道3與4個(gè)檢測(cè)池4相連通；這4個(gè)檢測(cè)池4與4個(gè)出氣孔6相連通，且每個(gè) 檢測(cè)池4與每個(gè)出氣孔6之間設(shè)有一個(gè)流體控制閥5 ;進(jìn)樣池1的容積不小于4個(gè)檢測(cè)池4 的容積之和。
[0052] 本實(shí)施例中的流體控制閥5的俯視圖如圖7(a)所示，側(cè)剖視圖如圖7(b)所示。
[0053] 使用過(guò)程如下：樣本由加樣孔1注入芯片后，暫時(shí)儲(chǔ)存于進(jìn)樣池1中，加樣孔2連 接氣泵，通過(guò)氣泵壓力推動(dòng)沿微流體通道3流動(dòng)，進(jìn)入檢測(cè)池4中，與預(yù)固定于檢測(cè)池4中 的試劑反應(yīng)，同時(shí)樣本被與各個(gè)檢測(cè)池4相連接的流體控制閥5阻擋，氣泵壓力小于流體控 制閥5阻力時(shí)，液體不從出氣孔6溢出。
[0054] 實(shí)施例3、
[0055] 本實(shí)施例提供的微流控芯片俯視圖如圖3所示，該芯片包括加樣孔2、進(jìn)樣池1、檢 測(cè)池4、流體控制閥5、出氣孔6和微流體通道3。加樣孔2設(shè)于進(jìn)樣池1上，進(jìn)樣池1通過(guò) 4條微流體通道3與4個(gè)檢測(cè)池4相連通；這4個(gè)檢測(cè)池4與一個(gè)出氣孔6相連通，且每個(gè) 檢測(cè)池4與出氣孔6之間均設(shè)有一個(gè)流體控制閥5 ;進(jìn)樣池1的容積不小于4個(gè)檢測(cè)池4的 容積之和。
[0056] 本實(shí)施例中的流體控制閥5的俯視圖如圖7(a)所示，側(cè)剖視圖如圖7(b)所示。
[0057] 使用過(guò)程如下：樣本由加樣孔2注入芯片后，暫時(shí)儲(chǔ)存于進(jìn)樣池1中，加樣孔1連 接氣泵，通過(guò)氣泵壓力推動(dòng)沿微流體通道3流動(dòng)，進(jìn)入檢測(cè)池4中，與預(yù)固定于檢測(cè)池4中 的試劑反應(yīng)，同時(shí)樣本被與各個(gè)檢測(cè)池4相連接的流體控制閥5阻擋，氣泵壓力小于流體控 制閥5阻力時(shí)，液體不從與多個(gè)流體控制閥5連接的出氣孔6溢出。
[0058] 實(shí)施例4、
[0059] 本實(shí)施例提供的微流控芯片俯視圖如圖4所示，該芯片包括加樣孔2、進(jìn)氣孔7、進(jìn) 樣池1、檢測(cè)池4、流體控制閥5、出氣孔6和微流體通道3。加樣孔2和進(jìn)氣孔7均設(shè)于進(jìn) 樣池1上，進(jìn)樣池1通過(guò)1條微流體通道3與1個(gè)檢測(cè)池4相連通；該檢測(cè)池4與一個(gè)出氣 孔6相連通，且檢測(cè)池4與出氣孔6之間設(shè)有一個(gè)流體控制閥5 ;進(jìn)樣池1的容積不小于檢 測(cè)池4的容積。
[0060] 本實(shí)施例中的流體控制閥5的俯視圖如圖7(a)所示，側(cè)剖視圖如圖7(b)所示。
[0061] 使用過(guò)程如下：樣本由加樣孔2注入芯片后，暫時(shí)儲(chǔ)存于進(jìn)樣池1中，進(jìn)氣孔7連 接氣泵，通過(guò)氣泵壓力推動(dòng)沿微流體通道3流動(dòng)，進(jìn)入檢測(cè)池4中，與預(yù)固定于檢測(cè)池4中 的試劑反應(yīng)，同時(shí)樣本被與檢測(cè)池4相連接的流體控制閥5阻擋，氣泵壓力小于流體控制閥 5阻力時(shí)，液體不從出氣孔6溢出。
[0062] 實(shí)施例5、
[0063] 本實(shí)施例提供的微流控芯片俯視圖如圖4所示，該芯片包括加樣孔2、進(jìn)樣池1、檢 測(cè)池4、流體控制閥5、出氣孔6和微流體通道3。加樣孔2設(shè)于進(jìn)樣池1上，進(jìn)樣池1通過(guò) 1條微流體通道3與1個(gè)檢測(cè)池4相連通；該檢測(cè)池4與一個(gè)出氣孔6相連通，且檢測(cè)池4 與出氣孔6之間設(shè)有一個(gè)流體控制閥5 ;進(jìn)樣池1的容積不小于檢測(cè)池4的容積。
[0064] 本實(shí)施例中的流體控制閥5的俯視圖如圖7(a)所示，側(cè)剖視圖如圖7(b)所示。
[0065] 使用過(guò)程如下：樣本由加樣孔2注入芯片后，暫時(shí)儲(chǔ)存于進(jìn)樣池1中，加樣孔2連 接氣泵，通過(guò)氣泵壓力推動(dòng)沿微流體通道3流動(dòng)，進(jìn)入檢測(cè)池4中，與預(yù)固定于檢測(cè)池4中 的試劑反應(yīng)，同時(shí)樣本被與檢測(cè)池4相連接的流體控制閥5阻擋，氣泵壓力小于流體控制閥 5阻力時(shí)，液體不從出氣孔6溢出。
[0066] 實(shí)施例6、
[0067] 本實(shí)施例提供的微流控芯片俯視圖如圖6(a)所示，該芯片由加樣孔2、進(jìn)樣池1、 檢測(cè)池4、流體控制閥5、出氣孔6及微流體通道3 ;其立體組成如圖6 (b)、（c)所示，由芯片 層8、蓋片層9構(gòu)成，進(jìn)樣池1、檢測(cè)池4、和微流體通道3分布于芯片層8,加樣孔2、出氣孔 6和流體控制閥5分布于蓋片層9。加樣孔2設(shè)于進(jìn)樣池1上，進(jìn)樣池1通過(guò)1條微流體通 道3與1個(gè)檢測(cè)池4相連通；該檢測(cè)池4與一個(gè)出氣孔6相連通，且檢測(cè)池4與出氣孔6之 間設(shè)有一個(gè)流體控制閥5 ;進(jìn)樣池1的容積不小于檢測(cè)池4的容積。
[0068] 本實(shí)施例中的流體控制閥5的俯視圖如圖7(a)所示，側(cè)剖視圖如圖7(b)所示。
[0069] 使用過(guò)程如下：樣本由加樣孔2注入芯片后，暫時(shí)儲(chǔ)存于進(jìn)樣池1中，加樣孔2連 接氣泵，通過(guò)氣泵壓力推動(dòng)沿微流體通道3流動(dòng)，進(jìn)入檢測(cè)池4,與預(yù)固定于檢測(cè)池4中的試 劑反應(yīng)，同時(shí)樣本被流體控制閥5阻擋，氣泵壓力小于流體控制閥5阻力時(shí)，液體不從出氣 孔6溢出。
【權(quán)利要求】
1. 一種微流控芯片，其特征在于：它包括加樣孔、進(jìn)樣池、檢測(cè)池、流體控制閥和出氣 孔； 所述加樣孔設(shè)于所述進(jìn)樣池上； 所述進(jìn)樣池通過(guò)微流體通道與至少一個(gè)所述檢測(cè)池相連通； 所述檢測(cè)池的另一端與至少一個(gè)所述出氣孔相連通，且所述檢測(cè)池與所述出氣孔之間 設(shè)有至少一個(gè)所述流體控制閥； 所述進(jìn)樣池的容積不小于所述檢測(cè)池的容積之和。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述進(jìn)樣池與多個(gè)所述檢測(cè)池相 連通，且多個(gè)所述檢測(cè)池與一個(gè)所述出氣孔相連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微流控芯片，其特征在于：所述檢測(cè)池與所述出氣孔之間設(shè) 有一個(gè)所述流體控制閥。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的微流控芯片，其特征在于：所述檢測(cè)池與所述出氣孔之間設(shè) 有多個(gè)所述流體控制閥，且所述流體控制閥的數(shù)量與所述檢測(cè)池的數(shù)量相等。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述進(jìn)樣池與多個(gè)所述檢測(cè)池相 連通，且多個(gè)所述檢測(cè)池與多個(gè)所述出氣孔相連通，所述檢測(cè)池的數(shù)量與所述出氣孔的數(shù) 量相等。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述進(jìn)樣池與一個(gè)所述檢測(cè)池相 連通。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1-6中任一項(xiàng)所述的微流控芯片，其特征在于：所述進(jìn)樣池上還設(shè)有 一進(jìn)氣孑L。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的微流控芯片，其特征在于：所述微流控芯片包括芯片層與蓋 片層，所述進(jìn)樣池、所述檢測(cè)池和所述流體控制閥設(shè)于所述芯片層上； 所述加樣孔、所述出氣孔和所述進(jìn)氣孔設(shè)于所述蓋片層上。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微流控芯片，其特征在于：所述流體控制閥為結(jié)構(gòu)阻力閥。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的微流控芯片，其特征在于：所述結(jié)構(gòu)阻力閥包括設(shè)于所述微 流控芯片上的控制槽，所述控制槽設(shè)于所述微流體通道上，且與所述微流體通道為交叉配 合，所述微流體通道的兩端分別與加壓孔和泄壓孔相連通； 所述微流體通道與所述控制槽之間存在高度差。
【文檔編號(hào)】B01L3/00GK203899622SQ201420329586
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年6月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月19日
【發(fā)明者】陳鋮, 薛源, 張冠斌, 張宏星, 趙凱軍, 邢婉麗, 程京 申請(qǐng)人:博奧生物集團(tuán)有限公司, 清華大學(xué)