專利名稱：微流體樣品舟的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于化學(xué)和生物樣品檢測(cè)的微流體生物芯片，特別是在微流 體通道內(nèi)裝載微小生物芯片，實(shí)現(xiàn)生物樣品、化學(xué)樣品的進(jìn)樣、反應(yīng)、分離 和檢測(cè)的微流體樣品舟。
背景技術(shù)：
由于使用微量溶液的微流體技術(shù)的發(fā)展，使得實(shí)驗(yàn)室芯片(L0C)的用途得 以脫離傳統(tǒng)研究實(shí)驗(yàn)的束縛，更進(jìn)一步邁向較具實(shí)用性價(jià)值的商業(yè)應(yīng)用上。 在化學(xué)、生物等領(lǐng)域，微流體系統(tǒng)得到越來越多的應(yīng)用，如微量流體的傳輸、 微量化合物合成、樣品分離、成分分析及化學(xué)反應(yīng)。在實(shí)際應(yīng)用中，常常需要快速有效地混合兩種以上微量流體。眾所周知， 微通道中，由于流體流動(dòng)的雷諾數(shù)很低(〈2000)，屬于層流狀態(tài)，流體的混 合過程是通過分子的自由擴(kuò)散進(jìn)行的。根據(jù)Fick定律，基于自由擴(kuò)散的混合 過程很緩慢，流體達(dá)到充分混合需要較長(zhǎng)的混合時(shí)間和較長(zhǎng)的混合通道，因 此不能滿足快速反應(yīng)、高效分析的需求。針對(duì)上述問題，近年來，很多學(xué)者進(jìn)行了廣泛的研究，并提出了許多種 不同形式，基于不同原理的微流體混合器，這些混合器大致可分為被動(dòng)式和 主動(dòng)式兩種類型。通常被動(dòng)式混合器結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但需要較長(zhǎng)的混合通道，且 混合過程不可控。主動(dòng)式混合器的結(jié)構(gòu)較復(fù)雜，但混合效率高，而且過程可 控。被動(dòng)式混合器是利用微通道中的特殊結(jié)構(gòu)和形狀，產(chǎn)生橫向的質(zhì)量輸運(yùn) 或者使流體產(chǎn)生湍流以增強(qiáng)混合。主動(dòng)式混合器是利用外加的周期性的激勵(lì) 對(duì)流場(chǎng)進(jìn)行干擾，以增強(qiáng)分子的擴(kuò)散作用和質(zhì)量傳輸。例如超聲、光驅(qū)動(dòng)、 熱驅(qū)動(dòng)、磁攪拌等。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的目的是為了能夠降低微流體芯片的生產(chǎn)成本，減小微流體芯片 體積，結(jié)合結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的特殊微結(jié)構(gòu)和外在壓力驅(qū)動(dòng)的方式促進(jìn)微通道內(nèi)微流 體的充分混合反應(yīng)，提高混合效率，從而提供裝載微小生物芯片的微流體樣 品舟。該微流體樣品舟具有實(shí)用性強(qiáng)、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、成本低等特點(diǎn)。
本發(fā)明的微流體樣品舟包括襯底(底板)，柔性材料層，反應(yīng)室，樣 品儲(chǔ)室，廢液室，樣品儲(chǔ)室塞子；在襯底上封裝有至少一柔性材料層，在柔性材料上形成反應(yīng)室、樣品儲(chǔ) 室和帶有廢液出口的廢液室，以及微通道；在柔性材料層或襯底上開有可密 封的溶液注入口；該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通 過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室通過微通道與柔性材料層上開有的可密 封的溶液注入口連接，如圖IOA、圖10B所示；或廢液室通過微通道與反應(yīng) 室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另 一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通；或者，在襯底中建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室和帶有廢液出口的廢液室，以及微通 道，然后覆蓋至少一柔性材料層；在柔性材料層或襯底上開有可密封的溶液 注入口；該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道 與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室通過微通道與柔性材料層上開有的可密封的溶液 注入口連接；或廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微 通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通；在襯底上可開有與樣品儲(chǔ)室開有的可密封的開口相通的開口，在該開口 處有樣品儲(chǔ)室塞子，實(shí)現(xiàn)密封；所述的反應(yīng)室中有表面被生物功能化的生物芯片，該生物芯片通過導(dǎo)線 與微流體樣品舟外的測(cè)試儀連接，如圖13A、圖13B所示。所述的在柔性材料上形成反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室和帶有廢液出口的廢液室， 以及微通道時(shí)，還同時(shí)形成試劑儲(chǔ)室和/或泵室，該廢液室通過微通道與反應(yīng) 室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端 口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通；試劑儲(chǔ)室通過微通道與柔性材料層上開有的 溶液注入口連接；或該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口 通過微通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ) 室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通；或者，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通，試劑儲(chǔ)室的 另一端口通過微通道與泵室連通；泵室通過微通道與柔性材料層上開有的溶 液注入口連接；或該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通 過微通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室 連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通，試劑儲(chǔ)室的另一端 口通過微通道與泵室連通；或者，
該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與泵室連通；泵室通過微通道 與柔性材料層上開有的溶液注入口連接；或該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連 通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另一端 口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與泵室連通。所述的在襯底中建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室、帶有廢液出口的廢液室，以 及微通道時(shí)，還同時(shí)建立起試劑儲(chǔ)室和/或泵室，該廢液室通過微通道與反應(yīng) 室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端 口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通；試劑儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與柔性材料 層上開有的溶液注入口連接；或該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室 的另 一端口通過微通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另 一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另 一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通； 或者，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通，試劑儲(chǔ)室的 另一端口通過微通道與泵室連通；泵室通過微通道與柔性材料層上開有的溶 液注入口連接；或該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通 過微通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室 連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通，試劑儲(chǔ)室的另一端 口通過微通道與泵室連通；或者，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與泵室連通；泵室通過微通道 與柔性材料層上開有的溶液注入口連接；或該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連 通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另一端 口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與泵室連通。所述的廢液室由多條圓環(huán)或方環(huán)微通道組成，且在圓環(huán)或方環(huán)通道壁上 至少開有一個(gè)開口，以增加圓環(huán)或方環(huán)微通道的長(zhǎng)度，減小微流體芯片的尺 寸；并且當(dāng)有少量試劑在微通道內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，該試劑不會(huì)直接進(jìn)入廢液室 中心與原有廢液混合，減少試劑污染的可能性。所述的廢液室頂部有一液壓或氣壓室。所述的樣品儲(chǔ)室可并聯(lián)多個(gè);所述的泵室和/或試劑儲(chǔ)室可串聯(lián)或并聯(lián)多個(gè)。所述的泵室頂部的柔性材料層上有一液壓或氣壓室。
一種微流體樣品舟，包括襯底，柔性材料層，反應(yīng)室，樣品儲(chǔ)室，廢 液室，樣品儲(chǔ)室塞子；在襯底中建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室、帶有廢液出口的 廢液室、試劑儲(chǔ)室和/或泵室，以及微通道；然后在襯底上覆蓋一具有一定硬 度的封蓋層，且將泵室上面的封蓋層材料除去，并只在除去封蓋層材料的泵 室上覆蓋至少一柔性材料層；該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通；試劑儲(chǔ)室的 另一端口通過微通道與封蓋層上開有的溶液注入口連接；或者，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通，試劑儲(chǔ)室的 另一端口通過微通道與泵室連通；泵室通過微通道與封蓋層上開有的溶液注 入口連接；或者，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與泵室連通；泵室通過微通道 與封蓋層上開有的溶液注入口連接；在襯底上可開有與樣品儲(chǔ)室開有的可密封的開口相通的開口 ，在該開口 處有樣品儲(chǔ)室塞子，實(shí)現(xiàn)密封；所述的反應(yīng)室中有表面被生物功能化的生物芯片，該生物芯片通過導(dǎo)線 與微流體樣品舟外的測(cè)試儀連接，如圖13A、圖13B所示。所述的廢液室由多條圓環(huán)或方環(huán)微通道組成，且在圓環(huán)或方環(huán)通道壁上 至少開有一個(gè)開口，以增加圓環(huán)或方環(huán)微通道的長(zhǎng)度，減小微流體芯片的尺 寸；并且當(dāng)有少量試劑在微通道內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，該試劑不會(huì)直接進(jìn)入廢液室 中心與原有廢液混合，減少試劑污染的可能性。所述的廢液室頂部有一液壓或氣壓室。所述的樣品儲(chǔ)室可并聯(lián)多個(gè);所述的泵室和/或試劑儲(chǔ)室可串聯(lián)或并聯(lián)多個(gè)。所述的泵室頂部的柔性材料層上有一液壓或氣壓室。一種微流體樣品舟，包括襯底，柔性材料層，反應(yīng)室，樣品儲(chǔ)室，廢 液室，樣品儲(chǔ)室塞子；在襯底上封裝有至少一柔性材料層，在柔性材料上形成反應(yīng)室、樣品儲(chǔ) 室、帶有廢液出口的廢液室和泵室，以及微通道；該廢液室通過微通道與反 應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一 端口通過微通道與泵室連通，如圖5A、圖5B所示；或者，在襯底中建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室、帶有廢液出口的廢液室和泵室，以 及微通道，然后覆蓋至少一柔性材料層；該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通， 反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微 通道與泵室連通；在襯底上可開有與樣品儲(chǔ)室開有的可密封的開口相通的開口，在該開口 處有樣品儲(chǔ)室塞子，實(shí)現(xiàn)密封；所述的反應(yīng)室中有表面被生物功能化的生物芯片，該生物芯片通過導(dǎo)線 與微流體樣品舟外的測(cè)試儀連接，如圖13A、圖13B所示。所述的在柔性材料上形成反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室、帶有廢液出口的廢液室、 泵室，以及微通道時(shí)，還同時(shí)在泵室與樣品儲(chǔ)室之間形成試劑儲(chǔ)室，該廢液 室通過微通道與反應(yīng)室連通,反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通， 樣品儲(chǔ)室的另 一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通；試劑儲(chǔ)室通過微通道與泵 室連通；或者，所述的在襯底中建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室、帶有廢液出口的廢液室、泵 室，以及微通道時(shí)，還同時(shí)在泵室與樣品儲(chǔ)室之間形成試劑儲(chǔ)室，該廢液室 通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通， 樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通；試劑儲(chǔ)室通過微通道與泵 室連通。所述的廢液室由多條圓環(huán)或方環(huán)微通道組成，且在圓環(huán)或方環(huán)通道壁上 至少開有一個(gè)開口，以增加圓環(huán)或方環(huán)微通道的長(zhǎng)度，減小微流體芯片的尺 寸；并且當(dāng)有少量試劑在微通道內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，該試劑不會(huì)直接進(jìn)入廢液室 中心與原有廢液混合，減少試劑污染的可能性。所述的廢液室頂部有一液壓或氣壓室。所述的樣品儲(chǔ)室可并聯(lián)多個(gè);所述的泵室和/或試劑儲(chǔ)室可串聯(lián)或并聯(lián)多個(gè)。所述的泵室頂部的柔性材料層上有一液壓或氣壓室。一種微流體樣品舟，包括襯底，柔性材料層，反應(yīng)室，樣品儲(chǔ)室，廢 液室，樣品儲(chǔ)室塞子；在襯底上復(fù)合一具有一定硬度的腔室通道層材料，然后在腔室通道層材 料里建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室，帶有廢液出口的廢液室和泵室，以及微通道; 且將泵室上面的腔室通道層材料除去，并只在除去腔室通道層材料的泵室上 覆蓋至少一柔性材料層；該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一 端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與泵室連 通，如圖9A、圖9B所示；在襯底上可開有與樣品儲(chǔ)室開有的可密封的開口相通的開口，在該開口
處有樣品儲(chǔ)室塞子，實(shí)現(xiàn)密封；所述的反應(yīng)室中有表面被生物功能化的生物芯片，該生物芯片通過導(dǎo)線 與微流體樣品舟外的測(cè)試儀連接，如圖13A、圖13B所示。所述的在腔室通道層材料里建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室，帶有廢液出口的 廢液室，泵室，以及微通道時(shí)，還同時(shí)在泵室與樣品儲(chǔ)室之間建立起試劑儲(chǔ) 室，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通；試劑儲(chǔ)室通 過微通道與泵室連通。所述的腔室通道層開有溶液注入口 ，泵室通過微通道與溶液注入口連接。所述的廢液室由多條圓環(huán)或方環(huán)微通道組成，且在圓環(huán)或方環(huán)通道壁上 至少開有一個(gè)開口，以增加圓環(huán)或方環(huán)微通道的長(zhǎng)度，減小微流體芯片的尺 寸；并且當(dāng)有少量試劑在微通道內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，該試劑不會(huì)直接進(jìn)入廢液室 中心與原有廢液混合，減少試劑污染的可能性。所述的樣品儲(chǔ)室可并聯(lián)多個(gè);所述的樣品儲(chǔ)室和/或泵室可串聯(lián)或并聯(lián)多個(gè)。所述的泵室頂部柔性材料層上有一液壓或氣壓室。本發(fā)明中所述生物芯片和連接儀器的導(dǎo)線可以位于襯底的靠近微流通道 的一面，也可以在襯底的另一面。所述生物芯片可以焊接到易于布線的襯底 上，在導(dǎo)線和芯片上覆蓋一層和生化溶液相兼容的中間層。中間層和柔性層 用于優(yōu)化微流體腔室通道結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化其制造過程。本發(fā)明中所述的泵室與試劑儲(chǔ)室同時(shí)為多個(gè)時(shí)，泵室與樣品儲(chǔ)室間隔串聯(lián)，如圖7A、圖7B所示。本發(fā)明所述的泵室頂部柔性材料層上有一液壓或氣壓室，使用時(shí)和氣體 或者液體增壓或減壓設(shè)備密封連接，通過柔性材料層等上的入口使液體或氣 體進(jìn)入反應(yīng)室，泵室體積的變化由液壓或氣壓室內(nèi)壓力變化來達(dá)到。本發(fā)明所述的溶液入口為1個(gè)或1個(gè)以上。本發(fā)明所述的樣品儲(chǔ)室可以是圓形或方型，直徑或最大邊長(zhǎng)在10um 5000um,樣品儲(chǔ)室與泵室連通的微通道為1條或1條以上。本發(fā)明所述的廢液室可以是圓形或方型，直徑或最大邊長(zhǎng)在100um 30000um;廢液室由多條微通道組成，這些微通道通過微通道壁上的開口而 相互聯(lián)通；在廢液室頂部的柔性材料層、腔室通道層或封蓋層開有廢液出口。本發(fā)明所述的微通道的寬度在10um 5000um，高度在10um 200um，本發(fā)明所述的泵室可以是圓形或方型，直徑或最大邊長(zhǎng)在100um 畫00um。
本發(fā)明所述的襯底為有一定硬度的材料，可以是單晶硅、玻璃、陶瓷或高聚物，如有機(jī)玻璃(PMMA)，聚碳酸酯(PC)，聚丙烯(PP)，尼龍，聚四 氟乙烯，聚醚醚酮(PEEK)或硅橡膠等。本發(fā)明所述的柔性材料層(彈性材料層)，可以使用聚二甲基硅氧烷 (PDMS)或彈性橡膠等材料。本發(fā)明所述的在襯底(底板)上復(fù)合一具有一定硬度的腔室通道層材料 是單晶硅、玻璃、陶瓷或高聚物，所述的高聚物如PMMA、 PC、 PP、尼龍、聚 四氟乙烯、聚醚醚酮(PEEK)或硅橡膠等。本發(fā)明所述的封蓋層材料是單晶硅、玻璃、陶瓷或高聚物，所述的高聚 物如PMMA、 PC、 PP、尼龍、聚四氟乙烯、聚醚醚酮(PEEK)或硅橡膠等。本發(fā)明所述生物芯片可以是主動(dòng)芯片如電化學(xué)芯片，磁敏芯片如霍耳 (Hall effect)效應(yīng)傳感芯片、巨磁阻(GiantMagnetoresistance)效應(yīng)傳感 芯片、磁性隧道結(jié)(magnetic Tunnel Junction, MTJ)傳感芯片。也可以是被動(dòng) 生物芯片包括點(diǎn)陣生物芯片。本發(fā)明所述的生物芯片材料可以是半導(dǎo)體材料、單晶硅、玻璃、陶瓷、 金剛石或類金剛石。該類材料表面可以進(jìn)一步鍍上一層薄膜，如氮化硅、二 氧化硅、碳化硅或金屬膜如金膜或鈦膜等。本發(fā)明所述的生物芯片材料可以是免疫吸附固相載體材料如纖維素、交 聯(lián)右旋糖酐、葡萄球菌聚苯乙烯或聚丙烯酰胺材料等。本發(fā)明所述的生物芯片表面經(jīng)過活化處理如氨基、醛基、羧基、羥基、 硫醇、生物素或鏈親和素等，或被生物功能化，其生物功能化的是蛋白、核 酸、DNA或化學(xué)小分子。由上述泵室的收縮和擴(kuò)張推動(dòng)樣品儲(chǔ)室中的液體流經(jīng)反應(yīng)室。1個(gè)或1 個(gè)以上的溶液入口，供溶液經(jīng)上述一條或多條微通道流入反應(yīng)室。所述的微 流體樣品舟中，至少泵室頂部是由柔性材料構(gòu)成。通過向泵室頂部施加正壓 或負(fù)壓實(shí)現(xiàn)泵室的收縮或擴(kuò)張。所述的微流體樣品舟中，生化反應(yīng)和分子識(shí) 別均在位于反應(yīng)室中的生物芯片上進(jìn)，因?yàn)樯镄酒闲揎椨胁蹲桨覙?biāo)分 子的官能團(tuán)。所述的微流體樣品舟中，樣品儲(chǔ)室有一開口，樣品經(jīng)此口進(jìn)入 樣品儲(chǔ)室；該開口要求密封封裝。所述的微流體樣品舟中，所述溶液入口在 與含溶液的裝置連接前處于密封狀態(tài)。所述的流體樣品舟中，溶液入口可與 含溶液的裝置密封連接。本發(fā)明所提供的裝載微型生物芯片的微流體樣品舟，其生物芯片為樣品 反應(yīng)、分離和檢測(cè)區(qū)。該微流體樣品舟內(nèi)含有一部分柔性材料層，該微流體 樣品舟內(nèi)設(shè)計(jì)有循環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能夠使反應(yīng)更加充分，提高反應(yīng)的靈敏度。


圖1A.本發(fā)明實(shí)施例1的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖IB.本發(fā)明實(shí)施例1的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖2A.本發(fā)明實(shí)施例1的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖2B.本發(fā)明實(shí)施例1的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖3A.本發(fā)明實(shí)施例2的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖3B.本發(fā)明實(shí)施例2的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖4A.本發(fā)明實(shí)施例3的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖4B.本發(fā)明實(shí)施例3的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖5A.本發(fā)明實(shí)施例4的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖5B.本發(fā)明實(shí)施例4的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖6A.本發(fā)明實(shí)施例4的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖6B.本發(fā)明實(shí)施例4的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖7A.本發(fā)明實(shí)施例4的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖7B.本發(fā)明實(shí)施例4的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖8A.本發(fā)明實(shí)施例4的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖8B.本發(fā)明實(shí)施例4的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖9A.本發(fā)明實(shí)施例4的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖9B.本發(fā)明實(shí)施例4的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖10A.本發(fā)明實(shí)施例5的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖10B.本發(fā)明實(shí)施例5的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖11A.本發(fā)明實(shí)施例6的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖11B.本發(fā)明實(shí)施例6的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖11C.本發(fā)明實(shí)施例6的微流體樣品舟泵室結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖12A.本發(fā)明實(shí)施例7的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖12B.本發(fā)明實(shí)施例7的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖13A.本發(fā)明實(shí)施例8的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖13B.本發(fā)明實(shí)施例8的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖14A.本發(fā)明實(shí)施例9的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖14B.本發(fā)明實(shí)施例9的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。 圖15A.本發(fā)明實(shí)施例9的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)側(cè)視示意圖。 圖15B.本發(fā)明實(shí)施例9的微流體樣品舟結(jié)構(gòu)正視示意圖。附圖標(biāo)記101、 201、 301、 401、 501、 601、 701、 801、 901、 1001、 1101 、 1201、1301、 1401、 1501.襯底102、 202、 302、 402、 502、 602、 702、 802、 908、 1002、 1102、 1202、1302、 1402、 1502.柔性材料層102' 、 202' 、 302' 、 402' 、 502' 、 602' 、 702' 、 802' 、 902'、 1002' 、 1102' 、 1202' 、 1302'.微通道103、 203、 303、 403、 503、 603、 703、 803、 903、 1003、 1103、 1203、1303、 1403、 1503.反應(yīng)室104、 204、 304、 404、 504、 604、 704、 804、 904、 1004、 1104、 1204、1304、 1404、 1504.樣品儲(chǔ)室 704' 、 804'.試劑儲(chǔ)室105、 205、 305、 405、 505、 605、 705、 805、 905、 1105、 1305、 1405、 1505.泵室106、 206、 306、 406、 506、 606、 706、 806、 906、 1006、 1106、 1206、1306、 1406、 1506.廢液室107、 廢液室出口108、 207、 307、 407、 507、 607、 707、 807、 907、 1007、 1107、 1207、1307、 1407、 1507.可密封樣品儲(chǔ)室開口 108'.樣品儲(chǔ)室塞子109、 208、 408、 1008、 1108、 1208、 1308、 1408、 1508.溶液注入口 309、 902.腔室通道層409.封蓋層1109. 壓力室1110. 入口1206.廢液室的廢液出口1309、 1409、 1509.多條電導(dǎo)體連接線1510. 和生化溶液相兼容的中間層材料1511. 和生化溶液相兼容絕緣密封材料具體實(shí)施方式
實(shí)施例1.請(qǐng)參見圖1A、圖1B、圖2A和圖2B。微流體樣品舟基本結(jié)構(gòu)如圖1所示，101襯底；102柔性材料層；103反 應(yīng)室；104樣品儲(chǔ)室；105泵室；106廢液室；107廢液室出口； 108可密封 樣品儲(chǔ)室開口； 108'樣品儲(chǔ)室塞子；109溶液注入口。襯底101為有一定硬 度的材料，如有機(jī)玻璃，聚碳酸酯，聚丙烯，尼龍，聚四氟乙烯，聚醚醚酮
或硅橡膠等。在襯底之上封裝有一柔性材料層(彈性材料層)，以在柔性材料 層上形成一個(gè)泵室、 一個(gè)反應(yīng)室、 一個(gè)樣品儲(chǔ)室和一個(gè)廢液室，以及微通道102'，該柔性材料層可以使用聚二甲基硅氧烷(PDMS)或彈性橡膠等材料。 在柔性材料層上開有溶液注入口，廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室 的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與 泵室連通，泵室通過2個(gè)微通道與2個(gè)溶液注入口連接(圖中同時(shí)顯示有2 個(gè)溶液注入口塞子)。微通道中的廢液室106內(nèi)設(shè)計(jì)有1個(gè)以上一處開口的空心圓，當(dāng)溶液進(jìn) 入廢液室時(shí)由廢液室中最外緣的空心圓逐次向內(nèi)最終充滿廢液室，多余的廢 液可以從柔性材料上開的廢液出口排除。當(dāng)適量的樣品從襯底上開的與樣品 儲(chǔ)室開的可密封樣品儲(chǔ)室開口 108相通的開口加入后，用樣品儲(chǔ)室塞子108' 塞上，能夠形成密閉系統(tǒng)。當(dāng)從溶液注入口 109加入液體時(shí)，可密封樣品儲(chǔ) 室開口 108需要使用塞子108'密封上。當(dāng)適量的液體被導(dǎo)入微通道中后， 通過在泵室105外面施加壓力，推動(dòng)液體在微通道內(nèi)移動(dòng)，停止施加壓力液 體能夠返回原來狀態(tài)，通過這樣的反復(fù)運(yùn)動(dòng)使微通道內(nèi)的液體能夠充分混合。 其中廢液室中數(shù)個(gè)開口空心圓起到加長(zhǎng)微通道的作用，并且當(dāng)有少量試劑在 微通道內(nèi)往復(fù)運(yùn)動(dòng)時(shí)，該試劑不會(huì)直接進(jìn)入廢液室中心與原有廢液混合，減 少試劑污染的可能性。表面被生物功能化的生物芯片被放置在反應(yīng)室103中， 該生物芯片材料可以是單晶硅、玻璃、陶瓷、金剛石膜或類金剛石膜，或免 疫吸附固相載體如纖維素、交聯(lián)右旋糖酐、葡萄球菌聚苯乙烯或聚丙烯酰胺 等。生物芯片上可以功能化蛋白、核酸、DNA或化學(xué)小分子等。溶液注入口 109可以導(dǎo)入除樣品以外的任何試劑溶液，也可以密封可密封樣品儲(chǔ)室開口 108，使樣品也從溶液注入口 109導(dǎo)入。微流體通道和各種儲(chǔ)室可以建立在襯 底101襯底材料上，如圖1所示。如圖2所示，微流體通道202'和反應(yīng)室203，樣品儲(chǔ)室204，泵室205， 廢液室206也可以制作在襯底201中，然后在上面覆蓋至少一層柔性材料層 202。當(dāng)適量的樣品從襯底上開的與樣品儲(chǔ)室開的可密封樣品儲(chǔ)室開口 207 相通的開口加入后，用樣品儲(chǔ)室塞塞上，能夠形成密閉系統(tǒng)。溶液從溶液注 入口 208加入(圖中同時(shí)顯示有2個(gè)溶液注入口塞子)。實(shí)施例2.請(qǐng)參見圖3A、圖3B。圖3A、圖3B顯示，只有泵室上面覆蓋一層柔性材料302。在襯底(底板) 301上復(fù)合一具有一定硬度的腔室通道層材料309，在該材料里建立起泵室 305、反應(yīng)室303、樣品儲(chǔ)室304和廢液室306，以及微通道302'，將泵室
上面的腔室通道層材料除去，在泵室上面覆蓋一層柔性材料302，如PDMS。可密封樣品儲(chǔ)室開口 307由樣品儲(chǔ)室塞子實(shí)現(xiàn)密封，溶液從溶液注入口 加入(圖中同時(shí)顯示有2個(gè)溶液注入口塞子)。實(shí)施例3.請(qǐng)參見圖4A、圖4B。圖4A、圖4B顯示，只有泵室上面覆蓋一層柔性材料402。在襯底(底板) 401中建立起泵室405、反應(yīng)室403、樣品儲(chǔ)室404和廢液室406,以及微通 道402'，在微通道等上面蓋一層有一定硬度的封蓋層材料409，將泵室上面 的封蓋層材料除去，在泵室上覆蓋一層柔性材料如PDMS.可密封樣品儲(chǔ)室開口 407由樣品儲(chǔ)室塞子實(shí)現(xiàn)密封，溶液從溶液注入口 加入(圖中同時(shí)顯示有2個(gè)溶液注入口塞子)。實(shí)施例4.請(qǐng)參見圖5A、圖5B、圖6A、圖6B、圖7A、圖7B、圖8A、圖8B、圖9A、 圖9B。本實(shí)施例是將反應(yīng)試劑事先封裝在泵室或反應(yīng)試劑儲(chǔ)室中，所以無需 在柔性材料層上開溶液注入口 。圖5A、圖5B顯示的是在襯底501上封裝有至少一層柔性材料層502，以 在柔性材料層上形成一個(gè)泵室505、 一個(gè)樣品儲(chǔ)室504， 一個(gè)反應(yīng)室503和一 個(gè)廢液室506，以及微通道502'。廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室 的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與 泵室連通，泵室里事先封存反應(yīng)試劑。圖6A、圖6B顯示的是在襯底601上封裝有至少一層柔性材料層'602，以 在柔性材料層上形成兩個(gè)并聯(lián)的泵室605、兩個(gè)并聯(lián)的樣品儲(chǔ)室604、 一個(gè)反 應(yīng)室603和一個(gè)廢液室606，以及微通道602'。廢液室通過微通道與反應(yīng)室 連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與聯(lián)通兩個(gè)并聯(lián)的樣品儲(chǔ)室的微通道相 連通，每個(gè)樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與各自的泵室連通。圖7A、圖7B顯示的是在襯底701上封裝有至少一層柔性材料層702，以 在柔性材料上形成兩個(gè)串聯(lián)的泵室705、 一個(gè)樣品儲(chǔ)室704和在兩個(gè)泵室之 間的試劑儲(chǔ)室704'，及一個(gè)反應(yīng)室703和一個(gè)廢液室706，以及微通道702 '。廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與一樣 品儲(chǔ)室相連通，該樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與一個(gè)泵室相連通，該泵 室的另 一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室相連通，該試劑儲(chǔ)室的另一端口通過微 通道與另一泵室相連通。圖8A、圖8B顯示的是在襯底801上封裝有至少一層柔性材料層802，以
在柔性材料層上形成一串聯(lián)的泵室805、試劑儲(chǔ)室804'、樣品儲(chǔ)室804，和 一個(gè)反應(yīng)室803及一個(gè)廢液室806，以及微通道802'。廢液室通過微通道與 反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與一樣品儲(chǔ)室相連通，該樣品儲(chǔ) 室的另 一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室相連通，該試劑儲(chǔ)室的另 一端口通過微 通道與泵室相連通。圖9A、圖9B顯示的是在襯底901上復(fù)合一具有一定硬度的腔室通道層 材料902，在該材料里建立起一個(gè)泵室905、 一個(gè)反應(yīng)室903、 一個(gè)樣品儲(chǔ)室 904和一個(gè)廢液室906，以及微通道902'，將泵室上面的腔室通道層材料除 去，在泵室上面覆蓋一層柔性材料908，如PDMS。廢液室通過微通道與反應(yīng) 室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室相連通，該樣品儲(chǔ)室的另 一端口通過微通道與泵室相連通。由上述封裝泵室的收縮和擴(kuò)張推動(dòng)儲(chǔ)室中的液體流經(jīng)反應(yīng)室。樣品和反 應(yīng)液都可以從樣品儲(chǔ)室入口導(dǎo)入。另外構(gòu)成微通道層材料與襯底層材料可以 相同，使用如硅橡膠或PDMS等，也可以不同，如襯底使用前所述的單晶硅、 玻璃、陶瓷或高聚物，高聚物如PMMA、 PC、 PP、尼龍、聚四氟乙烯、PEEK 或硅橡膠等，構(gòu)成微通道層材料使用柔性材料，如硅橡膠，PDMS等。圖9A、 圖9B顯示至少泵室頂部是由柔性材料構(gòu)成。通過向泵室頂部施加正壓或負(fù)壓 實(shí)現(xiàn)泵室的收縮或擴(kuò)張?？擅芊鈽悠穬?chǔ)室開口 507， 607， 707， 807， 907由 樣品儲(chǔ)室塞子實(shí)現(xiàn)密封。實(shí)施例5.請(qǐng)參見圖IOA、圖IOB。圖10A、圖IOB顯示的是在襯底1001上封裝有至少一層柔性材料層1002， 以在襯底與柔性材料層之間形成一個(gè)反應(yīng)室1003， 一個(gè)樣品儲(chǔ)室1004和一 個(gè)廢液室1006，以及微通道1002'。在柔性材料層上開有2個(gè)溶液注入口 1008 (圖中同時(shí)顯示有2個(gè)溶液注入口塞子)，供溶液經(jīng)上述多條通道流入反 應(yīng)室。廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室相連通，該樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與2個(gè)溶液注入口連接。 通過向樣品儲(chǔ)室頂部施加正壓或負(fù)壓來推動(dòng)樣品流經(jīng)反應(yīng)室。當(dāng)構(gòu)成反應(yīng)室，樣品儲(chǔ)室和廢液室，以及微通道的材料為具有一定硬度 的材料時(shí)，至少樣品儲(chǔ)室頂部是由柔性材料構(gòu)成。通過向樣品儲(chǔ)室頂部施加 正壓或負(fù)壓來推動(dòng)樣品流經(jīng)反應(yīng)室。可密封樣品儲(chǔ)室開口 1007由樣品儲(chǔ)室塞子實(shí)現(xiàn)密封。
實(shí)施例6.請(qǐng)參見圖IIA、圖IIB、圖11C。圖IIA、圖IIB、圖11C顯示的是在襯底1101上封裝有至少一層柔性材 料層1102，以在柔性材料層上形成一個(gè)泵室1105, —個(gè)反應(yīng)室1103， 一個(gè) 樣品儲(chǔ)室1104和一個(gè)廢液室1106，以及微通道1102'。廢液室通過微通道 與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室相連通，該樣品儲(chǔ) 室的另 一端口通過微通道與泵室相連通，泵室通過微通道與溶液注入口連接。 在柔性材料層上開有2個(gè)溶液注入口 1108 (圖中同時(shí)顯示有2個(gè)溶液注入口 塞子)，泵室1105頂部柔性材料層上有一液壓或氣壓室1109，使用時(shí)，液壓 或氣壓室1109的入口 1110和氣體或者液體增壓或減壓設(shè)備密封連接，通過 液壓或氣壓室的體積收縮和擴(kuò)張，推動(dòng)泵室頂部柔性材料層的變化，使泵室 體積的變化由液壓或氣壓室內(nèi)壓力變化來達(dá)到?？擅芊鈽悠穬?chǔ)室開口 1107由樣品儲(chǔ)室塞子實(shí)現(xiàn)密封。實(shí)施例7.請(qǐng)參見圖12A、圖12B。本實(shí)施例是通過廢液室中的壓力變化來推動(dòng)溶 液和樣品流過反應(yīng)室，所以無需泵室。圖12A、圖12B顯示的是在襯底1201上封裝有至少一層柔性材料層1202， 以在柔性材料層上形成一個(gè)反應(yīng)室1203， 一個(gè)樣品儲(chǔ)室1204和一個(gè)廢液室 1206，以及微通道。廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通 過微通道與樣品儲(chǔ)室相連通，該樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與2個(gè)溶液 注入口 1208連接(圖中同時(shí)顯示有2個(gè)溶液注入口塞子)，在使用前此注入 口不密封，只有在需要注入溶液時(shí)此口和溶液注入設(shè)備密封連接。使用時(shí)，廢液室1206通過廢液室的廢液出口 1205，與微流體樣品舟外 的一液體或者氣體增壓或減壓設(shè)備密封連接。通過液體或者氣體壓力設(shè)備的 壓力變化，增加或減少廢液室內(nèi)的壓力來推動(dòng)溶液和樣品流過反應(yīng)室?？擅芊鈽悠穬?chǔ)室開口 1207由樣品儲(chǔ)室塞子實(shí)現(xiàn)密封。實(shí)施例8.請(qǐng)參見圖13A、圖13B。本實(shí)施例描述的是微流體樣品舟上有一條或多 條導(dǎo)線。圖13A、圖13B顯示的是在襯底1301上封裝有至少一層柔性材料層1302， 以在柔性材料層上形成一個(gè)泵室1305、 一個(gè)樣品儲(chǔ)室1304， 一個(gè)反應(yīng)室1303 和一個(gè)廢液室1306，以及微通道1302'。廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通， 反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微
通道與泵室連通，泵室通過微通道與2個(gè)溶液注入口 1308連接(圖中同時(shí)顯 示有2個(gè)溶液注入口塞子)。所述的反應(yīng)室中有表面被生物功能化的生物芯片，該生物芯片通過一條 或多條電導(dǎo)體連接線1309與微流體樣外的測(cè)試儀連接?？擅芊鈽悠穬?chǔ)室開口 1307由樣品儲(chǔ)室塞子實(shí)現(xiàn)密封。實(shí)施例9請(qǐng)參見圖14A、圖14B。本實(shí)施例的基本結(jié)構(gòu)與實(shí)施例8相同，襯底1401, 柔性材料層1402，反應(yīng)室1403，樣品儲(chǔ)室1404，泵室1405，廢液室1406， 可密封樣品儲(chǔ)室開口 1407，溶液注入口 1408。與實(shí)施例8的圖13A、圖13B 對(duì)比，在本實(shí)施例中芯片和連接測(cè)試儀的導(dǎo)線位于襯底的不同面。布有導(dǎo)線 1409的一面的材料可以是易于布線的材料，如FR-4 (—種由玻璃纖維和環(huán)氧 樹脂構(gòu)成的材料)。另一面，也就是和溶液接觸的一面，可以涂上和生化溶液 相兼容的材料。請(qǐng)參見圖15A、圖15B。襯底1501，柔性材料層1502，反應(yīng)室1503，樣 品儲(chǔ)室1504，泵室1505，廢液室1506,可密封樣品儲(chǔ)室開口 1507，溶液注 入口 1508。與實(shí)施例8的圖13A、圖13B對(duì)比，本實(shí)施例增加了 1510和生化 溶液相兼容的中間層材料。襯底1501是由易于布線的材料(如FR-4)構(gòu)成， 芯片和導(dǎo)線布置在該層上。和生化溶液相兼容的中間層材料1510覆蓋住導(dǎo)線 1509，和柔性材料層1502 —起優(yōu)化微流體腔室通道結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化其制造過程。 和生化溶液相兼容絕緣密封材料1511起到保護(hù)焊接線的作用。
權(quán)利要求
1.一種微流體樣品舟，包括襯底，柔性材料層，反應(yīng)室，樣品儲(chǔ)室，廢液室，樣品儲(chǔ)室塞子；其特征是在襯底上封裝有至少一柔性材料層，在柔性材料上形成反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室和帶有廢液出口的廢液室，以及微通道；在柔性材料層或襯底上開有可密封的溶液注入口；該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室通過微通道與柔性材料層上開有的可密封的溶液注入口連接；或廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通；或者，在襯底中建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室和帶有廢液出口的廢液室，以及微通道，然后覆蓋至少一柔性材料層；在柔性材料層或襯底上開有可密封的溶液注入口；該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室通過微通道與柔性材料層上開有的可密封的溶液注入口連接；或廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通；樣品儲(chǔ)室開有可密封的開口，在該開口處有樣品儲(chǔ)室塞子，實(shí)現(xiàn)密封；所述的反應(yīng)室中有表面被生物功能化的生物芯片，該生物芯片通過導(dǎo)線與微流體樣品舟外的測(cè)試儀連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體樣品舟，其特征是所述的在柔性材料 上形成反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室和帶有廢液出口的廢液室，以及微通道時(shí)，還同時(shí) 形成試劑儲(chǔ)室和/或泵室，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一 端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ) 室連通；試劑儲(chǔ)室通過微通道與柔性材料層上開有的溶液注入口連接；或該 廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與溶液注入 口連通，溶液注入口的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另 一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通；或者，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通，試劑儲(chǔ)室的 另一端口通過微通道與泵室連通；泵室通過微通道與柔性材料層上開有的溶 液注入口連接；或該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通 過微通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室 連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通，試劑儲(chǔ)室的另一端 口通過微通道與泵室連通； 或者，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與泵室連通；泵室通過微通道 與柔性材料層上開有的溶液注入口連接；或該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連 通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另一端 口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與泵室連通。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流體樣品舟，其特征是所述的在襯底中建 立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室、帶有廢液出口的廢液室，以及微通道時(shí)，還同時(shí)建 立起試劑儲(chǔ)室和/或泵室，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一 端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ) 室連通；試劑儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與柔性材料層上開有的溶液注入口 連接；或該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道 與溶液注入口連通，溶液注入口的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣 品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通；或者，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通，試劑儲(chǔ)室的 另一端口通過微通道與泵室連通；泵室通過微通道與柔性材料層上開有的溶 液注入口連接；或該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通 過微通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室 連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通，試劑儲(chǔ)室的另一端 口通過微通道與泵室連通；或者，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與泵室連通；泵室通過微通道 與柔性材料層上開有的溶液注入口連接；或該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連 通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與溶液注入口連通，溶液注入口的另一端 口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與泵室連通。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的微流體樣品舟，其特征是所述的廢液 室由多條圓環(huán)或方環(huán)微通道組成，且在圓環(huán)或方環(huán)通道壁上至少開有一個(gè)開 口，以增加圓環(huán)或方環(huán)微通道的長(zhǎng)度，減小微流體芯片的尺寸。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的微流體樣品舟，其特征是所述的廢液室頂部有一液壓或氣壓室。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1、 2或3所述的微流體樣品舟，其特征是所述的樣品 儲(chǔ)室可并聯(lián)多個(gè)；所述的泵室和/或試劑儲(chǔ)室可串聯(lián)或并聯(lián)多個(gè)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的微流體樣品舟，其特征是所述的泵室頂 部的柔性材料層上有一液壓或氣壓室。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的微流體樣品舟，其特征是所述的泵室頂部的 柔性材料層上有一液壓或氣壓室。
9. 一種微流體樣品舟，包括襯底，柔性材料層，反應(yīng)室，樣品儲(chǔ)室， 廢液室，樣品儲(chǔ)室塞子；其特征是在襯底中建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室、帶 有廢液出口的廢液室、試劑儲(chǔ)室和/或泵室，以及微通道；然后在襯底上覆蓋 一具有一定硬度的封蓋層，且將泵室上面的封蓋層材料除去，并只在除去封 蓋層材料的泵室上覆蓋至少一柔性材料層；該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通；試劑儲(chǔ)室的 另一端口通過微通道與封蓋層上開有的溶液注入口連接；或者，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通，試劑儲(chǔ)室的 另一端口通過微通道與泵室連通；泵室通過微通道與封蓋層上開有的溶液注 入口連接；或者，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣 品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與泵室連通；泵室通過微通道 與封蓋層上開有的溶液注入口連接；樣品儲(chǔ)室開有可密封的開口，在該開口處有樣品儲(chǔ)室塞子，實(shí)現(xiàn)密封； 所述的反應(yīng)室中有表面被生物功能化的生物芯片，該生物芯片通過導(dǎo)線 與微流體樣品舟外的測(cè)試儀連接。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的微流體樣品舟，其特征是所述的廢液室由多 條圓環(huán)或方環(huán)微通道組成，且在圓環(huán)或方環(huán)通道壁上至少開有一個(gè)開口，以 增加圓環(huán)或方環(huán)微通道的長(zhǎng)度，減小微流體芯片的尺寸。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的微流體樣品舟，其特征是所述的廢液室頂部 有一液壓或氣壓室。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9所述的微流體樣品舟，其特征是所述的樣品儲(chǔ)室可 并聯(lián)多個(gè)；所述的泵室和/或試劑儲(chǔ)室可串聯(lián)或并聯(lián)多個(gè)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求9或12所述的微流體樣品舟，其特征是所述的泵室 頂部的柔性材料層上有一液壓或氣壓室。
14. 一種微流體樣品舟，包括襯底，柔性材料層，反應(yīng)室，樣品儲(chǔ)室， 廢液室，樣品儲(chǔ)室塞子；其特征是在襯底上封裝有至少一柔性材料層，在柔性材料上形成反應(yīng)室、樣品儲(chǔ) 室、帶有廢液出口的廢液室和泵室，以及微通道；該廢液室通過微通道與反 應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一 端口通過微通道與泵室連通；或者，在襯底中建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室、帶有廢液出口的廢液室和泵室，以 及微通道，然后覆蓋至少一柔性材料層；該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通， 反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微 通道與泵室連通；樣品儲(chǔ)室開有可密封的開口，在該開口處有樣品儲(chǔ)室塞子，實(shí)現(xiàn)密封； 所述的反應(yīng)室中有表面被生物功能化的生物芯片，該生物芯片通過導(dǎo)線 與微流體樣品舟外的測(cè)試儀連接。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的微流體樣品舟，其特征是所述的在柔性材料上形成反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室、帶有廢液出口的廢液室、泵室，以及微通道時(shí)， 還同時(shí)在泵室與樣品儲(chǔ)室之間形成試劑儲(chǔ)室，該廢液室通過微通道與反應(yīng)室 連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口 通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通；試劑儲(chǔ)室通過微通道與泵室連通；或者，所述的在襯底中建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室、帶有廢液出口的廢液室、泵 室，以及微通道時(shí)，還同時(shí)在泵室與樣品儲(chǔ)室之間形成試劑儲(chǔ)室，該廢液室 通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通， 樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通；試劑儲(chǔ)室通過微通道與泵 室連通。
16. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的微流體樣品舟，其特征是所述的廢液 室由多條圓環(huán)或方環(huán)微通道組成，且在圓環(huán)或方環(huán)通道壁上至少開有一個(gè)開 口，以增加圓環(huán)或方環(huán)微通道的長(zhǎng)度，減小微流體芯片的尺寸。
17. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的微流體樣品舟，其特征是所述的廢液 室頂部有一液壓或氣壓室。
18. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的微流體樣品舟，其特征是所述的樣品 儲(chǔ)室可并聯(lián)多個(gè)；所述的泵室和/或試劑儲(chǔ)室可串聯(lián)或并聯(lián)多個(gè)。
19. 根據(jù)權(quán)利要求14或15所述的微流體樣品舟，其特征是所述的泵室 頂部的柔性材料層上有一液壓或氣壓室。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的微流體樣品舟，其特征是所述的泵室頂部 的柔性材料層上有一液壓或氣壓室。
21. —種微流體樣品舟，包括襯底，柔性材料層，反應(yīng)室，樣品儲(chǔ)室，廢液室，樣品儲(chǔ)室塞子，其特征是在襯底中建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室、帶有廢液出口的廢液室和泵室，以 及微通道，然后在襯底上覆蓋一具有一定硬度的封蓋層，且將泵室上面的封 蓋層材料除去，并只在除去封蓋層材料的泵室上覆蓋至少一柔性材料層；該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與泵室連通；樣品儲(chǔ)室開有可密封的開口，在該開口處有樣品儲(chǔ)室塞子，實(shí)現(xiàn)密封； 所述的反應(yīng)室中有表面被生物功能化的生物芯片，該生物芯片通過導(dǎo)線與微流體樣品舟外的測(cè)試儀連接。
22. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的微流體樣品舟，其特征是所述的廢液室由 多條圓環(huán)或方環(huán)微通道組成，且在圓環(huán)或方環(huán)通道壁上至少開有一個(gè)開口， 以增加圓環(huán)或方環(huán)微通道的長(zhǎng)度，減小微流體芯片的尺寸。
23. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的微流體樣品舟，其特征是所述的廢液室頂 部有一液壓或氣壓室。
24. 根據(jù)權(quán)利要求21所述的微流體樣品舟，其特征是所述的樣品儲(chǔ)室可并聯(lián)多個(gè)；所述的泵室和/或試劑儲(chǔ)室可串聯(lián)或并聯(lián)多個(gè)。
25. 根據(jù)權(quán)利要求21或24所述的微流體樣品舟，其特征是所述的泵室 頂部的柔性材料層上有一液壓或氣壓室。
26. —種微流體樣品舟，包括襯底，柔性材料層，反應(yīng)室，樣品儲(chǔ)室， 廢液室，樣品儲(chǔ)室塞子；其特征是-在襯底上復(fù)合一具有一定硬度的腔室通道層材料，然后在腔室通道層材 料里建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室，帶有廢液出口的廢液室和泵室，以及微通道； 且將泵室上面的腔室通道層材料除去，并只在除去腔室通道層材料的泵室上 覆蓋至少一柔性材料層；該廢液室通過微通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一 端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ)室的另一端口通過微通道與泵室連 通；樣品儲(chǔ)室開有可密封的開口，在該開口處有樣品儲(chǔ)室塞子，實(shí)現(xiàn)密封； 所述的反應(yīng)室中有表面被生物功能化的生物芯片，該生物芯片通過導(dǎo)線 與微流體樣品舟外的測(cè)試儀連接。
27. 根據(jù)權(quán)利要求26所述的微流體樣品舟，其特征是所述的在腔室通 道層材料里建立起反應(yīng)室、樣品儲(chǔ)室，帶有廢液出口的廢液室，泵室，以及 微通道時(shí)，還同時(shí)在泵室與樣品儲(chǔ)室之間建立起試劑儲(chǔ)室，該廢液室通過微 通道與反應(yīng)室連通，反應(yīng)室的另一端口通過微通道與樣品儲(chǔ)室連通，樣品儲(chǔ) 室的另一端口通過微通道與試劑儲(chǔ)室連通;試劑儲(chǔ)室通過微通道與泵室連通。
28. 根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的微流體樣品舟，其特征是所述的腔室 通道層開有溶液注入口，泵室通過微通道與溶液注入口連接。
29. 根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的微流體樣品舟，其特征是所述的廢液 室由多條圓環(huán)或方環(huán)微通道組成，且在圓環(huán)或方環(huán)通道壁上至少開有一個(gè)開 口，以增加圓環(huán)或方環(huán)微通道的長(zhǎng)度，減小微流體芯片的尺寸。
30. 根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的微流體樣品舟，其特征是所述的樣品 儲(chǔ)室可并聯(lián)多個(gè)；所述的樣品儲(chǔ)室和/或泵室可串聯(lián)或并聯(lián)多個(gè)。
31. 根據(jù)權(quán)利要求26或27所述的微流體樣品舟，其特征是所述的泵室 頂部柔性材料層上有一液壓或氣壓室。
32. 根據(jù)權(quán)利要求30所述的微流體樣品舟，其特征是所述的泵室頂部柔性材料層上有一液壓或氣壓室。
全文摘要
本發(fā)明涉及用于化學(xué)和生物樣品檢測(cè)的微流體生物芯片，特別是在微流體通道內(nèi)裝載微小生物芯片，實(shí)現(xiàn)生物樣品、化學(xué)樣品的進(jìn)樣、反應(yīng)、分離和檢測(cè)的微流體樣品舟。本發(fā)明所提供的裝載微型生物芯片的微流體樣品舟，其生物芯片為樣品反應(yīng)、分離和檢測(cè)區(qū)。該微流體樣品舟內(nèi)含有一部分柔性材料層，該微流體樣品舟內(nèi)設(shè)計(jì)有循環(huán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，能夠使反應(yīng)更加充分，提高反應(yīng)的靈敏度。
文檔編號(hào)G01N33/50GK101126765SQ20071017562
公開日2008年2月20日 申請(qǐng)日期2007年10月9日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月9日
發(fā)明者高云華 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院理化技術(shù)研究所