一種多層結構微流控芯片的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及樣品分析【技術領域】，提供了一種多層結構微流控芯片，包括芯片本體、緩沖液池以及檢測池，芯片本體包括自上而下依次排序的第一功能塊、第二功能塊和第三功能塊，第一功能塊與緩沖液池連通，第三功能塊與檢測池連通，第一功能塊、第二功能塊以及第三功能塊分別設有用于樣品處理分析的功能單元，第一功能塊、第二功能塊以及第三功能塊壓合形成所述芯片本體，充分利用芯片空間，將樣品處理分析過程中的各個功能單元刻蝕在不同的功能塊上，增加了更多的功能單元，從而可以在同等面積大小的芯片上，而增加微流控芯片的樣品處理集成度，提高樣品分析效率。
【專利說明】一種多層結構微流控芯片
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及樣品分析【技術領域】，尤其涉及一種多層結構微流控芯片。
【背景技術】
[0002]熱塑性聚合物微流控芯片將多種分析功能單元集成芯片上，可以制成便攜式檢測器，用于各類現場分析，微流控芯片制作成本低、制作周期短、檢測樣品用量少、分析速度快、靈敏度高，在生物工程、疾病檢測以及藥物篩選等領域具有廣闊的應用前景。
[0003]目前，使用較多的微流控芯片是由一層基片和一層蓋片封合而成，在基片上刻蝕相應功能單元，因此，只能實現對液體樣本的二維操控，導致微流控芯片空間布局狹小，無法實現對于復雜功能單元的集成，進而影響了微流控芯片的應用。
實用新型內容
[0004]本實用新型的目的在于提供一種多層結構微流控芯片，旨在解決現有的微流控芯片無法集成復雜功能單元的問題。
[0005]為解決上述技術問題，本實用新型提供的一種多層結構微流控芯片的技術方案是，包括芯片本體、緩沖液池以及檢測池，所述芯片本體包括自上而下依次排序的第一功能塊、第二功能塊和第三功能塊，所述第一功能塊與所述緩沖液池連通，所述第三功能塊與所述檢測池連通，所述第一功能塊、所述第二功能塊以及所述第三功能塊分別設有用于樣品處理分析的功能單元，所述第一功能塊、所述第二功能塊以及所述第三功能塊壓合形成所述芯片本體。
[0006]具體地，所述功能單元包括刻蝕于所述第一功能塊上的進樣通道和用于混合所述樣品的微混合器單元，所述微混合器單元通過所述進樣通道與所述緩沖液池連通。
[0007]進一步地，所述功能單元還包括刻蝕于所述第二功能塊上用于控制所述樣品流向的微閥單元和用于分離所述樣品的分離通道，所述微混合器單元、所述進樣通道以及所述分離通道分別與所述微閥單元連通。
[0008]進一步地，所述功能單元還包括刻蝕于所述第三功能塊上用于將所述樣品導入于所述檢測池內的排樣通道，所述排樣通道的一端與所述分離通道連通，另一端與所述檢測池連通。
[0009]具體地，所述微閥單元包括一環形通道和設于所述環形通道內的磁流體，所述微閥單元的下方還設有用于驅動所述磁流體在所述環形通道內流動的磁鐵。
[0010]進一步地，所述分離通道具有相連通的外端口和內端口，所述分離通道的外端口與所述環形通道連通，所述分離通道的內端口通過連接通道與所述排樣通道的一端連通。
[0011]優選地，所述分離通道為螺旋型或直線型。
[0012]進一步地，所述排樣通道與所述連接通道交叉設置。
[0013]優選地，所述第一功能塊、所述第二功能塊以及所述第三功能塊形狀均為片狀。
[0014]本實用新型提供的多層結構微流控芯片充分利用芯片空間，在同等面積的微流控芯片上，將樣品分析處理中的各個功能單元刻蝕在不同的功能塊上，增加了更多的功能單元，從而可以在同等面積大小的芯片上，增加樣品處理功能單元模塊，并使功能模塊之間互相隔離、互不影響，從而增加微流控芯片的樣品處理集成度，提高樣品分析效率。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0015]圖1為本實用新型實施例提供的多層結構微流控芯片的立體示意圖；
[0016]圖2為本實用新型實施例提供的多層結構微流控芯片的平面示意圖。
【具體實施方式】
[0017]為了使本實用新型的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0018]以下結合具體實施例對本實用新型進行詳細的描述。
[0019]如圖1與圖2所示，本實用新型實施例提供一種多層結構微流控芯片，包括芯片本體1、緩沖液池2以及檢測池3，其中，緩沖液池2用于承裝緩沖液，檢測池3內設有用于檢測分離后樣品成分的檢測器(圖中未示出)，緩沖液池2內的緩沖液與樣品在芯片本體I內部混合,芯片本體I對混合物進行樣品分析處理,芯片本體I包括一次排序的第一功能塊11、第二功能塊12以及第三功能塊13，第一功能塊11與緩沖液池2連通，第三功能塊13與檢測池3連通，第一功能塊11、第二功能塊12以及第三功能塊13分別設有用于樣品處理分析的功能單元4，第一功能塊11、第二功能塊12以及第三功能塊13在在一定溫度(92°C)以及一定壓力(0.6MPa)下依次進行熱壓鍵合形成芯片本體1，本實用新型實施例提供的芯片本體I充分利用芯片空間，在同等面積的微流控芯片上，將用于樣品處理的功能單元4刻蝕在不同的功能塊上，增加樣品處理功能單元4，并使各功能單元4之間互相隔離，互不影響，從而增加微流控芯片的樣品處理集成度，提高樣品分析效率。
[0020]如圖1與圖2所示，功能單元4包括進樣通道41和用于混合樣品與緩沖液的微混合器單元42，微混合器單元42通過進樣通道41與緩沖液池2連通，通過CO2激光光刻技術在第一功能塊11上刻蝕進樣通道41和微混合器單元42，樣品由進樣通道41內加入，同時在緩沖液池2內加入緩沖液，因此，進樣通道41內為樣品與緩沖液的混合物，而此時進樣通道41內的混合物并不均勻，當混合物全部流入微混合器單元42內，微混合器單元42內設置有微型磁性混合轉子421，微混合器單元42的下方設置有一磁塊(圖中未示出)，微型磁性混合轉子421在磁塊的作用下轉動，對微混合器41內的混合物形成攪拌的作用，將混合物稀釋均勻，便于下一步的樣品處理，操作方便。
[0021]如圖1與圖2所示，功能單元4還包括用于控制樣品流向的微閥單元43和用于分離樣品的分離通道44，通過CO2激光光刻技術在第二功能塊12上刻蝕微閥單元43和分離通道44，進樣通道41、微混合器單元42以及分離通道44分別與微閥單元43連通，通過調節微閥單元43，實現進樣通道41、微混合器單元42以及分離通道44兩兩連通，樣品與緩沖液在進樣通道41內混合形成混合物，微閥單元43封閉與分離通道44的連通，使得混合物全部流向微混合器單元42內，當微混合器單元42內的微型磁性混合轉子421攪拌稀釋樣品后，微閥單元43封閉與進樣通道41的連通，將稀釋后的樣品從微混合器單元42流入分離通道44內，進行下一步分離工序，通過微閥單元43，有效的控制樣品流向，確保樣品分析工序的正常進行，提高樣品分析效率。
[0022]如圖1與圖2所示，功能單元4還包括用于將樣品導入至檢測池3內的排樣通道45，通過CO2激光光刻技術在第三功能塊13上刻蝕排樣通道45，排樣通道45的一端與分離通道44連通，另一端與檢測池3連通，稀釋后的樣品從微混合器單元42內流向分離通道44，在分離通道44的兩側施加一定的電壓，實現對樣品的分離，分離完成的樣品通過排樣通道45進入檢測池3內，檢測池3內的檢測器用于檢測分離后的樣品成分，完成樣品分析處理的全部工序。
[0023]如圖1與圖2所示，微閥單元43包括一環形通道431和設于環形通道431內的磁流體432，在微閥單元43的下方還設有用于驅動磁流體432在環形通道431內流動的磁鐵(圖中未示出)，在磁鐵的作用下，磁流體432可以在環形通道431內流動，樣品經由進樣通道41進入環形管道431內，在磁鐵的作用下，磁流體432堵塞環形通道431與分離通道44的連通，樣品進入微混合器單元42內，當微混合器單元42內的微型磁性混合轉子421將樣品攪拌均勻后，磁鐵驅動磁流體432流動，磁流體432堵塞環形通道431與進樣通道41的連通，樣品流入分離通道44內，進行下一步的分離工序，為便于設計磁流體432的形狀，設置進樣通道41、微混合器單元42以及分離通道44三者之間兩兩夾角為120°，即磁流體432的弧度為240°，本實用新型實施例提供的微閥單元43不僅起到控制樣品的流向，而且通過磁流體432的流動，減少環形通道431內殘留的樣品，有效地減小了樣品分離檢測誤差。
[0024]如圖1與圖2所示,分離通道44具有相連通的外端口 441和內端口 442,分離通道44的外端口 441與環形通道431連通，混合均勻的樣品由外端口 441進入分離通道44內，分離通道44的內端口 442通過連接通道46與排樣通道45的一端連通，樣品經過充分的分離后，由內端口 442進入排樣通道45內，進入下一步的檢測工序，由于分離通道44設置于第二功能塊12上，排樣通道45設置于第三功能塊13上，通過連接通過46連接分離通道44與排樣通道45，避免分離通道44與排樣通道45出現干涉等現象。
[0025]如圖1與圖2所示，分離通道44為平面螺旋狀，在芯片面積一定的情況下，螺旋狀的分離通道44可使樣品分離路徑最大化，即使樣品中分析物的濃度較大以及樣品成分較復雜，也可以得到一個較高的分離檢測精度。
[0026]當然，為降低分離通道44的加工難度，也可以將分離通道44設置為直線型，分離通道44并不僅限于本實用新型實施例提供的螺旋型或直線型，也可包括其他形狀。
[0027]如圖1與圖2所示，排樣通道45與連接通道46交叉設置，在本實施例中排樣通道45呈水平設置，分離后的樣品通過排樣通道45進入檢測池3內，減少排樣通道45內樣品的殘留，連接通道46豎直設置，連接通道46的一端連接分離通道44的內端口 442，另一端連接排樣通道45，樣品通過連接通道46進入排樣通道45內，避免樣品出現泄漏等問題。
[0028]如圖1與圖2所示，第一功能塊11、第二功能塊12以及第三功能塊13的形狀均為片狀，第一功能塊11、第二功能塊12以及第三功能塊13可以采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)、環烯烴聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)或聚氨酯(PU)等片材制成。
[0029]本實用新型充分利用芯片空間，在同等面積的微流控芯片上，將功能單元刻蝕在不同的功能塊上，增加了更多的功能單元，從而可以在同等面積大小的芯片上，增加樣品處理功能單元模塊，并使功能模塊之間互相隔離、互不影響，從而增加微流控芯片的樣品處理集成度，提高樣品分析效率。
[0030]以上僅為本實用新型的較佳實施例而已，并不用以限制本實用新型，凡在本實用新型的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本實用新型的保護范圍之內。
【權利要求】
1.一種多層結構微流控芯片，其特征在于:包括芯片本體、緩沖液池以及檢測池，所述芯片本體包括自上而下依次排序的第一功能塊、第二功能塊和第三功能塊，所述第一功能塊與所述緩沖液池連通，所述第三功能塊與所述檢測池連通，所述第一功能塊、所述第二功能塊以及所述第三功能塊分別設有用于樣品處理分析的功能單元，所述第一功能塊、所述第二功能塊以及所述第三功能塊壓合形成所述芯片本體。
2.如權利要求1所述的一種多層結構微流控芯片，其特征在于:所述功能單元包括刻蝕于所述第一功能塊上的進樣通道和用于混合所述樣品的微混合器單元，所述微混合器單元通過所述進樣通道與所述緩沖液池連通。
3.如權利要求2所述的一種多層結構微流控芯片，其特征在于:所述功能單元還包括刻蝕于所述第二功能塊上用于控制所述樣品流向的微閥單元和用于分離所述樣品的分離通道，所述微混合器單元、所述進樣通道以及所述分離通道分別與所述微閥單元連通。
4.如權利要求3所述的一種多層結構微流控芯片，其特征在于:所述功能單元還包括刻蝕于所述第三功能塊上用于將所述樣品導入于所述檢測池內的排樣通道，所述排樣通道的一端與所述分離通道連通，另一端與所述檢測池連通。
5.如權利要求4所述的一種多層結構微流控芯片,其特征在于:所述微閥單兀包括一環形通道和設于所述環形通道內的磁流體，所述微閥單元的下方還設有用于驅動所述磁流體在所述環形通道內流動的磁鐵。
6.如權利要求5所述的一種多層結構微流控芯片，其特征在于:所述分離通道具有相連通的外端口和內端口，所述分離通道的外端口與所述環形通道連通，所述分離通道的內端口通過連接通道與所述排樣通道的一端連通。
7.如權利要求6所述的一種多層結構微流控芯片，其特征在于:所述分離通道為螺旋型或直線型。
8.如權利要求7所述的一種多層結構微流控芯片，其特征在于:所述排樣通道與所述連接通道交叉設置。
9.如權利要求1至8中任一項所述的一種多層結構微流控芯片，其特征在于:所述第一功能塊、所述第二功能塊以及所述第三功能塊形狀均為片狀。
【文檔編號】B01L3/00GK203816649SQ201420084304
【公開日】2014年9月10日 申請日期:2014年2月26日 優先權日:2014年2月26日
【發明者】郭文鵬, 韓永華, 蔡志明 申請人:深圳市第二人民醫院