本發明涉及一種耦合雙驅動模式的包含疏水基片的微流控芯片裝置,屬于分析測試領域。
背景技術:
關于微流控技術其本身的整體概貌而言,可以參見著名微流控專家林炳承先生不久前出的專著“圖解微流控芯片實驗室”,該專著已經由科學出版社出版,該專著對于微流控技術的過去、現在,以及,未來展望等等方面,都有著詳盡的、深入到具體細節的長篇論述。
微流控芯片經常應用到的領域包括對含有生物大分子的試樣溶液進行各種分析、檢測。
微流控芯片的基本架構,包括刻蝕有微小液流通道的基片以及與之貼合在一起的蓋片,所述基片上的微小液流通道,在裝配上蓋片之前,表觀上看就是一些微槽道,要等到在其上覆蓋了蓋片之后,才真正閉合形成所述微小液流通道,該微槽道的槽道內表面連同包繞著該微槽道的那部分蓋片一起構成所述的微小液流通道;那么,顯然,裝配完成了之后的該微小液流通道,它的內表面面積的主要部分是那個微槽道的內表面面積,換句話說,該微槽道內表面的狀態或性質基本上決定了該微小液流通道的整體狀態或性質;因此說,這個構建在基片上的微槽道的內表面狀態或內表面性質是關鍵因素;原則上講,任何的能夠保持或基本保持其固體形態的材料,都能夠用來制作基片及蓋片,比如,能夠用作基片及蓋片的材料可以是單晶硅片、石英片、玻璃片、高聚物如聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等等;當然,基片的選材和蓋片的選材可以相同,也可以不相同;從材料耗費、制作難度以及應用普及前景等等方面來看,這些材料之間存在不小差異,尤其是那個基片的選材,影響較大。
在各種基片制作材料中,聚二甲基硅氧烷,即pdms,相對而言十分容易成型,在這樣的基片上制作微槽道極其簡單,并且該材料成本低廉,以該聚二甲基硅氧烷材料制作基片,在其上壓制或刻蝕微槽道,并與玻璃或聚丙烯或其它塑料片等廉價材料制作的蓋片相配合,貌似是一種比較理想的選擇;當然,蓋片材料也可以選擇使用廉價的聚二甲基硅氧烷材料:那么,這種基片選材為聚二甲基硅氧烷材料的方案,材料極便宜,制作極簡易,看似也應當極易于普及、推廣。
但是,事情并非如此簡單。
其一,這個聚二甲基硅氧烷材料,即縮寫字母pdms所指代的材料,其本身是一種強烈 疏水的材料,在這一材料上構建微槽道,如果不進行針對該微槽道表面的改性操作,那么,整體裝配完成之后,即蓋上蓋片后,因結構中的所述微槽道其內表面占據了大部分的液流通道的內表面,那么,該pdms微槽道內表面其強烈的疏水特性,是決定性因素,它會使得類似于水溶液的極性液體微細液流的通過變得十分困難,其流動阻力之大,甚至一般的微泵都難以推動,當然,如果蓋片也選擇使用該pdms材料,那么,問題基本上一樣,大同小異;因此,在現有技術之中,特別針對該pdms材料上的微槽道內表面進行改性修飾,是必須的操作;那么,這個針對pdms微槽道內表面的改性操作很麻煩嗎?那倒也不是這個問題,構成嚴重技術困擾的,是另一個問題:這個pdms材料基片其體相內部的pdms聚合物分子具有自動向表面擴散、遷移的特性,這種基片體相內部pdms聚合物分子自動向表面擴散、遷移的特性,將使得經過表面改性修飾的那個微槽道其內表面的改性之后的狀態并不能維持足夠長的時間,那個經表面改性之后的微槽道其內表面狀態的維持時間大致僅夠完成實驗室內部測試實驗的時間需要;換句話說,經過表面改性或表面修飾的該pdms微槽道內表面,其改性之后或曰修飾之后所形成的表面狀態并不能持久,而是很快地自動趨于或曰變回表面改性之前的表面狀態,在較短的時間里就回到那種原本的強烈疏水的表面狀態,那么,試想,這樣的微流控芯片能夠大量制作、大量儲存、廣泛推廣嗎,答案很明顯,那就是,不可能。這個pdms材料上的微槽道,不做表面修飾的話,類似于水溶液的極性溶液微細液流無法泵送通過,芯片也就沒法使用;而如果做了表面修飾,又無法持久保持其修飾之后的狀態,還是同樣無法推廣應用。
那么,如何做到既能夠利用廉價的pdms材料來制作基片,而又能夠解除所述微槽道內表面修飾狀態無法持久、芯片無法大量制作、大量儲備進而廣泛推廣這樣一個令本領域眾多專業人員長期糾結的困擾,就是一個明擺著的其技術障礙不可小覷的高難度問題。
該高難度問題已經存在很多個年頭了,迄今為止,尚未得到妥善解決。
其二,未經表面修飾的pdms材料,上文已經述及,其表面強烈疏水,這種強烈疏水的材料表面并且還有另一個問題,那就是,這種強烈疏水的pdms表面會吸附生物大分子,并且,這些被吸附的生物大分子還會進一步地在pdms表面上更深一步的沉陷,漸陷漸深,直至沉陷入到pdms基片的體相之內,其實,這種過程,部分地也是由于pdms材料體相內部聚合物分子具有向表面擴散、遷移運動所導致;這種情況,也可以從另一個角度來解釋,即,持續不斷地由pdms體相內部向其表面擴散、遷移的那些聚合物分子,其運動的結果,是逐漸地將那些已經被表面吸附的生物大分子卷入pdms基片的體相之內,簡單地說,這些被吸附的生物大分子就是被pdms基片體相吞沒了;那么,這種pdms基片體相吞沒生物大分子的現象,其所造成的影響,必然是導致涉及生物大分子的各類實驗測試數據的嚴重偏差。
如上所述,pdms基片的問題是,它不但表面吸附生物大分子,而且吞沒生物大分子, 這樣一來,作為實驗測試對象的生物大分子其消失不會因為表面飽和吸附而停止,而是,不斷被吸附,還不斷地被吞沒。
關于pdms基片在相關實驗測試過程中其體相不斷吞沒測試相關生物大分子的現象,另一種解釋是說,pdms體相內存在大量的微小氣孔,相關生物大分子被表面吸附之后,沉陷進入這些微小氣孔,進而被吞沒;然而,本案發明人認為,那些能夠容許微小尺度的空氣分子擠入其間的所述微小氣孔,不等于說它們也能直接容許相對大尺度的生物大分子進入,兩者在尺度上差別巨大,不可一概而論。撇開解釋,無論怎樣,作為相關測試分析對象的生物大分子被pdms基片微槽道內表面吸附,進而不斷被pdms基片體相所吞沒,這是已知客觀存在的現象。
為了阻止這種pdms基片體相對于生物大分子的吞沒作用,可以從遏制pdms表面對生物大分子的吸附來著手解決,辦法就是針對該pdms材料表面進行化學修飾改性,對于以pdms為基片材料的情況來講,就是對所述的微槽道部分的表面進行化學修飾改性,經過化學修飾改性的所述微槽道內表面,能夠遏制其對生物大分子的吸附,進而避免生物大分子被pdms基片體相所吞沒;但是,還是那個老問題,那就是,pdms材料表面上的化學修飾改性之后的表面狀態無法持久保持,該pdms基片體相內部的聚合物分子其自動向表面擴散、遷移的過程,會很快地將那個經過表面化學修飾改性的微槽道內表面狀態變回原本的強烈疏水并且強烈吸附生物大分子的狀態,換句話說,無論該領域專業人員們怎樣折騰,該pdms基片其微槽道內表面總是快速地向強烈疏水表面狀態演變。
那么,如何既能夠獲得pdms材料價格極其低廉、基片制作極其簡易的好處,又能夠達成長期遏制該pdms基片微槽道內表面對生物大分子的吸附進程,進而阻止pdms基片體相對生物大分子的吞沒作用,使得相關芯片制成品能夠維持一個足夠長時間的、合理的保質期,就是一個十分棘手的難題。該難題如同上文述及的另一個難題一樣,同樣令本領域眾多專業人員長期糾結、困擾,該難題同樣是一個明擺著的其技術障礙不可小覷的高難度問題。該難題也已經存在很多個年頭了,迄今為止,也尚未得到妥善解決。
其三,如上所述,該pdms微槽道內表面強烈疏水,而針對性的表面化學改性或表面化學修飾又難于持久,因此,實際只能在其表面改性或表面修飾之后的表面狀態尚屬有效的短期之內使用它;倘若已經過了那個比較短暫的有效期限,而仍然強行使用的話,由于表面狀態已然重新靠近疏水的狀態,使用慣常的微泵驅動試樣液流則必然存在比較大的流動阻力,這樣,就只能靠加大微泵泵送功率及泵送壓力來迫使試樣液流向目標方向流動,如上所述,這種pdms材料比較柔軟,以過高的、機械的泵送壓力來泵送試樣液流,將導致該基片其進樣端包括進樣端附近區域的所述微槽道發生鼓泡、膨化、扭曲、變形,并且,這種高壓情況下,處于該進樣端及其附近區域的微槽道及其周邊也容易發生基片與蓋片之間的剝離,此情 形下,試樣溶液將進入所述剝離之后形成的基片與蓋片之間的出現的裂隙而四處橫流,這實際導致該微流控芯片的毀損;當然,如果該表面改性或表面修飾原本就不到位,也會導致在短暫的慣常的有效期之內出現上述情形;在單純采用外加微泵進行液流驅動的情況下,上述該問題始終存在。如上所述,如果完全沒有做過任何所述表面改性或表面修飾等前置操作,那么,上述該問題將更為嚴重,即便沒有發生進樣端及其附近區域所述微槽道鼓泡、膨化、扭曲、變形以及基片與蓋片之間剝離等問題,僅僅因為該流動阻力過大,采用高壓微泵也未必能夠驅動試樣液流朝終端方向前進。
技術實現要素:
本發明所要解決的技術問題是,提供一個一攬子的解決方案,同時解決上文述及的三個方面的實際上相互牽扯在一起的一系列的難題。
本發明通過如下方案解決所述技術問題,該方案提供的裝置是一種耦合雙驅動模式的包含疏水基片的微流控芯片裝置,該裝置的結構包括微流控芯片,該微流控芯片的結構包括相互貼合裝設在一起的基片和蓋片,該微流控芯片其試樣液流進樣端與該試樣液流流動的終端相互遠離,該進樣端與該終端之間的距離介于3厘米與10厘米之間,重點是,該基片其材質是聚二甲基硅氧烷材質,該基片其表面是原生形態的表面,該原生形態的表面其意思指的是沒有經過任何表面化學修飾或任何表面化學改性的該材質的原生形態的表面,該裝置的結構還包括彈力夾,該彈力夾的兩個相向的夾持臂咬合定位在該微流控芯片的鄰近所述終端的位置,至少在其中的一個所述夾持臂上貼附固定裝設有微型超聲波換能器,以及,高頻振蕩電訊號傳輸電纜,該高頻振蕩電訊號傳輸電纜的一端與該微型超聲波換能器連接在一起;該彈力夾提供了一個方便該裝置拆解的功能;該微型超聲波換能器其主要功能是在微流控芯片實際進樣測試時,利用其所發射的超聲波來降低試樣溶液與該微流控芯片其內部通道的內壁之間的界面張力,使其能夠相容,并且,利用所述進樣端以及所述終端與該微型超聲波換能器裝設位置之間的距離差異以及其所感受到的超聲波強度上的差異,誘導形成所述進樣端其界面張力與所述終端其界面張力之間的差異,該微流控芯片該兩端之間的界面張力差異會在該微流控芯片的該兩端之間形成壓力差異,該壓力差異會驅動試樣溶液向所述終端流動;該微型超聲波換能器其功能還包括以其所發射的超聲波遏止試樣中所含有的生物大分子其在該微流控芯片其內部通道內表面上的吸附,進而遏止該聚二甲基硅氧烷材質的基片其體相對該生物大分子的吞沒作用;柔軟并具彈性的該聚二甲基硅氧烷材質的基片其功能包括以其對超聲波強烈吸收的性質,對超聲波進行強烈吸收,并藉此在該微流控芯片該終端到該進樣端之間的有限的短距離之內實現超聲波強度的快速遞減;以及,微泵,該微泵與該進樣端連接;該微泵的功能是,在該試樣溶液與該微流控芯片其內部通道的內壁之間的界面張力受該超聲波作用而降低、相間相容性增加的前提條件下,以該微泵的機械性泵送力量來與該超聲 波誘導的所述兩端之間的界面張力差異其所帶來的驅動力量互相支持、互相調適、互相耦合,以協同運作的方式匯聚成一股驅動試樣液流向所述終端方向流動的力量;所述蓋片及基片其厚度均介于1.0毫米與5.0毫米之間;以及,超聲波消減器,該超聲波消減器其輪廓呈塊狀、板狀或棒狀;該超聲波消減器其材質是微孔橡膠、海綿橡膠或聚氨酯微孔彈性體;以及,另一個彈力夾,該另一個彈力夾以其夾持力量將該微流控芯片的進樣端與該超聲波消減器相互貼合地夾在一起,該超聲波消減器以其材質所帶來的對超聲波能量的強烈消減作用,進一步支持在該微流控芯片該終端到該進樣端之間的有限的短距離之內實現超聲波強度的快速遞減,并藉此進一步擴大所述進樣端其界面張力與所述終端其界面張力之間的差異。
所述微泵一詞其本身的技術含義對于微流控芯片領域的專業人員來說是公知的。
所述微泵既可以是外置形式的微泵;該微泵也可以是做進或曰嵌入該微流控芯片內部其進樣端結構位置或該進樣端近鄰結構位置的內置形式的微泵。
所述微泵例如微型的壓電泵、微型的蠕動泵或微型的氣動泵。
該彈力夾一詞其本身的技術含義是公知的。
僅就超聲波換能器一詞其本身的技術含義對于超聲波技術領域的專業人員來說,是公知的。
各種尺寸、各種形狀的超聲波換能器均有市售;市售的微型超聲波換能器其尺寸可以小到僅以毫米計算的量級。
僅就微型超聲波換能器其在一般工業應用對象固態物體表面上的固定技術其本身而言,對于超聲波技術領域的專業人員來說,是已知的一般技術。本案不對此展開贅言。
僅就裸的pdms基片其本身的微槽道模壓或刻蝕技術來說,是極簡單的已知的技術。
所涉高頻振蕩電訊號傳輸電纜其各種規格的工業產品市場均有售。
該裝置的結構還可以包括高頻振蕩電訊號發生器;所述高頻振蕩電訊號傳輸電纜其另一端可以與該高頻振蕩電訊號發生器連接。
所涉高頻振蕩電訊號發生器其本身的技術,對于超聲波技術領域的專業人員來說,是簡單的和公知的;所述高頻振蕩電訊號發生器可以向超聲波儀器專業廠家定制。
該微型超聲波換能器其額定超聲波發射功率的優選范圍是介于2毫瓦與9000毫瓦之間;該微型超聲波換能器其在運行時所發射的超聲波的頻率的優選范圍是介于100khz與12mhz之間。
本案裝置當然還可以進一步包括一些附件,所述附件例如能夠與微流控芯片配合使用的電學或光學檢測設備。所述電學、光學等等與微流控芯片配合使用的設備,可以參見所述專著。
芯片結構中的所述蓋片,其材質可以允許是任何的電絕緣性材質,例如:聚丙烯、玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷,等等,為了做出更小尺寸的微流控芯片,比如做成長度僅2.0厘米到3.0厘米的超小尺寸的微流控芯片,并在該極短的距離內實現對超聲波的極快速衰減,可以優選聚二甲基硅氧烷來作為蓋片。當然,在大尺寸的微流控芯片上選擇使用聚二甲基硅氧烷來作為所述蓋片,也是本案技術方案所允許的。
所述蓋片及基片其厚度可以允許是任意設定的便于裝配的厚度,推薦的厚度或曰優選的厚度是介于1.0毫米與5.0毫米之間。較小的厚度有利于節省材料。
所述超聲波消減器其尺寸不限,所述超聲波消減器其長度、寬度、厚度均可以是根據需要設定的任意的尺寸。
僅就微孔橡膠一詞其本身的技術含義而言,在橡膠技術領域是公知的。
所述微孔橡膠市場有售。
僅就海綿橡膠一詞其本身的技術含義而言,在橡膠技術領域是公知的。
所述海綿橡膠市場有售。
僅就聚氨酯微孔彈性體一詞其本身的技術含義而言,在高分子技術領域是公知的。
所述聚氨酯微孔彈性體材料市場有售。
該微孔橡膠優選微孔硅橡膠或微孔氟橡膠。
僅就微孔硅橡膠一詞其本身的技術含義而言,在橡膠技術領域是公知的。
所述微孔硅橡膠市場有售。
僅就微孔氟橡膠一詞其本身的技術含義而言,在橡膠技術領域是公知的。
所述微孔氟橡膠市場有售。
所述另一個彈力夾,當然也是彈力夾;彈力夾一詞其本身的技術含義是公知的。
各型彈力夾市場都有售。
本發明的優點是,在所述微流控芯片的所述終端其鄰近位置咬合定位所述彈力夾,以該彈力夾的夾持臂上所貼附安裝的微型超聲波換能器,利用該微型超聲波換能器其所發射的低功率、高頻頻段的超聲波,使得未經過表面化學改性的強烈疏水的該微流控芯片內部管道其管壁與測試對象水溶液之間的相容性大幅增加,這為試樣液流的通過提供了一個現實可能性;同時,利用聚二甲基硅氧烷基片其對超聲波的強烈吸收能力,在比較短的距離內,也就是,從所述終端到所述進樣端之間的僅數厘米尺度的很短的距離內,達成超聲波強度的快速遞減,藉此在該微流控芯片的所述兩端造成所述界面張力的差異,該兩端之間的界面張力的差異會導致一種驅動力量,該種因界面張力差異而導致的驅動力量其功能是驅趕試樣液流在原本強烈疏水的毛細管通道內向所述終端方向流動;而結構中同時存在的所述微泵,其功能是,在該試樣溶液與該微流控芯片其內部通道的內壁之間的界面張力受該超聲波作用而降 低、相間相容性增加的前提條件下,以該微泵的機械性泵送力量來與該超聲波誘導的所述兩端之間的界面張力差異其所帶來的驅動力量互相支持、互相調適、互相耦合,以協同運作的方式匯聚成一股驅動試樣液流向所述終端方向流動的力量;該微泵的存在,使得該微型超聲波換能器其超聲波發射強度能夠被允許適度降低,這對于檢測對象中含有超聲波敏感成分的情形尤其適宜;而由于該超聲波換能器及其所輻射超聲波的存在,能夠提高相間相容性,降低界面張力,并提供該兩端界面張力差異其所帶來的特別的驅動力量,那么,在該情形下,試樣液流其在該微槽道內的流動阻力大幅降低,相應地,該微泵其運行阻力大幅降低,這樣,該微泵就能夠以比較低的泵送壓力來進行針對所述試樣溶液的泵送工作,由于機械性的泵送壓力大幅降低,因此,在這樣一種情形下,就不易發生因進樣端機械泵送壓力過大而導致的所述進樣端及其附近區域的所述微槽道鼓泡、膨脹、變形、扭曲以及該區域基片與蓋片之間剝離等等問題;本案該雙驅動耦合運作的方案并且增加了針對該試樣液流流動動作的操控性,能夠允許使用超聲波強度、超聲波頻率、微泵泵送功率、微泵泵送壓強等等多個指標來針對該流動的流動速率、流動動作包括向前流動或暫停流動或加速流動等等流動動作進行多參數精確操控;藉由本案該雙驅動耦合運作的方案,完全無須對該聚二甲基硅氧烷材質的基片其微槽道等等相關表面進行任何的表面化學修飾或表面化學改性,完全免除了該表面化學修飾或表面化學改性的麻煩程序;另一方面,該低功率、高頻頻段的超聲波,還能夠遏制試樣中的生物大分子在該無修飾的裸的聚二甲基硅氧烷基片其管道內表面上的吸附,進而遏制該聚二甲基硅氧烷基片其體相對所述生物大分子的吞沒作用;由于所述的吸附作用以及所述的吞沒作用被遏制,因此,相關測試結果將更加能夠客觀地反映實際情況。
基于本案方案,完全不需要進行針對該聚二甲基硅氧烷基片其相關表面的表面化學修飾或表面化學改性操作,因此,這個表面化學修飾層或表面化學改性層根本就不需要存在,那么,該聚二甲基硅氧烷基片其體相內部聚合物分子不斷自動向表面擴散、遷移其所導致的對所述表面化學修飾層或表面化學改性層的破壞性影響也就不存在了。
本案其裝設位置位于所述進樣端的所述超聲波消減器,從本案該微流控芯片其終端到進樣端這樣短距離內實現超聲波強度快速遞減的技術環節上講,該超聲波消減器其作用相當于微流控芯片的尺寸擴展器,換句話說,該超聲波消減器其作用相當于大幅度地延長了微流控芯片其終端到進樣端之間的距離,相當于是從原本的幾厘米的長度延長到十幾厘米的長度或二十幾厘米的長度或更長的長度,如此,使得所述的終端到進樣端之間短距離內的超聲波強度快速遞減的技術環節能夠比較容易地達成,并且,該尺寸擴展器也即所述超聲波消減器其安裝和拆卸都很便捷,重要的是,它還能夠重復使用。
本案裝置中該超聲波消減器其存在,進一步減弱了對微泵其泵送壓力及泵送功率的依賴;相應地,該微泵其運行阻力得以進一步地大幅降低,這樣,該微泵就能夠以更低的泵送 壓力來進行針對所述試樣溶液的泵送工作,由于機械性的泵送壓力得以進一步地大幅降低,因此,在這樣一種情形下,就更不易發生因進樣端機械泵送壓力過大而導致的所述進樣端及其附近區域的所述微槽道鼓泡、膨脹、變形、扭曲以及該區域基片與蓋片之間剝離等等問題;本案該雙驅動耦合運作的方案由于該超聲波消減器其存在,更進一步地增加了針對該試樣液流流動動作的操控性,其中,可調節因素包括超聲波強度、超聲波頻率、微泵泵送功率、微泵泵送壓強,以及,超聲波消減器材質的選擇及使用、超聲波消減器塊體大小的選擇及使用、超聲波消減器其相應的超聲波消減能力的大小的選擇及使用等等,該種諸多可調節因素的同時存在,能夠更多個操作指標地、進一步地、更多因素可調節地針對該流動的流動速率、流動動作包括向前流動或暫停流動或加速流動等等流動動作進行更多參數下的精確操控。
本案的技術方案一攬子地化解了上文述及的與聚二甲基硅氧烷基片其應用相關的一系列技術難題。基于本案方案,該種十分廉價并且極易加工制作的聚二甲基硅氧烷材料便有可能在該微流控芯片其制備、生產、應用等等領域發揮更大的作用。
本案結構中的該彈力夾其夾持臂上固定裝設了所述微型超聲波換能器,該結構提供了一個方便該裝置拆解的功能,如此,該彈力夾連同其上所附的微型超聲波換能器便能夠方便地與該微流控芯片相互脫離,那么,該部分可自由脫離的構件便能夠良性循環地重復使用許多次;該結構特征有利于節約該裝置的使用成本。
附圖說明
圖1是本案該裝置其大略的外觀側視圖。
圖中,1是彈力夾,2、7分別是彈力夾的兩個夾持臂,3是該微流控芯片的所述終端,4是該微流控芯片的所述進樣端,5是聚二甲基硅氧烷材質的基片,6是蓋片,8是微型超聲波換能器,9是高頻振蕩電訊號傳輸電纜,10是拉力彈簧,11是輸液軟管,12是微泵;圖例中的該彈力夾結構僅是示意的圖例結構,實際彈力夾結構不限于該圖例彈力夾結構;圖例中的箭頭符號標示該微流控芯片其在實際運行時,受兩端壓力差驅動,其試樣液流的流動方向。圖例中沒有繪出該超聲波消減器;圖例中也沒有繪出該另一個彈力夾。
具體實施方式
在圖1所展示的本案該實施例中,該裝置的結構包括微流控芯片,該微流控芯片的結構包括相互貼合裝設在一起的基片5和蓋片6,該微流控芯片其試樣液流進樣端4與該試樣液流流動的終端3相互遠離,該進樣端4與該終端3之間的距離介于3厘米與10厘米之間,重點是,該基片5其材質是聚二甲基硅氧烷材質,該基片5其表面是原生形態的表面,該原生形態的表面其意思指的是沒有經過任何表面化學修飾或任何表面化學改性的該材質的原生形態的表面,該裝置的結構還包括彈力夾1,該彈力夾1的兩個相向的夾持臂2、7咬合定位在該微流控芯片的鄰近所述終端3的位置,至少在其中的一個所述夾持臂上貼附固定裝 設有微型超聲波換能器,本例中,該微型超聲波換能器8被貼附固定在夾持臂7上,以及,高頻振蕩電訊號傳輸電纜9,該高頻振蕩電訊號傳輸電纜9的一端與該微型超聲波換能器8連接在一起;也可以在兩個夾持臂2、7上都分別固定裝設微型超聲波換能器,但是一般來說,僅在一個夾持臂上安裝微型超聲波換能器就足以應付使用需要,該彈力夾1提供了一個方便該裝置拆解的功能;該微型超聲波換能器8其主要功能是在微流控芯片實際進樣測試時,利用其所發射的超聲波來降低試樣溶液與該微流控芯片其內部通道的內壁之間的界面張力,使其能夠相容,并且,利用所述進樣端4以及所述終端3與該微型超聲波換能器8裝設位置之間的距離差異以及其所感受到的超聲波強度上的差異,誘導形成所述進樣端4其界面張力與所述終端3其界面張力之間的差異,該微流控芯片該兩端3、4之間的界面張力差異會在該微流控芯片的該兩端3、4之間形成壓力差異,該壓力差異會驅動試樣溶液向所述終端3方向流動;該微型超聲波換能器8其功能還包括以其所發射的超聲波遏止試樣中所含有的生物大分子其在該微流控芯片其內部通道內表面上的吸附,進而遏止該聚二甲基硅氧烷材質的基片5其體相對該生物大分子的吞沒作用;柔軟并具彈性的該聚二甲基硅氧烷材質的基片5其功能包括以其對超聲波強烈吸收的性質,對超聲波進行強烈吸收,并藉此在該微流控芯片該終端3到該進樣端4之間的有限的短距離之內實現超聲波強度的快速遞減;以及,微泵12,該微泵12與該進樣端4連接;該微泵12的功能是,在該試樣溶液與該微流控芯片其內部通道的內壁之間的界面張力受該超聲波作用而降低、相間相容性增加的前提條件下,以該微泵12的機械性泵送力量來與該超聲波誘導的所述兩端3、4之間的界面張力差異其所帶來的驅動力量互相支持、互相調適、互相耦合,以協同運作的方式匯聚成一股驅動試樣液流向所述終端3方向流動的力量;所述蓋片6及基片5其厚度均介于1.0毫米與5.0毫米之間;以及,超聲波消減器,該超聲波消減器其輪廓呈塊狀、板狀或棒狀;該超聲波消減器其材質是微孔橡膠、海綿橡膠或聚氨酯微孔彈性體;以及,另一個彈力夾,該另一個彈力夾以其夾持力量將該微流控芯片的進樣端4與該超聲波消減器相互貼合地夾在一起,該超聲波消減器以其材質所帶來的對超聲波能量的強烈消減作用,進一步支持在該微流控芯片該終端3到該進樣端4之間的有限的短距離之內實現超聲波強度的快速遞減,并藉此進一步擴大所述進樣端4其界面張力與所述終端3其界面張力之間的差異。
圖例中沒有繪出該超聲波消減器;圖例中也沒有繪出該另一個彈力夾。
圖例中的箭頭符號標示該微流控芯片其在實際運行時,受兩端3、4壓力差驅動,其試樣液流的流動方向。
圖1沒有繪出所述高頻振蕩電訊號發生器等附屬件。
所述微泵12可以向專業廠家定制。
各型微泵其與各型微流控芯片的連接方式是公知的。
所涉彈力夾1市場有售。可供本案結構使用的市售的可供選用的彈力夾結構及造型及尺寸等等,品質繁多,具體彈力夾型式可以根據需要選定。
所涉微型超聲波換能器8市場有售;也可以向超聲波換能器廠家定制。
所涉高頻振蕩電訊號傳輸電纜9市場有售;也可以向超聲波換能器廠家或電纜專業廠家定制。
所涉高頻振蕩電訊號發生器市場有接近需要的產品可購;也可以向相關廠家定制。
本案所涉該微流控芯片其內部通道是疏水的毛細管形態的管道。
所述微泵既可以是外置形式的微泵;該微泵也可以是做進或曰嵌入該微流控芯片內部其進樣端結構位置或該進樣端近鄰結構位置的內置形式的微泵,其基本結構要素與外置形式的微泵相同。圖例中的微泵是外置形式的微泵。