CN221816171U - 一种基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片，涉及微流控芯片技术领域。微流控芯片由下至上设置有一体成型的玻璃基版、下层PDMS片和上层PDMS片，所述上层PDMS片包括：加样孔；检测腔室：与加样孔之间连接，用于检测待测样品；驱动腔室：与检测腔室的另一端相连通，其内设置有阵列状结构的毛细通道，充当毛细管泵驱动待测样品流过通道；引流腔室：与驱动腔室相连通，引导待测样品流出驱动腔室；废液口：与引流腔室之间连通，用于排出液体废物。本实用新型能提高微通道的虹吸作用力，使液体自动沿设计好的通道方向进行流动，具有灵敏、可重复和空间限定的检测、即时检验的优点，可以成为快速、准确的用来检测生物标志物的有效诊断工具。

Description

一种基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片

技术领域

本实用新型涉及微流控芯片技术领域，具体涉及一种基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片。

背景技术

微流控芯片，又称为Lab-on-a-Chip，是一种集成了微流体通道、微反应室等微型元件的微型化实验平台。这种技术将实验室规模的分析过程缩小到μm级别，在短分析时间(min或s)内处理的能力，自动化，易于集成或多路复用和高通量分析，实现了样本处理、分离、检测等多个步骤的高度集成。

随着微电子机械系统(MEMS)和柔性电子技术的发展，用于分子诊断的生物传感趋向于同小型化和高度集成化的平台结合，以满足即时检测(POCT)的应用。这些平台通常包括微流体、横向流动分析(LFA)和毛细管平台。微流控，即芯片实验室，是一种对数十微米大小的流体进行操作和处理，以达到化学或生物需要的技术。微流控平台通常由微毫米到亚毫米流体通道、反应或检测室、过滤器和传感器单元等多种元素组成，通常是基于硅、金属、聚合物和玻璃基板上的软光刻等微加工技术制造的。样品和试剂的引入、纯化、分离、流体运动和反应等一系列功能都集中在一个小型化芯片上。

微流控芯片因其体积小、操作简便、低成本、低样本消耗等优点，成为近年来研究热点之一。目前成为了免疫测定的一个有前途的替代方法，对于诊断技术的需求日益增长，可以提供用于精确检测各种疾病和癌症的高质量设备。通常情况下，微流控芯片由微通道、微阀门、微泵以及检测模块等组成。这些模块可以按照实际需求进行组合和设计，以满足不同应用场景的需求。微流控芯片的制备方法包括光刻、软刻版、3D打印等，可以根据实际需求选择合适的制备方法。在生物医学领域，微流控芯片被广泛应用于细胞培养、基因检测、蛋白质分析、病原体检测等多个方面借助微流控芯片技术，可以实现对低丰度生物样品的高灵敏度、高特异性检测，为疾病的便携式实时检测提供了有力支持。

然而，现有技术中的微流控芯片在样品测试过程中，仍需要借助外力控制样品流动，操作不便。

实用新型内容

本实用新型提供的一种基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片，旨在解决上述背景技术中存在的问题。

为了实现上述技术目的，本实用新型主要采用如下技术方案：

一种基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片，由下至上设置有一体成型的玻璃基版、下层PDMS片和上层PDMS片，所述上层PDMS片包括：

加样孔：用于加入待测样品；

检测腔室：与所述加样孔之间通过毛细管道连接，用于检测待测样品；

驱动腔室：与所述检测腔室的另一端相连通，其内设置有阵列状结构的毛细通道，充当毛细管泵驱动所述待测样品流过通道；

引流腔室：与所述驱动腔室相连通，引导待测样品流出驱动腔室；

废液口：与所述引流腔室之间通过毛细管道连通，用于排出液体废物。

在本实用新型的较佳实施方式中，所述检测腔室设置为2个，每个检测腔室由多个圆形腔室串联，且圆形腔室内阵列排布有圆柱体。

进一步的，所述毛细管道为Y型毛细管道。

在本实用新型的较佳实施方式中，所述驱动腔室设置为矩形结构，引流腔室设置为三角形结构，且引流腔室的三角形底部与所述驱动腔室的顶部共线设置。

进一步的，所述引流腔室内部也设置有阵列状结构的毛细通道。

在本实用新型的较佳实施方式中，所述下层PDMS片上还设置有两条形凹面，所述条形凹面内配合安装有镀金硅片。

与现有技术相比，本实用新型具有如下有益效果：

本实用新型提供的基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片集成了适配体捕获靶标物，能够使液体自动流动。使用带有特殊设计的微流控通道，提高微通道的虹吸作用力，将免疫反应的混合液注入加样孔，通过微通道内亲水性处理，使混合液自动沿设计好的通道方向进行流动。与微流控的结合为实现灵敏、可重复和空间限定的检测和即时检验(POCT)提供了理想的条件，可以成为快速、准确的有效诊断工具用来检测生物标志物。

附图说明

图1为本实用新型提供的微流控芯片组件组成的结构示意图；

图2为图1的俯视图。

具体实施方式

下面通过具体实施例并结合附图对本发明的技术方案作进一步具体说明，实施例中所需原料均可市购或采用公知方法合成。

实施例1

如图1所示的一种基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片，由下至上设置有一体成型的玻璃基版1、下层PDMS片2和上层PDMS片3，其中，上层PDMS片3包括：

加样孔5：用于加入待测样品；其长度约为3mm，

检测腔室6：与加样孔5之间通过毛细管道7连接，用于检测待测样品；

该检测腔室设置为2个，每个检测腔室6由多个圆形腔室串联，且圆形腔室内阵列排布有圆柱体。每个圆柱体直径100μm，高100μm。为本实用新型中，优选为3个圆形腔室串联，分别分布在加样孔的两侧。

圆柱体的阵列有两个作用，一个是起到支撑作用，防止腔室坍塌(因为是PDMS软性结构，没有支撑的部分容易坍塌)，第二个是起到引流的作用，这种微结构可以产生毛细作用力，引导液体沿微流体管道的方向流动。

本实用新型中，对应的将毛细管道7设置为Y型毛细管道，Y型毛细管道的两支道分别与加样孔5两侧布置的圆形腔室相连，使得待测样品由Y型毛细管道分别向两侧的检测腔室6流动，便于分别检测，提高检测效果。

驱动腔室8：与检测腔室6的另一端相连通，其内设置有阵列状结构的毛细通道9，充当毛细管泵驱动待测样品流过通道。待测液体样品与毛细通道9接触时能够充分的引导流体运动。

引流腔室10：与驱动腔室8相连通，引导待测样品流出驱动腔室8。

本实用新型中，驱动腔室8设置为矩形结构，引流腔室9设置为三角形结构，且引流腔室9的三角形底部与驱动腔室8的顶部共线设置。即三角形的引流腔室10两侧边形成导流通路，使得经过驱动腔室8流动的液体在引流腔室10的作用下进入到废液口11内部。

废液口11：与引流腔室10之间通过毛细管道连通，用于排出液体废物。该毛细管道同样设置为Y型毛细管道，此处的Y型毛细管道的两支道分别与两侧的引流腔室10相连通，使其废液在毛细作用下进入到费液口排出。

此外，本实用新型中，下层PDMS片2上还设置有两条形凹面，且两条形凹面内配合安装有镀金硅片4。

该微流控芯片的使用方法：

(1)准备所需材料和设备，包括多个注射泵、连接管道、软管、微流控芯片以及所需待测液体样品和油相。

(2)将连接管道分别与注射泵的出口相连，确保管道与注射泵之间的连接紧固且无泄漏。

(3)将软管的另一端插入相应的进样孔，以便在实验过程中将液体输送至微流控芯片。

(4)根据实验需求，为每个注射泵设置合适的流速。确保注射泵的流速能够满足实验要求，以便在实验过程中实现对液体的精确输送。

(5)开启注射泵，将待测液体样品和油相分别输送至微流控芯片的进样孔。

(6)在持续的油相作用下，液体样品在微流控芯片内被分割成数个微小液滴。每个液滴都可以视为一个独立的微型反应体系。

(7)随着液滴在微流控芯片的通道内流动，液滴内的液体快速混合均匀。通过控制注射泵的流速和油相的压力，可以调整液滴的大小和形状，以实现不同实验目的。

以上对本实用新型实施例所提供的用于产生连续浓度梯度和输出独立浓度的微流控芯片进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本实用新型的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本实用新型的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本实用新型的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本实用新型的限制。

Claims (6)

1.一种基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片，由下至上设置有一体成型的玻璃基版、下层PDMS片和上层PDMS片，其特征在于，所述上层PDMS片包括：

加样孔：用于加入待测样品；

检测腔室：与所述加样孔之间通过毛细管道连接，用于检测待测样品；

驱动腔室：与所述检测腔室的另一端相连通，其内设置有阵列状结构的毛细通道，充当毛细管泵驱动所述待测样品流过通道；

引流腔室：与所述驱动腔室相连通，引导待测样品流出驱动腔室；

废液口：与所述引流腔室之间通过毛细管道连通，用于排出液体废物。

2.根据权利要求1所述的基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片，其特征在于，所述检测腔室设置为2个，每个检测腔室由多个圆形腔室串联，且圆形腔室内阵列排布有圆柱体。

3.根据权利要求2所述的基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片，其特征在于，所述毛细管道为Y型毛细管道。

4.根据权利要求1所述的基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片，其特征在于，所述驱动腔室设置为矩形结构，引流腔室设置为三角形结构，且引流腔室的三角形底部与所述驱动腔室的顶部共线设置。

5.根据权利要求4所述的基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片，其特征在于，所述引流腔室内部也设置有阵列状结构的毛细通道。

6.根据权利要求1所述的基于毛细作用的自流免泵的微流控芯片，其特征在于，所述下层PDMS片上还设置有两条形凹面，所述条形凹面内配合安装有镀金硅片。