CN204710358U - 一种微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种微流控芯片。本实用新型提供的微流控芯片，包括底片和盖片，芯片位于底片上，所述底片和所述盖片封接为一体，其特征在于：所述芯片包括至少1个微池，所述微池与至少1个进样通道和至少1个排气孔连通，所述排气孔的内部或表面有疏水透气介质。本实用新型的芯片的优点有：可靠耐用，液体无溢出；容易批量制造，价格低廉；使用过程中无需设备辅助，用户操作方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种微流控芯片，属于微流控芯片领域以及生物检测领域。
背景技术
微流控芯片是以微机电加工技术为基础，由微管路在芯片上形成网络，以可控微流体贯穿整个***并完成各种生物和化学过程的一种技术。在微流控芯片技术发展早期，芯片毛细管电泳是其主流技术，所用芯片结构简单，功能单一；近年来，微流控芯片开始向功能化、集成化方向飞速发展，诸如核酸扩增反应、免疫反应、细胞裂解等重要的生物和化学过程成为新的热点，而为了研究这些复杂的生物化学反应，通常需要在芯片上制作大量、均一的微池，这些微池共同构成了微反应器阵列。
构建微反应器阵列需要分配试剂以形成大量、均一的微池。当前的试剂分配方式多种多样，如真空负压式(CN101590389A)、离心式(US6627159,US20050199500A1,US2004120856A1,US6919058B2,US20030166265A1,WO9533986A1)，以及CN102886280A和CN104226385A等。
真空负压式利用了PDMS等硅橡胶的吸气特性，试剂被吸入各个微池。此方法缺陷是PDMS无法注塑生产，很难批量制造，且成本高昂。离心式是利用离心力将主通道内的试剂分配进入各个微池，此方法的缺陷是离心通常需要离心机，设备沉重，无法便携。
总之，这些芯片或者无法批量生产，或者需要专业配套设备，均不适合实际使用。
发明内容
本实用新型提供的一种微流控芯片，无需设备辅助，只需用户简单操作，试剂即可分配形成多个均一的微池，非常适合实际使用。
本实用新型的一个目的是提供一种新型微流控芯片。
本实用新型提供的微流控芯片，包括底片和盖片，芯片位于底片上，所述底片和所述盖片封接为一体，所述芯片包括至少1个微池，所述微池与至少1个进样通道连通，且所述微池与至少1个排气孔连通，所述排气孔的内部或表面有疏水透气介质。
上述微流控芯片中，所述疏水透气介质的材质是聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)或其他化合物。
上述微流控芯片中，所述疏水透气介质的样式是膜、柱状塞、涂层。当疏水透气介质为膜时，位于排气孔的上表面或下表面，可通过胶粘等方式固定；当疏水透气介质为柱状塞时，位于排气孔的内部，可通过物理镶嵌、胶粘等方式固定；当疏水透气介质为涂层时，位于排气孔的内壁。
在所述膜或柱状塞上有透气孔，所述孔的孔径为1nm-1mm。所述孔可以是材料本身就具有的，也可以是通过激光打孔、重离子打孔获得。
所述涂层可以是硅烷化试剂，如六甲基二硅烷胺、甲基三乙氧基硅烷，也可以是其他化合物，如四氟化碳；涂层的形成方式可以是涂覆、等离子处理、化学气相沉积、溶胶凝胶法。所述涂层的厚度为0.1nm-10μm。
上述微流控芯片中，所述进样通道的作用是阻止各微池之间的扩散污染，即避免微池内的分子或细胞扩散至相邻微池。在某些情况下，进样通道也可以取消。
上述微流控芯片中，在某些情况下，所述排气孔与所述微池都在同一底片或盖片上，且所述排气孔为通孔。排气孔和微池在同一侧的优点是可以一次注塑成型，且底片和盖片封接时不会产生误差。另外，假如排气孔和微池不是在同一底片或盖片上，疏水透气膜在底片和盖片之间，则各微池之间很容易连通，这是因为疏水透气膜通常有一定厚度，芯片封接后，试剂会沿着疏水透气膜的边缘流动，导致各微池之间的连通。
上述微流控芯片中，在某些情况下，每个所述进样通道与主通道连通。这样试剂可以通过所述主通道进入各个进样通道，进而进入各微池。
上述微流控芯片中，每个所述微池与所述排气孔直接连通或者通过连接通道连通，连接通道的作用是在某些情况下形成毛细管阀以阻挡液体，或者使得排气孔远离微池以方便光学检测。
上述底片和盖片紧密贴合；上述微池、进样通道、排气孔、主通道、进样通道等结构可以设置在底片上也可以设置在盖片上；只要设置在底片和盖片相接触的表面中的任一一面即可；在上下表面各设置一部分也可以。
上述微流控芯片中，每个所述微池的间距相等或不等；每个所述微池的大小相等或不等；在芯片的制备中，可以根据需要来设计微池的大小和间距。
上述微流控芯片中，所述底片和盖片的材料为高分子化合物、金属、玻璃、石英、硅、陶瓷、高分子化合物、橡胶和硅铝酸盐化合物；其中，高分子化合物为聚碳酸酯、聚丙烯或聚乙烯醇。
上述微流控芯片在使用中，试剂在正压或负压作用下进入所述微池，微池内的空气从排气孔排出，试剂被排气孔内部或表面的疏水透气介质阻挡，直至试剂充满微池。这种芯片的优点是：
(1)可靠。因为有疏水透气介质的阻挡作用，试剂不会溅出。在实际操作中，溅出的试剂会极大影响进样口的封闭，使得反应无法正常进行。
(2)适合批量生产。此芯片的底片和盖片优选为高分子化合物，可以通过注塑来批量制造；此芯片使用的疏水透气介质如聚四氟乙烯膜、聚丙烯中空纤维、等离子处理机均为常见材料和设备，价格便宜，可以通过切割等方式批量制造。
(3)用户操作方便。用户使用普通移液器就可加样，不用离心机等设备。
附图说明
图1为实施例1中的微流控芯片示意图。
图2为实施例2中的微流控芯片示意图。
图3为实施例3中的微流控芯片示意图。
图4为实施例3中的封接后微流控芯片示意图。
其中，附图标记说明如下：
101微池；102进样通道；103排气孔；104疏水透气介质；201主通道；301连接通道。
具体实施方式
下述实施例中所使用的实验方法如无特殊说明，均为常规方法。
下述实施例中所用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到。
下述实施例中，芯片制作技术和使用方法均为微流控芯片领域和生物检测领域的常规技术和方法。
下面结合具体实施例和附图对本实用新型作进一步详细说明，但是本实用新型的内容不局限于实施例。
实施例1。
本实施例的微流控芯片包括底片和盖片两层，底片是厚度为0.1mm的PMMA膜，是厚度为2mm的PMMA板材(如图1所示)。盖片上有通道、微池等结构，底片上无结构,芯片位于底片上。芯片可通过激光雕刻、机械加工或热压封接等现有技术制作，底片和盖片通过胶封接为一体。
芯片包括8个模块，每个模块包含1个微池101，每个微池101和1个进样通道102和1个排气孔103连接。微池101近似为矩形，深1mm，体积8μL；进样通道102深度为0.5mm，宽度为0.5mm，长度为10mm；排气孔103在盖片上，为贯穿孔。
此芯片中，疏水透气介质104为聚偏氟乙烯膜(PVDF膜，购自Millipore公司，厚度0.2mm，孔径0.22μm)。为了容纳此膜，在盖片的上侧设有对应尺寸的矩形凹槽，用双面胶将PVDF膜贴在矩形凹槽内。
需要说明的是：假如排气孔103在底片上，疏水透气介质104在底片和盖片之间，则各微池101很容易丧失独立性。这是因为PVDF膜有一定厚度，芯片封接后，试剂会沿着PVDF膜的边缘流动，导致各微池101之间的连通。
此芯片的使用方法为：手工操作移液器将试剂加入到进样通道102中，加样量为10μL。试剂会进入微池101，并进入排气孔103，被疏水透气介质104阻挡。然后用封口膜将排气孔103和进样口密封。
测试试剂为SDS溶液(10％W/V)，经测试，各微池101内试剂均充满，无气泡，体积均一，且排气孔处没有试剂溢出。
实施例2。
如图2所示，本实施例的微流控芯片与实施例1类似，只是盖片的结构不同。
盖片每个进样通道102均与主通道201连通，主通道201上有1个进样口。
此芯片中，疏水透气介质104为聚丙烯中空纤维柱塞，由聚丙烯中空纤维膜缠绕而成，此柱塞104被塞入排气孔103内。
此芯片的使用方法为：手工操作移液器将试剂通过进样口加入到主通道201中，加样量为90μL。试剂会进入各微池101，并进入排气孔103，被疏水透气介质104阻挡。然后用封口膜将排气孔103和进样口密封。
进样通道102的作用是防止各微池101之间的扩散污染，可以保证在90分钟内，微池内的小分子不会扩散至相邻微池。
测试试剂为尿液，经测试，各微池101内试剂均充满，体积均一，排气孔处没有试剂溢出。放置90分钟后无扩散污染，各微池的均一性和独立性均得到保证。
实施例3。
本实施例的微流控芯片包括两层，底片是厚度为1mm的PMMA板材，盖片是厚度为2mm的PMMA板材(如图3所示)。盖片上有通道、微池等结构，底片上有通孔。加工与封接方式与实施例1相同。
芯片包含3个模块，每个模块包含1个微池101，微池101和2个进样通道102连通，且微池101通过2个连接通道301和2个排气孔103连通。每个进样通道102均与主通道201连通。微池101为矩形，深1mm，体积100μL；进样通道102深度为0.5mm，宽度为0.5mm；排气孔103在底片上，为贯穿孔。进样口也在底片上，为贯穿孔，与主通道201连通。
此芯片中，疏水透气介质104为等离子表面处理的疏水性纳米涂层(等离子设备型号为诺信AP-600，气体为四氟化碳)。整个底片经过等离子表面处理，包括排气孔103内壁在内的表面均呈疏水性，接触角为110°。
此芯片的使用方法为：将封接后的芯片倒置(如图4所示)，手工操作移液器将试剂加入到主通道201中，加样量为360μL。试剂会进入微池101，并通过连接通道301进入排气孔103，被疏水透气介质104阻挡。然后用封口膜将排气孔103和进样口密封。
测试试剂为血液，经测试，各微池101内试剂均充满，无气泡，体积均一，且排气孔处没有试剂溢出。
此芯片中，多个进样通道102的作用是保证试剂可以均匀充满微池101；连接通道301的作用是使得在连接通道205和排气孔103的交界界面处形成疏水性的毛细管阀，如果没有连接通道205，则试剂很容易进入排气孔103，进而溢出。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种微流控芯片，包括底片和盖片，芯片位于底片上，所述底片和所述盖片封接为一体，其特征在于：所述芯片包括至少1个微池，所述微池与至少1个进样通道连通，且所述微池与至少1个排气孔连通，所述排气孔的内部或表面有疏水透气介质。
2.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述疏水透气介质的材质是聚四氟乙烯、聚偏氟乙烯或聚丙烯。
3.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述疏水透气介质的样式是膜、柱状塞或涂层。
4.根据权利要求3所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述膜或柱状塞上有孔，所述孔的孔径为1nm-1mm。
5.根据权利要求3所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述涂层是六甲基二硅烷胺、甲基三乙氧基硅烷或四氟化碳。
6.根据权利要求5所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述涂层的厚度为0.1nm-10μm。
7.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述排气孔与所述微池都在同一底片或盖片上。
8.根据权利要求7所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述排气孔为通孔。
9.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于：每个所述进样通道与主通道连通。
10.根据权利要求1-9中任一权利要求所述的微流控芯片，其特征在于：每个所述微池与所述排气孔通过连接通道连通。
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