一种具有可形变膜防回流的微流控芯片的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种具有可形变膜防回流的微流控芯片。它包括一个半封闭微流控芯片；所述半封闭微流控芯片上设有储液池、反应池和气孔，且所述储液池与所述反应池之间以及所述反应池与所述气孔之间均通过流体通道相连通；所述微流控芯片还包括一可形变盖膜，所述可形变盖膜设于所述储液池的上方，当所述可形变盖膜发生形变时，可驱动所述储液池内的液体向所述反应池内流动。本实用新型芯片无需给予持续的进样压力来维持进样要求和液体滞留性，在给予单次短暂作用力后即可撤去作用力来完成操作，不但可以控制进入反应池的液体量，还可以依次按需要进行多级液体反应。液体进入反应池后不会回流，大大优化了需要持续作用力才能保证芯片继续工作的操作方法。
【专利说明】
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及一种具有可形变膜防回流的微流控芯片，属于微流控芯片技术领 域。 -种具有可形变膜防回流的微流控芯片
【背景技术】
[0002] 随着科学技术的不断发展，科学家们正不断努力将常规的实验装置、实验技术以 及实验过程微型化。微流控芯片具有低消耗、高通量、易集成，作为能够提高化学和生物 分析的速度、效率且使分析装置在尺寸上减小的技术而备受关注，广泛的运用于生物、医 学、化学等领域。微流控芯片通过在玻璃、石英、硅、塑料等芯片上设置微通道或微小的 反应单元，以及检测器，对样本进行微量、快速的分析。但是，所有的微流控芯片内的样本 和试剂，都需要一定的驱动力，使其在芯片中的微通道内能够进行移动才能完成检测。因此 在微流控芯片中如何使样本方便有效的达到预定地点为微流控芯片的一个技术屏障。传统 的微流控进样方式主要分为机器自动进样和手动进样。机器自动进样需要特殊仪器的协助 才能完成进样，比如通过特殊的供电设备驱动芯片内液体的流动，这种微流控芯片的可操 作性有着非常大的局限性，需要提供特殊结构的仪器辅助完成：芯片进样无法脱离供电设 备，芯片体积虽小但是驱动芯片内流体流动的设备体积大而笨重、结构复杂，制造成本高， 能耗高，非常不适合非实验室的现场实时的检测，因而大大的减小了微流控芯片的使用范 围和便捷性；手动进样则需要持续给予作用力以维持进样要求和液体滞留性，才能保证液 体进入反应池后不会回流，因而大大增加了操作的复杂性和进样难度。有的芯片通过两个 可形变的球来挤压储液池中的液体，这种芯片不但结构复杂，成本高，需要特殊的仪器加以 控制，而且可形变球在进样的时候容易出现漏液的情况，当可形变球进入到储液池底端时， 储液池上部暴露出来，容易造成污染和危险。 实用新型内容
[0003] 本实用新型的目的是提供一种具有可形变膜防回流的微流控芯片，使用本实用新 型时，无需持续作用力即可防止液体回流。
[0004] 本实用新型所提供的具有可形变膜防回流的微流控芯片，它包括一个半封闭微流 控芯片；所述半封闭微流控芯片上设有储液池、反应池和气孔，且所述储液池与所述反应池 之间以及所述反应池与所述气孔之间均通过流体通道相连通；
[0005] 所述微流控芯片还包括一可形变盖膜，所述可形变盖膜设于所述储液池的上方， 当所述可形变盖膜发生形变时，可驱动所述储液池内的液体向所述反应池内流动。
[0006] 上述的微流控芯片中，所述可形变盖膜的上方设有盖片，所述盖片上设有挤压所 述可形变盖膜的结构，当所述结构被挤压时，所述可形变盖膜受到所述结构的挤压而发生 形变，即驱动所述储液池内的液体向所述反应池内流动。
[0007] 上述的微流控芯片中，挤压所述可形变盖膜的结构为凸起或螺纹结构。
[0008] 上述的微流控芯片中，所述储液池的上方和下方均设有磁体，当所述磁体相互吸 引时，所述可形变盖膜受到挤压而发生形变，即驱动所述储液池内的液体向所述反应池内 流动。
[0009] 上述的微流控芯片中，所述可形变盖膜上设有盖片，所述盖片上与所述储液池相 应的位置处设有螺纹结构，当螺栓结构与所述螺纹结构进行配合时，所述可形变盖膜受到 挤压而发生形变，即驱动所述储液池内的液体向所述反应池内流动；
[0010] 所述螺栓结构的高度大于所述螺纹结构的高度。
[0011] 上述的微流控芯片中，所述反应池与一个或多个所述气孔相连通。
[0012] 本实用新型中，可形变盖膜的材质可为封口膜、PVC膜、合金等任何具有伸缩性和 可形变但不可恢复或部分恢复的材质。
[0013] 本实用新型中，所述储液池可以是任意形状并且可以独立存在，各个储液池通过 流体通道连接，每个储液池分别连接着反应池；或者储液池是一个整体单元，连接不同的反 应池。
[0014] 本实用新型的微流控芯片的材质可为玻璃、PDMS、PMMA、PET或PC。
[0015] 利用本实用新型微流控芯片进行手动进样检测时，可按照如下步骤进行：
[0016] 使设置于储液池上的可形变盖膜受到作用力后产生形变，迫使储液池内液体通过 流体通道进入反应池内并保持在反应池中，作用力停止后，可形变盖膜形变部分恢复或不 恢复，反应池中液体不会回流到储液池中。上述从储液池被挤压出的液体通过连接反应池 和储液池的流体通道流向预定目标反应池。
[0017] 具体可通过借助与储液池形状相匹配的特殊结构工具或仅用手指摁压使盖膜发 生形变，迫使储液池液体进入反应池。
[0018] 本实用新型微流控芯片具有如下优点：
[0019] 液体检测反应何时进行，可由实验者自行控制决定；不需要复杂的仪器设备，无泵 、无阀，设备结构简单，性能可靠，容易实施；芯片为一次性使用，成本低，不会因重复使用 而出现污染情况；芯片无需给予持续的进样压力来维持进样要求和液体滞留性，在给予单 次短暂作用力后即可撤去作用力来完成操作，不但可以控制进入反应池的液体量，还可以 依次按需要进行多级液体反应。液体进入反应池后不会回流，大大优化了需要持续作用力 才能保证芯片继续工作的操作方法。
【专利附图】
【附图说明】
[0020] 图1，图2,图3为本发明实施例1-3提供的微流控芯片结构示意图。
[0021] 图4为本发明实施例4提供的微流控芯片结构示意图。
[0022] 图5为本发明实施例4提供的微流控芯片结构示意图。
[0023] 图6为本发明实施例4提供的微流控芯片结构示意图。
[0024] 图7为本发明实施例7提供的微流控芯片结构示意图。
[0025] 图8为本发明实施例8提供的微流控芯片结构示意图。
[0026] 图9为本发明实施例9提供的微流控芯片结构示意图。
[0027] 图中各标记如下：
[0028] A进样口、B储液池、C反应池、D，F流体通道、E气孔、G芯片、Η盖膜、I盖片、J与 磁体相应的位置、Κ磁体、L螺纹结构、Μ螺栓结构、Ν磁铁。
【具体实施方式】
[0029] 下面结合附图对本实用新型做进一步说明，但本实用新型并不局限于以下实施 例。
[0030] 实施例1、
[0031] 本实施例提供的微流控芯片的俯视图如图1所示，其中半封闭芯片包括进样口 A、 储液池B、反应池C、气孔E、连接储液池B和反应池C的流体通道D、连接反应池C和气孔E 的通道F (储液池B、反应池C、气孔E、流体通道D和F为一个单位，芯片上可以存在一个或 一个以上数量的反应单位）均与外界相通；可形变盖膜设于储液池B的上方，且必须覆盖储 液池。当液体从进样口 A进样后，同时封闭进样口 A。当可形变盖膜发生形变时，可驱动储 液池B内的液体向反应池C内流动。
[0032] 可直接用手指摁压储液池，使储液池上的可形变盖膜受到手的作用力后产生形 变，迫使储液池内液体通过流体通道进入反应池内并保持在反应池中，在上述作用力撤去 后，可形变盖膜形变不会恢复或部分恢复，反应池中液体不会回流到储液池中，反应池可以 被液体充满或者未被充满，使样本与反应池内固定的生化反应所需要的试剂进行例如酶反 应，免疫反应，PCR反应，酶联免疫分析（ELISA)等反应。
[0033] 实施例2、
[0034] 本实施例提供的微流控芯片的俯视图如图2所示，其中半封闭芯片包括进样口 A、 储液池B、反应池C、气孔E、连接储液池B和反应池C的流体通道D、连接反应池C和气孔E 的通道F(储液池B、反应池C、气孔E、流体通道D和F为一个单位，该芯片上存在3个反应 单位）均与外界相通；可形变盖膜设于储液池B的上方，且必须覆盖储液池，芯片其他部分 可以使用可挤压形变盖膜，也可以使用非形变盖膜；与储液池B相配合的盖片，所述盖片上 设置有挤压盖膜的特殊结构，当盖片盖上芯片时盖膜受到盖片作用力产生形变后，迫使储 液池内液体通过流体通道进入反应池内并保持在反应池中，盖片可以保留在芯片上不撤去 或者撤去，当撤去盖片后，盖膜形变不会恢复或部分恢复，反应池中液体不会回流到储液池 中，反应池可以被液体充满或者未被充满，使样本与反应池内固定的生化反应所需要的试 剂进行例如酶反应，免疫反应，PCR反应，酶联免疫分析（ELISA)等反应。
[0035] 实施例3、
[0036] 本实施例提供的微流控芯片俯视图如图3所示，其结构与图2所示的芯片结构类 似，不同之处在于：本实施例中，3个反应单元共用一个储液池B ;设置于储液池上面的可挤 压盖膜，可挤压盖膜必须覆盖储液池，芯片其他部分可以使用可挤压形变盖膜，也可以使用 非形变盖膜；可设置与储液池相配合的盖片，盖片上设置有挤压盖膜的特殊结构，当盖片盖 上芯片时盖膜受到盖片作用力产生形变后，迫使储液池内液体通过流体通道进入反应池内 并保持在反应池中，盖片可以保留在芯片上不撤去或者撤去，当撤去盖片后，盖膜形变不会 恢复或部分恢复，反应池中液体不会回流到储液池中，反应池可以被液体充满或者未被充 满，使样本与反应池内固定的生化反应所需要的试剂进行例如酶反应，免疫反应，PCR反应， 酶联免疫分析（ELISA)等反应。
[0037] 实施例4、
[0038] 本实施例提供的微流控芯片俯视图如图4所示，其结构与图1所示的芯片结构类 似，不同之处在于：本实施例中设置3个反应池C，它们之间为串连。设置于储液池上面的可 挤压盖膜，可挤压盖膜必须覆盖储液池，芯片其他部分可以使用可挤压形变盖膜，也可以使 用非形变盖膜；可设置与储液池相配合的盖片，盖片上设置有挤压盖膜的特殊结构，当盖片 盖上芯片时盖膜受到盖片作用力产生形变后，迫使储液池内液体通过流体通道进入反应池 内并保持在反应池中，盖片可以保留在芯片上不撤去或者撤去，当撤去盖片后，盖膜形变不 会恢复或部分恢复，反应池中液体不会回流到储液池中，反应池可以被液体充满或者未被 充满，使样本与反应池内固定的生化反应所需要的试剂进行例如酶反应，免疫反应，PCR反 应，酶联免疫分析（ELISA)等反应。
[0039] 实施例5、
[0040] 本实施例提供的微流控芯片俯视图如图5所示，其结构与图1所示的芯片的结构 类似，不同之处在于：本实施例中，省略设置进样口 A，储液池B为封闭状态存在的，储液池B 中可以预留液体用于反应，其余操作步骤同实施例1。
[0041] 实施例6、
[0042] 本实施例提供的微流控芯片俯视图如图6所示，其结构与图2所示的芯片的结构 类似，不同之处在于：本实施例中仅设置一个气孔E，该气孔E通过与各个反应池C之间的 流体通道F而共用，其余操作步骤同实施例1。
[0043] 实施例7、
[0044] 本实施例提供的微流控芯片如图7所示，其结构与图1所示的芯片的结构类似，不 同之处在于：本实施例中还包括一个盖膜H，其设置于储液池上面且必须覆盖储液池，芯片 其他部分可以使用形变盖膜，也可以使用非形变盖膜。在盖膜Η的上方和芯片G的下方均 设置一个磁体Κ，且在盖膜Η上设置一个与磁体相应的位置J，当磁体Κ相互吸引时，使盖膜 Η发生形变，从而使储液池Β发生形变，迫使储液池内液体通过流体通道进入反应池内并保 持在反应池中，磁体Κ由于磁力作用不会分开，致使储液池形变不会恢复，因而反应池中液 体不会回流到储液池中，反应池可以被液体充满或者未被充满，使样本与反应池内固定的 生化反应所需要的试剂进行例如酶反应，免疫反应，PCR反应，酶联免疫分析（ELISA)等反 应。
[0045] 实施例8、
[0046] 本实施例提供的微流控芯片如图8所示，其结构与图7所示的结构类似，不同之处 在于：本实施例中，将设置于盖膜Η上方的磁体K设置于盖片I上，同时在芯片的下方设置 磁铁Ν，当芯片通电后电磁铁Ν产生磁性，吸引磁体Κ，由于磁铁Ν与磁体Κ相互吸引，储液 池发生形变，迫使储液池内液体通过流体通道进入反应池内并保持在反应池中，磁铁Ν与 磁体Κ由于磁力作用不会分开，致使储液池形变不会恢复或部分恢复，因而反应池中液体 不会回流到储液池中，反应池可以被液体充满或者未被充满，使样本与反应池内固定的生 化反应所需要的试剂进行例如酶反应，免疫反应，PCR反应，酶联免疫分析（ELISA)等反应。
[0047] 实施例9、
[0048] 本实施例提供的微流控芯片如图9所示，其结构与图8所示的结构类似，不同之处 在于：本实施例中，省略磁铁N与磁体K的设置，同时在盖片I上设置螺纹结构L，螺栓结构 Μ可通过盖片I上的螺纹结构L进入储液池B中，从而改变储液池的空间体积，迫使储液池 内液体进入反应池C中，螺栓结构Μ进入储液池Β的体积可以按照反应池液体需求量进行 调节，起到控制储液池进入到反应池的液体量的作用，同时反应池中液体不会回流到储液 池中，反应池可以被液体充满或者未被充满，使样本与反应池内固定的生化反应所需要的 试剂进行例如酶反应，免疫反应，PCR反应，酶联免疫分析（ELISA)等反应。
【权利要求】
1. 一种具有可形变膜防回流的微流控芯片，其特征在于：它包括一个半封闭微流控芯 片；所述半封闭微流控芯片上设有储液池、反应池和气孔，且所述储液池与所述反应池之间 以及所述反应池与所述气孔之间均通过流体通道相连通； 所述微流控芯片还包括一可形变盖膜，所述可形变盖膜设于所述储液池的上方，当所 述可形变盖膜发生形变时，可驱动所述储液池内的液体向所述反应池内流动。
2. 根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述可形变盖膜的上方设有盖片， 所述盖片上设有挤压所述可形变盖膜的结构，当所述结构被挤压时，所述可形变盖膜受到 所述结构的挤压而发生形变，即驱动所述储液池内的液体向所述反应池内流动。
3. 根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于：挤压所述可形变盖膜的结构为凸 起或螺纹结构。
4. 根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述储液池的上方和下方均设有 磁体，当所述磁体相互吸引时，所述可形变盖膜受到挤压而发生形变，即驱动所述储液池内 的液体向所述反应池内流动。
5. 根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：所述可形变盖膜上设有盖片，所 述盖片上与所述储液池相应的位置处设有螺纹结构，当螺栓结构与所述螺纹结构进行配合 时，所述可形变盖膜受到挤压而发生形变，即驱动所述储液池内的液体向所述反应池内流 动； 所述螺栓结构的高度大于所述螺纹结构的高度。
6. 根据权利要求1-5中任一项所述的微流控芯片，其特征在于：所述反应池与一个或 多个所述气孔相连通。
【文档编号】B01L3/00GK203842597SQ201420272519
【公开日】2014年9月24日 申请日期:2014年5月26日 优先权日:2014年5月26日
【发明者】薛源, 张冠斌, 陈铖, 赵凯军, 邢婉丽, 程京 申请人:博奥生物集团有限公司, 清华大学