专利名称：夹膜型液液萃取微分析芯片及其封接方法
技术领域：
本发明涉及的领域为微流控芯片分析，特别是涉及一种夹膜型液液萃取微分析芯片及其封接方法。
背景技术：
微流控芯片分析以分析化学和分析生物化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网络为结构特征，把试样的采集、预处理、分离、反应、检测等部分集成在几平方厘米的面积内，从而高效、快速地完成试样的分离、分析及检测。通常，微流控芯片由上下两层或多层芯片构成，芯片的材料为单晶硅、或石英、或玻璃、或高分子聚合物等。芯片的面积约为几平方厘米，微通道宽度和深度为微米级。
液液萃取是一种常用的试样预处理方法。Kitamori等根据多相层流无膜扩散分离技术建立了芯片上的微流控液液萃取分离系统(Tokeshi M.，Minagawa T.，Kitamori T.，et al..Anal.Chem，2000，721711-1714.)(Hibara A.，Tokeshi M.，Uchiyama K.，et al..Anal.Sci.，2001，1789-93.)。其系统在同一通道内利用两相层流形成液液界面进行萃取，存在着界面不稳，容易扰动以及不能随意改变相比的缺点。为改进液液界面不稳的缺点，采用了交错流的方法(Hibara A.，Nonaka M.，Hisamoto H.，et al.，Anal.Chem.2002，74，1724-1728)，两相液流不再在同一通道内流动，有机相在ODS修饰过的上层通道中流动，水相在下层通道中流动，靠两相通道交错时形成的界面进行萃取，实现了逆流操作，但两相接触面积太小，萃取效率受限；同时，用铝制模具夹住、螺丝固定的方法，常使芯片受力不均匀而发生破碎或渗漏。Kitamori等又利用化学反应在微通道中间形成了一层高分子膜(Hisamoto H.，Shimizu Y.，Uchiyama K.，et al.，Anal.Chem.，2003，75350-354.)，在膜的两边各自形成独立的通道，有机相和水相分别在膜两边流动，可以方便的调节相比，但膜的形成不易于操作和控制，膜的均匀性和稳定性较差，液体经膜渗漏等问题。方群等提出了微流控芯片上的停流萃取方法(方群，陈宏，蔡增轩，高等学校化学学报，2004，2，261-263)，可以获得较高的萃取效率，但系统多采用原位检测的方法，萃取后的有机相不易取出进行其它操作。
发明内容
本发明旨在提供一种简单实用的夹膜型液液萃取微分析芯片。
本发明提供的夹膜型萃取芯片，在两片带微通道的玻璃芯片基片中间夹一层微孔膜，通过采用粘接的方法，制作微孔膜液液萃取芯片，有机相和水相分别在微孔膜两边的微通道里面流动，与水不互溶的有机相能够浸润微孔膜，并进入到微孔膜的微孔里面，当水相流过时，水相即与膜接触，从而在膜的表面与有机相接触，进行萃取。
本发明提供的夹膜型液液萃取微分析芯片，由上芯片、下芯片、微通道、有机相和水相进出口构成，其特征是芯片上、下片之间有微孔膜，采用粘接剂粘接芯片上、下片和微孔膜成整体芯片。芯片上、下片长度范围1毫米～50厘米，宽度范围1毫米～50厘米，厚度范围0.1毫米～10厘米。芯片上、下片与微孔膜接触的表面加工一定构型的微通道，微通道宽度范围为1微米～10毫米，深度范围为1微米～10毫米。微孔膜孔径范围为10纳米～10微米，厚度范围为10微米～1毫米；芯片中微孔膜的长度和宽度均小于芯片上、下片；微孔膜具有亲水或者亲有机液体的特性。
根据本发明，该夹膜型液液萃取微分析芯片的封接方法是，采用粘接剂填充至芯片上片下片之间的空间缝隙，粘接芯片上片、下片和微孔膜成整体芯片；采用粘接剂填充至微孔膜侧壁表面，密闭微孔膜防止液体经膜渗漏。
具体方法是首先将芯片上片、微孔膜、芯片下片的相对位置对准并贴合、固定；将未固化的粘接剂加于芯片上片和下片之间的缝隙空间，依靠粘接剂自身的流动性，使粘接剂充满芯片上片、下片和微孔膜之间的缝隙，并与微孔膜的侧壁表面充分接触；在一定条件下，使粘接剂固化，完成芯片封接。所述固化条件为固化温度在室温至90℃的范围，固化时间为0.5-12小时。所采用的粘接剂为液态固化型粘接剂，固化前粘接剂呈液体状态，具有流动性，但不能浸润微孔膜；固化后的粘接剂不能被水溶液或有机溶剂所溶胀或者溶解。芯片封接时，微孔膜的四面侧壁表面必须全部与粘接剂接触。在芯片上片、微孔膜、芯片下片贴合后，在芯片的垂直方向施加一定的压力再加入粘接剂，可以使芯片上片、微孔膜、芯片下片贴合紧密，有利于提高封接的成功率。
根据本发明，其特征在于，在保证微孔膜能密封芯片微通道的前提下，采用尽量小面积的微孔膜，有利于减少萃取时试样在膜中的残留。
本发明的优点是本发明在完成芯片的封接的同时，完成芯片的防渗漏处理，封接操作简单易行，不需要专用设备，封接费用很低，芯片封接成功率高。
图1.是根据本发明一个优选实施例1方法加工的夹膜液液萃取芯片结构侧视图。
图2.是根据本发明一个优选实施例1方法加工的夹膜液液萃取芯片结构的另一方向侧视图。
图3.是根据本发明一个优选实施例1方法加工的夹膜液液萃取芯片结构俯视图。
图4.是根据本发明一个优选实施例1方法加工的另一种夹膜液液萃取芯片的结构分解图。
具体实施例方式
以下将详细描述根据本发明的优选实施例。
实施例参见附图1、2、4，所用整个芯片由两片玻璃基片1和2，和一片微孔膜3组成。微孔膜3采用聚四氟乙烯薄膜。微通道5的玻璃预先用金刚钻头打孔7作为有机相和水相的进出口，把聚四氟乙烯薄膜3夹在两片玻璃1和2中间，小心地对准通道5和孔7的位置，用夹子固定，用刚调好尚处于流动态的环氧胶4涂在芯片的四周。由于环氧胶4的可流动性，使之可以填充到两玻璃片1和2之间的微小缝隙，并且封闭微孔膜3的侧壁6。放在60℃的环境中固化3小时，整个芯片即可牢固的封合在一起。
图1是根据本发明一个优选实施例1方法加工的夹膜液液萃取芯片结构侧视图。
图2.是根据本发明一个优选实施例1方法加工的夹膜液液萃取芯片结构的另一方向侧视图。
图3.是根据本发明一个优选实施例1方法加工的夹膜液液萃取芯片结构俯视图。
图4.是根据本发明一个优选实施例1方法加工的另一种夹膜液液萃取芯片的结构分解图。所用芯片为玻璃基片1和2，芯片上加工微通道5的宽度为500微米，深度为70微米，长度为2厘米。微孔膜3采用聚四氟乙烯薄膜，膜3孔径为1.0微米；膜厚60微米；孔隙率为70-80％。在微孔膜3上打孔8以形成有机相进出口。粘接剂4采用环氧树脂胶。
权利要求
1.一种夹膜型液液萃取微分析芯片，由上芯片(1)、下芯片(2)、微通道(5)、有机相和水相进出口(7)构成，其特征是芯片上、下片之间有微孔膜(3)，采用粘接剂(4)粘接芯片上、下片和微孔膜成整体芯片。
2.根据权利要求1所述夹膜型液液萃取微分析芯片，其特征在于，芯片上、下片的长度范围为1毫米～50厘米，宽度范围为1毫米～50厘米，厚度范围为0.1毫米～10厘米。
3.根据权利要求1所述的夹膜型液液萃取微分析芯片，其特征在于所述的微通道宽度范围为1微米～10毫米，深度范围为1微米～10毫米。
4.根据权利要求1所述的夹膜型液液萃取微分析芯片，其特征在于所述的微孔膜孔径范围为10纳米～10微米，厚度范围为10微米～1毫米；芯片中微孔膜的长度和宽度均小于芯片上片和下片；微孔膜具有亲水或者亲有机液体的特性。
5.权利要求1所述的夹膜型液液萃取微分析芯片的封接方法，其步骤是首先将芯片上片、微孔膜、芯片下片的相对位置对准并贴合、固定；将未固化的粘接剂加于芯片上片和下片之间的缝隙空间，依靠粘接剂自身的流动性，使粘接剂充满芯片上片、下片和微孔膜之间的缝隙，并与微孔膜的侧壁表面充分接触；在一定条件下，使粘接剂固化，完成芯片封接。
6.根据权利要求5所述的夹膜型液液萃取微分析芯片的方法，其特征在于，所述的粘接剂，在固化前呈液体状态，具有流动性，但不能浸润微孔膜；固化后的粘接剂不能被水溶液或有机溶剂所溶胀或者溶解。
7.根据权利要求5所述的夹膜型液液萃取微分析芯片的方法，其特征在于，芯片封接时，微孔膜的四面侧壁表面必须全部与粘接剂接触。
8.根据权利要求5所述的夹膜型液液萃取微分析芯片的方法，其特征在于，将芯片上片、微孔膜、芯片下片贴合后，在芯片的垂直方向施加一定的压力再加入粘接剂，可以使芯片上片、微孔膜、芯片下片贴合紧密，有利于提高封接的成功率。
9.根据权利要求5所述的夹膜型液液萃取微分析芯片的方法，其特征在于，所述的粘接剂固化条件为固化温度在室温至90℃的范围，固化时间为0.5-12小时。
全文摘要
本发明涉及一种夹膜型液液萃取微分析芯片，由上芯片(1)、下芯片(2)、微通道(5)、有机相和水相进出口(7)构成，其特征是芯片上、下片之间有微孔膜(3)，采用粘接剂(4)填充至芯片上片下片之间的空间缝隙，粘接芯片上片、下片和微孔膜成整体芯片，本发明的优点是在微分析芯片上实现夹膜型液液萃取操作，系统容易加工，工作性能稳定可靠。
文档编号G01N1/34GK1563935SQ20041001773
公开日2005年1月12日 申请日期2004年4月14日 优先权日2004年4月14日
发明者方群, 蔡增轩 申请人:浙江大学