一种微流控芯片的制作方法

本实用新型属于微流控和医疗诊断领域，涉及一种微流控芯片。

背景技术：

微流控技术是一种对微量液体进行操控的技术。一般的微流控芯片可以有多种选择的稳定实现液体引流、液滴发生、细胞捕获、毛细动力、离心动力等液体控制。然而对于多液路切换及阀门的需求，选择却相对单一也难以整合。目前在科研上使用最广泛的是基于pdms(聚二甲基硅氧烷)和玻璃键合后制作形成的薄膜阀门。然而pdms-玻璃芯片虽然在手工制作上较为方便，但是类似ab胶的pdms并非批量加工的理想材料。此外，软性pdms材料极易受温度影响发生伸缩，脱模后流道的尺寸无法保证。也有通过将橡胶片与硬质塑料压紧后形成的阀门结构。橡胶片与硬质塑料之间没有任何键合，密封是靠压紧橡胶片实现的，因此不但容易漏液，而且流道的尺寸会由于橡胶片压紧的力不同而发生变化。

因此，如何提供一种方便量产的具有液路切换功能的微流控芯片，成为本领域技术人员亟待解决的一个重要技术问题。

技术实现要素：

鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种微流控芯片，用于解决现有技术中缺少方便量产的具有液路切换功能的可靠微流控芯片的问题。

为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种微流控芯片，包括：

本体，包括相对设置的加样面与流道面；

至少两个加样腔室，位于所述本体中，所述加样腔室自所述加样面开口，并往所述流道面方向延伸，但未贯穿所述流道面；

至少两个加样孔，位于所述本体中，所述加样孔自所述加样面开口，并往所述流道面方向延伸，但未贯穿所述流道面，所述加样孔与所述加样腔室连通；

至少两个阀门孔，位于所述本体中，所述阀门孔自所述流道面开口，并往所述加样面方向延伸，但未贯穿所述加样面；

至少两个导液孔，位于所述本体中，所述导液孔贯穿所述阀门孔的底面，并与所述加样腔室连通，所述导液孔在所述阀门孔的底面的开口面积小于所述阀门孔在所述流道面的开口面积；

检测腔室，位于所述本体中，所述检测腔室自所述流道面开口，并往所述加样面方向延伸，但未贯穿所述加样面；

流道，位于所述本体中，所述流道自所述流道面开口，并往所述加样面方向延伸，但未贯穿所述加样面，所述流道的输入端分别与各个所述阀门孔连通，所述流道的输出端与所述检测腔室连通；

盖板，位于所述本体的所述流道面上，所述盖板覆盖所述阀门孔、所述流道及所述检测腔室，所述盖板面向所述阀门孔的部位采用柔性材质。

可选的，所述盖板整体采用所述柔性材质。

可选的，所述柔性材质包括聚二甲基硅氧烷。

可选的，所述本体的材质包括硬质塑料。

可选的，所述硬质塑料包括聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物及聚苯乙烯中的任意一种。

可选的，所述盖板与所述本体的所述流道面通过键合方式连接。

可选的，在键合之前，所述盖板与所述本体的键合面均经过等离子体处理，且所述本体的流道面进一步经过3-氨基丙基三乙氧基硅烷溶液修饰。

可选的，所述微流控芯片还包括：

废液收集腔室，位于所述本体中，并与所述检测腔室连通，所述废液收集腔室自所述流道面开口，并往所述加样面方向延伸，但未贯穿所述加样面；

废液出口，位于所述本体中，并与所述废液收集腔室连通，所述废液出口自所述加样面开口，并往所述流道面方向延伸，但未贯穿所述流道面。

可选的，所述微流控芯片还包括废液缓冲腔室，所述废液缓冲腔室位于所述本体中，并位于所述检测腔室与所述废液收集腔室之间，所述废液缓冲腔室自所述流道面开口，并往所述加样面方向延伸，但未贯穿所述加样面，所述检测腔室、所述废液缓冲腔室及所述废液收集腔室依次连通。

可选的，所述检测腔室与所述废液缓冲腔室之间通过次级流道连通，所述次级流道自所述流道面开口，并往所述加样面方向延伸，但未贯穿所述加样面。

可选的，所述废液缓冲腔室与所述废液收集腔室之间通过外接泵连通，所述外接泵包括泵入口与泵出口，所述微流控芯片还包括用于与所述泵入口连接的第一接口及用于与所述泵出口连接的第二接口，所述第一接口与所述第二接口均位于所述本体中，自所述加样面开口，并往所述流道面方向延伸，但未贯穿所述流道面，所述第一接口与所述废液缓冲腔室连通，所述第二接口与所述废液收集腔室连通。

可选地，所述微流控芯片还包括外接泵放置槽，所述外接泵放置槽位于所述本体中，自所述加样面开口，并往所述流道面方向延伸，但未贯穿所述流道面，所述第一接口与所述第二接口位于所述外接泵放置槽内。

如上所述，本实用新型构建了一种稳定的方便量产的具有液路切换功能的微流控芯片，其中，微流控芯片带有多个阀门孔，可实现液路切换，微流控芯片的本体与盖板可分别采用硬质塑料和柔性材质，二者通过化学方法键合可有效防止微流控芯片在工作过程中漏液的发生，所述阀门孔的关闭与开放可通过电控方式实现。本实用新型的微流控芯片可用于物质检测，例如检测液体样本中待测物的含量，具有广泛的应用前景。

附图说明

图1显示为本实用新型的微流控芯片的正视图。

图2显示为本实用新型的微流控芯片中本体的加样面示意图。

图3显示为本实用新型的微流控芯片中本体的流道面示意图。

图4-图5显示为本实用新型的微流控芯片中本体的立体结构示意图。

图6-图7显示为本实用新型的微流控芯片的立体分解结构示意图。

图8-图9显示为本实用新型的微流控芯片的立体分解结构透视图。

元件标号说明

1本体

2盖板

3加样孔

4加样腔室

5导液孔

6第一接口

7第二接口

8外接泵放置槽

9废液出口

10阀门孔

11流道

12检测腔室

13次级流道

14废液缓冲腔室

15废液收集腔室

具体实施方式

以下通过特定的具体实例说明本实用新型的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本实用新型的其他优点与功效。本实用新型还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本实用新型的精神下进行各种修饰或改变。

请参阅图1至图9。需要说明的是，本实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本实用新型的基本构想，遂图式中仅显示与本实用新型中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

实施例一

本实施例中提供一种微流控芯片，请参阅图1，显示为该微流控芯片的正视图，包括本体1与盖板2。

具体的，所述本体1包括相对设置的加样面与流道面，所述盖板2位于所述本体1的所述流道面上。

作为示例，请参阅图2及图3，其中，图2显示为所述加样面的示意图，图3显示为所述流道面的示意图。

请参阅图4及图5，显示为所述本体1的立体结构示意图，其中，图4呈现了所述加样面，图5呈现了所述流道面。

具体的，所述本体1中设有至少两个加样腔室4，用于存储样品，所述加样腔室4自所述加样面开口，并往所述流道面方向延伸，但未贯穿所述流道面。本实施例中，所述加样腔室4的数量以3个为例，在其它实施例中，所述加样腔室4也可以为其它数量，例如2个，或3～10个等，根据检测所需溶液种数而定，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。

具体的，所述本体1中还设有至少两个加样孔3，所述加样孔3自所述加样面开口，并往所述流道面方向延伸，但未贯穿所述流道面，所述加样孔3与所述加样腔室4连通，用于注入样品至所述加样腔室4。

具体的，所述本体1中还设有至少两个阀门孔10及至少两个导液孔5，用于实现液路切换，所述阀门孔10自所述流道面开口，并往所述加样面方向延伸，但未贯穿所述加样面，所述导液孔5贯穿所述阀门孔10的底面，并与所述加样腔室4连通，所述导液孔5在所述阀门孔10的底面的开口面积小于所述阀门孔10在所述流道面的开口面积。

作为示例，所述导液孔5与所述加样腔室3的侧壁连通，且所述导液孔进一步贯穿所述加样面。在其它实施例中，所述导液孔5也可以与所述加样腔室3的底面连通。

具体的，所述本体1中还设有至少一检测腔室12，用于物质检测或作为反应腔室，所述检测腔室12自所述流道面开口，并往所述加样面方向延伸，但未贯穿所述加样面。

具体的，所述本体1中还设有流道11，用于将所述加样腔室4中的样品输送至所述检测腔室12，所述流道11自所述流道面开口，并往所述加样面方向延伸，但未贯穿所述加样面，所述流道11的输入端分别与各个所述阀门孔10连通，所述流道11的输出端与所述检测腔室12连通。

具体的，所述本体1中还设有至少一与所述检测腔室12连通的废液收集腔室15，用于收集检测过程中产生的废液以集中处理，从而有利于环保。所述废液收集腔室15自所述流道面开口，并往所述加样面方向延伸，但未贯穿所述加样面。

具体的，所述本体1中还设有至少一与所述废液收集腔室15连通的废液出口9，所述废液出口9自所述加样面开口，并往所述流道面方向延伸，但未贯穿所述流道面。

作为示例，所述本体1中还设有至少一废液缓冲腔室14，所述废液缓冲腔室14位于所述检测腔室12与所述废液收集腔室15之间，所述废液缓冲腔室14自所述流道面开口，并往所述加样面方向延伸，但未贯穿所述加样面，所述检测腔室12、所述废液缓冲腔室14及所述废液收集腔室15依次连通。

作为示例，所述检测腔室12与所述废液缓冲腔室14之间通过次级流道13连通，所述次级流道13自所述流道面开口，并往所述加样面方向延伸，但未贯穿所述加样面。

作为示例，所述废液缓冲腔室14与所述废液收集腔室15之间通过外接泵(未图示)连通，所述外接泵包括泵入口与泵出口，所述微流控芯片还包括用于与所述泵入口连接的第一接口6及用于与所述泵出口连接的第二接口7，所述第一接口6与所述第二接口7均位于所述本体1中，自所述加样面开口，并往所述流道面方向延伸，但未贯穿所述流道面，所述第一接口6与所述废液缓冲腔室14连通，所述第二接口7与所述废液收集腔室15连通。

所述废液缓冲腔室14的存在一方面使得废液收集区远离所述检测腔室12，减少对所述检测腔室12的干扰，另一方面可以保护所述外接泵，使得容易损坏外接泵的溶液可以暂存于所述废液缓冲腔室14中。

作为示例，所述本体1中还设有外接泵放置槽8，所述外接泵放置槽8自所述加样面开口，并往所述流道面方向延伸，但未贯穿所述流道面，所述第一接口6与所述第二接口7位于所述外接泵放置槽8内。

请参阅图6及图7，显示为所述微流控芯片的立体分解结构示意图，其中，图6呈现了所述本体1的加样面，图7呈现了所述本体1的流道面。为了更好呈现所述本体1两面结构的连接关系，还请进一步参阅图8及图9，显示为所述微流控芯片的立体分解结构透视图。

具体的，所述盖板2覆盖所述阀门孔10、所述流道11、所述检测腔室12、所述次级流道13、所述废液缓冲腔室14及所述废液收集腔室15，特别的，所述盖板2面向所述阀门孔10的部位采用柔性材质，从而通过按压该部位可实现相应阀门孔的关闭，而非按压状态可实现相应阀门孔的开放。

本实施例中，所述盖板2整体采用所述柔性材质，例如聚二甲基硅氧烷(pdms)，结构更为简单，可靠性更高。

作为示例，所述本体1的材质包括硬质塑料，包括但不限于聚碳酸酯(pc)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、环烯烃共聚物(coc)、环烯烃聚合物(cop)及聚苯乙烯(ps)中的任意一种。

作为示例，所述盖板2与所述本体1的所述流道面之间通过化学方法键合连接。本实施例中，在键合之前，所述盖板2与所述本体1的键合面均经过了等离子体处理，且所述本体的流道面进一步经过了3-氨基丙基三乙氧基硅烷(atpe)溶液修饰。这种化学的键合方式可以有效防止微流控芯片在工作过程中漏液的发生。

作为示例，所述盖板2与所述本体1的键合包括以下步骤：

(1)制备所述盖板2，所述盖板2的材质以pdms为例：

将pdms基料(base)与交联剂按预设比例(例如10:1)混合，均匀搅拌，然后倒入模具，除气(degas)60分钟，再在80℃温度下固化60分钟(制备后直接使用，避免污染)。

(2)制备aptes溶液：

制备5v/v％aptes溶液，以50ml溶液为例：47.5ml去离子水中加入2.5mlaptes(sigma,99％)，涡旋机振动1分钟。

(3)本体清洗，所述本体的材质以pmma为例：

i、异丙醇(ipa)超声清洗3分钟；

ii、离子水超声清洗1分钟(两次)；

iii、n2干燥。

(4)本体aptes修饰：

i、o2等离子体处理：真空度到达0.2mbar后，通入氧气至0.6mbar，50w输出功率处理1分钟；

ii、样片置入5v/v％aptes溶液，浸泡30分钟；

iii、取出后去离子水清洗1分钟(两次)；

iv、n2干燥；

v、80℃烘干30分钟。

(5)盖板o2等离子体处理：

真空度到达0.2mbar后，通入氧气至0.6mbar，50w输出功率处理1分钟。

(6)键合：

键合温度为80℃，键合时间为120分钟，键合过程中采用长尾夹固定或加重。

需要指出的是，以上仅为示例，在批量加工过程中，上述各步骤及相应参数可根据实际情况进行调整，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。

本实施例构建了一种稳定的方便量产的具有液路切换功能的微流控芯片，其中，微流控芯片带有多个阀门孔，可实现液路切换，微流控芯片的本体与盖板可分别采用硬质塑料和柔性材质，二者通过化学方法键合可有效防止微流控芯片在工作过程中漏液的发生。

实施例二

本实施例中提供一种采用实施例一中所述的微流控芯片进行物质检测的方法，该物质检测方法包括以下步骤：

s1：将不同液体通过不同的所述加样孔加入相应的所述加样腔室；

s2：按照预设顺序开放其中一个所述阀门孔，并关闭其余的所述阀门孔，完成多种液体按顺序自所述加样腔室向所述检测腔室的输送。

作为示例，通过施加按压力于所述盖板正对所述阀门孔的部位，使所述盖板密封住所述导液孔，实现所述阀门孔的关闭；通过释放所述盖板正对所述阀门孔的部位的按压力，实现所述阀门孔的开放。

作为示例，可通过人工方式或电控方式操作按压工具来施加所述按压力或释放所述按压力。

作为示例，通过在检测腔室包被检测特定待检测物质的试剂来检测液体样本中待测物的含量。通过使用多个导液孔，可以完成多种液体按顺序加入的过程。例如，关闭两个加样腔室的阀门孔，只开放一个加样腔室，可以完成从第一个加样腔室向检测腔室溶液的输送；待输送了一定量的样本液体后，关闭第一个加样腔室的阀门孔，打开第二个加样腔室的阀门孔，向检测腔室输送一定量的检测液产生信号；最后，关闭第二个加样腔室的阀门孔，打开第三个加样腔室的阀门向检测腔室输送一定量的清洗液洗掉未反应的液体。

以上仅为示例，在其他实施例中，还可以利用所述微流控芯片按照其他流程进行不同物质的检测，此处不应过分限制本实用新型的保护范围。

综上所述，本实用新型构建了一种稳定的方便量产的具有液路切换功能的微流控芯片，其中，微流控芯片带有多个阀门孔，可实现液路切换，微流控芯片的本体与盖板可分别采用硬质塑料和柔性材质，二者通过化学方法键合可有效防止微流控芯片在工作过程中漏液的发生，所述阀门孔的关闭与开放可通过电控方式实现。本实用新型的微流控芯片可用于物质检测，例如检测液体样本中待测物的含量，具有广泛的应用前景。所以，本实用新型有效克服了现有技术中的种种缺点而具高度产业利用价值。

上述实施例仅例示性说明本实用新型的原理及其功效，而非用于限制本实用新型。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本实用新型的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本实用新型所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本实用新型的权利要求所涵盖。