一种微流控芯片定量加样装置的制作方法

1.本实用新型涉及微流控芯片技术领域，更具体的说是涉及一种微流控芯片定量加样装置。


背景技术：

2.针对类似心肌梗塞等突发性疾病，传统采样、送样、集检的流程无法满足快速诊断的要求，且随着人们生活水平的提高，对日常健康监测的需求也逐渐增加。poct(point-of-care testing，床旁检测，又称即时检测)技术可以在病人身边进行的快速检测与诊断，其技术优越性主要体现在：操作简单，无需专业人员；减少样本传送，节省检测时间；便携式仪器和试剂。特别适合于基层医疗机构、机场、社区等场所布置，及家庭自检。
3.微流控芯片，指的是在一块几厘米大小的芯片上集成生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元，并自动完成分析全过程。与传统实验室分析相比，具有体积小、样品消耗少、分析速度快等优点。因此，微流控芯片在poct产品功能集成上具有广阔的应用前景。
4.微流控芯片上完成微量样品定量分析的前提是反应体积的定量，通常是在微流控芯片上微加工一定体积的反应池结构，加样时以充满反应池为标准计算加样体积。为完成定量加样，现有的技术手段包括：1)移液器加样，用移液器吸取指定体积然后对准芯片加样口按压进样，根据不同加样体积需要配备不同量程的移液器及移液枪头，且对非专业人士来说操作较为困难；2)毛细管进样，通过毛细作用可简单实现取样，但受液体样本差异等因素影响，无法准确定量；3)注射器进样，分别手动模式和注射泵自动进样模式，都需要独立设计与芯片进样口匹配的接头才能完成定量加样；4)精密泵阀设备，包括气泵、蠕动泵等，及围绕这些泵阀集成的自动移液站，可以高通量、高精度完成微流控芯片的定量加样，但体积较大，价格昂贵。综合上述分析，现有的定量加样方法对人员、设备、成本都具有非常高的要求。
5.因此，如何提供一种成本较低、操作简便、适用性强的现场检测加样装置，是本领域技术人员亟需解决的问题。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本实用新型提供了一种微流控芯片定量加样装置，旨在解决上述技术问题。
7.为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
8.一种微流控芯片定量加样装置，包括加样池；所述加样池顶端开口，底端封闭，且下部依次与微流控芯片上的进样微通道、反应池和气孔连通；所述加样池外侧形成有溢出池，所述溢出池与所述加样池之间形成溢出空间；所述加样池上部具有连通所述加样池和所述溢出池的溢出通道。
9.通过上述技术方案，本实用新型提供一种微流控芯片定量加样装置，通过加样池
四周溢出池的设置，可以在芯片内反应池和微通道完成进样后自动接收多余的液体样本，无需外部辅助设备定量送样，适用于任何样本管和加样方式。且基于该装置的芯片结构简单，加工工艺简单，因此容易实现与不同系统的匹配，还能满足批量制造，成本低廉的要求。本实用新型可用于生物、化学、医学等领域的定量检测，尤其适用于poct领域。
10.优选的，在上述一种微流控芯片定量加样装置中，可以采用加样池和溢出池顶沿高度差的配合实现溢出，也可以采用开孔方式实现溢出；溢出池中可以设置吸水材料，也可以在溢出池顶沿覆盖疏水透气膜。
11.经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种微流控芯片定量加样装置，具有以下有益效果：
12.1、溢出池的设置，在加样池四周设置高于加样池的溢出池，以加样池满液为定量依据，无需依赖外围设备定体积加样，从加样池满液到停止加样过程中多加入的液体直接溢出到溢出池。以极简单的结构替代了复杂、昂贵的定量加样设备，该方法同样可拓展应用到其它需定量加样的平台上。
13.2、疏水透气膜的设置，应用于现场检测的微流控芯片尺寸较小，空间有限，溢出池口径仅在加样池口径的2-3倍，在液体从加样池溢出到溢出池的过程中，由于水的表面张力作用，存在吸附到溢出池外部的风险，因此，在溢出池上端贴合一层疏水透气膜，可以规避这种风险，造成样本等液体外漏引发的交叉污染等。
14.3、高吸水材料的设置，高吸水材料可以在不增加溢出池体积的前提下，进一步增加溢出池容纳溢出液的能力，在样本总量较小的使用条件下，还可直接替代溢出池使用。
附图说明
15.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
16.图1附图为本实用新型提供的实施例1的微流控芯片加样池的横截面示意图；
17.图2附图为本实用新型提供的实施例2的微流控芯片加样池的横截面示意图；
18.图3附图为本实用新型提供的实施例3的微流控芯片加样池的横截面示意图；
19.图4附图为本实用新型提供的实施例4的微流控芯片加样池的横截面示意图。
20.其中：
21.1-加样池；
22.2-溢出池；
23.3-疏水透气膜；
24.4-吸水环状体；
25.5-进样微通道；
26.6-反应池；
27.7-气孔；
28.8-通孔。
具体实施方式
29.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
30.实施例1：
31.参见附图1，本实用新型实施例公开了一种微流控芯片定量加样装置，包括加样池1；加样池1顶端开口，底端封闭，且下部依次与微流控芯片上的进样微通道5、反应池6和气孔7连通；加样池1外侧形成有溢出池2，溢出池2与加样池1之间形成溢出空间；加样池1上部具有连通加样池1和溢出池2的溢出通道。
32.加样池1和溢出池2的底面平齐，溢出池2的顶沿高于加样池1的顶沿，使得加样池1的顶沿与溢出池2的顶沿之间形成溢出通道；加样池1和溢出池2之间套设有吸水环状体4。
33.溢出池2的顶沿覆盖有疏水透气膜3。
34.加样时，样本管的管口对准加样池1上方的开口，通过挤压进样，样本沿着加样池1纵向流入样本流入通道，当液体样本充满反应池、微通道后，逐渐在加样池1充满，此时将样本管的管口从加样池1移除，过程中从加样池1溢出的液体样本沿着图1箭头方向流出溢出池2，因疏水透气膜3的设置，芯片表面无液体样本残留，完成芯片内检测所需样本的定量加样。
35.实施例2：
36.参见附图2，本实用新型实施例公开了一种微流控芯片定量加样装置，包括加样池1；加样池1顶端开口，底端封闭，且下部依次与微流控芯片上的进样微通道5、反应池6和气孔7连通；加样池1外侧形成有溢出池2，溢出池2与加样池1之间形成溢出空间；加样池1上部具有连通加样池1和溢出池2的溢出通道。
37.溢出池2的底面与加样池1的顶沿平齐，溢出池2的顶沿高于加样池1的顶沿，使得加样池1的顶沿与溢出池2的内部形成溢出空间，且加样池1的顶端开口形成溢出通道。
38.溢出池2的底面上放置有吸水环状体4，吸水环状体4在未吸水状态下的内径与加样池1的内径一致，外径与溢出池2的内径一致。
39.吸水环状体4在未吸水状态下的厚度低于溢出池2的顶沿。
40.本实施例优化了溢出池2的结构，加样池1上端开口四周紧贴一层环状的高吸水材料，当液体样本充满加样池1后，高于加样池1的液体样本被吸水环状体4吸收，且溢出池2顶沿的高度高于吸水环状体4的厚度，保证在溢出液到达芯片表面前即被吸水环状体4完全吸收。
41.实施例3：
42.参见附图3，本实用新型实施例公开了一种微流控芯片定量加样装置，包括加样池1；加样池1顶端开口，底端封闭，且下部依次与微流控芯片上的进样微通道5、反应池6和气孔7连通；加样池1外侧形成有溢出池2，溢出池2与加样池1之间形成溢出空间；加样池1上部具有连通加样池1和溢出池2的溢出通道。
43.加样池1和溢出池2的底面和顶沿均平齐，加样池1的侧壁中部或上部开设有多个在同一平面内的通孔8，通孔8形成溢出通道。
44.在加样池1的中间或距离开口三分之一处设有多个通孔8，通孔8连通加样池1四周的溢出池2，溢出池2下端与加样池1在同一水平面，上端与加样池1开口平齐，当液体样本加到加样池1的通孔8位置处，高于通孔8水平面的液体按照图3中的箭头溢出到溢出池2中，通孔8的位置低于加样池1的开口，即保证了加样过程中无液体样本溢出到芯片表面。
45.实施例4：
46.参见附图4，本实用新型实施例公开了一种微流控芯片定量加样装置，包括加样池1；加样池1顶端开口，底端封闭，且下部依次与微流控芯片上的进样微通道5、反应池6和气孔7连通；加样池1外侧形成有溢出池2，溢出池2与加样池1之间形成溢出空间；加样池1上部具有连通加样池1和溢出池2的溢出通道。
47.加样池1的侧壁中部或上部开设有多个在同一平面内的通孔8，通孔8形成溢出通道；溢出池2的底面与通孔8的底沿平齐，或位于通孔8的底沿下方，溢出池2的顶沿高于通孔8的顶沿。
48.溢出池2的底面上放置有吸水环状体4，吸水环状体4在未吸水状态下的内径与加样池1的外径一致，外径与溢出池2的内径一致。
49.吸水环状体4在未吸水状态下的厚度低于溢出池2的顶沿。
50.在加样池1的中间或距离开口三分之一处设有通孔8，吸水环状体4设在加样池1的外围，并紧贴通孔8，当液体样本加到加样池1的通孔8位置处，高于通孔8水平面的液体按照图4中的箭头方向被吸水环状体4全部吸收，溢出池2顶沿的高度大于吸水环状体4的厚度，保证在溢出液到达芯片表面前即被吸水环状体4完全吸收。
51.本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
52.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本实用新型。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本实用新型的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本实用新型将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。