CN102091546A - 微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
一种微流控芯片，包括第一液体通道层、第二液体通道层及用于控制两通道层中液体流通的控制层，第一液体通道层设有M个第一液体通道，每个第一液体通道上设有N个第一液体存储单元，对应的，第二液体通道层上设有N个第二液体通道，每个第二液体通道上设有M个第二液体存储单元，其中，M、N为自然数，第一液体通道与第二液体存储单元间隔设置，第二液体通道与第一液体存储单元间隔设置，相邻的每对第一液体存储单元与第二液体存储单元通过联通第一液体通道层及第二液体通道层的混合通道联通。该微流控芯片采用多层结构，可以同时实现M×N种液体一次性混合反应，并且在空间上保证了每个混合反应单元的独立性，结构紧凑，可大规模扩展。
Description
【技术领域】
本发明涉及一种微流控芯片。
【背景技术】
随着半导体加工工艺与微流控技术的发展，基于微流控技术的化学与生物芯片不断涌现。微流控技术是以微加工技术为基础，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以取代常规生物或化学实验室的各种功能的一种技术。微流控的基本特征和最大优势是多种单元技术在微小平台上的灵活组合和大规模集成。高通量是大规模集成的一种形式。
对于微量液体混合的研究多集中在提高混合效率方面，对于高通量液体的混合研究则很少见。而这方面的应用需求还是挺多的，在基因检测、病毒检测、血液检测、细菌检测等生化检测以及环境污染物检测、新药物分析、化学分析方面有着广阔的应用前景。比如为了调控两种液体的比例，找到最佳配比，通常需要将各种不同浓度的两种液体进行混合实验；另外当存在多个未知样品需要检测时，通常需要多种检测试剂进行检测，这时采用多个未知样品与多种检测试剂的一次性混合检测将会大大降低工作量。
但传统的微流控芯片只能实现两种或者几种液体的混合与反应。当需要进行混合反应的液体种类很多的时候，比如要实现两种液体的多种不同浓度混合，即需要混合反应的液体通量较大时上述微流控芯片就体现出其局限性。如果仅仅在空间或者时间上进行重复操作将会花费大量资源与时间。
【发明内容】
基于此，有必要提供一种能同时实现多种不同液体或者不同浓度液体混合的微流控芯片。
一种微流控芯片，包括第一液体通道层、第二液体通道层及用于控制第一液体通道层和第二液体通道层中液体流通的控制层，第一液体通道层设有M个第一液体通道，每个第一液体通道上设有N个第一液体存储单元，对应的，第二液体通道层上设有N个第二液体通道，每个第二液体通道上设有M个第二液体存储单元，其中，M、N为自然数，第一液体通道与第二液体存储单元间隔设置，第二液体通道与第一液体存储单元间隔设置，相邻的每对第一液体存储单元与第二液体存储单元通过联通第一液体通道层及第二液体通道层的混合通道联通。
优选的，第一液体通道与第二液体通道垂直设置。
优选的，第一液体通道上每间隔一第一液体存储单元设有一第一液体控制阀，第二液体通道上每间隔一第二液体存储单元设有一第二液体控制阀，控制层分别通过控制第一液体控制阀和第二液体控制阀控制第一液体通道和第二液体通道的打开与关闭。
优选的，M个第一液体通道上的第一液体控制阀为联动控制，由控制层控制同时打开或关闭。
优选的，N个第二液体通道上的第二液体控制阀为联动控制，由控制层控制同时打开或关闭。
优选的，控制层包括第一液体控制层，第一液体控制层控制第一液体控制阀的打开或关闭。
优选的，控制层还包括第二液体控制层，第二液体控制层控制第二液体控制阀的打开或关闭。
优选的，还包括设置在混合通道上的混合阀，控制层通过控制混合阀控制混合通道的导通与关闭。
优选的，控制层还包括混合阀层，混合阀层通过开关混合阀控制混合通道的导通与关闭。
上述微流控芯片采用了多层结构，可以同时实现M×N种液体一次性混合反应，并且在空间上保证了每个混合反应单元的独立性，结构紧凑，可大规模扩展。
各液体通道层控制阀为联动控制，同时打开或关闭，可以将控制的复杂度降到最低。另外，控制层分三层，分别控制，操作进一步简化。
【附图说明】
图1为一实施例的微流控芯片的俯视图；
图2为图1实施例的微流控芯片的局部立体示意图。
【具体实施方式】
下面主要结合附图及具体实施例对微流控芯片的结构作进一步详细的说明。
如图1、图2所示，一实施例的微流控芯片10包括第一液体通道层11、第二液体通道层12及用与控制第一液体通道层11和第二液体通道层12中液体流通的控制层(图中未标示)。第一液体通道层11、第二液体通道层12及控制层共分三层设置。
第一液体通道层11上设有M个平行的第一液体通道110；每个液体通道110上设有N个第一液体存储单元112。对应的，第二液体通道层12上设有N个平行的第二液体通道120；每个第二液体通道120上设有M个第二液体存储单元122。其中，M、N为自然数。如图1中所示，第一液体通道110与第二液体存储单元122间隔设置，第二液体通道120与第一液体存储单元112间隔设置；相邻的每对第一液体存储单元112与第二液体存储单元122通过联通第一液体通道层11及第二液体通道层12的混合通道130联通。
本实施例中的第一液体通道110与第二液体通道120分别沿横向和纵向垂直设置，从而制作简单，便于设计推广。
本实施例的第一液体通道110上每间隔一第一液体存储单元112设有一第一液体控制阀114，对应的，第二液体通道120上每间隔一第二液体存储单元122设有一第二液体控制阀124，从而该微流控芯片10上共设有M×N个第一液体控制阀114和M×N个第二液体控制阀124。控制层分别通过控制第一液体控制阀114和第二液体控制阀124控制第一液体通道110和第二液体通道120的打开与关闭。
为进一步降低操作复杂度，第一液体通道110上的第一液体控制阀114为联动控制，由控制层控制所有第一液体控制阀114同时打开或关闭。对应的，第二液体通道120上的第二液体控制阀124为联动控制，也由控制层控制所有第二液体控制阀124同时打开或关闭。
本实施例的微流控芯片10还包括设置在混合通道130上的混合阀132。控制层通过控制混合阀132控制混合通道130的导通与关闭。
此外，在其他实施例中，控制层还可以设计成多层。如在一实施例中，控制层包括第一液体控制层、第二液体控制层及混合阀层共三层；其中，第一液体控制层控制第一液体控制阀114的打开或关闭，第二液体控制层控制第二液体控制阀124的打开或关闭，混合阀层控制混合阀132的打开或关闭。
本实施例中由于每个第一液体存储单元112或第二液体存储单元122两边均设有相应的控制阀，因此，每个液体存储单元均为独立单元。相应的，每对相邻的第一液体存储单元112和第二液体存储单元122及联通二者的混合通道130构成一独立体系。M个第一液体通道110上的N个第一液体存储单元112与N个第二液体通道120上的M个第二液体存储单元122共构成M×N个独立体系。当打开混合通道130上的混合阀132时，两存储单元中的液体会通过分子扩散效应实现混合。
本实施例的微流控芯片10在使用时，可以先打开所有第一液体控制阀114，将M种第一液体分别注入M个第一液体通道110中，然后关闭第一液体控制阀114；打开所有第二液体控制阀124，将N种第二液体分别注入N个第二液体通道120中，关闭第二液体控制阀124；其中，M种第一液体可以为不同液体，也可以为相同浓度的同种液体，N种第二液体同理；最后，打开所有混合通道130上的混合阀132，每个独立体系中的第一液体存储单元112与第二液体存储单元122中的液体即可通过分子扩散作用实现混合，最终可得到M×N种混合反应结果。
上述微流控芯片采用了多层结构，可以同时实现M×N种液体一次性混合反应，并且在空间上保证了每个混合反应单元的独立性，结构紧凑，可大规模扩展。
各液体通道层控制阀为联动控制，同时打开或关闭，可以将控制的复杂度降到最低。另外，控制层分三层，分别控制，操作进一步简化。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (9)
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括第一液体通道层、第二液体通道层及用于控制所述第一液体通道层和第二液体通道层中液体流通的控制层，所述第一液体通道层设有M个第一液体通道，每个第一液体通道上设有N个第一液体存储单元，对应的，所述第二液体通道层上设有N个第二液体通道，每个第二液体通道上设有M个第二液体存储单元，其中，M、N为自然数，第一液体通道与第二液体存储单元间隔设置，第二液体通道与第一液体存储单元间隔设置，相邻的每对所述第一液体存储单元与第二液体存储单元通过联通所述第一液体通道层及第二液体通道层的混合通道联通。
2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一液体通道与所述第二液体通道垂直设置。
3.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一液体通道上每间隔一第一液体存储单元设有一第一液体控制阀，所述第二液体通道上每间隔一第二液体存储单元设有一第二液体控制阀，所述控制层分别通过控制所述第一液体控制阀和第二液体控制阀控制所述第一液体通道和第二液体通道的打开与关闭。
4.如权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述M个第一液体通道上的第一液体控制阀为联动控制，由所述控制层控制同时打开或关闭。
5.如权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述N个第二液体通道上的第二液体控制阀为联动控制，由所述控制层控制同时打开或关闭。
6.如权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述控制层包括第一液体控制层，所述第一液体控制层控制所述第一液体控制阀的打开或关闭。
7.如权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述控制层还包括第二液体控制层，所述第二液体控制层控制所述第二液体控制阀的打开或关闭。
8.如权利要求1或3所述的微流控芯片，其特征在于，还包括设置在所述混合通道上的混合阀，所述控制层通过控制所述混合阀控制所述混合通道的导通与关闭。
9.如权利要求8所述的微流控芯片，其特征在于，所述控制层还包括混合阀层，所述混合阀层通过开关所述混合阀控制所述混合通道的导通与关闭。
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