CN102841213A - 无动力顺序进样的微流体自动进样装置及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种无动力顺序进样的微流体自动进样装置，由微流体层和底部盖片层、U型储液槽、进样通道、微流体通道、出样口、废液移除模块组成，废液移除模块覆盖在出样口上，微流体层和底部盖片层封合在一起，微流体层含有至少一个上述进样单元。本发明装置进样速度可控，自动连续，操作方便，并可实现多样品溶液的顺序进样。本发明设计合理，制作简便，体型小但进样量范围广，死体积小，能顺序进样，是一种新型微流体芯片装置，适用于流体分析检测。
Description
技术领域
本发明属生物技术检测装置，涉及一种无动力顺序进样的微流体自动进样装置，可在流体分析检测中应用。
背景技术
在生物医疗领域内，流体分析检测扮演着重要的角色。高度自动化的进样系统可实现液体定量定速的在线分析。但目前的自动进样装置设计复杂，外形尺寸相对较大。虽然其技术相对成熟，但是具有操作复杂，设备昂贵，死体积大等缺点，所以目前自动进样的研究趋势之一是往小型化，芯片化发展。无动力进样芯片可以彻底摆脱外部设备的束缚，同时实现相对稳定，精确的液体控制，因而受到越来越多的关注。其中，基于液体自身重力进样的芯片装置有以下优点：一次进样的液体容量的范围大，从几十微升到数微升均可实现；芯片装置的进样能力不需要外部装置的维持。
发明内容
本发明的目的是提供一种无动力顺序进样的微流体自动进样装置，该装置的一个进样单元由微流体层和底部盖片层、U型储液槽、进样通道、微流体通道、出样口、废液移除模块组成，出样口为一个圆柱形槽口，微流体通道连接进样通道和出样口，废液移除模块覆盖在出样口上，其前端边缘在出样口的中部，微流体层和底部盖片层封合在一起，微流体层含有至少一个上述进样单元。
废液移除模块的材料选用海绵、滤纸。其作用是为了吸收出样口流出的缓冲液或样品溶液，以实现连续的进样。
所述U型储液槽底部的弧度要缓平，高度要大于出样口的上边缘。
本装置的U型储液槽的直径应大于4mm，进样通道的直径0.5-1mm。
本进样装置材料选用玻璃、高分子聚合物、硅、金属或金属化合物。
底部盖片层材料可以由具有亲水表面特性的固体材料制成，也可以是普通固体材料通过修饰使其表面呈现亲水特性，普通材料包括玻璃，高分子聚合物，硅，金属或金属化合物。
本发明的另一个目的是提供一种无动力顺序进样的微流体自动进样装置在流体分析检测中应用。
本发明装置的使用方法通过以下步骤实现：
（1）使U型储液槽的底部、进样通道、微流体通道、出样口的底部充满缓冲液。
（2）待缓冲溶液全部进入进样通道并在其上边缘停留后（U型储液槽内有微量残留），向U型储液槽内加入一定量的样品溶液,样品溶液自动流过微流体通道至废液槽。
（3）待样品溶液全部进入进样通道并在其上边缘停留后（U型储液槽内有微量残留），向U型储液槽内加入一定量的缓冲溶液，依次类推。
本发明装置以重力作为驱动力来使样品溶液全部自动进入微流体通道，并利用表面张力使样品溶液的表面自动停止在U型储液槽和进样通道的交界面处，实现样品溶液的顺序进样。本装置的优点在于进样速度可控，自动连续，操作方便，并可实现多样品溶液的顺序进样。本发明设计合理，制作简便，体型小但进样量范围广，死体积小，能顺序进样，是一种新型微流体芯片装置，适用于流体分析检测。
附图说明
图1是本发明装置单通道结构示意图。
图2是单通道进样实施样例中样品通入后的状态。
图3是单通道进样实施样例中样品自动停止时的状态。
图4是单通道进样实施样例中新样品通入后的状态。
图5是单链DNA杂交的动态分析图。
图6是多通道自动控制装置的俯视示意图。
具体实施方式
本发明结合附图和实施例作进一步的说明。
实施例1 一种无动力顺序进样的微流体自动进样装置
参见图1，本发明装置由微流体层1和底部盖片层2、U型储液槽3、进样通道4、微流体通道5、出样口6、废液移除模块7组成，出样口6由为一个圆柱形槽口，微流体通道5连接进样通道4和出样口6，废液移除模块7覆盖在出样口6上，其前端边缘在出样口6的中部，微流体层1和底部盖片层2封合在一起，微流体层1含有至少一个上述进样单元。
废液移除模块6的材料选用海绵、滤纸。
所述U型储液槽底部的弧度要缓平，高度要大于出样口6的上边缘。
本装置的U型储液槽3的直径应大于4mm，进样通道4的直径0.5-1mm。
本进样装置的材料选用玻璃、高分子聚合物、硅、金属或金属化合物。
底部盖片层2材料可以由具有亲水表面特性的固体材料制成，也可以是普通固体材料通过修饰使其表面呈现亲水特性，普通材料包括玻璃，高分子聚合物，硅，金属或金属化合物。
实施例2 使用本发明装置
参见图1，单通道进样实例
底部盖片层2为镀有纳米金膜的玻璃表面，金膜为表面没有修饰任何物质的光洁表面。微流体层1与纳米金膜层封合，其方式可以通过表面等离子处理、固体胶粘合等方式进行，如果微流体层1是柔性的高分子聚合物，则轻轻挤压微流体层1也可实现封接。样品溶液进入微流体通道5后的信号由表面等离子体子共振装置记录。
第一步，使U型储液槽3的底部、进样通道4、微流体通道5、出样口6的底部充满缓冲液，其过程如图2所示。在U型储液槽3中装入适量缓冲液，对U型储液槽3施加一个正向的压力，进样通道4、微流体通道5和出样口6的底部即被缓冲液充满。
第二步，U型储液槽3中的缓冲溶液通过微流体通道5进入出样口6，直至其液面到达进样通道4的上表面，此时的溶液与装置的状态见图3。
第三步，在较长的时间间隔内（10分钟内），向U型储液槽3内加入一定量的样品溶液。此时的样品溶液含有修饰有巯基的单链核酸序列。样品溶液与停留在进样通道7上表面的液体融汇成一体，由于重力差作用新的溶液流向出样口6，此时的溶液与装置的状态见图4。
第四步，U型储液槽3中的样品溶液通过微流体通道5进入出样口6，直至其液面到达进样通道4的上表面；在较长的时间间隔内（10分钟内），向U型储液槽3内加入一定量的缓冲溶液。
第五步，U型储液槽3中的缓冲溶液通过微流体通道5进入出样口6，直至其液面到达进样通道4的上表面；在较长的时间间隔内（10分钟内），向U型储液槽3内加入一定量的样品溶液。此时的样品溶液含有与上述核酸序列互补的核酸单链。
第六步，U型储液槽3中的样品溶液通过微流体通道5进入出样口6，直至其液面到达进样通道4的上表面；在较长的时间间隔内（10分钟内），向U型储液槽3内加入一定量的缓冲溶液。
需要注意的是，废液移除模块9的容量是有限的，如果进样总体积过大，需要对其进行及时的更换。
图5为互补的单链核酸在纳米金膜表面固定、杂交的实时信号。两个上升的阶段分别为单链核酸固定在金表面、互补单链核酸杂交的实时信息。
参见图6，多通道进样实例
多通道平面图如图5，包含三个进样单位。与单通道微流体自动进样相比，装置的区别在于多通道微流体自动进样装置规格较大，三个进样口成三角形姿势排列，三个进样口分别对应三个不同的微流体通道，互不连通。该多通道微流体自动进样装置的操作步骤与单通道类似。第一步，将溶液充满各进样单元的进样通道7、微流体通道4和废液槽8。第二步，储液槽6中的液体全部通入进样通道7。第三步，样品溶液依次加入各单元的储液槽6。第二步与第三步重复，可以实现多个样品以多种进样顺序流过微流体通道4。需要注意的是，进样时三个进样口按顺序进样。每个微流体通道与其对应的底部盖片阵列区域对应。
Claims (6)
1.一种无动力顺序进样的微流体自动进样装置，其特征在于，该装置的一个进样单元由微流体层（1）和底部盖片层（2）、U型储液槽（3）、进样通道（4）、微流体通道（5）、出样口（6）、废液移除模块（7）组成，出样口（6）形状为圆柱形槽口，微流体通道（5）连接进样通道（4）和出样口（6），废液移除模块（7）覆盖在出样口（6）上，其前端边缘在出样口（6）的中部，微流体层（1）和底部盖片层（2）封合在一起，微流体层（1）含有至少一个进样单元。
2.根据权利要求1所述的一种无动力顺序进样的微流体自动进样装置，其特征在于，废液移除模块（7）的材料选用海绵、滤纸。
3.根据权利要求1所述的一种无动力顺序进样的微流体自动进样装置，其特征在于，所述U型储液槽（3）底部的弧度缓平，高度要大于出样口（6）的上边缘，U型储液槽（3）的直径大于4mm，进样通道（4）的直径0.5-1mm。
4.根据权利要求1所述的一种无动力顺序进样的微流体自动进样装置，其特征在于，进样装置材料选用玻璃、高分子聚合物、硅、金属或金属化合物。
5.根据权利要求1所述的一种无动力顺序进样的微流体自动进样装置，其特征在于，底部盖片层（2）材料选用具有亲水表面特性的固体材料制成，或选用普通固体材料通过修饰使其表面呈现亲水特性，普通固体材料选用玻璃，高分子聚合物，硅，金属或金属化合物。
6.根据权利要求1所述的一种无动力顺序进样的微流体自动进样装置在流体分析检测中的应用。
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