CN103941022A - 一种微流控三维流动延时控制单元 - Google Patents

一种微流控三维流动延时控制单元 Download PDF

Info

Publication number
CN103941022A
CN103941022A CN201410083475.1A CN201410083475A CN103941022A CN 103941022 A CN103941022 A CN 103941022A CN 201410083475 A CN201410083475 A CN 201410083475A CN 103941022 A CN103941022 A CN 103941022A
Authority
CN
China
Prior art keywords
tooth
delay control
passage
dimensional flow
profile
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
CN201410083475.1A
Other languages
English (en)
Other versions
CN103941022B (zh
Inventor
李经民
甘露
刘冲
张皓
周利杰
马亚会
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Dalian University of Technology
Original Assignee
Dalian University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Dalian University of Technology filed Critical Dalian University of Technology
Priority to CN201410083475.1A priority Critical patent/CN103941022B/zh
Publication of CN103941022A publication Critical patent/CN103941022A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN103941022B publication Critical patent/CN103941022B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Abstract

本发明提供了一种微流控三维流动延时控制单元，属于微全分析领域。该微流控三维流动延时控制单元包括一条通道及横向等间距分布在通道上的齿形凸台结构，该齿形凸台结构的高度小于通道的深度，形成三维结构；通道的长度和宽度由控制液体停留在微流控三维流动延时控制单元预设的时间决定；所述的齿形凸台结构为通道两侧的单面齿形凸台结构和通道中间的双面齿形凸台结构。本发明能准确控制液体的流速，确保液体流经流动延时控制单元同一横截面上的水头流速的均一性，可以集成于微流控芯片，运用于即时检测领域，快速获得实验结果，缩短实验周期。同时，该微流控芯片针对患者提供个性化的检测，避免了其他因素的干扰，提高了检测结果的可靠性。

Description

一种微流控三维流动延时控制单元
技术领域
本发明涉及一种微流控三维流动延时控制单元，属于微全分析领域，特别是微流控芯片的免疫分析、检测领域。
背景技术
目前，微流控芯片中对液体流速的控制，主要被用于自进样微分析系统，如：生物传感器、生物芯片、高通量筛选等。驱动液体流动的方法分为主动式驱动和被动式驱动。主动式驱动制备的流速控制单元，即所谓的微阀，采用磁力、电、压电、热等方法，来驱动液体，从而控制液体流经该区域的速度。但需要引入外部设备，增加了微流控系统的复杂性，降低了可植入性。被动式驱动，即无需外部设备，直接利用毛细作用来驱动液体流动。
在微流控系统中，利用毛细力驱动液体流动的流速控制单元，只有具备特殊的结构单元，才能实现对液体流速的控制。目前，各国的专家和学者已经做出了一些相关研究。如：E.Delamarche等人利用毛细原理发明的微阀，由不同直径的半圆形通道相互联通组成，能够有效地降低液体水头的流速，控制液体进入下个通道的时间。MI Mohammed等人发明的流速控制单元，即所谓的延迟阀，其结构由一个主流道和两个次流道组成；前端主流道分为两个次流道，其中一个次流道的末端为直角形或箭形的截止阀，和另一个次流道的末端相连，汇入后端主流道；该流速控制单元能够使液体在该区域停留30s，而且停留的时间可以通过调整次流道的几何尺寸做出相应的调整。然而，上面所述的流动控制单元都是由简单的微通道式的二维结构，甚至单一的微通道构成，只能允许相当有限的液体流过通道截面，且无法实现联动多项检测；同时也有可能导致液体在流动延时控制单元被气泡阻塞，液体水头流速不一致，控制液体延迟流动的功能不佳。
发明内容
本发明采用三维结构制成的流动延时控制单元，由于通道的尺寸为毫米级，因此有效避免了如微通道容易被气泡阻塞的风险，同时允许足够的液体流过通道截面，通过保证液体水头流速的均一性，可以实现后续检测单元的联动多项检测，提高检测结果的灵敏度。
本发明的技术方案是：
本发明提供了一种微流控三维流动延时控制单元，该微流控三维流动延时控制单元包括一条通道及横向等间距分布在通道上的齿形凸台结构，该齿形凸台结构的高度小于通道的深度，形成三维结构；通道的深度为20-200μｍ，宽度为1-5mm，长度为1-50mm通道的长度和宽度由控制液体停留在微流控三维流动延时控制单元预设的时间决定；所述的齿形凸台结构为通道两侧的单面齿形凸台结构和通道中间的双面齿形凸台结构。
其中，通道中间的双面齿形凸台结构的宽度为100-500μｍ，通道两侧的单面齿形凸台结构的宽度根据通道的宽度来调整。
齿形凸台结构的间距为50-500μｍ，高度为10-100μｍ，齿形凸台结构与通道等长。齿形凸台结构的齿形宽度为50-300μｍ，齿形间距为200-2000μｍ。
本发明中的有益效果是：该三维流动延时控制单元可以集成于微流控芯片，运用于即时检测（point of care testing，POCT）领域，只需十几分钟就能检测出实验结果，与传统的中央实验室需要1-3小时相比，大大缩短了实验周期，降低了人员成本，对操作者的专业技能也要求不高。同时，微流控芯片针对患者提供个性化的快速检测，避免了其他因素的干扰，提高了检测结果的可靠性。
附图说明
图1是本发明中微流控三维流动延时控制单元的结构俯视图。
图2是本发明中封合的微流控芯片三维流动延时控制单元的剖视图。
图3是本发明中封合的微流控芯片三维流动延时控制单元的实施例图。
图中：1三维流动延时控制单元；2通道；3单面齿形凸台结构；
4双面齿形凸台结构；5盖片；6基片；7混合液体；8混合单元；
9检测单元；10储液池；11废液回收池。
具体实施方式
此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明提供了一种微流控三维流动延时控制单元，能准确控制液体的流速，确保液体流经流动延时控制单元同一横截面上的水头流速的均一性，有效避免通道易被气泡阻塞的风险，为微流控芯片的后续检测分析提供了有利条件。
下面以三种不同尺寸的微流控三维流动延时控制单元，集成于微流控芯片在肿瘤检测的应用，作为实施例，对血清或全血与荧光物质的混合液体，在三维流动延时控制单元的流动控制加以说明。结合附图如下。
实施例1
该微流控芯片包括混合单元8、三维流动延时控制单元1，检测单元9，储液池10，和废液回收池11。三维流动延时控制单元1的入口与混合单元8的出口连接，三维流动延时控制单元1的出口与检测单元9的入口连接。混合单元8和检测单元9的微结构是规则分布的微圆柱阵列，圆柱直径为20μｍ，圆柱高度为10μｍ，圆柱间距为40μｍ。
微流控三维流动延时控制单元1由一条通道2及等间距分布在通道上的齿形凸台结构组成，该齿形凸台结构的高度小于通道2的深度，形成了三维结构；通道2的深度为20μｍ，宽度为1mm，长度为1mm。
其中，齿形凸台结构为通道2两侧的单面齿形凸台结构3和通道2中间的双面齿形凸台结构4。通道2中间的双面齿形凸台结构4的宽度为100μｍ，通道2两侧的单面齿形凸台结构3的宽度根据通道的宽度来调整。
齿形凸台结构的间距为50μｍ，高度为10μｍ，齿形凸台结构与通道2等长。齿形凸台结构的齿形宽度为50μｍ，齿形间距为200μｍ。
混合单元8表面均匀的涂覆有荧光物质，当血清或全血进入混合单元8时，与荧光物质在混合单元8进行预混合后，进入三维流动延时控制单元1。三维流动延时控制单元1对混合液体7进行准确的流速控制，使其停留预设的时间，实现血清或全血与荧光物质的充分混合。然后混合液体7进入检测单元9，检测单元9上有几种不同肿瘤标志物的检测线；最后利用荧光检测装置对流过检测区域的混合液体7进行荧光检测，得出检测结果。医务人员对检测结果进行分析判断，如果检测数据超出正常范围，说明存在患有肿瘤的风险。医务人员借以了解肿瘤的组织发生、细胞分化、细胞功能，对肿瘤的诊断、分类进行预判，可以给予患者良好的建议和前期的治疗，对肿瘤疾病进行有效的防范和治疗。
实施例2
该微流控芯片包括混合单元8、三维流动延时控制单元1，检测单元9，储液池10，和废液回收池11。三维流动延时控制单元1的入口与混合单元8的出口连接，三维流动延时控制单元1的出口与检测单元9的入口连接。混合单元8和检测单元9的微结构是规则分布的微圆柱阵列，圆柱直径为200μｍ，圆柱高度为70μｍ，圆柱间距为400μｍ。
微流控三维流动延时控制单元1由一条通道2及等间距分布在通道上的齿形凸台结构组成，该齿形凸台结构的高度小于通道2的深度，形成了三维结构；通道2的深度为100μｍ，宽度为3mm，长度为20mm。
其中，齿形凸台结构为通道2两侧的单面齿形凸台结构3和通道2中间的双面齿形凸台结构4。通道2中间的双面齿形凸台结构4的宽度为200μｍ，通道2两侧的单面齿形凸台结构3的宽度根据通道的宽度来调整。
齿形凸台结构的间距为200μｍ，高度为70μｍ，齿形凸台结构与通道2等长。齿形凸台结构的齿形宽度为150μｍ，齿形间距为1000μｍ。
混合单元8表面均匀的涂覆有荧光物质，当血清或全血进入混合单元8时，与荧光物质在混合单元8进行预混合后，进入三维流动延时控制单元1。三维流动延时控制单元1对混合液体7进行准确的流速控制，使其停留预设的时间，实现血清或全血与荧光物质的充分混合。然后混合液体7进入检测单元9，检测单元9上有几种不同肿瘤标志物的检测线；最后利用荧光检测装置对流过检测区域的混合液体7进行荧光检测，得出检测结果。医务人员对检测结果进行分析判断，如果检测数据超出正常范围，说明存在患有肿瘤的风险。医务人员借以了解肿瘤的组织发生、细胞分化、细胞功能，对肿瘤的诊断、分类进行预判，可以给予患者良好的建议和前期的治疗，对肿瘤疾病进行有效的防范和治疗。
实施例3
该微流控芯片包括混合单元8、三维流动延时控制单元1，检测单元9，储液池10，和废液回收池11。三维流动延时控制单元1的入口与混合单元8的出口连接，三维流动延时控制单元1的出口与检测单元9的入口连接。混合单元8和检测单元9的微结构是规则分布的微圆柱阵列，圆柱直径为500μｍ，圆柱高度为150μｍ，圆柱间距为800μｍ。
微流控三维流动延时控制单元1由一条通道2及等间距分布在通道上的齿形凸台结构组成，该齿形凸台结构的高度小于通道2的深度，形成了三维结构；通道2的深度为200μｍ，宽度为5mm，长度为50mm。
其中，齿形凸台结构为通道2两侧的单面齿形凸台结构3和通道2中间的双面齿形凸台结构4。通道2中间的双面齿形凸台结构4的宽度为500μｍ，通道2两侧的单面齿形凸台结构3的宽度根据通道的宽度来调整。
齿形凸台结构的间距为500μｍ，高度为150μｍ，齿形凸台结构与通道2等长。齿形凸台结构的齿形宽度为300μｍ，齿形间距为2000μｍ。
混合单元8表面均匀的涂覆有荧光物质，当血清或全血进入混合单元8时，与荧光物质在混合单元8进行预混合后，进入三维流动延时控制单元1。三维流动延时控制单元1对混合液体7进行准确的流速控制，使其停留预设的时间，实现血清或全血与荧光物质的充分混合。然后混合液体7进入检测单元9，检测单元9上有几种不同肿瘤标志物的检测线；最后利用荧光检测装置对流过检测区域的混合液体7进行荧光检测，得出检测结果。医务人员对检测结果进行分析判断，如果检测数据超出正常范围，说明存在患有肿瘤的风险。医务人员借以了解肿瘤的组织发生、细胞分化、细胞功能，对肿瘤的诊断、分类进行预判，可以给予患者良好的建议和前期的治疗，对肿瘤疾病进行有效的防范和治疗。

Claims (8)

1.一种微流控三维流动延时控制单元，其特征在于，该微流控三维流动延时控制单元包括一条通道及横向等间距分布在通道上的齿形凸台结构，该齿形凸台结构的高度小于通道的深度，形成三维结构；通道的长度和宽度由控制液体停留在微流控三维流动延时控制单元预设的时间决定；所述的齿形凸台结构为通道两侧的单面齿形凸台结构和通道中间的双面齿形凸台结构。
2.根据权利要求1所述的微流控三维流动延时控制单元，其特征在于，所述的通道的深度为20-200μｍ，宽度为1-5mm，长度为1-50mm。
3.根据权利要求1或2所述的微流控三维流动延时控制单元，其特征在于，所述的齿形凸台结构的间距为50-500μｍ，高度为10-100μｍ，齿形凸台结构与通道等长。
4.根据权利要求1或2所述的微流控三维流动延时控制单元，其特征在于，所述的通道中间的双面齿形凸台结构的宽度为100-500μｍ，通道两侧的单面齿形凸台结构的宽度根据通道的宽度来调整。
5.根据权利要求3所述的微流控三维流动延时控制单元，其特征在于，所述的通道中间的双面齿形凸台结构的宽度为100-500μｍ，通道两侧的单面齿形凸台结构的宽度根据通道的宽度来调整。
6.根据权利要求1或2或5所述的微流控三维流动延时控制单元，其特征在于，所述的齿形凸台结构的齿形宽度为50-300μｍ，齿形间距为200-2000μｍ。
7.根据权利要求3所述的微流控三维流动延时控制单元，其特征在于，所述的齿形凸台结构的齿形宽度为50-300μｍ，齿形间距为200-2000μｍ。
8.根据权利要求4所述的微流控三维流动延时控制单元，其特征在于，所述的齿形凸台结构的齿形宽度为50-300μｍ，齿形间距为200-2000μｍ。
CN201410083475.1A 2014-03-07 2014-03-07 一种微流控三维流动延时控制单元 Active CN103941022B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410083475.1A CN103941022B (zh) 2014-03-07 2014-03-07 一种微流控三维流动延时控制单元

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201410083475.1A CN103941022B (zh) 2014-03-07 2014-03-07 一种微流控三维流动延时控制单元

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN103941022A true CN103941022A (zh) 2014-07-23
CN103941022B CN103941022B (zh) 2015-07-29

Family

ID=51188775

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201410083475.1A Active CN103941022B (zh) 2014-03-07 2014-03-07 一种微流控三维流动延时控制单元

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103941022B (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105675859A (zh) * 2016-01-20 2016-06-15 大连理工大学 一种迷宫式微流体延时流动操控单元
CN106093382A (zh) * 2016-07-19 2016-11-09 大连理工大学 一种梳齿式微流体延时器
CN106179546A (zh) * 2016-07-19 2016-12-07 大连理工大学 一种具有特异构型微通道的poct芯片
CN108686724A (zh) * 2017-04-10 2018-10-23 苏州含光微纳科技有限公司 一种微流控时控阀门

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040028566A1 (en) * 2002-08-08 2004-02-12 Ko Jong Soo Microfluidic device for the controlled movement of fluid
US20050133101A1 (en) * 2003-12-22 2005-06-23 Chung Kwang H. Microfluidic control device and method for controlling microfluid
CN101206227A (zh) * 2006-12-22 2008-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种微流控芯片中大体积进样方法及专用芯片
WO2010042744A1 (en) * 2008-10-08 2010-04-15 Universite De Strasbourg Microfluidic devices for reliable on-chip incubation of droplets in delay lines
WO2010057078A2 (en) * 2008-11-14 2010-05-20 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Method and system for generating spatially and temporally controllable concentration gradients
KR20110071751A (ko) * 2009-12-21 2011-06-29 한국전자통신연구원 미세 유체 칩

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20040028566A1 (en) * 2002-08-08 2004-02-12 Ko Jong Soo Microfluidic device for the controlled movement of fluid
US20050133101A1 (en) * 2003-12-22 2005-06-23 Chung Kwang H. Microfluidic control device and method for controlling microfluid
CN101206227A (zh) * 2006-12-22 2008-06-25 中国科学院大连化学物理研究所 一种微流控芯片中大体积进样方法及专用芯片
WO2010042744A1 (en) * 2008-10-08 2010-04-15 Universite De Strasbourg Microfluidic devices for reliable on-chip incubation of droplets in delay lines
WO2010057078A2 (en) * 2008-11-14 2010-05-20 The Brigham And Women's Hospital, Inc. Method and system for generating spatially and temporally controllable concentration gradients
KR20110071751A (ko) * 2009-12-21 2011-06-29 한국전자통신연구원 미세 유체 칩

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105675859A (zh) * 2016-01-20 2016-06-15 大连理工大学 一种迷宫式微流体延时流动操控单元
CN105675859B (zh) * 2016-01-20 2017-11-07 大连理工大学 一种迷宫式微流体延时流动操控单元
CN106093382A (zh) * 2016-07-19 2016-11-09 大连理工大学 一种梳齿式微流体延时器
CN106179546A (zh) * 2016-07-19 2016-12-07 大连理工大学 一种具有特异构型微通道的poct芯片
CN106093382B (zh) * 2016-07-19 2018-04-10 大连理工大学 一种梳齿式微流体延时器
CN106179546B (zh) * 2016-07-19 2018-07-13 大连理工大学 一种具有特异构型微通道的poct芯片
CN108686724A (zh) * 2017-04-10 2018-10-23 苏州含光微纳科技有限公司 一种微流控时控阀门

Also Published As

Publication number Publication date
CN103941022B (zh) 2015-07-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102713640B (zh) 鞘流装置和方法
US20230392106A1 (en) Systems For Producing Cellular Immunotherapeutics And Methods Of Use Thereof
US10018620B2 (en) Microfluidic tissue model
CN103941022B (zh) 一种微流控三维流动延时控制单元
US11566224B2 (en) Dendritic cell generator
US11358147B2 (en) System and method for isolating and analyzing cells
CN205635639U (zh) 一种基于流体剪切力刺激的细胞加力装置
CN102876563B (zh) 一种自动捕获单细胞的微流控芯片
CN106093382B (zh) 一种梳齿式微流体延时器
CN104965082A (zh) 一种同时检测尿液中膀胱癌细胞、结石、血细胞和细菌的微流控芯片
Oh et al. A novel microneedle array for the treatment of hydrocephalus
CN105628660B (zh) 一种无源微阀poct芯片
CN104560714B (zh) 用于培养及检测肺癌细胞的微流控芯片
CN113862151B (zh) 一种用于细胞共培养的微流控芯片装置及一种细胞共培养方法
CN104513785A (zh) 一种细胞寻址微流控芯片、细胞分析装置及方法
CN105176817B (zh) 一种基于交流电热的自循环细胞生物反应器及其制备方法和使用方法
CN204400981U (zh) 一种细胞寻址微流控芯片及细胞分析装置
JP2006015254A (ja) マイクロ流体装置
CN110272823A (zh) 一种基于微通道阵列的多细胞表面部分区域磁化装置及方法
CN105675859A (zh) 一种迷宫式微流体延时流动操控单元
CN206512226U (zh) 一种细胞培养装置
CN204122142U (zh) 一种可同时形成不同陡度分子梯度的微流控芯片
TWM583855U (zh) 具有不平整結構的微流道晶片及微流道結構
CN110923117A (zh) 一种基于心型弧状凹槽的高效循环肿瘤细胞分选芯片装置
Ma et al. Experimental and theoretical study of hydrodynamic cell lysing of cancer cells in a high-throughput Circular Multi-Channel Microfiltration device

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant