CN105242053A

CN105242053A - 微流控芯片、用于该微流控芯片的智能实验系统及方法

Info

Publication number: CN105242053A
Application number: CN201510643808.6A
Authority: CN
Inventors: 赵霞; 高菊玲; 徐荣丽; 张东凤
Original assignee: Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry
Current assignee: Jiangsu Polytechnic College of Agriculture and Forestry
Priority date: 2015-09-30
Filing date: 2015-09-30
Publication date: 2016-01-13

Abstract

本发明涉及微流控芯片、用于该微流控芯片的智能实验系统及方法，其中，微流控芯片，包括横向依次设置的密封膜、试剂储液层、中间连接层、混合反应层；智能实验系统包括用于微流控芯片垂直放置的卡槽、处理器模块、与处理器模块连接的供电模块、与处理器模块相连的温度传感器和挤压装置。本发明将反应试剂预封装在微流控芯片中，减少了操作者加样步骤；通过本智能实验系统实现试剂自动化移动到混合反应层的反应池中；通过风幕，能够十分柔和地对储液池进行压迫，促使其快速排液，提高了实验效率；所述风幕中各喷气孔与电热丝相配合能实现试剂的逐一添加，满足特殊实验需要。

Description

微流控芯片、用于该微流控芯片的智能实验系统及方法

技术领域

本发明涉及一种微流控技术领域，尤其涉及微流控芯片、用于该微流控芯片的智能实验系统及方法。

背景技术

生化检测微流控芯片为多功能系统芯片，该芯片把生化检测所涉及的样品制备、定量进样、液体混合、生化反应、分离检测等基本操作单元集成或基本集成于几平方厘米的芯片之上，是用以取代常规化学或生物实验室的各种功能的一种技术平台。

但是传统的微流控芯片由于无法保存试剂，造成实验操作步骤复杂，试剂也容易被污染。

因此，为了解决上述技术问题，需要涉及无需人工加样的智能实验系统是本领域的技术难题。

发明内容

本发明的目的是提供微流控芯片、用于该微流控芯片的智能实验系统及方法，该微流控芯片及其智能实验系统减少了加样步骤，避免了试剂污染，提高了实验数据的准确性。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种微流控芯片，包括横向依次设置的密封膜、试剂储液层、中间连接层、混合反应层；所述试剂储液层中沿竖直方向设有若干储液池，所述中间连接层上对应每个储液池设有通孔，所述混合反应层对应每个通孔设有微通道支路，各微通道支路通过混合反应层中的微通道主路混合反应层底部的反应池连通；所述通孔处设有用于密封通孔的石蜡，所述中间连接层内镶嵌有若干加热丝以及与每个加热丝对应的供电接口，所述加热丝一端与供电接口正极端相连，加热丝另一端环绕石蜡后与供电接口负极端相连。

进一步，所述混合反应层的外侧覆盖有密封膜。

进一步，所述试剂储液层、中间连接层、混合反应层的基材为塑料片、玻璃片、石英片、PVC或硅片。

进一步，所述微通道支路向下倾斜，与水平面形成的夹角为25°~45°。

进一步，所述密封膜为弹性薄膜。

用于微流控芯片的智能实验系统，包括用于微流控芯片垂直放置的卡槽、处理器模块、与处理器模块连接的供电模块，所述供电模块的多路输出端分别与各加热丝的供电接口连接；还包括与处理器模块相连的温度传感器和挤压装置；所述温度传感器用于获得加热丝的加热温度；所述挤压装置为设有若干喷气孔的风幕，所述喷气孔与储液池一一对应；各喷气孔的供气管道上均设有气阀，且各气阀的控制端均与处理器模块相连。

进一步，所述处理器模块为51系列单片机。

用于微流控芯片智能实验系统的实验方法，包括如下步骤：

步骤1：将微流控芯片竖直插入卡槽中，并将供电模块的多路输出端分别与各加热丝的供电接口连接；

步骤2：处理器模块控制供电模块使加热丝加热工作；

步骤3：温度传感器时时测量加热丝的加热温度；当加热温度达到预定的温度时，处理器模块控制供电模块使加热丝停止加热；

步骤4：处理器模块控制风幕中气阀打开，喷气孔对准储液池位置喷出气体，压迫储液池，使试剂快速排入至反应池中。

本发明的有益效果是，（1）将反应试剂预封装在微流控芯片中，减少了操作者加样步骤；（2）通过本智能实验系统实现试剂自动化移动到混合反应层的反应池中；（3）通过风幕，能够十分柔和地对储液池进行压迫，促使其快速排液，提高了实验效率；（4）所述风幕中各喷气孔与电热丝相配合能实现试剂的逐一或同时添加，满足特殊实验需要。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1为本发明微流控芯片的结构示意图；

图2为本发明微流控芯片中间连接层结构示意图；

图3为本发明智能试验系统结构示意图。

图中：微流控芯片1、卡槽2、供电模块3、挤压装置4、密封膜100、储液层110、中间连接层120、混合反应层130、储液池111、石蜡121、微通道支路131、微通道主路132、反应池133、加热丝122、通孔123、供电接口124、风幕400、喷气孔401。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

实施例1

如图1所示，本发明提供了一种微流控芯片，包括横向依次设置的密封膜100、试剂储液层110、中间连接层120、混合反应层130；所述试剂储液层110中沿竖直方向设有若干储液池111，所述中间连接层120上对应每个储液池111设有通孔123，所述混合反应层130对应每个通孔123设有微通道支路132，各微通道支路131通过混合反应层130中的微通道主路132混合反应层130底部的反应池133连通；所述通孔123处设有用于密封通孔的石蜡121，使通孔123相当于一个阀门，当石蜡121融化时（相当于阀门打开），储液池111通过通孔123与混合反应层130中的各微通道支路131相连，各微通道支路131向下倾斜分别连接混合反应层130中的微通道主路132，该微通道主路132垂直向下连通位于混合反应层130底部的反应池133；以及各储液池111的高度均高于反应池133。所述微通道支路132向下倾斜，与水平面形成的夹角为25°~45°。

所述储液池111与反应池133之间存在落差，便于已流入反应池133的试剂不会倒灌到储液池111中。

进一步，所述混合反应层130的背面也覆盖有密封膜100。所述试剂储液层110、中间连接层120、混合反应层130的基材例如但不限于塑料片、玻璃片、石英片、PVC或硅片。进一步，所述密封膜100为弹性薄膜。

所述中间连接层120内镶嵌有若干加热丝122以及与每个加热丝122对应的供电接口124，所述加热丝122一端与供电接口124正极端相连，加热丝122另一端环绕石蜡121后与供电接口124负极端相连。

所述供电模块3的多路输出端分别与各加热丝122的供电输入端（即供电接口124相连，且该供电模块3由处理器模块控制多路输出；通过所述处理器模块控制加热丝122通电加热，以融化石蜡121。

其中，所述供电模块3的多路输出端的各路可以分别连接三极管，且三极管的控制端（基极）分别与处理器模块的各控制端相连，通过处理器给出三极管导通电平或者关断电平实现多路输出端的分别控制，进而选择相应的储液池111打开。

实施例2

用于微流控芯片的智能实验系统，包括用于微流控芯片垂直放置的卡槽、处理器模块、与处理器模块连接的供电模块，所述供电模块的多路输出端分别与各加热丝122的供电接口124连接；还包括与处理器模块相连的温度传感器和挤压装置；所述温度传感器用于获得加热丝122的加热温度；所述挤压装置4为设有若干喷气孔401的风幕400，所述喷气孔401与储液池111一一对应；各喷气孔401的供气管道上分别设有气阀，且各气阀的控制端均与处理器模块相连，以压迫储液池111，使在该储液池111对应的石蜡121融化后，储液池111中的试剂快速排入至反应池133中。

由于所述密封膜100采用弹性薄膜，所以在石蜡121融化后能够通过挤压储液池111，使池内的试剂快速排出，提高了反应速度和实验效率。

本发明的智能实验系统在实验时，减免了传统加样步骤，通过微流控芯片1中的储液池111预存试剂，并且根据储液池111的数量可以预存不同种类的试剂。通过风幕400和加热丝122配合，可以快速的选择需要的药剂加入到反应池133中进行实验。也可以调整试剂加入顺序，即通过分别控制加热丝122通电及喷气孔401来实现。

所述处理器模块例如但不限于采用51系列单片机。

在实施例1基础上，本发明还提供了一种所述的智能实验系统的工作方法，包括如下步骤：

步骤1，将微流控芯片竖直插入卡槽中，以及将供电模块的多路输出端分别与各加热丝122的供电接口124连接；

步骤2，处理器模块控制供电模块使加热丝加热工作；

步骤3，温度传感器时时测量加热丝的加热温度；当加热温度达到预定的温度时，处理器模块控制供电模块使加热丝停止加热；

步骤4，处理器模块控制风幕中气阀打开，喷气孔401对准储液池111位置喷出气体，压迫储液池111，使试剂快速排入至反应池133中。

当石蜡融化后由于石蜡不溶于液体，因此石蜡在流动过程中，逐渐冷却粘附微通道支路、微通道主路侧壁上，但是不影响试剂的流通。

通过所述处理器模块使喷气孔401与储液池111相对，实现各储液池111分别或同时控制，特别适用于存储由不同试剂的储液池111在完成某些实验时，需要调控各试剂投放速度。具体的，可以对电热丝逐一加热，并且喷气孔401也按照相应的顺序逐一喷气挤压，完成试剂的逐步投放，满足实验需要。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括横向依次设置的密封膜（100）、试剂储液层（110）、中间连接层（120）、混合反应层（130）；所述试剂储液层（110）中沿竖直方向设有若干储液池（111），所述中间连接层（120）上对应每个储液池（111）设有通孔（123），所述混合反应层（130）对应每个通孔（123）设有微通道支路（132），各微通道支路（131）通过混合反应层（130）中的微通道主路（132）混合反应层（130）底部的反应池（133）连通；所述通孔（123）处设有用于密封通孔的石蜡（121），所述中间连接层（120）内镶嵌有若干加热丝（122）以及与每个加热丝（122）对应的供电接口（124），所述加热丝（122）一端与供电接口（124）正极端相连，加热丝（122）另一端环绕石蜡（121）后与供电接口（124）负极端相连。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述混合反应层（130）的外侧也覆盖有密封膜（100）。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述试剂储液层（110）、中间连接层（120）、混合反应层（130）的基材为塑料片、玻璃片、石英片、PVC或硅片。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微通道支路（132）向下倾斜，与水平面形成的夹角为25°~45°。

5.根据权利要求1至4任一所述的微流控芯片，其特征在于，所述密封膜（100）为弹性薄膜。

6.用于权利要求5所述的微流控芯片的智能实验系统，其特征在于，包括用于微流控芯片垂直放置的卡槽（2）、处理器模块、与处理器模块连接的供电模块（3），所述供电模块（3）的多路输出端分别与各加热丝（122）的供电接口（124）连接；还包括与处理器模块相连的温度传感器和挤压装置（4）；所述温度传感器用于获得加热丝（122）的加热温度；所述挤压装置（4）为设有若干喷气孔(401)的风幕（400），所述喷气孔(401)与储液池(111)一一对应；各喷气孔(401)的供气管道上分别设有气阀，且各气阀的控制端均与处理器模块相连。

7.根据权利要求6所述的用微流控芯片的智能实验系统，其特征在于，所述处理器模块为51系列单片机。

8.用于权利要求6所述的微流控芯片智能实验系统的实验方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤1：将微流控芯片竖直插入卡槽（2）中，并将供电模块（3）的多路输出端分别与各加热丝（122）的供电接口（124）连接；

步骤2：处理器模块控制供电模块（3）使加热丝加热工作；

步骤3：温度传感器时时测量加热丝（122）的加热温度；当加热温度达到预定的温度时，处理器模块控制供电模块（3）使加热丝停止加热；

步骤4：处理器模块控制风幕（400）中气阀打开，喷气孔（401）对准储液池（111）位置喷出气体，压迫储液池（111），使试剂快速排入至反应池（133）中。