CN106093382B - 一种梳齿式微流体延时器 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种梳齿式微流体延时器，属于基于微流控技术的生化即时检测产品研发领域。该梳齿式微流体延时器采用自主式毛细驱动，包括延时器入口微垛阵列、延时器出口微垛阵列、和沿微流体流动方向两侧贴壁交错布置的梳齿形微坝组。通过调整入口和出口微垛及“梳齿”的特征尺寸可以控制液体的流动状态，可以实现对微流体的精确延时控制。本发明所述一种梳齿式微流体延时器可应用于生化即时检测产品研发领域。

Description

一种梳齿式微流体延时器
技术领域
本发明公开了一种梳齿式微流体延时器，采用形状为“梳齿”的微流体延时器，用于基于微流控技术的生化即时检测产品研发领域。
背景技术
微流控(Microfluidics)指的是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到阿升)的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。因为具有微型化、集成化等特征，微流控装置通常被称为微流控芯片，也被称为芯片实验室(Lab on a Chip)和微全分析系统(micro-Total Analytical System)。
即时检测(POCT，Point-of-CareTest)是一种新型的医学检测技术。它是在传统实验室以外，由临床医疗人员或患者本人进行的一种快速疾病诊断技术。相比传统的实验室检测，POCT优势明显，如直接使用无需抗凝的全血，试剂用量少，标本周转时间(TurnAround Time，TAT)短，仪器小型化，操作简便化，结果报告即时化等。基于芯片实验室的即时检测被广泛认为是实现POCT产业升级最有潜力的技术，已成为生物医疗领域的研究热点。
目前应用在微流体流动的延时操控单元主要基于相变原理、流变学原理、表面张力变化原理，并且外接驱动源来控制和驱动微通道中的流体。如水凝胶延时操控单元、铁磁流变延时操控单元、毛细压强差延时操控单元。存在着需要外接动力源、制作工艺复杂、制作成本高昂、控制精不高、重现性差、批量化生产困难等问题。针对上述问题，本发明采用毛细力自驱动的方式，实现对流速及延时的精确控制，制作简单，成本低廉，方便批量化生产，对基于微流控技术的生化即时检测芯片向集成化、便携化和实用化发展具有重要意义。
发明内容
本发明提供了一种梳齿式微流体延时器。
一种梳齿式微流体延时器，采用自主式毛细驱动，包括延时器入口微垛阵列 1、延时器出口微垛阵列4、与流向左侧通道壁接触微坝2和与流向右侧通道壁接触微坝3；
延时器入口微垛阵列1和延时器出口微垛阵列4均为矩形凸台结构，尺寸相同，宽度为50-400μm，高度小于梳齿式微流体延时器的高度，长度由梳齿式微流体延时器的宽度和延时器入口微垛阵列1、延时器出口微垛阵列4的数量共同决定；至少两个延时器入口微垛阵列1和至少两个延时器出口微垛阵列4分别位于梳齿式微流体延时器入口和出口的同一横截面，延时器入口微垛阵列1或延时器出口微垛阵列4等间距分布，间距为30-400μm；
左侧通道壁接触微坝2和右侧通道壁接触微坝3均为矩形凸台结构，尺寸相同，宽度为50-400μm，高度小于梳齿式微流体延时器的高度，矩形凸台的上表面与梳齿式微流体延时器上端的距离为30-200μm；左侧通道壁接触微坝2和右侧通道壁接触微坝3交替布局于延时器入口微垛阵列1和延时器出口微垛阵列4 形成的通道内，间距为30-300μm，二者的数量由需要控制延时的时间及液体在梳齿式微流体延时器中流动的稳定性决定；左侧通道壁接触微坝2与梳齿式微流体延时器的右侧通道壁的间隔为10-300μm，同样，右侧通道壁接触微坝3与梳齿式微流体延时器的左侧通道壁的间隔也为10-300μm；
所述的延时器入口微垛阵列1、延时器出口微垛阵列4、左侧通道壁接触微坝2和右侧通道壁接触微坝3的材质均为苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物、甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、硅或玻璃。
本发明的有益效果：之前应用于微流控的延时器存在着需要外接动力源、制作工艺复杂、制作成本高昂、控制精不高、重现性差、批量化生产困难等问题。针对上述问题，本发明采用毛细力自驱动的方式，实现对流速及延时的精确控制，制作简单，成本低廉，方便批量化生产，对基于微流控技术的生化即时检测芯片向集成化、便携化和实用化发展具有重要意义。
附图说明
图1是本发明的梳齿式微流体延时器俯视图。
图2是本发明的梳齿式微流体延时器应用于POCT芯片的整体图。
图中：1延时器入口微垛阵列；2与流向左侧通道壁接触微坝；3与流向右侧通道壁接触微坝；4延时器出口微垛阵列；5液体流动方向右侧通道壁；6液体流动方向左侧通道壁。
具体实施方式
以下结合附图和技术方案，进一步说明本发明的具体实施方式。
实施例
该生化标志物检测芯片由基片与盖片键合而成。毛细通道宽度为2.4mm，深度为150μm。其中基片包括进样区、混合区、梳齿式微流体延时器1-6检测单元、废液区。样品由左侧进样区滴加，流经表面均匀涂覆一层荧光物质的混合区时，样品与这些荧光物质混合，随后进入该发明的梳齿式微流体延时器。该发明具有降低液体速，控制液体流过通道时间的特点，使得样品在混合区中有充分的时间与荧光物质混合，并且流动更加稳定，从而在随后的检测单元中被精确的检测出来，提高检测精度。
梳齿式微流体延时器1-6中，设置与流向左侧通道接触微坝4个，与流向右侧通道接触微坝4个，控制延时时间在1分30秒到1分45秒之间。
延时器入口微垛阵列1与流向左侧通道壁接触微坝2与流向右侧通道壁接触微坝3延时器出口微垛阵列4材质为聚乙烯(PE)，高度均为100μm且小于通道高度。所有矩形凸台在通道方向上等间距分布，间距为100μm。延时器入口微垛阵列1和延时器出口微垛阵列4中的4个矩形凸台在通道横截面方向上等间距分布，间距为140μm，该4个矩形凸台的宽度和长度相同，宽度为140μm，长度为340μm。与流向左侧 通道壁接触微坝2和与流向右侧通道壁接触微坝3 中矩形凸台的宽度为130μm，与通道壁的距离为130μm。
血清或全血通过左侧进样区加样后，在毛细力作用下流入该发明前端的混合区。样品与预先在混合区表面均匀涂覆的一层荧光物质发生混合，接着这些混合液流入梳齿式微流体延时器1-6，该发明对混合液体进行准确度流速控制，使其停留在预定的时间(1分30秒到1分45秒之间)。实现样品与荧光物质的充分混合。最终平稳的从延时器出口微垛阵列4流出，进入右侧的检测单元。混合液体中的抗体与检测单元上的抗原充分反应并发生特异性结合，过量样品流入最右端的废液区，最后利用荧光检测装置对该发明右端的检测单元上的混合液体进行检测，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，说明存在患有血栓的风险。

Claims (2)

1.一种梳齿式微流体延时器，其特征在于，该梳齿式微流体延时器采用自主式毛细驱动，包括延时器入口微垛阵列、延时器出口微垛阵列、与流向左侧通道壁接触微坝和与流向右侧通道壁接触微坝；
延时器入口微垛阵列和延时器出口微垛阵列均为矩形凸台结构，尺寸相同，宽度为50-400μm，高度小于梳齿式微流体延时器的高度，长度由梳齿式微流体延时器的宽度和延时器入口微垛阵列、延时器出口微垛阵列的数量共同决定；至少两个延时器入口微垛阵列和至少两个延时器出口微垛阵列分别位于梳齿式微流体延时器入口和出口的同一横截面，延时器入口微垛阵列或延时器出口微垛阵列等间距分布，间距为30-400μm；
与流向左侧通道壁接触微坝和与流向右侧通道壁接触微坝均为矩形凸台结构，尺寸相同，宽度为50-400μm，高度小于梳齿式微流体延时器的高度，矩形凸台的上表面与梳齿式微流体延时器上端的距离为30-200μm；与流向左侧通道壁接触微坝和与流向右侧通道壁接触微坝交替布局于延时器入口微垛阵列和延时器出口微垛阵列形成的通道内，间距为30-300μm，二者的数量由需要控制延时的时间及液体在梳齿式微流体延时器中流动的稳定性决定；与流向左侧通道壁接触微坝与梳齿式微流体延时器的右侧通道壁的间隔为10-300μm，同样，与流向右侧通道壁接触微坝与梳齿式微流体延时器的左侧通道壁的间隔也为10-300μm。
2.根据权利要求1所述的梳齿式微流体延时器，其特征在于，所述的延时器入口微垛阵列、延时器出口微垛阵列、与流向左侧通道壁接触微坝和与流向右侧通道壁接触微坝的材质均为苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物、聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物、甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、硅或玻璃。
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