CN109622083A - 一种微流控系统及其制备方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微流控系统及其制备方法。微流控系统包括键合设置的密封层、微通道层和基底层；微通道层位于密封层和基底层之间；微通道层上设置有储液腔室、反应腔室和液体出口，在储液腔室与反应腔室之间，反应腔室与液体出口之间均设置有微通道；密封层具有与储液腔室连通的第一开口、与反应腔室连通的第二开口，以及与液体出口连通的第三开口；第一开口为进液口，在液体进入储液腔室后连接第一盖体；第二开口连接第二盖体；第三开口为排液口。基底层对应第一开口设置有第一控流件，对应第二开口设置有第二控流件。通过本发明实施例，可以降低液体采集量，进而提高液体利用率。同时，还可以避免液体采集后在运输和进样时造成污染。

Description

一种微流控系统及其制备方法

技术领域

本发明涉及显示技术领域，特别是涉及一种微流控系统及其制备方法。

背景技术

微全分析系统是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块芯片上，自动完成全过程。微全分析系统具有微型化、集成化、分析速度快、试剂消耗少等显著优点。

在样品分析过程中，传统的进样方式包括手动进样和机器自动进样，手动进样操作复杂、难度大且精度不高；机器自动进样需要额外的驱动设备，不仅成本高，且额外的驱动设备不便携带，导致微全分析系统的应用有一定的局限性。目前，采集样本与样本分析是两个独立进行的过程，在样本传输和二次进样过程中，很容易造成样本污染，而且样本分析时只使用了样本的一小部分，在很大程度上造成了样本浪费。例如，血液检测项目越多，需要采集的血液越多，不仅存在样本浪费，而且也会对测试者的身体造成伤害。

发明内容

本发明提供一种微流控系统及其制备方法，以解决现有技术中样本分析存在样本浪费，运输或进样容易造成污染的问题。

为了解决上述问题，本发明公开了一种微流控系统，所述微流控系统包括键合设置的密封层、微通道层和基底层；所述微通道层位于所述密封层和所述基底层之间；

所述微通道层上设置有储液腔室、反应腔室和液体出口，在所述储液腔室与所述反应腔室之间，所述反应腔室与所述液体出口之间均设置有微通道；

所述密封层具有与所述储液腔室连通的第一开口、与所述反应腔室连通的第二开口，以及与所述液体出口连通的第三开口；所述第一开口为进液口，在液体进入所述储液腔室后连接第一盖体；所述第二开口连接第二盖体；所述第三开口为排液口；

所述基底层对应所述第一开口设置有第一控流件，对应所述第二开口设置有第二控流件；所述第一控流件，被配置为控制所述第一盖体挤压所述储液腔室内的液体，使液体流至所述反应腔室；所述第二控流件，被配置为控制所述第二盖体挤压所述反应腔室内的液体，使液体流至所述液体出口从所述第三开口排出。

可选地，所述第一盖体包括磁体和可形变膜；

所述可形变膜在所述第一盖体与第一开口连接时，与所述储液腔室内的液面平齐；

所述磁体设置在所述可形变膜上，被配置为在所述第一控流件的控制下挤压所述可形变膜，以挤压所述储液腔室内的液体。

可选地，所述第二盖体与所述第一盖体结构相同。

可选地，所述第一盖体与所述第一开口通过鲁尔接头密封连接；

所述第二盖体与所述第二开口通过鲁尔接头密封连接。

可选地，所述第一控流件和所述第二控流件均为电磁器件；

所述第一控流件，被配置为通电后产生磁性，吸附所述第一盖体中的磁体，以挤压所述第一盖体中的可形变膜；

所述第二控流件，被配置为通电后产生磁性，吸附所述第二盖体中的磁体，以挤压所述第二盖体中的可形变膜。

可选地，在所述微通道之外的区域还设置有发电组件；

所述发电组件分别与所述第一控流件和所述第二控流件连接，被配置为被按压时产生电流，为所述电磁器件通电。

可选地，所述发电组件包括第一电极层、第一介质层、第二介质层和第二电极层；

所述第一电极层设置在所述密封层上表面上；所述第一介质层设置在所述密封层下表面的第一凹槽中；所述第二介质层设置在所述微通道层上表面的第二凹槽中；所述第二电极层设置在所述微通道层下表面的第三凹槽中或者所述基底层的上表面上；

在所述密封层、所述微通道层和所述基底层键合后，所述第一介质层与所述第二介质层之间间隔设定距离，所述第一电极层与所述第二电极层之间形成通路；

在所述第一介质层与所述第二介质层摩擦时，所述第一介质层与所述第二介质层之间形成电势差；在所述第一介质层与所述第二介质层分离后，所述第一电极层与所述第二电极层之间产生电流。

可选地，在所述微通道层上，所述储液腔室和所述反应腔室之间还设置有液体入口；

在所述储液腔室与所述液体入口之间，所述液体入口与所述反应腔室之间均设置有所述微通道。

本发明实施例还提供了一种微流控系统的制备方法，用于制备如上述微流控系统，所述方法包括：

制备微通道层，包括通过构图工艺在第一衬底上形成储液腔室、反应腔室和液体出口，以及在所述储液腔室与所述反应腔室之间，所述反应腔室与所述液体出口之间形成微通道；

制备密封层，包括通过构图工艺在第二衬底上分别形成第一开口、第二开口和第三开口；

制备基底层，包括在第三衬底上形成第一控流件和第二控流件；

对所述密封层、所述微通道层和所述基底层进行键合，其中，所述第一开口在所述基底层上的正投影、所述储液腔室在所述基底层上的正投影与所述第一控流件所在区域至少部分重叠；所述第二开口在所述基底层上的正投影、所述反应腔室在所述第三衬底上的正投影与所述第二控流件所在区域至少部分重叠；

将第一盖体连接在所述第一开口上，将第二盖体连接在所述第二开口上。

可选地，在所述对所述密封层、所述微通道层和所述基底层进行键合之前，所述方法还包括：

在所述密封层的上表面形成第一电极层，下表面形成第一介质层；

在所述微通道层的上表面形成第二介质层；

在所述微通道层的下表面或所述基底层的上表面形成第二电极层；

其中，所述第一电极层、所述第一介质层、所述第二介质层和所述第二电极层在所述微通道之外的区域对应设置。

与现有技术相比，本发明包括以下优点：

微流控系统包括键合设置的密封层、微通道层和基底层。微通道层位于密封层和基底层之间；微通道层上设置有储液腔室、反应腔室和液体出口，在储液腔室与反应腔室之间，反应腔室与液体出口之间均设置有微通道。密封层具有与储液腔室连通的第一开口、与反应腔室连通的第二开口，以及与液体出口连通的第三开口；第一开口为进液口，在液体进入储液腔室后连接第一盖体；第二开口连接第二盖体；第三开口为排液口。基底层对应第一开口设置有第一控流件，对应第二开口设置有第二控流件；第一控流件控制第一盖体挤压储液腔室内的液体，使液体流至反应腔室；第二控流件控制第二盖体挤压反应腔室内的液体，使液体流至液体出口从第三开口排出。通过本发明实施例，采集液体样本时，可以直接将液体采集管连接到密封层的第一开口上，使采集到的液体流入微通道层的储液腔室中。由于储液腔室较小，因此可以降低液体采集量，进而提高了液体利用率。同时，由于液体可以直接从储液腔室流入反应腔室，即可以直接对液体进行分析，避免了液体采集后在运输和进样时造成污染。并且，采用基底层上的控流件和连接在密封层上的第一盖体、第二盖体对液体进行驱动，无需使用额外的驱动设备，不仅节省了成本，而且拓宽了微流控系统的应用范围。

附图说明

图1示出了本发明实施例一的一种微流控系统的结构示意图之一；

图2示出了本发明实施例一的一种微流控系统的结构示意图之二；

图3示出了本发明实施例一的发电组件的结构示意图；

图4示出了本发明实施例一的微通道层的结构示意图；

图5示出了本发明实施例二的一种微流控系统的制备方法的步骤流程图；

图6示出了本发明实施例二的基底层的剖面示意图；

图7示出了本发明实施例二的微通道层的剖面示意图；

图8示出了本发明实施例二的密封层的剖面示意图；

图9示出了本发明实施例二的微流控系统的剖面示意图。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

实施例一

参照图1，示出了本发明实施例提供的一种微流控系统的结构示意图。所述微流控系统包括键合设置的密封层10、微通道层20和基底层30；所述微通道层20位于所述密封层10和所述基底层30之间；

所述微通道层20上设置有储液腔室201、反应腔室202和液体出口203，在所述储液腔室201与所述反应腔室202之间，所述反应腔室202与所述液体出口203之间均设置有微通道204；

所述密封层10具有与所述储液腔室201连通的第一开口101、与所述反应腔室202连通的第二开口102，以及与所述液体出口203连通的第三开口103；所述第一开口101为进液口，在液体进入所述储液腔室201后连接第一盖体41；所述第二开口102连接第二盖体42；所述第三开口103为排液口；

所述基底层30对应所述第一开口101设置有第一控流件301，对应所述第二开口102设置有第二控流件302；所述第一控流件301，被配置为控制所述第一盖体41挤压所述储液腔室201内的液体，使液体流至所述反应腔室202；所述第二控流件302，被配置为控制所述第二盖体42挤压所述反应腔室202内的液体，使液体流至所述液体出口203从所述第三开口103排出。

本实施例中，将密封层10、微通道层20和基底层30进行键合形成微流控系统。其中，微通道层20位于密封层10、基底层30之间。键合是将两片表面清洁、原子级平整的材料经表面清洗和活化处理，通过范德华力、分子力、原子力中的至少一种使材料结成为一体的技术。

微通道层20上设置有储液腔室201、反应腔室202和液体出口203，储液腔室201与反应腔室202之间设置有微通道204，反应腔室202与液体出口203之间也设置有微通道204。采集到的液体存储在储液腔室201中，液体可以通过储液腔室201与反应腔室202之间的微通道204流入反应腔室202，与反应腔室202中的检测溶液进行反应，根据反应结果可以确定检测结果。随后，反应腔室202中的液体可以通过反应腔室202与液体出口203之间的微通道204流至液体出口203，从液体出口203排出。

密封层10上设置有对应储液腔室201的第一开口101、对应反应腔室202的第二开口102和对应液体出口203的第三开口103。在密封层10与微通道层20键合后，第一开口101连通储液腔室201，第二开口102连通反应腔室202，第三开口103连通液体出口203。第一开口101为进液口，可以直接连接采集液体的管路，采集到的液体从第一开口101直接输入到储液腔室201中。在液体装满储液腔室201之后，第一开口101可以连接第一盖体41，实现密封效果。也就是说，将液体采集与运输同步，可以避免液体在传输过程中意外污染。并且，由于储液腔室201较小，可以降低液体采集量，提高液体利用率。

例如，在分析血液样本时，可以将第一开口101与采血管连接，当采集到的血液样本装满储液腔室201之后，停止采血。由于储液腔室201较小，相比现有技术中的采血容器，大大降低了血液采集量，不仅减少了对采集者的身体伤害，还提高了血液利用率。在停止采血后，将第一盖体41连接到第一开口101上。由于血液样本可以直接从储液腔室201流入反应腔室202，即可以直接对血液样本进行分析，避免了血液样本采集后，在运输和进样时造成的污染。

在基底层30上，对应第一开口101设置有第一控流件301，对应第二开口102设置有第二控流件302。第一控流件301可以控制第一盖体41挤压储液腔室201内的液体，使液体流至反应腔室202。第二控流件302可以控制第二盖体42挤压反应腔室202内的液体，使液体流至液体出口203，以便液体从第三开口103排出。

例如，在血液分析时，第一控流件301可以控制第一盖体41挤压储液腔室201内的血液样本，使血液样本流至反应腔室202，以便对血液样本进行检测分析。血液样本在反应腔室202内检测完毕后，第二控流件302可以控制第二盖体42挤压反应腔室202内的反应溶液，使反应溶液流至液体出口203，从第三开口103排出。其中，第三开口103可以连接外部的回收装置，避免产生医疗污染。采用第一控流件301、第二控流件302以及第一盖体41、第二盖体42对液体进行驱动，无需使用额外的驱动设备，不仅节省了成本，而且拓宽了微流控系统的应用范围。

本发明的一种优选实施例中，参照图2所示的微流控系统的结构示意图，所述第一盖体41包括磁体411和可形变膜412；

所述可形变膜412在所述第一盖体41与第一开口101连接时，与所述储液腔室201内的液面平齐；

所述磁体411设置在所述可形变膜412上，被配置为在所述第一控流件301的控制下挤压所述可形变膜412，以挤压所述储液腔室201内的液体。

本实施例中，第一盖体41可以包括磁体411和可形变膜412，见图2。第一盖体41与第一开口101连接时，可形变膜412与储液腔室201内的液面平齐。磁体411设置在可形变膜412上，第一控流件301控制磁体411向下时，磁体411挤压可形变膜412，可形变膜412挤压储液腔室201内的液体，从而驱动液体从储液腔室201流至反应腔室202。采用第一控流件301和第一盖体41对液体进行驱动，无需使用额外的驱动设备，不仅节省了成本，而且拓宽了微流控系统的应用范围。

第一盖体41还可以包括密封盖413，将密封盖设置在磁体411上，可以固定磁体411和可形变膜412，保护磁体411。本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

第一盖体41还可以包括密封圈，实现第一盖体41与第一开口101之间的密封。本发明实施例对此也不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

本发明的一种优选实施例中，所述第二盖体42与所述第一盖体41结构相同。

本实施例中，第二盖体42可以采用与第一盖体41相同的结构，即第二盖体42中也设置有磁体和可形变膜。通过第二控流件302控制磁体向下时，可以挤压可形变膜，使可形变模挤压反应腔室202中的液体，驱动反应腔室202中的液体从反应腔室202中流至液体出口203，进而从第三开口103排出。第二盖体42也可以包括密封盖和密封圈，本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

采用第二控流件302和第二盖体42对液体进行驱动，无需使用额外的驱动设备，不仅节省了成本，而且拓宽了微流控系统的应用范围。

本发明的一种优选实施例中，所述第一盖体41与所述第一开口101通过鲁尔接头密封连接；

所述第二盖体42与所述第二开口102通过鲁尔接头密封连接。

本实施例中，第一盖体41可以通过鲁尔接头与第一开口101密封连接，鲁尔接头(Luer taper)是一种标准化的微量无渗接头，鲁尔接头包括公鲁尔接头和与之相匹配的母鲁尔接头。具体地，可以在第一盖体41上设置公鲁尔接头，在第一开口101上设置母鲁尔接头；也可以在第一盖体41上设置母鲁尔接头，在第一开口101上设置公鲁尔接头，实现第一盖体41与第一开口101之间的密封连接。本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

第二盖体42也可以通过鲁尔接头与第二开口102连接，本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

本发明的一种优选实施例中，所述第一控流件301和所述第二控流件302均为电磁器件；

所述第一控流件301，被配置为通电后产生磁性，吸附所述第一盖体41中的磁体411，以挤压所述第一盖体41中的可形变膜412；

所述第二控流件302，被配置为通电后产生磁性，吸附所述第二盖体42中的磁体，以挤压所述第二盖体42中的可形变膜。

本实施例中，第一控流件301和第二控流件302可以均为电磁器件。电磁器件的特性是通电后产生磁性，断电后磁性消失。具体地，对第一控流件301通电，第一控流件301产生磁性，吸附第一盖体41中的磁体411，使磁体411挤压可形变膜412，进而使可形变膜412挤压储液腔室201中的液体。对第一控流件301断电，第一控流件301磁性消失，第一控流件301不再吸附第一盖体41中的磁体411，磁体411不再挤压可形变膜412，可形变膜恢复原状。

同样地，对第二控流件302通电，第二控流件302产生磁性，吸附第二盖体42中的磁体，使磁体挤压可形变膜，进而使可形变膜挤压反应腔室202中的液体。对第二控流件302断电，第二控流件302磁性消失，第二控流件302不再吸附第二盖体42中的磁体，磁体不再挤压可形变膜，可形变膜恢复原状。

在实际应用中，可以先对第一控流件301通电，第一控流件301产生磁性吸附第一盖体41中磁体411，第一盖体41挤压储液腔室201中的液体，使储液腔室201中的液体流至反应腔室202。在储液腔室201中的液体流至反应腔室202之后，对第一控流件301断电。并且，为了避免反应腔室202中的液体回流，可适当延迟第一控流件301的断电时间。当采集到的液体与反应腔室202中的检测溶液反应完毕后，对第二控流件302通电，第二控流件302产生磁性吸附第二盖体42中的磁体，第二盖体42挤压反应腔室202中的液体，使反应腔室202中的液体流至液体出口203，从第三开口103排出。

采用电磁器件和磁体对液体进行驱动，无需使用额外的驱动设备，不仅节省了成本，而且拓宽了微流控系统的应用范围。

本发明的一种优选实施例中，在所述微通道204之外的区域还设置有发电组件50；

所述发电组件50分别与所述第一控流件301和所述第二控流件302连接，被配置为被按压时产生电流，为所述电磁器件通电。

本实施例中，在微通道204之外的区域，还可以设置有发电组件50，发电组件50分别与第一控流件301和第二控流件302连接。在按压发电组件50时，发电组件50可以产生电流，为第一控流件301和第二控流件302通电。

由于第一控流件301和第二控流件302先后通电，也可以将发电组件50设置为多组。不同的发电组件对应不同的控流件，以实现分别对控流件通电，分别控制盖体中的磁体挤压可形变膜。本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

本发明的一种优选实施例中，参照图3所示的发电组件的结构示意图，所述发电组件50包括第一电极层501、第一介质层502、第二介质层503和第二电极层504；

所述第一电极层501设置在所述密封层10上表面上；所述第一介质层502设置在所述密封层10下表面的第一凹槽中；所述第二介质层503设置在所述微通道层20上表面的第二凹槽中；所述第二电极层504设置在所述微通道层20下表面的第三凹槽中或者所述基底层30的上表面上；

在所述密封层10、所述微通道层20和所述基底层30键合后，所述第一介质层502与所述第二介质层503之间间隔设定距离，所述第一电极层501与所述第二电极层504之间形成通路；

在所述第一介质层502与所述第二介质层503摩擦时，所述第一介质层502与所述第二介质层503之间形成电势差；在所述第一介质层502与所述第二介质层503分离后，所述第一电极层501与所述第二电极层504之间产生电流。

本实施例中，发电组件50可以采用垂直接触分离模式，具体地，发电组件50包括第一电极层501、第一介质层502、第二介质层503和第二电极层504。其中，第一电极层501可以设置在密封层10的上表面，第一介质层502设置在密封层10下表面的第一凹槽中，第二介质层503设置在微沟道层上表面的第二凹槽中。其中，第一介质层502的厚度可以小于第一凹槽的高度，第二介质层503的厚度可以小于第二凹槽的高度，在密封层10与微通道层20键合后，第一介质层502与第二介质层503之间间隔设定距离，即第一介质层502与第二介质层503之间存在间隙。本发明实施例对第一介质层的厚度、第一凹槽的高度、第二介质层503的厚度、第二凹槽的高度不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

第二电极层504可以设置在微通道层20下表面的第三凹槽中，并且第二介质层503的下表面与微通道层20的下表面平齐；也可以设置在基底层30的上表面上。本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

当按压发电组件50时，第一介质层502与第二介质层503接触并进行摩擦，此时，由于第一介质层502与第二介质层503对电子的束缚能力不同而产生了电荷分离，因此在第一介质层502与第二介质层503之间形成了电势差。当停止按压发电组件50时，第一介质层502与第二介质层503分离，为了屏蔽上述产生的电势差，第一电极层501与第一介质层502感应产生电荷，第二电极层504与第二介质层503感应产生电荷。由于第一电极层501与第二电极层504之间存在通路，因此在第一电极层501与第二电极层504之间产生电流。可以将第一控流件301和第二控流件302设置在第一电极层501与第二电极层504的通路上，从而为第一控流件301和第二控流件302通电。

采用发电组件50为第一控流件301和第二控流件302供电，无需使用额外的驱动设备，不仅节省了成本，而且拓宽了微流控系统的应用范围。

本发明的一种优选实施例中，参照图4所示，在所述微通道层20上，所述储液腔室201和所述反应腔室202之间还设置有液体入口205；

在所述储液腔室201与所述液体入口205之间，所述液体入口205与所述反应腔室202之间均设置有所述微通道204。

本实施例中，储液腔室201可以通过多条微通道204分别连接多个反应腔室202，不同的反应腔室202中加入不同的检测溶液，从而实现多种检测方案。在储液腔室201连接多个反应腔室202时，可以在储液腔室201与反应腔室202之间设置液体入口205，对流入反应腔室202的液体起缓冲、分流的作用。同时，在储液腔室201与液体入口205之间设置微通道204，连通储液腔室201和液体入口205；在液体入口205与反应腔室202之间设置微通道204，连通液体入口205和反应腔室202。

液体入口205可以设置为一个，也可以设置为多个，具体根据实际情况进行设置，本发明实施例对此不作详细限定。

综上所述，本发明实施例中，微流控系统包括键合设置的密封层、微通道层和基底层。微通道层位于密封层和基底层之间；微通道层上设置有储液腔室、反应腔室和液体出口，在储液腔室与反应腔室之间，反应腔室与液体出口之间均设置有微通道。密封层具有与储液腔室连通的第一开口、与反应腔室连通的第二开口，以及与液体出口连通的第三开口；第一开口为进液口，在液体进入储液腔室后连接第一盖体；第二开口连接第二盖体；第三开口为排液口。基底层对应第一开口设置有第一控流件，对应第二开口设置有第二控流件；第一控流件控制第一盖体挤压储液腔室内的液体，使液体流至反应腔室；第二控流件控制第二盖体挤压反应腔室内的液体，使液体流至液体出口从第三开口排出。通过本发明实施例，采集液体样本时，可以直接将液体采集管连接到密封层的第一开口上，使采集到的液体流入微通道层的储液腔室中。由于储液腔室较小，因此可以降低液体采集量，进而提高了液体利用率。同时，由于液体可以直接从储液腔室流入反应腔室，即可以直接对液体进行分析，避免了液体采集后在运输和进样时造成污染。并且，采用基底层上的控流件和连接在密封层上的第一盖体、第二盖体对液体进行驱动，无需使用额外的驱动设备，不仅节省了成本，而且拓宽了微流控系统的应用范围。

实施例二

参照图5，示出了本发明实施例提供的一种微流控系统的制备方法的步骤流程图。用于制备如实施例一所述微流控系统，所述方法包括：

步骤601，制备微通道层20，包括通过构图工艺在第一衬底上形成储液腔室201、反应腔室202和液体出口203，以及在所述储液腔室201与所述反应腔室202之间，所述反应腔室202与所述液体出口203之间形成微通道204。

本实施例中，通过构图工艺在第一衬底上形成储液腔室201、反应腔室202和液体出口203，并在储液腔室201与反应腔室202之间形成微通道204，在反应腔室202和液体出口203之间形成微通道204。第一衬底可以是聚二甲基硅氧烷(PDMS)，构图工艺可以包括浇铸、刻蚀等工艺，本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

还可以在储液腔室201与反应腔室202之间形成液体入口205，在储液腔室201与液体入口205之间形成微通道204，在液体入口205与反应腔室202之间形成微通道204。液体入口205可以对流入反应腔室202的液体起缓冲、分流的作用。本发明实施例对液体入口的数量、反应腔室202的数量不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

由于储液腔室较小，因此可以降低液体采集量，进而提高了液体利用率。

步骤602，制备密封层10，包括通过构图工艺在第二衬底上分别形成第一开口101、第二开口102和第三开口103。

本实施例中，可以通过构图工艺在第二衬底上，对应储液腔室201的位置形成第一开口101，对应反应腔室202的位置形成第二开口102，对应液体出口203的位置形成第三开口103。其中，第二衬底可以是玻璃基板、柔性基板中的至少一种。本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

步骤603，制备基底层30，包括在第三衬底上形成第一控流件301和第二控流件302。

本实施例中，可以在第三衬底上对应第一开口101和第二开口102的位置形成凹槽，再在凹槽中设置电磁器件，即在第三衬底上形成第一控流件301和第二控流件302，参照图6所示的基底层的剖面示意图。电磁器件在通电后产生磁性，在断电后磁性消失。第三衬底可以是玻璃基板、柔性基板、硅片中的至少一种。本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

步骤601-603的顺序不分先后，可以根据实际情况进行设置。

步骤604，对所述密封层10、所述微通道层20和所述基底层30进行键合，其中，所述第一开口101在所述基底层30上的正投影、所述储液腔室201在所述基底层30上的正投影与所述第一控流件301所在区域至少部分重叠；所述第二开口102在所述基底层30上的正投影、所述反应腔室202在所述第三衬底上的正投影与所述第二控流件302所在区域至少部分重叠。

本实施例中，在形成密封层10、微通道层20和基底层30之后，对密封层10、微通道层20和基底层30进行键合。键合后，第一开口101在基底层30上的正投影、储液腔室201在基底层30上的正投影与第一控流件301所在区域至少部分重叠，使得第一开口101与储液腔室201连通；在第一开口101与第一盖体41连接后，第一控流件301可以控制第一盖体41挤压储液腔室201内的液体。第二开口102在基底层30上的正投影、反应腔室202在基底层30上的正投影与第二控流件302所在区域至少部分重叠，使得第二开口102与反应腔室202连通；在第二开口102与第二盖体42连接后，第二控流件302可以控制第二盖体42挤压反应腔室202内的液体。

步骤605，将第一盖体41连接在所述第一开口101上，将第二盖体42连接在所述第二开口102上。

本实施例中，可以将第一盖体41通过鲁尔接头连接在第一开口101上，将第二盖体42通过鲁尔接头连接在第二开口102上。本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。由于在采集样本后，即对第一开口101实现密封，因此可以避免样本采集后运输和进样时造成的样本污染。第一盖体41可以包括磁体411和可形变膜412，在对第一控流件301通电后，第一控流件301产生磁性，可以吸附第一盖体41中的磁体411，从而挤压可形变膜412，进而挤压储液腔室201中的液体，使储液腔室201中的液体从储液腔室201流至反应腔室202，或者从储液腔室201流至液体入口205，再分流流入多个反应腔室202。第一盖体41还可以包括密封盖和密封圈，本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。第二盖体42可以采用与第一盖体41相同的结构，从而在对第二控流件302通电后，第二控流件302产生磁性，吸附第二盖体42中的磁体，进而挤压反应腔室202中的液体，使反应腔室202中的液体流至液体出口203，从第三开口103排出。采用基底层30上的控流件和连接在密封层10上的第一盖体41、第二盖体42对液体进行驱动，无需使用额外的驱动设备，不仅节省了成本，而且拓宽了微流控系统的应用范围。

本发明的一种优选实施例中，在所述对所述密封层10、所述微通道层20和所述基底层30进行键合之前，所述方法还包括：

在所述密封层10的上表面形成第一电极层501，下表面形成第一介质层502；

在所述微通道层20的上表面形成第二介质层503；

在所述微通道层20的下表面或所述基底层30的上表面形成第二电极层504；

其中，所述第一电极层501、所述第一介质层502、所述第二介质层503和所述第二电极层504在所述微通道204之外的区域对应设置。

本实施例中，在对密封层10、微通道层20和基底层30进行键合之前，还可以形成发电组件50。具体地，在密封层10上形成第一开口101、第二开口102、第三开口103之后，可以在密封层10的下表面形成第一凹槽；再在在密封层10的上表面形成第一电极层501，在第一凹槽中形成第一介质层502，参照图7所示的微通道层20的剖面示意图。其中，第一介质层502的厚度可以小于第一凹槽的高度。第一电极层501可以采用金属电极，例如，采用薄膜铟锡氧化物ITO、银Ag、铜Au、铝Al等。第一介质层502可以形成微纳颗粒，例如金颗粒、氧化锌ZnO纳米线等。本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

在微通道层20上形成储液腔室201、反应腔室202、液体出口203、微通道204之后，可以在微通道层20的上表面形成第二凹槽，在第二凹槽中形成第二介质层503，参照图8所示的微通道层的剖面示意图。第二介质层503的厚度可以小于第二凹槽的高度。第二介质层503可以是聚合物，例如，聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。本发明实施例对此不作详细限定，可以根据实际情况进行设置。

还可以在微通道层20的下表面形成第三凹槽，在第三凹槽中形成第二电极层504。或者在基底层30上形成第二电极层504。

在密封层10、微通道层20和基底层30键合后，第一介质层502与第二介质层503之间间隔设定距，参照图9所示的微流控系统的剖面示意图。按压发电组件50时，第一介质层502与第二介质层503接触并摩擦，在第一介质层502与第二介质层503之间产生电势差。在停止按压后，第一介质层502与第二介质层503分离，第一电极层501与第一介质层502感应生成电荷，第二电极层504与第二介质层503感应生成电荷。第一电极层501与第二电极层504之间存在通路，在第一电极层501和第二电极层504上产生电荷后可以形成电流。发电组件50分别与第一控流件301、第二控流件302连接，可以分别为第一控流件301和第二控流件302供电，使第一控流件301、第二控流件302在通电时产生磁性，从而控制第一盖体41和第二盖体42驱动液体流动。由于无需使用额外的驱动设备，不仅节省了成本，而且拓宽了微流控系统的应用范围。

综上所述，本发明实施例中，制备微通道层，包括通过构图工艺在第一衬底上形成储液腔室、反应腔室和液体出口，以及在储液腔室与反应腔室之间，反应腔室与液体出口之间形成微通道；制备密封层，包括通过构图工艺在第二衬底上分别形成第一开口、第二开口和第三开口；制备基底层，包括在第三衬底上形成第一控流件和第二控流件；对密封层、微通道层和基底层进行键合；将第一盖体连接在第一开口上，将第二盖体连接在第二开口上。通过本发明实施例，采集液体样本时，可以直接将液体采集管连接到密封层的第一开口上，使采集到的液体流入微通道层的储液腔室中。由于储液腔室较小，因此可以降低液体采集量，进而提高了液体利用率。同时，由于液体可以直接从储液腔室流入反应腔室，即可以直接对液体进行分析，避免了液体采集后在运输和进样时造成污染。并且，采用基底层上的控流件和连接在密封层上的第一盖体、第二盖体对液体进行驱动，无需使用额外的驱动设备，不仅节省了成本，而且拓宽了微流控系统的应用范围。

本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。

最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、商品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、商品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、商品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上对本发明所提供的一种微流控系统及其制备方法，进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (10)

1.一种微流控系统，其特征在于，所述微流控系统包括键合设置的密封层、微通道层和基底层；所述微通道层位于所述密封层和所述基底层之间；

所述微通道层上设置有储液腔室、反应腔室和液体出口，在所述储液腔室与所述反应腔室之间，所述反应腔室与所述液体出口之间均设置有微通道；

所述密封层具有与所述储液腔室连通的第一开口、与所述反应腔室连通的第二开口，以及与所述液体出口连通的第三开口；所述第一开口为进液口，在液体进入所述储液腔室后连接第一盖体；所述第二开口连接第二盖体；所述第三开口为排液口；

所述基底层对应所述第一开口设置有第一控流件，对应所述第二开口设置有第二控流件；所述第一控流件，被配置为控制所述第一盖体挤压所述储液腔室内的液体，使液体流至所述反应腔室；所述第二控流件，被配置为控制所述第二盖体挤压所述反应腔室内的液体，使液体流至所述液体出口从所述第三开口排出。

2.根据权利要求1所述的微流控系统，其特征在于，所述第一盖体包括磁体和可形变膜；

所述可形变膜在所述第一盖体与第一开口连接时，与所述储液腔室内的液面平齐；

所述磁体设置在所述可形变膜上，被配置为在所述第一控流件的控制下挤压所述可形变膜，以挤压所述储液腔室内的液体。

3.根据权利要求2所述的微流控系统，其特征在于，所述第二盖体与所述第一盖体结构相同。

4.根据权利要求3所述的微流控系统，其特征在于，所述第一盖体与所述第一开口通过鲁尔接头密封连接；

所述第二盖体与所述第二开口通过鲁尔接头密封连接。

5.根据权利要求3所述的微流控系统，其特征在于，所述第一控流件和所述第二控流件均为电磁器件；

所述第一控流件，被配置为通电后产生磁性，吸附所述第一盖体中的磁体，以挤压所述第一盖体中的可形变膜；

所述第二控流件，被配置为通电后产生磁性，吸附所述第二盖体中的磁体，以挤压所述第二盖体中的可形变膜。

6.根据权利要求5所述的微流控系统，其特征在于，在所述微通道之外的区域还设置有发电组件；

所述发电组件分别与所述第一控流件和所述第二控流件连接，被配置为被按压时产生电流，为所述电磁器件通电。

7.根据权利要求6所述的微流控系统，其特征在于，所述发电组件包括第一电极层、第一介质层、第二介质层和第二电极层；

所述第一电极层设置在所述密封层上表面上；所述第一介质层设置在所述密封层下表面的第一凹槽中；所述第二介质层设置在所述微通道层上表面的第二凹槽中；所述第二电极层设置在所述微通道层下表面的第三凹槽中或者所述基底层的上表面上；

在所述密封层、所述微通道层和所述基底层键合后，所述第一介质层与所述第二介质层之间间隔设定距离，所述第一电极层与所述第二电极层之间形成通路；

在所述第一介质层与所述第二介质层摩擦时，所述第一介质层与所述第二介质层之间形成电势差；在所述第一介质层与所述第二介质层分离后，所述第一电极层与所述第二电极层之间产生电流。

8.根据权利要求1至7中任一项所述的微流控系统，其特征在于，在所述微通道层上，所述储液腔室和所述反应腔室之间还设置有液体入口；

在所述储液腔室与所述液体入口之间，所述液体入口与所述反应腔室之间均设置有所述微通道。

9.一种微流控系统的制备方法，其特征在于，用于制备如权利要求1-8任一项所述微流控系统，所述方法包括：

制备微通道层，包括通过构图工艺在第一衬底上形成储液腔室、反应腔室和液体出口，以及在所述储液腔室与所述反应腔室之间，所述反应腔室与所述液体出口之间形成微通道；

制备密封层，包括通过构图工艺在第二衬底上分别形成第一开口、第二开口和第三开口；

制备基底层，包括在第三衬底上形成第一控流件和第二控流件；

对所述密封层、所述微通道层和所述基底层进行键合，其中，所述第一开口在所述基底层上的正投影、所述储液腔室在所述基底层上的正投影与所述第一控流件所在区域至少部分重叠；所述第二开口在所述基底层上的正投影、所述反应腔室在所述第三衬底上的正投影与所述第二控流件所在区域至少部分重叠；

将第一盖体连接在所述第一开口上，将第二盖体连接在所述第二开口上。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在所述对所述密封层、所述微通道层和所述基底层进行键合之前，所述方法还包括：

在所述密封层的上表面形成第一电极层，下表面形成第一介质层；

在所述微通道层的上表面形成第二介质层；

在所述微通道层的下表面或所述基底层的上表面形成第二电极层；

其中，所述第一电极层、所述第一介质层、所述第二介质层和所述第二电极层在所述微通道之外的区域对应设置。