CN110841736A - 一种微流控进样过滤装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种微流控进样过滤装置。该装置由上盖、微流控芯片、密封垫圈以及用于过滤的多孔膜组成。本发明利用上盖的螺纹结构与微流控芯片的螺纹结构进行配合，并对中间的多孔膜进行固定，实现多孔膜与微流控芯片的整合，在微流控芯片中最大保留多孔膜的有效过滤能力，同时利用微流控芯片上的微流控通道进行过滤后样本的传递。通过上述方式，本发明能够对样本进行预处理，简化了后期纯化的过程。本发明既具有微孔滤膜的良好亲水性、超细颗粒阻拦能力、良好的生物相容性，又能够作为通用型模块与其他微流控功能单元联用，其制作方法简单，通用性强，可与各种设计相结合，拓宽了微流控技术在各个行业的应用范围。

Description

一种微流控进样过滤装置
技术领域
本发明涉及微流控芯片技术领域，特别是涉及一种微流控芯片进样过滤的方法和用途。
背景技术
液体样品中微米颗粒等有形固体成分的浓缩和富集是现代生化和医学实验室中最频繁进行的样品预处理步骤。例如，细胞的标记需要借助浓缩操作来实现多余标记试剂和完成标记细胞样品的分离；血液中大背景红细胞的裂解需要通过浓缩来实现未裂解白细胞等与红细胞碎片的分离；重大传染性疫情的快速、有效诊治需要从大体积环境源样品液或生理体液中快速浓缩富集目标致病体，以确诊病情和研制疫苗。对于极具挑战的微纳米材料快速富集和浓缩，报道的主要方法包括高速离心和孔隙过滤等。高速离心方法通过将离心加速度升至超过重力加速度的成百上千倍，从而增加固体材料的沉降速度使其沉降至离心管底部，并通过吸掉上清液来提升待处理样品的浓度。然而，高速离心需要借助昂贵的离心设备，操作者需根据待浓缩固体物与悬浮液体间的密度差来合理选择离心速度，且过高的离心速度会对柔性生物样品造成不可逆的损伤。上述缺陷使得高速离心方法并不适用于野外、非专业生化实验室等低硬件配置环境使用，且无法处理浓度极稀的柔性生物样品。
相比高速离心方法，孔隙过滤是一种更为直接的微纳米材料富集浓缩方法，该方法通过含特定尺寸微孔结构的膜阻隔待浓缩固体成分，滤走空白液体以提升样品的浓度。但特定尺寸的微孔膜只能阻隔尺寸大于孔径的材料，因此需频繁更换滤膜以适应不同尺寸对象的过滤浓缩。另外，膜孔的堵塞和膜上固体成分的回收一直是孔隙过滤浓缩方法面临的艰巨挑战。目前市面上的注射器滤头产品即采用上述孔隙过滤的原理，但主要用于液体样品的过滤去杂，不考虑阻隔固体成分的回收。
微流控技术自上个世纪90年代被提出以来，因其成本低、操控精度高及所需样品量少等众多优势，已被广泛应用于微纳米材料的输运、捕获、分选、富集及检测等。但仍未见运用微流控技术的微米颗粒/细胞浓缩富集产品出现。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种微流控芯片进样过滤的装置。本发明能够对样本进行预处理，简化了后期纯化的过程。本发明既具有微孔滤膜的良好亲水性、超细颗粒阻拦能力、良好的生物相容性，又能够作为通用型模块与其他微流控功能单元联用，其制作方法简单，通用性强，可与各种设计相结合，拓宽了微流控技术在各个行业的应用范围。
本发明提供的微流控过滤装置，由带有螺纹结构的上盖与微流控芯片以及密封垫圈和过滤的多孔膜组成。
上述的一种微流控进样过滤装置中，所述的多孔膜为具有不规则孔形或具有规则孔形的高分子基多孔膜；所述的具有不规则孔形的高分子基多孔膜选自纺织多孔膜、硝酸纤维膜、聚酯纤维；所述具有规则孔形的高分子多孔膜选自聚碳酸酯、聚四氟乙烯；所述的基底可以是亚克力、玻璃、树脂、聚硅氧烷或金属，其表面通过机械加工、模具注塑或模具浇筑加工工艺形成有微结构管道和腔体凹槽。
上述的一种微流控进样过滤装置中，所述的密封垫圈可以是PDMS、聚氨酯、天然橡胶、合成橡胶等材料；
本发明提供的上述微流控进样过滤装置制备方法，具体步骤如下：
步骤1 .制作上盖与微流控芯片：在上盖、微流控芯片表面对应位置分别加工对应的凹槽和凸台；同时，在上盖的凹槽中心加工1个通孔作为进样孔，在凹槽的内部加工内螺纹用于与微流控芯片的凸台进行装配；对微流控芯片上的凸台加工外螺纹，在凸台上加工凹槽用于安置多孔膜；在凸台的中间加工中心孔与芯片反面的微流控流道相连接，用于过滤处理后的样本的传递；
步骤2 . 将多孔膜裁切成与基底上的凹型槽尺寸相符合的形状，使多孔膜与凹型槽紧密贴合；
步骤3 . 加工外径尺寸与凸台一致的密封圈；
步骤4 .将多孔膜放在微流控芯片凸台的凹槽内，在凸台上方放置密封圈，将上盖与微流控芯片通过螺纹结构进行装配，即得所述的微流控进样过滤装置。
本发明的有益效果是：本发明能够对样本进行预处理，简化了后期纯化的过程。本发明既具有微孔滤膜的良好亲水性、超细颗粒阻拦能力、良好的生物相容性，又能够作为通用型模块与其他微流控功能单元联用，其制作方法简单，通用性强，可与各种设计相结合，拓宽了微流控技术在各个行业的应用范围。
附图说明
图1是微流控进样过滤装置的爆炸结构示意图；
图2是微流控进样过滤装置的内部装配示意图；
图3是微流控进样过滤装置的整体装配示意图；
附图中各部件的标记如下：1、上盖；2、垫圈；3、过滤膜；4、微流控芯片。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
实施例1：基于聚二甲基硅氧烷（PDMS）的微流控进样过滤装置的制备。
采用PDMS预聚体和固化剂制备以质量比选取2:1至20:1的任意比例混合，
采用倒模法分别制备出带有凸台结构和微流控通道的微流控芯片以及带有凹槽结构的上盖。同时，在上盖中心区域加工1个通孔作为进样孔，腔体凹槽加工内螺纹结构，微流控芯片凸台加工有外螺纹，在凸台的表面加工深度与多孔膜厚度一致的凹槽；
步骤 2 . 将0 .1至12微米孔径的范围内的聚碳酸酯多孔膜裁切至指定尺寸；
步骤 3 . 加工外径尺寸与凸台一致的密封圈；
步骤4. 将多孔膜放在微流控芯片凸台的凹槽内，在凸台上方放置密封圈，将上盖与微流控芯片通过螺纹结构进行装配，即得所述的微流控进样过滤装置。
实施例2：基于聚碳酸酯塑料（PC）的微流控进样过滤装置的制备。
步骤1 .采用雕刻法或注塑法分别制备出带有凸台结构和微流控通道的微流控芯片以及带有凹槽结构的上盖。同时，在上盖中心区域加工1个通孔作为进样孔，腔体凹槽加工内螺纹结构，微流控芯片凸台加工有外螺纹，在凸台的表面加工深度与多孔膜厚度一致的凹槽；
步骤2 . 将0 .1至12微米孔径的范围内的醋酸纤维素多孔膜裁切至指定尺寸；
步骤 3 . 加工外径尺寸与凸台一致的密封圈；
步骤4. 将多孔膜放在微流控芯片凸台的凹槽内，在凸台上方放置密封圈，将上盖与微流控芯片通过螺纹结构进行装配，即得所述的微流控进样过滤装置。
以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (5)

1.一种微流控进样过滤装置，其特征在于，由带有螺纹结构的上盖与微流控芯片以及密封垫圈来固定用于过滤的多孔膜，形成的微流控进样过滤装置。
2.根据权利要求1所述的一种微流控进样过滤装置，其特征在于：所述的多孔膜为具有不规则孔形或具有规则孔形的高分子基多孔膜；所述的基底可以是亚克力、玻璃、树脂、聚硅氧烷或金属，其表面通过机械加工、模具注塑或模具浇筑加工工艺形成有微结构管道和腔体凹槽。
3.根据权利要求1所述的一种微流控进样过滤装置，，其特征在于，所述的具有不规则孔形的高分子基多孔膜选自纺织多孔膜、硝酸纤维膜、聚酯纤维；所述具有规则孔形的高分子多孔膜选自聚碳酸酯、聚四氟乙烯。
4.根据权利要求1所述的一种微流控进样过滤装置，，其特征在于，所述的密封垫圈可以是PDMS、聚氨酯、天然橡胶、合成橡胶等材料。
5.如权利要求1-4之一所述的一种微流控进样过滤装置的制备方法，其特征在于，具体步骤如下：
步骤1 .制作上盖与微流控芯片：在上盖、微流控芯片表面对应位置分别加工对应的凹槽和凸台；同时，在上盖的凹槽中心加工1个通孔作为进样孔，在凹槽的内部加工内螺纹用于与微流控芯片的凸台进行装配；对微流控芯片上的凸台加工外螺纹，在凸台上加工凹槽用于安置多孔膜；在凸台的中间加工中心孔与芯片反面的微流控流道相连接，用于过滤处理后的样本的传递；
步骤2 . 将多孔膜裁切成与基底上的凹型槽尺寸相符合的形状，使多孔膜与凹型槽紧密贴合；
步骤3 . 加工外径尺寸与凸台一致的密封圈；
步骤4 .将多孔膜放在微流控芯片凸台的凹槽内，在凸台上方放置密封圈，将上盖与微流控芯片通过螺纹结构进行装配，即得所述的微流控进样过滤装置。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115138406A (zh) * 2022-06-15 2022-10-04 安徽福贸生物科技有限公司 一种便于消杀的医用微流控芯片进样过滤装置

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105344392A (zh) * 2015-12-07 2016-02-24 苏州汶颢芯片科技有限公司 用于三明治结构微流控芯片的夹具
CN105592925A (zh) * 2013-05-24 2016-05-18 澳康姆生物实验室公司 用于收集核酸的样品的系统和方法
US20170234799A1 (en) * 2016-02-11 2017-08-17 The Texas A&M University System Device for spectroscopic detection and monitoring of biologically relevant molecules
CN107335490A (zh) * 2017-08-15 2017-11-10 肇庆市华师大光电产业研究院 一种基于液‑液电润湿效应的可编程控制的微流控芯片
CN107377024A (zh) * 2017-09-11 2017-11-24 东南大学 微流控注射器滤头及其使用方法
CA3045796A1 (en) * 2016-12-02 2018-06-07 EMULATE, Inc. In vitro epithelial models comprising lamina propria-derived cells
CN108499619A (zh) * 2018-03-09 2018-09-07 复旦大学 一种膜整合式微流控过滤芯片及其制备方法和用途
CN110029059A (zh) * 2019-04-22 2019-07-19 清华大学深圳研究生院 一种基于纳米纤维膜的细胞共培养系统

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105592925A (zh) * 2013-05-24 2016-05-18 澳康姆生物实验室公司 用于收集核酸的样品的系统和方法
CN105344392A (zh) * 2015-12-07 2016-02-24 苏州汶颢芯片科技有限公司 用于三明治结构微流控芯片的夹具
US20170234799A1 (en) * 2016-02-11 2017-08-17 The Texas A&M University System Device for spectroscopic detection and monitoring of biologically relevant molecules
CA3045796A1 (en) * 2016-12-02 2018-06-07 EMULATE, Inc. In vitro epithelial models comprising lamina propria-derived cells
CN107335490A (zh) * 2017-08-15 2017-11-10 肇庆市华师大光电产业研究院 一种基于液‑液电润湿效应的可编程控制的微流控芯片
CN107377024A (zh) * 2017-09-11 2017-11-24 东南大学 微流控注射器滤头及其使用方法
CN108499619A (zh) * 2018-03-09 2018-09-07 复旦大学 一种膜整合式微流控过滤芯片及其制备方法和用途
CN110029059A (zh) * 2019-04-22 2019-07-19 清华大学深圳研究生院 一种基于纳米纤维膜的细胞共培养系统

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN115138406A (zh) * 2022-06-15 2022-10-04 安徽福贸生物科技有限公司 一种便于消杀的医用微流控芯片进样过滤装置
CN115138406B (zh) * 2022-06-15 2024-05-24 安徽福贸生物科技有限公司 一种便于消杀的医用微流控芯片进样过滤装置

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