CN113828366A - 微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微流控芯片，本发明属于微流控领域。包括：气体通道、液体通道、混合通道和发光区，气体通道的一端为气体入口，液体通道的一端为液体入口，气体通道的另一端、液体通道的另一端以及混合通道的一端汇于一处相互连通，混合通道的另一端与发光区的一端连通，发光区的另一端为气液混合出口，其中，混合通道包括多组首尾相连的倒S型通道。本发明提供的微流控芯片，通过体通道内进入气体，液体通道内进入液体，气体通道与液体通道同时与混合通道连通后进入混合通道内进行混合反应，具有多组收尾顺次相连的倒S型通道可以实现气液混合的时间更长，混合更加充分，反应更加完全，并且占用面积小。
Description
技术领域
本发明涉及微流控技术领域，尤其涉及一种微流控芯片。
背景技术
微流控芯片技术是把生物、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微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。
微流控芯片中刻蚀的特殊结构微米尺度微通道可实现气液二相流体的均匀混合反应，方便对微观尺度流体进行操纵和控制，但现有的微流控芯片结构对于气液二相流体的混合不够充分，导致气液反应不充分。
发明内容
本发明提供一种集群式灌溉装置及灌溉方法，用以解决现有技术中气液二相流体的混合不够充分，导致气液反应不充分的缺陷，实现设置多组首尾相连的倒S型通道的混合区，实现气体和液体进入后再混合通道内充分混合，充分反应。
本发明提供一种微流控芯片，包括：气体通道、液体通道、混合通道和发光区，所述气体通道的一端为气体入口，所述液体通道的一端为液体入口，所述气体通道的另一端、所述液体通道的另一端以及所述混合通道的一端汇于一处相互连通，所述混合通道的另一端与所述发光区的一端连通，所述发光区的另一端为气液混合出口，
其中，所述混合通道包括多组首尾相连的倒S型通道。
根据本发明提供的微流控芯片，所述发光区包括左旋螺旋盘绕通道和右旋螺旋盘绕通道，所述左旋螺旋盘绕通道的一端与所述混合通道的一端连通，所述左旋螺旋盘绕通道的另一端与所述右旋螺旋盘绕通道的一端连通，所述右旋螺旋盘绕通道的另一端与所述气液混合出口连通。
根据本发明提供的微流控芯片，所述左旋螺旋盘绕通道和所述右旋螺旋盘绕通道的连通处为所述发光区的圆心。
根据本发明提供的微流控芯片，所述左旋螺旋盘绕通道和所述右旋螺旋盘绕通道为等距螺旋线。
根据本发明提供的微流控芯片，所述左旋螺旋盘绕通道和所述右旋螺旋盘绕通道设置有湍流槽，所述湍流槽的宽径的长度大于所述左旋螺旋盘绕通道和所述右旋螺旋盘绕通道的宽度，
其中，所述湍流槽垂直于气液混合物在所述湍流槽内流向的方向为宽径。
根据本发明提供的微流控芯片，所述湍流槽为椭球型，所述椭球型的X轴长度为所述宽径长度。
根据本发明提供的微流控芯片，所述混合通道包括四组首尾相连的倒S型通道。
根据本发明提供的微流控芯片，所述气体通道、所述液体通道、所述混合通道、所述左旋螺旋盘绕通道和所述右旋螺旋盘绕通道的通道宽度均为0.5mm，深度为0.25mm。
本发明提供的微流控芯片，通过体通道内进入气体，液体通道内进入液体，气体通道与液体通道同时与混合通道连通后进入混合通道内进行混合反应，具有多组收尾顺次相连的倒S型通道可以实现气液混合的时间更长，混合更加充分，反应更加完全，并且占用面积小；反应完全的气液混合物进入倒发光区内，可以在化学发光反应过程中增强化学发光强度。
附图说明
为了更清楚地说明本发明或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明提供的微流控芯片的结构示意图之一；
图2是本发明提供的微流控芯片的结构示意图之二；
附图标记：
100：气体通道； 200：液体通道； 300：混合通道；
400：发光区； 101：气体入口； 102：液体入口；
301：倒S型通道； 302：交汇点； 303：直线段；
401：湍流槽； 402：圆心； 404：右旋螺旋盘绕通道
403：左旋螺旋盘绕通道；
405：气液混合出口。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明中的附图，对本发明中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明实施例的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
下面结合图1至图2，对本发明的实施例进行描述。应当理解的是，以下所述仅是本发明的示意性实施方式，并不对本发明构成限定。
如图1所示，本发明提供了一种微流控芯片，包括：气体通道100、液体通道200、混合通道300和发光区400，气体通道100的一端为气体入口101，液体通道200的一端为液体入口102，气体通道100的另一端、液体通道200的另一端以及混合通道300的一端汇于一处相互连通，混合通道300的另一端与发光区400的一端连通，发光区400的另一端为气液混合出口405，其中，混合通道300包括多组首尾相连的倒S型通道301。
具体来说，微流控芯片包括盖片和玻璃基片，其中气体通道100、液体通道200、混合通道300和发光区400，微刻在玻璃基片上，最后盖片和玻璃基片进行封装。
在本发明的一些实施例中，微流控芯片包括一条气体通道100，一条液体通道200，气体通道100包括气体入口101和气体出口，液体通道200包括液体入口102和液体出口，气体出口和液体出口在交汇点302连通，同时混合通道300的进口也与交汇点302连通，从而，气体通道100的气体和液体通道200的液体共同汇入混合通道300内进行混合。混合通道300包括多组首尾相连的倒S型通道301可以有效的延长气体和液体的混合时间，使气体和液体充分混合，使反应更加充分，而且减少混合通道300的占用面积。
进一步地，交汇点302的气体通道100、液体通道200和混合通道300呈T型。也就是说，混合通道300与交汇点302连通处包括直线段303，混合通道300的直线段303与液体通道200的末端在同一直线上，气体通道100的末端垂直于该直线，从而形成T型。从而使气体实现以流动剪切的方式生成体积小、频率稳定的气泡。
针对本发明实施例中的倒S型通道301而言，包括直线部和弧线部，直线部的两端设置有弧线部，一组倒S型通道301的弧线部与另一组倒S型通道301的直线部相连。混合通道300包括直线段303，直线段303与倒S型通道301的弧线部连通。
如图2所示，在本发明的可选实施例中，混合通道300包括四组首尾相连的倒S型通道301。
继续参考图1，在本发明的一个可选实施例中，发光区400包括左旋螺旋盘绕通道403和右旋螺旋盘绕通道404，左旋螺旋盘绕通道403的一端与混合通道300的一端连通，左旋螺旋盘绕通道403的另一端与右旋螺旋盘绕通道404的一端连通，右旋螺旋盘绕通道404的另一端与气液混合出口405连通。
另外，在本发明的其他实施例中，左旋螺旋盘绕通道403和右旋螺旋盘绕通道404的连通处为发光区400的圆心402。
换句话说，发光区400为一条螺旋盘绕呈圆形的通道组成，该通道以左旋方式盘入至圆心402，以右旋方式盘出。其中，左旋螺旋盘绕通道403和右旋螺旋盘绕通道404交替排布组成圆盘型。混合后的气体和液体在发光区400内进一步混合反应，发光区400与检测件相对。
例如，利用微流控芯片进行COD值检测实验时，在气体入口101通入臭氧，在液体入口102通入葡萄糖溶液，臭氧和葡萄糖溶液在混合通道300内充分混合反应，进入发光区400，发光区400与光电倍增管相对，检测化学发光信号。具有左旋螺旋盘绕通道403和右旋螺旋盘绕通道404形成圆盘型的发光区400，使化学发光均匀发散。产生的化学发光能够均匀地被光电倍增管检测，利于化学发光反应的顺利进行和光信号的采集。其中，发光区400直径大于等于光电倍增管的直径。
此外，在本发明的另一个实施例中，左旋螺旋盘绕通道403和所述右旋螺旋盘绕通道404为等距螺旋线。
如图2所示，在本发明的一个可选实施例中，左旋螺旋盘绕通道403和右旋螺旋盘绕通道404设置有湍流槽401，湍流槽401的宽径的长度大于左旋螺旋盘绕通道403和右旋螺旋盘绕通道404的宽度。湍流槽401实现气液二相流体的短暂停留混合与充分反应，增强化学发光强度。
其中，湍流槽401垂直于气液混合物在湍流槽401内流向的方向为宽径。具体地，湍流槽401等角度均匀的分布在左旋螺旋盘绕通道403和右旋螺旋盘绕通道404上。例如左旋螺旋盘绕通道403和右旋螺旋盘绕通道404均为每隔45度分布一个湍流槽401；或者左旋螺旋盘绕通道403每隔22.5度设置一个湍流槽401，右旋螺旋盘绕通道404每隔45度设置一个湍流槽401。
进一步地，在本发明的另一个可选实施例中，湍流槽401为椭球型，椭球型的X轴长度为宽径长度。例如，椭球型湍流槽401X轴长度等于宽径长度等于1.3mm，Y轴长度为2.2mm，Z轴长度为0.25mm。
具体地，在本发明的其他可选实施例中，气体通道100、液体通道200、混合通道300、左旋螺旋盘绕通道403和右旋螺旋盘绕通道404的通道宽度均为0.5mm，深度为0.25mm。该尺寸下的微流控芯片可实现较宽的气液流量调节范围，在适当的液体流量和气体压强配比条件下可检测到化学发光正弦信号。例如，液体流量4ml/h，气体压强50kPa，可输出正弦信号。
本发明提供的微流控芯片，通过体通道内进入气体，液体通道内进入液体，气体通道与液体通道同时与混合通道连通后进入混合通道内进行混合反应，具有多组收尾顺次相连的倒S型通道可以实现气液混合的时间更长，混合更加充分，反应更加完全，并且占用面积小；反应完全的气液混合物进入倒发光区内，可以在化学发光反应过程中增强化学发光强度。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。
Claims (8)
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：气体通道、液体通道、混合通道和发光区，所述气体通道的一端为气体入口，所述液体通道的一端为液体入口，所述气体通道的另一端、所述液体通道的另一端以及所述混合通道的一端汇于一处相互连通，所述混合通道的另一端与所述发光区的一端连通，所述发光区的另一端为气液混合出口，
其中，所述混合通道包括多组首尾相连的倒S型通道。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述发光区包括左旋螺旋盘绕通道和右旋螺旋盘绕通道，所述左旋螺旋盘绕通道的一端与所述混合通道的一端连通，所述左旋螺旋盘绕通道的另一端与所述右旋螺旋盘绕通道的一端连通，所述右旋螺旋盘绕通道的另一端与所述气液混合出口连通。
3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述左旋螺旋盘绕通道和所述右旋螺旋盘绕通道的连通处为所述发光区的圆心。
4.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述左旋螺旋盘绕通道和所述右旋螺旋盘绕通道为等距螺旋线。
5.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述左旋螺旋盘绕通道和所述右旋螺旋盘绕通道设置有湍流槽，所述湍流槽的宽径的长度大于所述左旋螺旋盘绕通道和所述右旋螺旋盘绕通道的宽度，
其中，所述湍流槽垂直于气液混合物在所述湍流槽内流向的方向为宽径。
6.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，所述湍流槽为椭球型，所述椭球型的X轴长度为所述宽径长度。
7.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述混合通道包括四组首尾相连的倒S型通道。
8.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述气体通道、所述液体通道、所述混合通道、所述左旋螺旋盘绕通道和所述右旋螺旋盘绕通道的通道宽度均为0.5mm，深度为0.25mm。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20211224 |
|
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |