CN114177957B - 一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片，涉及微流控技术领域。本发明包括玻璃基底，所述玻璃基底的表面开设有第一储液开孔，所述第一储液开孔的一侧设置有第二储液开孔，所述第二储液开孔的另一侧设置有第三储液开孔，所述玻璃基底的底端面贴合有高分子基底，所述高分子基底的上表面开设有微流通管，所述微流通管的一端设置有交叉通道处。本发明将储液结构集成于作为机械支持结构的玻璃基底上，样品直接与高分子基底连接，舍去样品导入的中间液路连接，大大缩小了管路填充体积，提高了样品的利用率，在玻璃上开孔为常规加工工艺，费用低，可根据微流控芯片的具体用途和结构灵活改变开孔的体积和位置，灵活性更好。
Description
技术领域
本发明涉及微流控技术领域，特别是涉及一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片。
背景技术
微流控技术是把生物、医学、化学分析过程中的样品制备、反应、分离、检测等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的技术。微流控芯片由微流道构成的不同功能的模块相互连接而成，微流控芯片采用类似半导体的微机电加工技术在芯片上构建微流路系统，将实验与分析过程转移到由微流道和液体小室组成的芯片结构上，加载样品和反应液后，采用微泵微阀等方法驱动芯片中样品和缓冲液的流动，形成微流路，于芯片上进行一种或连续多种的反应。当前荧光、电化学和化学等多种检测系统，与质谱等分析手段结合的很多检测手段已经被用在微流控芯片中，对样品进行快速、准确和高通量分析，微流控芯片可以把样品的处理和样品检测等多个步骤集成在一张芯片上，非常有利于设备的小型化和自动化，也有利于成本的降低。
在微流控芯片的所有操作中，将外界的样品导入到微流控芯片是关键操作，由于目前使用的接头和导管的填充体积往往高达几十到上百微升，且减少填充体积存在诸多困难，因此对于极小体积样本，样品在导入微流控芯片时在管路上已经遭受大幅度损失，极大的限制了微流控技术优势的发挥和在小体积样本中的应用。
发明内容
本发明的目的在于提供一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片，以解决现有的问题：样品在导入微流控芯片时在管路上已经遭受大幅度损失，极大的限制了微流控技术优势的发挥和在小体积样本中的应用。
为解决上述技术问题，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明为一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片，一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片，包括玻璃基底，所述玻璃基底的表面开设有第一储液开孔，所述第一储液开孔的一侧设置有第二储液开孔，所述第二储液开孔的另一侧设置有第三储液开孔，所述玻璃基底的底端面贴合有高分子基底，所述高分子基底的上表面开设有微流通管，所述微流通管的一端设置有交叉通道处。
进一步地，所述玻璃基底为钠钙、硼硅、石英的玻璃组成，且所述玻璃基底的厚度为2-15mm，作为机械支撑结构，具有一定的强度。
进一步地，所述第一储液开孔为上下通孔设计，且第一储液开孔的底部开孔被所述高分子基底的上端面进行覆盖闭合，所述第一储液开孔贯穿于所述玻璃基底的内部，与玻璃基底结合为一体。
进一步地，所述第一储液开孔的上端开孔采用开放设计。
进一步地，所述第一储液开孔的底部开孔与凹陷设计的微流通管保持连通，通过对第一储液开孔处施加气压的方式将其中的液体样品导入微流控芯片的微流通管内。
进一步地，所述第一储液开孔、第二储液开孔和第三储液开孔均具有相似构造，且微流通管均与储液开孔保持连通。
进一步地，所述高分子基底采用硅氧烷等高分子材料制成，所述玻璃基底与所述高分子基底之间通过共价键结合。
1、本发明将储液结构集成于作为机械支持结构的玻璃基底上，样品直接与高分子基底连接，舍去样品导入的中间液路连接，大大缩小了管路填充体积，提高了样品的利用率；
2、本发明在玻璃上开孔为常规加工工艺，费用低，可根据微流控芯片的具体用途和结构灵活改变开孔的体积和位置，灵活性更好。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅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为本发明一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片的结构示意图；
图2为本发明一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片的正视截面图；
图3为本发明一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片的俯视截面图。
图4为本发明一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片的俯视图。
附图中，各标号所代表的部件列表如下：
1、玻璃基底；2、第一储液开孔；3、第二储液开孔；4、第三储液开孔；5、高分子基底；6、微流通管；7、交叉通道处。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅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它实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1、图2和图3所示，本发明为一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片，包括玻璃基底1，使用激光或者其它技术手段将整块玻璃切割成所需要的形状，并按照储液开孔的形状和尺寸要求开出通孔，完成玻璃基底1的加工。玻璃基底1的表面开设有第一储液开孔2，第一储液开孔2的一侧设置有第二储液开孔3，第二储液开孔3的另一侧设置有第三储液开孔4，储液开孔可根据需求自由开设多组，并不局限与上述三组，玻璃基底1的底端面贴合有高分子基底5，高分子基底5的上表面开设有微流通管6，微流通管6可组成各种结构，交叉通道处7为一种代表性的结构，微流道6开设于高分子基底5的上端面呈凹陷结构。高分子基底5采用硅氧烷等高分子材料制成，玻璃基底1与高分子基底5之间通过共价键结合。
如图1、图2和图4所示，玻璃基底1为钠钙、硼硅、石英的玻璃组成，且玻璃基底1的厚度为2-15mm，作为机械支撑结构，具有一定的强度。第一储液开孔2、第二储液开孔3和第三储液开孔4均具有类似构造，且微流通管6均与第一储液开孔2、第二储液开孔3和第三储液开孔4保持连通。
如图2和图3所示，第一储液开孔2为上下通孔设计，且第一储液开孔2的底部开孔被高分子基底5的上端面进行覆盖闭合，第一储液开孔2贯穿于玻璃基底1的内部。第一储液开孔2的上端开孔采用开放设计。第一储液开孔2的底部开孔与凹陷设计的微流通管6保持连通，通过对第一储液开孔2处施加气压的方式将其中的液体样品导入微流控芯片的微流通管6内。
本实施例的一个具体应用为：在使用该装置时，在生产该微流控芯片的过程中，首先按照需求在玻璃基底1的表面上加工出第一储液开孔2、第二储液开孔3和第三储液开孔4，同时将微流通管6通过注塑或者倒模的方式加工在高分子基底5的上端面，最后将第一储液开孔2、第二储液开孔3和第三储液开孔4与微流通管6的入口和出口对准，将玻璃基底1和高分子基底5在等离子清洗机中处理后，玻璃基底1和高分子基底5表面的硅氧键打开，将两者压紧形成紧密接触后，其接触面上的硅氧键会重新形成，将玻璃基底1和高分子基底5牢固结合在一起，在玻璃基底1和高分子基底5键合过程中，要保证高分子基底5的入口和出口与第一储液开孔2、第二储液开孔3和第三储液开孔4对准，保证第一储液开孔2、第二储液开孔3和第三储液开孔4的底部完全被高分子基底5覆盖并密封孔。在使用芯片过程中，将油注入至第一储液开孔2中，然后将水基溶液或者水注入至第二储液开孔3中，并对第一储液开孔2和第二储液开孔3施加压力，由于第一储液开孔2和第二储液开孔3的孔底密封，油和水在压力的驱动下流入至微流通管6的内部，并在交叉通道处7处发生汇集剪切，形成微小水滴，并流入至第三储液开孔4处，在实验结束后，将第三储液开孔4中的生成物取出，可用于后续的反应或者检测。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”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一定指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何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。本发明仅受权利要求书及其全部范围和等效物的限制。
Claims (6)
1.一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片，其特征在于：包括玻璃基底(1)，所述玻璃基底(1)的表面开设有第一储液开孔(2)，所述第一储液开孔(2)的一侧设置有第二储液开孔(3)，所述第二储液开孔(3)的另一侧设置有第三储液开孔(4)，所述玻璃基底(1)的底端面贴合有高分子基底(5)，所述玻璃基底(1)与所述高分子基底(5)之间通过共价键结合密封，所述高分子基底(5)的上表面开设有微流通管(6)，所述微流通管(6)的一端设置有交叉通道处(7)，所述微流通管(6)开设于高分子基底(5)的上端面呈凹陷结构；所述第一储液开孔(2)、第二储液开孔(3)和第三储液开孔(4)均具有相似构造，且微流通管(6)均与第一储液开孔(2)、第二储液开孔(3)和第三储液开孔(4)保持连通；
在使用芯片过程中，将油注入至第一储液开孔(2)中，然后将水基溶液或者水注入至第二储液开孔(3)中，并对第一储液开孔(2)和第二储液开孔(3)施加压力，由于第一储液开孔(2)和第二储液开孔(3)的孔底密封，油和水在压力的驱动下流入至微流通管(6)的内部，并在交叉通道处(7)发生汇集剪切，形成微小水滴，并流入至第三储液开孔(4)处。
2.根据权利要求1所述的一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片，其特征在于，所述玻璃基底(1)为钠钙、硼硅、石英的玻璃组成，且所述玻璃基底(1)的厚度为2-15mm。
3.根据权利要求1所述的一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片，其特征在于，所述第一储液开孔(2)为上下通孔设计，所述第一储液开孔(2)贯穿于所述玻璃基底(1)的内部，且第一储液开孔(2)的底部开孔被所述高分子基底(5)的上端面进行覆盖闭合。
4.根据权利要求1所述的一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片，其特征在于，所述第一储液开孔(2)的上端开孔采用开放设计。
5.根据权利要求1所述的一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片，其特征在于，所述第一储液开孔(2)的底部开孔与凹陷设计的微流通管(6)保持连通。
6.根据权利要求1所述的一种使用玻璃基底作为储液结构的微流控芯片，其特征在于，所述高分子基底(5)采用硅氧烷高分子材料制成。
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Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105420103A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-03-23 | 内江师范学院 | 一种简易的微流控芯片及细胞分析方法 |
| CN205856486U (zh) * | 2015-12-07 | 2017-01-04 | 内江师范学院 | 一种简易的微流控芯片 |
| WO2021159521A1 (zh) * | 2020-02-14 | 2021-08-19 | 京东方科技集团股份有限公司 | 微流控检测芯片及其使用方法 |
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2021
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Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105420103A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-03-23 | 内江师范学院 | 一种简易的微流控芯片及细胞分析方法 |
| CN205856486U (zh) * | 2015-12-07 | 2017-01-04 | 内江师范学院 | 一种简易的微流控芯片 |
| WO2021159521A1 (zh) * | 2020-02-14 | 2021-08-19 | 京东方科技集团股份有限公司 | 微流控检测芯片及其使用方法 |
Non-Patent Citations (2)
| Title |
|---|
| 彭承琳.《生物医学传感器原理与应用 第2版》.2011,第221-222页. * |
| 李艳芳.《现代临床诊疗与新进展》.2016,第305-306页. * |
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