CN114534814A - 一种微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种微流控芯片，包括芯片本体，所述芯片本体内形成有：第一空间，所述第一空间用于容纳第一设定容量的第一溶液；第二空间，所述第二空间用于容纳第二设定容量的第二溶液；混合空间，所述混合空间沿绕所述微流控芯片轴线的方向延伸，所述混合空间的一端通过第一微流道与所述第一空间连通，所述混合空间的另一端通过第二微流道与所述第二空间连通，所述混合空间内设有若干扰流柱，所述扰流柱沿所述微流控芯片法向设置。该微流控芯片可使不同溶液更加快速和充分的混合。
Description
技术领域
本申请一般涉及生化、免疫实验装置领域，尤其涉及一种微流控芯片。
背景技术
微流控芯片是在微米级流道中对纳升级和皮升级流体样品进行精确操控的新型实验装置，现已被广泛应用于化学和生物等领域中。在微流控芯片上，形成由若干功能性空间和微流道贯通成的网络，用以完成多种化学或生物实验。用于混合不同溶液的混合空间是微流控芯片的重要部件，用于对内部微量溶液进行混合。由于微流控芯片中各功能性构件的尺寸都极小，因此在现有的微流控芯片中的混合空间内，溶液一般呈现分层状态，通过旋转电机对微流控芯片进行多次的快加速和慢减速的循环旋转，也无法将不同溶液进进行充分混合，因此相关反应多在溶液之间未被充分混合的状态下，这样实验结果会受到较大影响。
发明内容
鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种可使不同溶液更加快速和充分混合的微流控芯片。
具体技术方案如下：
本申请提供一种微流控芯片，包括芯片本体，所述芯片本体内形成有：
第一空间，所述第一空间用于容纳第一设定容量的第一溶液；
第二空间，所述第二空间用于容纳第二设定容量的第二溶液；
混合空间，所述混合空间沿绕所述微流控芯片轴线的方向延伸，所述混合空间的一端通过第一微流道与所述第一空间连通，所述混合空间的另一端通过第二微流道与所述第二空间连通，所述混合空间内设有若干扰流柱，所述扰流柱沿所述微流控芯片法向设置。
进一步，至少两个所述扰流柱沿所述微流控芯片径向形成第一扰流单元，多个所述第一扰流单元绕所述微流控芯片的轴线阵列排布。
进一步，至少一个所述扰流柱沿所述微流控芯片径向形成第二扰流单元，多个所述第二扰流单元绕所述微流控芯片的轴线阵列排布，且所述第一扰流单元与所述第二扰流单元交替排列。
进一步，任意所述第一扰流单元内的扰流柱和相邻所述第二扰流单元内的扰流柱间隔分布。
进一步，所述扰流柱为圆柱，或菱形柱，或正方形柱，或相交片状形柱。
进一步，还包括第三空间，所述第三空间的一侧通过第三微流道与所述第一空间连通，另一侧与外部连通并用于加注第一溶液。
进一步，还包括检测空间，所述检测空间有若干个且分布于微流控芯片的边缘，且均匀设于所述芯片本体边缘，所述检测空间依次通过第四微流道、环形流道和第五微流道连通至所述混合空间，所述环形流道环设于所述芯片本体上，且相对于所述检测空间更靠近所述芯片本体中心的一侧。
本申请有益效果在于：
由于所述混合空间内设有若干扰流柱，而所述扰流柱沿所述微流控芯片法向设置，因此当微流控芯片被旋转电机旋转过程中存在于所述第一空间内的第一溶液经所述第一微流道进入所述混合空间内，同时存在于所述第二空间内的第二溶液经所述第二微流道进入所述混合空间内，原本分层的第一溶液和第二溶液在流动中与所述若干扰流柱碰撞，并被不断“搅拌”，从而加速了二者的混合，并提高了混合的效果。
附图说明
通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1为本申请微流控芯片的整体结构示意图；
图2为本申请微流控芯片中A部分里扰流柱121为圆形柱体时的放大图；
图3为本申请微流控芯片中A部分里扰流柱121为正方形柱体时的放大图；
图4为本申请微流控芯片中A部分里扰流柱121为相交片状形柱体时的放大图；
图中标号：1，第一空间；2，第二空间；12，混合空间；10，第一微流道；20，第二微流道；121，扰流柱；3，第三空间；30，第三微流道；4，检测空间；40，第四微流道；41，环形流道；42，第五微流道；
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。
请参考图1，为本实施例提供的一种可使不同溶液更加快速和充分混合的微流控芯片，包括芯片本体，所述芯片本体内形成有：
第一空间1，所述第一空间1用于容纳第一设定容量的第一溶液；
第二空间2，所述第二空间2用于容纳第二设定容量的第二溶液；
混合空间12，所述混合空间12沿绕所述微流控芯片轴线的方向延伸，所述混合空间12的一端通过第一微流道10与所述第一空间1连通，所述混合空间12的另一端通过第二微流道20与所述第二空间2连通，所述混合空间12内设有若干扰流柱121，所述扰流柱121沿所述微流控芯片法向设置。
由于所述混合空间12内设有若干扰流柱121，而所述扰流柱121沿所述微流控芯片法向设置，因此当微流控芯片被旋转电机旋转过程中存在于所述第一空间1内的第一溶液经所述第一微流道10进入所述混合空间12内，同时存在于所述第二空间2内的第二溶液经所述第二微流道20进入所述混合空间12内，原本分层的第一溶液和第二溶液在流动中与所述若干扰流柱121碰撞，并被不断“搅拌”，从而加速了二者的混合，并提高了混合的效果。
其中在提升两种溶液混合效果的优选实施方式中，至少两个所述扰流柱121沿所述微流控芯片径向形成第一扰流单元，多个所述第一扰流单元绕所述微流控芯片的轴线阵列排布。
由于所述微流控芯片在被旋转电机旋转时，在所述混合空间12内的两种溶液均会绕所述微流控芯片轴线的方向运动，又由于所述第一扰流单元内的扰流柱121沿所述微流控芯片径向排列，因此两种溶液运动的方向与第一扰流单元延伸的方向垂直，两者会发生更为充分的碰撞，因此两种溶液的混合效果得到显著提升。
其中在进一步提升两种溶液混合效果的优选实施方式中，至少一个所述扰流柱121沿所述微流控芯片径向形成第二扰流单元，多个所述第二扰流单元绕所述微流控芯片的轴线阵列排布，且所述第一扰流单元与所述第二扰流单元交替排列。
由于该微流控芯片在第一扰流单元的基础上，又增设了第二扰流单元，而所述第二扰流单元内的扰流柱121亦是沿所述微流控芯片径向排布，进而使得对两种溶液的“搅拌”更为充分，混合效果得到进一步提升。
其中在更进一步提升两种溶液混合效果的优选实施方式中，任意所述第一扰流单元内的扰流柱121和相邻所述第二扰流单元内的扰流柱121间隔分布。
由于所述第一扰流单元内的扰流柱121和相邻所述第二扰流单元内的扰流柱121间隔分布，因此两种溶液在与述第一扰流单元内的扰流柱121形成的液流随即又被相邻所述第二扰流单元内的扰流柱121分隔为更分散的液流，因此两种溶液的混合效果得到了更进一步的提升。
其中在又进一步提升两种溶液混合效果的优选实施方式中，所述扰流柱121为圆柱，或菱形柱，或正方形柱，或相交片状形柱。
如图2、图3和图4中所示，通过将所述扰流柱121的横截面设置为不同的形状可将流经所述扰流柱121的溶液分割至不同的流向，进而两种溶液的混合效果也有所不同，在本实施例中，分别将扰流柱121横截面为圆形、菱形或正方形、等腰直角型的微流控芯片列位实验组1、实验组2和实验组3，并将无扰流柱121的微流控芯片作为对照组。针对以上各组微流控芯片进行混合效果实验，实验中在所述第一空间1内加入待测血清样本并在所述第二空间2内加入稀释液，通过旋转电机对各组微流控芯片进行加减速旋转，在一个旋转周期内，先是对微流控芯片进行快加速然后对其进行慢减速，并设定旋转的次数。具体的一个旋转操作为：先是在500ms时间内由2500rpm加速到4500rpm，然后在800ms时间内有4500rpm减速至2500rpm。
实验组1为7个快加速慢减速旋转，时间大约为10s；
实验组2为7个快加速慢减速旋转，时间大约为10s；
实验组3为7个快加速慢减速旋转，时间大约为10s；
对照组为20个快加速慢减速旋转，时间大约为30s；
每组微流控芯片的旋转实验均重复10次，各组溶液经旋转后的混合结果如下表，表中数据均为经旋转后各微流控芯片内混合溶液的吸光度值，其中吸光度值的波动越小，则混合的效果越好，在吸光度的测量过程中，对每次实验得到的混合溶液使用800nm波长且光强为I0的入射光进行照射，然后测量出射光中波长为340nm的光强度，记为I1，则混合溶液的吸光度A＝log(I0/I1)。
由上述实验结果可得，实验组1、实验组2、实验组3和对照组的吸光度的均值分别为：0.0131、0.0136、0.0129和0.0152，因此上述4组微流控芯片吸光度稳定性，也即相对标准偏差分别为4.9％、3.9％、1.9％和13.3％，由此可知，通过在所述混合空间12内设置所述扰流柱121，可有效提升两种溶液的混合速度和混合效果，而随着所述扰流柱121截面形状对液流产生的作用逐渐增大，两种溶液的混合速度和效果均会得到有进一步的提升。其中相交片状形柱体的两个片状柱体之间的角度范围为60°-120°，优选为90°。
其中在提升实验便利性的优选实施方式中，还包括第三空间3，所述第三空间3的一侧通过第三微流道30与所述第一空间1连通，另一侧与外部连通并用于加注第一溶液。
由于所述第一空间1通过所述第三微流道30与所述第三空间连通，而所述第三空间3内用于加注第一溶液，因此在试验过程中，尤其是在需要多次重复实验的情况下，无需对所述微流控芯片内进行多次加注，因此提升了实验的便利性。
其中在提升实验结果获取的便利性的优选实施方式中，还包括检测空间4，所述检测空间4有若干个且分布于微流控芯片的边缘，且均匀设于所述芯片本体边缘，所述检测空间4依次通过第四微流道40、环形流道41和第五微流道42连通至所述混合空间12，所述环形流道41环设于所述芯片本体上，且相对于所述检测空间4更靠近所述芯片本体中心的一侧。
由于所述检测空间4通过第四微流道40、环形流道41和第五微流道42连通至所述混合空间12，而所述环形流道41环设于所述芯片本体上，且相对于所述检测空间4更靠近所述芯片本体中心的一侧，又所述检测空间4分布于微流控芯片的边缘，因此在微流控芯片经过旋转后，所述混合空间12内经过充分混合的两种溶液即会相对均匀地流至各所述检测空间4中去，这样便于对溶液混合效果进行测试。
以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。
Claims (7)
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括芯片本体，所述芯片本体内形成有：
第一空间(1)，所述第一空间(1)用于容纳第一设定容量的第一溶液；
第二空间(2)，所述第二空间(2)用于容纳第二设定容量的第二溶液；
混合空间(12)，所述混合空间(12)沿绕所述微流控芯片轴线的方向延伸，所述混合空间(12)的一端通过第一微流道(10)与所述第一空间(1)连通，所述混合空间(12)的另一端通过第二微流道(20)与所述第二空间(2)连通，所述混合空间(12)内设有若干扰流柱(121)，所述扰流柱(121)沿所述微流控芯片法向设置。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，至少两个所述扰流柱(121)沿所述微流控芯片径向形成第一扰流单元，多个所述第一扰流单元绕所述微流控芯片的轴线阵列排布。
3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，至少一个所述扰流柱(121)沿所述微流控芯片径向形成第二扰流单元，多个所述第二扰流单元绕所述微流控芯片的轴线阵列排布，且所述第一扰流单元与所述第二扰流单元交替排列。
4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，任意所述第一扰流单元内的扰流柱(121)和相邻所述第二扰流单元内的扰流柱(121)间隔分布。
5.根据权利要求1-4中任意一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述扰流柱(121)为圆柱，或菱形柱，或正方形柱，或相交片状形柱。
6.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，还包括第三空间(3)，所述第三空间(3)的一侧通过第三微流道(30)与所述第一空间(1)连通，另一侧与外部连通并用于加注第一溶液。
7.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，还包括检测空间(4)，所述检测空间(4)有若干个且分布于微流控芯片的边缘，且均匀设于所述芯片本体边缘，所述检测空间(4)依次通过第四微流道(40)、环形流道(41)和第五微流道(42)连通至所述混合空间(12)，所述环形流道(41)环设于所述芯片本体上，且相对于所述检测空间(4)更靠近所述芯片本体中心的一侧。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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