CN116673077A - 微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微流控芯片，涉及微流控微反应器技术，包括第一板面和第二板面，所述第一板面和第二板面紧密贴合，所述第一板面和/或第二板面相互贴合的一面开设有微流控通道，所述第一板面和/或第二板面上开设有进液口和出液口，所述进液口和出液口分别与微流控通道连通，且所述进液口至少设置有两个；所述第一板面和第二板面之间设置有连接装置，用于紧固连接第一板面和第二板面，且所述第一板面和第二板面之间还设置有定位装置。通过螺丝钉将第一板面和第二板面紧固连接，并通过定位销实现第一板面和第二板面的相对定位，使微流控芯片能够反复拆卸，有助于提高微流控芯片的结果重现性，且结构简单，安装方便。

Description

微流控芯片

技术领域

本发明涉及微流控微反应器技术，具体地，涉及一种微流控芯片。

背景技术

微流控是指在5-500微米微管中控制流体流动的技术。这是一个集物理、微电子、材料、化学、生物学、医学等学科于一体的新型跨学科研究领域。它可以在单个微小芯片上进行样品混合、反应、分离、检测等其他基本操作。利用微通道内流体独有的尺度效应,能够将样品处理和反应效率提高到原先的百倍以上,精准快速地获取样品中的大量信息,从而达到样品损耗少、检测速度快、高通量输出以及可在线自动化操作的目的。

微流体系统主要包括泵、注射器、芯片、软件。其中芯片的好坏对整个系统的性能起着决定性的影响。目前，基于PDMS的微流控芯片被广泛应用，但本身的应用，特别是在药物生产领域的应用有着许多限制。例如，对很多有机溶剂如氯仿乙醚等不耐受，限定了应用场景；不能热压灭菌和化学处理消毒，不符合GMP生产要求；高压力下容易变形，生产速度有限；不能拆卸，易于堵塞，难以满足长期使用的需要。

现有公开号为CN107649207A的中国专利，其公开了一种以聚二甲基硅氧烷作为基片材质的微流控芯片装置，该微流控芯片的结构包括相互贴合装设在一起的基片和盖片，该微流控芯片其试样液流进样端与该试样液流流动的终端相互远离，该进样端与该终端之间的距离介于3厘米与10厘米之间，该微流控芯片其试样液流进样端开设有进样端液池，该试样液流流动的终端开设有终端液池，芯片内的管道其两端分别与所述进样端液池及所述终端液池连通，其特征在于，该基片其材质是聚二甲基硅氧烷材质，该基片其表面是原生形态的表面，该原生形态的表面其意思指的是没有经过任何表面化学修饰或任何表面化学改性的该材质的原生形态的表面，该装置的结构还包括合页式夹具，该合页式夹具其外形轮廓形似合页，该合页式夹具由相互铰接在一起的两个页片以及贯穿该两个页片的一个紧固螺丝以及一个与该紧固螺丝匹配并与该紧固螺丝套接在一起的用于手动紧固及手动松脱的螺帽构成，该合页式夹具的两个页片各以其末梢相互靠拢并夹持该微流控芯片。

发明人认为现有技术中的微流控芯片对有机溶剂耐受性差，不能热压灭菌和化学处理消毒，高压力下容易变形，易于堵塞，难以满足长期使用的需要，存在待改进之处。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种微流控芯片。

根据本发明提供的一种微流控芯片,包括第一板面和第二板面，所述第一板面和第二板面紧密贴合，所述第一板面和/或第二板面相互贴合的一面开设有微流控通道，所述第一板面和/或第二板面上开设有进液口和出液口，所述进液口和出液口分别与微流控通道连通，且所述进液口至少设置有两个；所述第一板面和第二板面之间设置有连接装置，用于紧固连接第一板面和第二板面，且所述第一板面和第二板面之间还设置有定位装置。

优选地，所述微流控通道包括支流道和主流道，所述支流道位于主流道的上游，所述支流道与进液口连通，所述主流道的下游与出液口连通；且多个所述支流道(31)内的液体合流进入主流道，所述主流道内的液体经过多次分流、合流后流出。

优选地，所述第一板面和第二板面的材料均包括不锈钢、铝、镍、黄铜、银、钛合金以及聚四氟乙烯。

优选地，所述微流控通道在第一板面和/或第二板面相互靠近的一侧呈凹陷设置，且所述微流控通道的深度为微米级。

优选地，所述第一板面和第二板面相互贴合的侧壁上嵌入安装有密封胶圈，所述密封胶圈包围微流控通道。

优选地，所述连接装置包括螺丝钉，所述螺丝钉螺纹连接第一板面和第二板面，且所述螺丝钉在第一板面和第二板面之间对称安装有多个。

优选地，所述定位装置包括定位销，所述定位销在第一板面和第二板面上呈对称设置，且所述第一板面和第二板面上均开设有与定位销相对应的定位孔。

优选地，任一所述进液口和出液口均安装有连接配件，所述连接配件包括中空连通管以及螺纹部，所述螺纹部位于中空连通管的下侧，且所述螺纹部与对应的进液口或出液口的内壁螺纹配合。

优选地，所述微流控芯片用于纳米药物载体的制备。

优选地，所述第一板面和第二板面的材质符合GMP标准。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

1、本发明通过将微流控流道设置在第一板面和第二板面之间，通过螺丝钉将第一板面和第二板面紧固连接，并通过定位销实现第一板面和第二板面的相对定位，使微流控芯片能够反复拆卸，有助于提高微流控芯片的结果重现性，且结构简单，安装方便；

2、本发明通过密封胶圈包围微流控流道，并借助螺丝钉紧固连接第一板面和第二板面，从而压紧微流控流道，有助于提高密封的可靠性，进而有助于防止高流速、高压力的制备过程中溶液的泄露；

3、本发明通过设置在主流道上的环形流道，使主流道内的液体通过环形流道时，先分流，再合流，有助于提高液体的可操作性、混合加工的便捷性以及混合加工的效果；

4、本发明通过使用金属材料制作微流控芯片，有助于提高微流控芯片的对有机溶剂的耐受性、耐热性、稳定性、耐腐蚀性，且随温度变化性质变化小，不易老化；机械强度高，能够耐受更高的流速，不易损坏和变形，可实现高通量生产；能够拆卸和清洗，可以长时间反复使用；可以耐受热压灭菌和化学处理消毒，不会向体系中带入有害物质，能够符合GMP生产要求。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明主要体现实施例1中微流控芯片整体结构的爆炸示意图；

图2为本发明主要体现实施例2和实施例4中第二板面整体结构的示意图；

图3为本发明主要体现实施例2和实施例3中微流控流道整体结构的示意图；

图4为本发明主要体现实施例2和实施例4中第一板面整体结构的示意图；

图5为本发明主要体现实施例2中连接配件整体结构的示意图；

图6为本发明主要体现实施例4中定位销在第二板面上安装结构的爆炸示意图。

图中所示：

第一板面1 中空连通管61

第二板面2 螺纹部62

微流控通道3 密封胶圈7

支流道31 螺丝钉8

主流道32 螺纹孔81

环形流道33 螺纹盲孔82

进液口4 定位销9

出液口5 定位孔91

连接配件6

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变化和改进。这些都属于本发明的保护范围。

实施例1

如图1所示，根据本发明提供的一种微流控芯片，包括第一板面1和第二板面2，第一板面1和第二板面2紧密贴合，且第一板面1和/或第二板面2相互贴合的一面开设有微流控通道3，第一板面1和/或第二板面2上开设有进液口4和出液口5，进液口4和出液口5分别与微流控通道3连通，且进液口4至少设置有两个。

第一板面1和第二板面2的材料均包括不锈钢、铝、镍、黄铜、银、钛合金以及聚四氟乙烯。其中本申请优选使用不锈钢、铝、镍、黄铜、银以及钛合金等金属材料，金属材料相较于其它聚合物而言，耐热性好，随温度变化性质变化小，不易老化，机械强度高不易损坏和变形，可以维持微流控高流速、高压力条件下的稳定性；且金属材料相较于其它聚合物而言，耐腐蚀性更好，可以承载多种强腐蚀性的有机试剂的长时间侵蚀，而本身性能不发生改变，可以长时间反复使用。

微流控通道3在第一板面1和/或第二板面2相互靠近的一侧呈凹陷设置，且微流控通道3的深度为微米级。

第一板面1和第二板面2贴合紧密，具有足够的密封性能，微流控通道3位于第一板面1和第二板面2之间，因此微流控通道3可以是通过蚀刻的方式成形在第一板面1上，微流控通道3也可以是通过蚀刻的方式成形在第二板面2上，微流控通道3还可以是通过蚀刻的方式分别在第一板面1和第二板面2上成形并贴合组装而成。

第一板面1和第二板面2之间设置有连接装置，用于紧固连接第一板面1和第二板面2，连接装置可以是现有技术中常用的连接装置，用于将第一板面1和第二板面2紧固连接，且使第一板面1和第二板面2的贴合面满足微米级的密封要求。第一板面1和第二板面2之间还设置有定位装置，定位装置可以是现有技术中常用的定位装置，定位装置能够防止第一板面1和第二板面2在拆洗、安装过程中发生偏移，利于制备的重现性。

微流控芯片的一种可行的实施方案为：用于纳米药物载体的制备，尤其是用于纳米晶、脂质体、纳米复合物等纳米药物载体的制备。应用在纳米药物载体的制备领域时，第一板面1和第二板面2的材质符合GMP标准，本申请优选的方案为采用不锈钢或聚四氟乙烯材料，其耐受有机溶剂广，能够加热灭菌，且能够适应更大的液体流速和压力。

实施例2

如图2和图3所示，基于实施例1，根据本发明提供的一种微流控芯片，微流控通道3包括支流道31和主流道32，支流道31位于主流道32的上游，支流道31与进液口4连通，且支流道31与进液口4一一对应连通，主流道32的下游与出液口5连通，且多个支流道31内的液体合流进入主流道32，主流道32内的液体经过多次分流、合流后流出。

一种可实施的方案为：主流道32的上游和下游之间设置有环形流道33。发明人认为由于加工条件以及实际需求的限制，主流道32的上游和下游之间设置的流道，还可以为矩形、梯形以及三角形等规则形状，也还可以是能够使流经的液体先分流再合流的不规则形状。本申请以主流道32的上游和下游之间设置有环形流道33为例进行阐述。

可行的一种实施方式，进液口4在第一板面1上开设有两个，微流控通道3蚀刻在第二板面2靠近第一板面1的一侧，微流控通道3包括两个支流道31，且两个支流道31分别与两个进液口4连通。进一步地，环形流道33在主流道32的上游和下游之间设置有四个。药物制剂通过两个进液口4分别进入主流道32进行混合，当主流道32内的液体通过环形流道33时，先分流，再合流，有助于提高液体的可操作性、混合加工的便捷性以及混合加工的效果。

如图4和图5所示，再进一步地，两个进液口4和一个出液口5均安装有连接配件6，任一连接配件6包括中空连通管61以及螺纹部62，螺纹部62位于中空连通管61的下侧，且螺纹部62与对应的进液口4或出液口5的内壁螺纹配合，中空连通管61与对应的进液口4或出液口5连通。连接配件6可以与螺纹套管接头配合使用，其与进液口4或出液口5螺纹配合，具有良好的密封效果，并且可以进行快速、简单的操作，安装方便。

实施例3

如图3所示，基于实施例2，根据本发明提供的一种微流控芯片，关于微流控通道3一种可行的方案：微流控通道3的截面形状为矩形或梯形微流控通道3的深度为200μm，两个支流道31之间的夹角为110°，两个支流道31与主流道32的连接端均形成有收缩式窄端，收缩式窄端的横切面宽度为160μm，支流道31的横切面宽度为320μm，主流道32的横切面宽度为160μm，从而使支流道31内的液体能够加速流入主流道32内。

环形流道33的内环直径为320μm，外环半径为640μm，且自主流道32的上游至下游的四个环形流道33中心连线的夹角均为120°。

从而实现了微流控通道3的微米级设计，且能够通过机械加工的方式制造而成。

实施例4

如图2、图4以及图6所示，基于实施例1、实施例2以及实施例3，根据本发明提供的一种微流控芯片，第一板面1和第二板面2相互贴合的侧壁上嵌入安装有密封胶圈7，密封胶圈7包围微流控通道3。第二板面2靠近第一板面1的侧壁上蚀刻有嵌入槽，嵌入槽呈矩形，且嵌入槽包围微流控通道3，密封胶圈7嵌入安装再嵌入槽内。且紧固连接第一板面1和第二板面2的连接装置，将第一板面1和第二板面2压紧，同时，也将密封胶圈7压紧在嵌入槽内，提高了第一板面1和第二板面2之间的密封效果，可在高流速、高压力的制备过程中，防止溶液的泄露。

连接装置包括螺丝钉8，螺丝钉8螺纹连接第一板面1和第二板面2，且螺丝钉8在第一板面1和第二板面2之间对称安装有多个。

一种可实施的方案，螺丝钉8设置有六个，六个螺丝钉8分为两组，任一组均包括三个等间隔设置的螺丝钉8，且两组螺丝钉8呈称间隔设置，现以一个螺丝钉8与第一板面1和第二板面2的连接方式为例进行阐述：

第一板面1上开设有贯穿的螺纹孔81，第二板面2上开设有螺纹盲孔82，螺丝钉8的螺纹端自第一板面1上的螺纹孔81背离第二板面2的一侧穿入并穿出，螺丝钉8穿出螺纹孔81的一段穿入螺纹盲孔82内，且螺丝钉8分别与第一板面1上的螺纹孔81和第二板面2上的螺纹盲孔82螺纹配合，从而实现对第一板面1和第二板面2的紧固连接。

定位装置包括定位销9，定位销9在第一板面1和第二板面2上呈间隔对称设置两个，第一板面1和第二板面2上均开设有与定位销9相对应的定位孔91，第一板面1上的定位孔91为通孔，第二板面2上的定位孔91为盲孔。

定位销9穿入第一板面1上对应的定位孔91并穿出，定位销9的穿出端穿入第二板面2上的定位孔91内，且定位销9分别与第一板面1上的定位孔91和第二板面2上的定位孔91过盈配合。

借助两个呈对称设置的定位销9，能够实现第一板面1和第二板面2的定位安装，能够防止在拆洗过程中第一板面1和第二板面2发生偏移，利于制备的重现性。

在本申请的描述中，需要理解的是，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申请和简化描述，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申请的限制。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变化或修改，这并不影响本发明的实质内容。在不冲突的情况下，本申请的实施例和实施例中的特征可以任意相互组合。

Claims (10)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括第一板面(1)和第二板面(2)，所述第一板面(1)和第二板面(2)紧密贴合，所述第一板面(1)和/或第二板面(2)相互贴合的一面开设有微流控通道(3)，所述第一板面(1)和/或第二板面(2)上开设有进液口(4)和出液口(5)，所述进液口(4)和出液口(5)分别与微流控通道(3)连通，且所述进液口(4)至少设置有两个；

所述第一板面(1)和第二板面(2)之间设置有连接装置，用于紧固连接第一板面(1)和第二板面(2)，且所述第一板面(1)和第二板面(2)之间还设置有定位装置。

2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控通道(3)包括支流道(31)和主流道(32)，所述支流道(31)位于主流道(32)的上游，所述支流道(31)与进液口(4)连通，所述主流道(32)的下游与出液口(5)连通；

且多个所述支流道(31)内的液体合流进入主流道(32)，所述主流道(32)内的液体经过多次分流、合流后流出。

3.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一板面(1)和第二板面(2)的材料均包括不锈钢、铝、镍、黄铜、银、钛合金以及聚四氟乙烯。

4.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控通道(3)在第一板面(1)和/或第二板面(2)相互靠近的一侧呈凹陷设置，且所述微流控通道(3)的深度为微米级。

5.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一板面(1)和第二板面(2)相互贴合的侧壁上嵌入安装有密封胶圈(7)，所述密封胶圈(7)包围微流控通道(3)。

6.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述连接装置包括螺丝钉(8)，所述螺丝钉(8)螺纹连接第一板面(1)和第二板面(2)，且所述螺丝钉(8)在第一板面(1)和第二板面(2)之间对称安装有多个。

7.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述定位装置包括定位销(9)，所述定位销(9)在第一板面(1)和第二板面(2)上呈对称设置，且所述第一板面(1)和第二板面(2)上均开设有与定位销(9)相对应的定位孔(91)。

8.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，任一所述进液口(4)和出液口(5)均安装有连接配件(6)，所述连接配件(6)包括中空连通管(61)以及螺纹部(62)，所述螺纹部(62)位于中空连通管(61)的下侧，且所述螺纹部(62)与对应的进液口(4)或出液口(5)的内壁螺纹配合。

9.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片用于纳米药物载体的制备。

10.如权利要求9所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一板面(1)和第二板面(2)的材质符合GMP标准。