CN203123985U

CN203123985U - 三维纸质微流控芯片

Info

Publication number: CN203123985U
Application number: CN 201320069523
Authority: CN
Inventors: 张开庆; 张淞; 何伟国
Original assignee: GUANGZHOU BAODI TECHNOLOGY Co Ltd
Current assignee: Guangzhou City Biotron Biotechnology Co ltd
Priority date: 2013-02-06
Filing date: 2013-02-06
Publication date: 2013-08-14
Anticipated expiration: 2023-02-06

Abstract

本实用新型涉及一种三维纸质微流控芯片，该三维纸质微流控芯片，包括：依次重叠在一起的试剂加载纸片、样液分散纸片、第一进样纸片、保护层纸片，所述还包括位于样液分散纸片与第一进样纸片之间，或者位于第一进样纸片与保护层纸片之间的第二进样纸片。所述第一进样纸片设有空心条形通道，所述第二进样纸片设有第一条形通道。所述空心条形通道、第一条形通道使样液该三维纸质微流控芯片内的迁移速度远远快于普通纸质微流控芯片。

Description

三维纸质微流控芯片

技术领域

本实用新型涉及一种微流控芯片，尤其是涉及一种三维纸质微流控芯片。

背景技术

微流控芯片又称芯片实验室，是一种以在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术。它具有将化学和生物实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米芯片上的能力，目前已经显示了重要的应用前景。

纸质微流控芯片是近期发展起来的一种新的微流控芯片形式。与普通意义上的微流控芯片基材相比它具有成本低、制备简单、无需复杂外围设备等特点。目前，公知的三维纸质微流控芯片均是由二维平面的纸质微流控芯片经过胶层粘贴或刚性板螺栓装置压紧等方式组装而成的，具有连续的三维微通道。其结构一般包括进样区、样液输送通道、试剂加载区及观测区。将进样区浸入样品溶液或将样品溶液加入进样区，样品溶液会沿样液输送通道，经过试剂加载区，迁移至观测区，并在迁移过程中实现分离、反应、检测等基本操作。现有的三维纸质微流控芯片存在着样液迁移速度慢及加工工艺复杂的不足。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种三维纸质微流控芯片，样品溶液在该三维纸质微流控芯片上迁移速度快，而且加工工艺简单。

本实用新型三维纸质微流控芯片采用以下技术方案：

一种三维纸质微流控芯片，包括依次重叠在一起的试剂加载纸片、样液分散纸片、第一进样纸片、保护层纸片；试剂加载纸片设有第一进样孔、至少两个试剂加载点；样液分散纸片设有第二进样孔、与试剂加载点数量相同且均相通于连接点的分散通道，第二进样孔与分散通道隔离；第一进样纸片设有空心条形通道；三维纸质微流控芯片还包括位于样液分散纸片与第一进样纸片之间，或者位于第一进样纸片与保护层纸片之间的第二进样纸片；第二进样纸片设有第三进样孔、与第三进样孔相通的第一条形通道；第一进样孔、试剂加载点、第二进样孔、分散通道、空心条形通道、第三进样孔、第一条形通道的外周均设有防止样液扩散到纸片的其余区域的疏水屏障；所述第一进样孔、第二进样孔、空心条形通道、第三进样孔均相通；所述第一条形通道与空心条形通道至少部分相通；第一条形通道或空心条形通道与分散通道相通于连接点；分散通道与试剂加载点相通；保护层纸片设有防止样液从第一条形通道或空心条形通道扩散至保护层纸片的疏水屏障。

所述试剂加载点为试剂加载纸片的部分纸板，且含有与样液反应或其它用途的试剂；所述分散通道和第一条形通道均为对应纸片上的纸条，所述空心条形通道为第一进样纸片上的条形通孔。所述第一进样孔、第二进样孔、第三进样孔为样液提供一个短暂的储存空间；第一条形通道与空心条形通道相结合形成横向进液通道，大大加快了样液在三维纸质微流控芯片中的迁移速度。

进一步的，所述第二进样纸片的数量为2，分别位于第一进样纸片两侧。

所述第二进样纸片的数量为1，并位于样液分散纸片与第一进样纸片之间；所述三维纸质微流控芯片还包括位于第一进样纸片与保护层纸片的第三进样纸片；所述第三进样纸片设有第二条形通道；第二条形通道与空心条形通道至少两端通道相通；所述第二条形通道外周设有防止样液扩散到纸片的其余区域的疏水屏障。所述第二条形通道为第三进样纸片的纸条。

所述三维纸质微流控芯片还包括位于样液分散纸片与第二进样纸片之间的样液传递纸片；样液传递纸片设有第四进样孔、传递通道，第四进样孔与传递通道隔离；所述第二进样孔通过第四进样孔与第三进样孔相通；所述连接点通过传递通道与第一条形通道相通；所述第四进样孔及传递通道外周设有防止样液扩散到纸片的其余区域的疏水屏障。所述传递通道为样液传递纸片的一小区域纸板。所述样液传递纸片可防止样液在分散通道与第一条形通道之间发生串流。

进一步的，所述传递通道为圆形通道。

所述三维纸质微流控芯片还包括重叠在试剂加载纸片上的观测纸片，观测纸片设有第五进样孔、观测点、对照点；第五进样孔与第一进样孔相通；观测点的数量与加载点的数量相同，且观测点与加载点相通；第五进样孔、观测点、对照点外周设有防止样液扩散到纸片的其余区域的疏水屏障。所述观测点、对照点均为三维纸质微流控芯片上的部分纸板。

所述三维纸质微流控芯片还包括将纸片压紧的壳体，壳体包括上盖、下盖；上盖设有与第五进样孔相通的第六进样孔，与观测点、对照点相通的观测孔；所述上盖或下盖设有限定纸片位置的纸片槽。

所述下盖设有与保护层纸片紧密贴合的增压凸台，所述增压凸台令纸片更紧密接触，防止样液在纸片之间的间隙流动或停留。

所述上盖或下盖设有至少部分位于纸片槽内部区域的定位柱，所述纸片均设有与定位柱配合的定位孔。

所述定位柱固定于下盖，所述上盖设有与定位柱配合的定位通孔。

所述三维纸质微流控芯片还包括位于观测纸片与上盖之间的进样口胶片，进样口胶片设有第七进样孔，所述第六进样孔与第五进样孔通过第七进样孔相通。进样口胶片将所述观测纸片贴合于上盖，可防止样液流至所述观测纸片与上盖的间隙。

所述纸片设有组装方向指示箭头以及组装序号，便于确认各纸片的组装方向及组装顺序。

相对于现有技术，本实用新型的有益之处在于：

1、第一进样孔、第二进样孔、第三进样孔为样液提供一个短暂的储存空间；

2、第一条形通道与空心条形通道相结合形成横向进液通道，大大加快了样液在三维纸质微流控芯片中的迁移速度；

3、设有多试剂加载点，可一次进行多项测试；

4、设置进样口胶片后，可防止样液在上盖与观测纸片的间隙流动或停留；

5、设置纸片槽、定位柱、定位孔后，可保证纸片的位置固定；

6、设置增压凸台后，使各纸片能够紧密贴合。

附图说明

图1为本实用新型三维纸质微流控芯片优选实施例的立体分解图。

图2为图1所示纸芯的横截面视图。

图中：1-上壳，2-下壳，3-进样口胶片，4-观测纸片，6-试剂加载纸片，7-样液分散纸片，8-样液传递纸片，9-第二进样纸片，11-第一进样纸片，12-第三进样纸片，13-保护层纸片，14-第五进样孔，16-观测点，17-对照点，18-第一进样孔，19-加载点，20-连接点，21-第二进样孔，22-分散通道，23-第四进样孔，24-第三进样孔，26-传递通道，27-第一条形通道，28-空心条形通道，29-第二条形通道，31-第六进样孔，32-观测孔，33-纸片槽，34-定位柱，35-定位孔，36-定位通孔，37-增压平台，38-第七进样孔，39-指示箭头，41-组装序号,42-疏水屏障。

具体实施方式

为了便于本领域技术人员理解，下面将结合附图以及实施例对本实用新型进行进一步描述。

图1至图2为本实用新型三维纸质微流控芯片的优选实施例。

如图1所示，该三维纸质微流控芯片包括壳体，安装于壳体内部的纸芯及进样口胶片3；所述壳体包括上壳1、下壳2；所述进样口胶片3位于上壳1与纸芯之间；所述纸芯包括依次重叠在一起的一张观测纸片4、三张试剂加载纸片6、一张样液分散纸片7、一张样液传递纸片8、一张第二进样纸片9、一张第一进样纸片11、一张第三进样纸片12、一张保护层纸片13。

所述观测纸片4包括第五进样孔14、八个圆形观测点16以及圆形对照点17；所述观测点16的中心轴位于同一圆周上，且该圆周的中心位于对照点17的中心轴上；所述第五进样孔14、观测点16、对照点17外周设有疏水屏障42。应该理解，所述观测点16的数量可根据一次进行测试的项数来调节。

所述试剂加载纸片6包括第一进样孔18、八个加载点19；所述第一进样孔18的尺寸与第五进样孔14的尺寸相等，且第一进样孔18位于第五进样孔14正下方；所述加载点19的尺寸与观测点16的尺寸相等，并且均位于相应观测点16的正下方；所述第一进样孔18、加载点19外周设有疏水屏障42。所述加载点19上含有与样液反应或起其它作用的试剂，应该理解，所述试剂加载纸片6的数量可根据与试样反应的试剂的种类来增加或减少。

所述样液分散纸片7包括第二进样孔21、八条呈放射状的分散通道22；所述第二进样孔21的尺寸与第五进样孔14的尺寸相等，且第二进样孔21位于第五进样孔14的正下方；所述各分散通道22的尺寸均相等，并且一端相接于圆形连接点20处，另一端与加载点19相通；所述连接点20位于对照点17的正下方；所述第二进样孔21与分散通道22隔离，且第二进样孔21与分散通道22外周设有疏水屏障42。

所述样液传递纸片8包括第四进样孔23、圆形传递通道26；所述第四进样孔23的尺寸与第五进样孔14的尺寸相等，且第四进样孔23位于第五进样孔14的正下方；所述传递通道26的尺寸与连接点20的尺寸相同，且传递通道26位于连接点20的正下方；所述第四进样孔23、圆形传递通道26外周设有疏水屏障42。

所述第二进样纸片9包括第三进样孔24、第一条形通道27；所述第三进样孔24的尺寸与第五进样孔14的尺寸相等，且第三进样孔24位于第五进样孔14的正下方；所述第一条形通道27一端与第三进样孔24相通，另一端与传递通道26直接相通；所述第三进样孔24、第一条形通道27外周设有疏水屏障42。

所述第一进样纸片11包括空心条形通道28；所述空心条形通道28的尺寸与第三进样孔24、第一条形通道27所在区域的尺寸相等，且空心条形通道28位于第三进样孔24与第一条形通道27所在区域的正下方；所述空心条形通道28外周设有疏水屏障42。

所述第三进样纸片12包括第二条形通道29；所述第二条形通道29的尺寸与空心条形通道28的尺寸相同，且第二条形通道29位于空心条形通道28的正下方；所述第二条形通道29外周设有疏水屏障42。

所述保护层纸片13位于第二条形通道29正下方的部分设有疏水屏障42。

所述第一进样孔18、第二进样孔21、第三进样孔24、第四进样孔23、第五进样孔14均为对应纸片上的圆形开孔；所述圆形通道、分散通道22、第一条形通道27、第二条形通道29、加载点19、观测点16、对照点17均为对应纸片上的部分纸板；所述空心条形通道28为第一进样纸片11上的条形开孔。所述疏水屏障42为疏水材料融合于纸片后，包含疏水材料的复合纸板；所述疏水材料可以是蜡、疏水性墨等。如图2所示，样液从第五进样孔14进入纸芯后，样液经过第五进样孔14、第一进样孔18、第二进样孔21、第四进样孔23、第三进样孔24形成的纵向通道后，再经过第一条形通道27、空心条形通道28、第二条形通道29形成的横向通道，最后通过传递通道26、分散通道22、加载点19、观测点16形成的扩散通道。所述疏水屏障42可以限定样液在纸芯中，仅在纵向通道、横向通道、扩散通道内迁移。

所述纵向通道为样液提供了短暂的储存空间；横向通道对样液具有双重导流作用，使样液移动速度远远快于样液在普通纸质微流控芯片中的移动速度；样液通过加载点19后，与加载点19中的试剂发生化学反应，并向观测点16迁移，携带着反应产物的液体到达观测点16表面后，在观测点16上蒸发富集。所述对照点17上含有样液或其它物质，用于与反应完成后的样液进行比对。

所述上壳1设有第六进样孔31、观测孔32；所述第六进样孔31的直径与第五进样孔14的直径相等，且第六进样孔31位于第五进样孔14正上方；所述观测孔32的直径大于八个观测点16的共同外接圆，并且所述观测孔32位于观测点16的正上方。

所述下壳2设有纸片槽33、定位柱34；所述纸芯放置于纸片槽33内；所述定位柱34位于纸片槽33内，所述纸片上均设有与定位柱34配合的定位孔35。所述上壳1还设有与定位柱34配合的定位通孔36。通过定位柱34、纸片槽33，可使纸芯固定在壳体内。所述下壳2还设有增压平台37，所述增压平台37位于纸片槽33内，增压平台37作用于纸芯上，使纸芯的各纸片更紧密贴合在一起。

所述进样口胶片3设有第七进样孔38，第七进样孔38的直径与第五进样孔14的直径相等，并且第七进样孔38位于第五进样孔14的正上方。所述进样口胶片3可将上壳1与观测纸片4紧密贴合，以防止样液在上盖与观测纸片4的间隙停留或流动。

所述纸片设有组装方向指示箭头39以及组装序号41，便于确认各纸片的组装方向及组装顺序。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的一种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims

1.一种三维纸质微流控芯片，其特征在于：包括依次重叠在一起的试剂加载纸片、样液分散纸片、第一进样纸片、保护层纸片；试剂加载纸片设有第一进样孔、至少两个试剂加载点；样液分散纸片设有第二进样孔、与试剂加载点数量相同且均相通于连接点的分散通道，第二进样孔与分散通道隔离；第一进样纸片设有空心条形通道；三维纸质微流控芯片还包括位于样液分散纸片与第一进样纸片之间，或者位于第一进样纸片与保护层纸片之间的第二进样纸片；第二进样纸片设有第三进样孔、与第三进样孔相通的第一条形通道；第一进样孔、试剂加载点、第二进样孔、分散通道、空心条形通道、第三进样孔、第一条形通道的外周均设有防止样液扩散到纸片的其余区域的疏水屏障；所述第一进样孔、第二进样孔、空心条形通道、第三进样孔均相通；所述第一条形通道与空心条形通道至少部分相通；第一条形通道或空心条形通道与分散通道相通于连接点；分散通道与试剂加载点相通；保护层纸片设有防止样液从第一条形通道或空心条形通道扩散至保护层纸片的疏水屏障。

2.根据权利要求1所述的三维纸质微流控芯片，其特征在于：所述第二进样纸片的数量为1，并位于样液分散纸片与第一进样纸片之间；所述三维纸质微流控芯片还包括位于第一进样纸片与保护层纸片的第三进样纸片；所述第三进样纸片设有第二条形通道；第二条形通道与空心条形通道至少两端通道相通；所述第二条形通道外周设有防止样液扩散到纸片的其余区域的疏水屏障。

3.根据权利要求2所述的三维纸质微流控芯片，其特征在于：还包括位于样液分散纸片与第二进样纸片之间的样液传递纸片；样液传递纸片设有第四进样孔、传递通道，第四进样孔与传递通道隔离；所述第二进样孔通过第四进样孔与第三进样孔相通；所述连接点通过传递通道与第一条形通道相通；所述第四进样孔及传递通道外周设有防止样液扩散到纸片的其余区域的疏水屏障。

4.根据权利要求1所述的三维纸质微流控芯片，其特征在于：所述第二进样纸片的数量为2，分别位于第一进样纸片两侧。

5.根据权利要求1至4任一项所述的三维纸质微流控芯片，其特征在于：还包括重叠在试剂加载纸片上的观测纸片，观测纸片设有第五进样孔、观测点、对照点；第五进样孔与第一进样孔相通；观测点的数量与加载点的数量相同，且观测点与加载点相通；第五进样孔、观测点、对照点外周设有防止样液扩散到纸片的其余区域的疏水屏障。

6.根据权利要求5所述的三维纸质微流控芯片，其特征在于：还包括将纸片压紧的壳体，壳体包括上盖、下盖；上盖设有与第五进样孔相通的第六进样孔，与观测点、对照点相通的观测孔；所述上盖或下盖设有限定纸片位置的纸片槽。

7.根据权利要求6所述的三维纸质微流控芯片，其特征在于：所述下盖设有与保护层纸片紧密贴合的增压凸台。

8.根据权利要求6或7所述的三维纸质微流控芯片，其特征在于：所述上盖或下盖设有至少部分位于纸片槽内部区域的定位柱，所述纸片均设有与定位柱配合的定位孔。

9.根据权利要求8所述的三维纸质微流控芯片，其特征在于：所述定位柱固定于下盖，所述上盖设有与定位柱配合的定位通孔。

10.根据权利要求6所述的三维纸质微流控芯片，其特征在于：还包括位于观测纸片与上盖之间的进样口胶片，进样口胶片设有第七进样孔，所述第六进样孔与第五进样孔通过第七进样孔相通；所述纸片设有组装方向指示箭头以及组装序号。