CN203816649U - 一种多层结构微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及样品分析技术领域，提供了一种多层结构微流控芯片，包括芯片本体、缓冲液池以及检测池，芯片本体包括自上而下依次排序的第一功能块、第二功能块和第三功能块，第一功能块与缓冲液池连通，第三功能块与检测池连通，第一功能块、第二功能块以及第三功能块分别设有用于样品处理分析的功能单元，第一功能块、第二功能块以及第三功能块压合形成所述芯片本体，充分利用芯片空间，将样品处理分析过程中的各个功能单元刻蚀在不同的功能块上，增加了更多的功能单元，从而可以在同等面积大小的芯片上，而增加微流控芯片的样品处理集成度，提高样品分析效率。
Description
技术领域
本实用新型涉及样品分析技术领域，尤其涉及一种多层结构微流控芯片。
背景技术
热塑性聚合物微流控芯片将多种分析功能单元集成芯片上，可以制成便携式检测器，用于各类现场分析，微流控芯片制作成本低、制作周期短、检测样品用量少、分析速度快、灵敏度高，在生物工程、疾病检测以及药物筛选等领域具有广阔的应用前景。
目前，使用较多的微流控芯片是由一层基片和一层盖片封合而成，在基片上刻蚀相应功能单元，因此，只能实现对液体样本的二维操控，导致微流控芯片空间布局狭小，无法实现对于复杂功能单元的集成，进而影响了微流控芯片的应用。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种多层结构微流控芯片，旨在解决现有的微流控芯片无法集成复杂功能单元的问题。
为解决上述技术问题，本实用新型提供的一种多层结构微流控芯片的技术方案是，包括芯片本体、缓冲液池以及检测池，所述芯片本体包括自上而下依次排序的第一功能块、第二功能块和第三功能块，所述第一功能块与所述缓冲液池连通，所述第三功能块与所述检测池连通，所述第一功能块、所述第二功能块以及所述第三功能块分别设有用于样品处理分析的功能单元，所述第一功能块、所述第二功能块以及所述第三功能块压合形成所述芯片本体。
具体地，所述功能单元包括刻蚀于所述第一功能块上的进样通道和用于混合所述样品的微混合器单元，所述微混合器单元通过所述进样通道与所述缓冲液池连通。
进一步地，所述功能单元还包括刻蚀于所述第二功能块上用于控制所述样品流向的微阀单元和用于分离所述样品的分离通道，所述微混合器单元、所述进样通道以及所述分离通道分别与所述微阀单元连通。
进一步地，所述功能单元还包括刻蚀于所述第三功能块上用于将所述样品导入于所述检测池内的排样通道，所述排样通道的一端与所述分离通道连通，另一端与所述检测池连通。
具体地，所述微阀单元包括一环形通道和设于所述环形通道内的磁流体，所述微阀单元的下方还设有用于驱动所述磁流体在所述环形通道内流动的磁铁。
进一步地，所述分离通道具有相连通的外端口和内端口，所述分离通道的外端口与所述环形通道连通，所述分离通道的内端口通过连接通道与所述排样通道的一端连通。
优选地，所述分离通道为螺旋型或直线型。
进一步地，所述排样通道与所述连接通道交叉设置。
优选地，所述第一功能块、所述第二功能块以及所述第三功能块形状均为片状。
本实用新型提供的多层结构微流控芯片充分利用芯片空间，在同等面积的微流控芯片上，将样品分析处理中的各个功能单元刻蚀在不同的功能块上，增加了更多的功能单元，从而可以在同等面积大小的芯片上，增加样品处理功能单元模块，并使功能模块之间互相隔离、互不影响，从而增加微流控芯片的样品处理集成度，提高样品分析效率。
附图说明
图1为本实用新型实施例提供的多层结构微流控芯片的立体示意图；
图2为本实用新型实施例提供的多层结构微流控芯片的平面示意图。
具体实施方式
为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。
以下结合具体实施例对本实用新型进行详细的描述。
如图1与图2所示，本实用新型实施例提供一种多层结构微流控芯片，包括芯片本体1、缓冲液池2以及检测池3，其中，缓冲液池2用于承装缓冲液，检测池3内设有用于检测分离后样品成分的检测器（图中未示出），缓冲液池2内的缓冲液与样品在芯片本体1内部混合，芯片本体1对混合物进行样品分析处理，芯片本体1包括一次排序的第一功能块11、第二功能块12以及第三功能块13，第一功能块11与缓冲液池2连通，第三功能块13与检测池3连通，第一功能块11、第二功能块12以及第三功能块13分别设有用于样品处理分析的功能单元4，第一功能块11、第二功能块12以及第三功能块13在在一定温度（92℃）以及一定压力（0.6MPa）下依次进行热压键合形成芯片本体1，本实用新型实施例提供的芯片本体1充分利用芯片空间，在同等面积的微流控芯片上，将用于样品处理的功能单元4刻蚀在不同的功能块上，增加样品处理功能单元4，并使各功能单元4之间互相隔离，互不影响，从而增加微流控芯片的样品处理集成度，提高样品分析效率。
如图1与图2所示，功能单元4包括进样通道41和用于混合样品与缓冲液的微混合器单元42，微混合器单元42通过进样通道41与缓冲液池2连通，通过CO2激光光刻技术在第一功能块11上刻蚀进样通道41和微混合器单元42，样品由进样通道41内加入，同时在缓冲液池2内加入缓冲液，因此，进样通道41内为样品与缓冲液的混合物，而此时进样通道41内的混合物并不均匀，当混合物全部流入微混合器单元42内，微混合器单元42内设置有微型磁性混合转子421，微混合器单元42的下方设置有一磁块（图中未示出），微型磁性混合转子421在磁块的作用下转动，对微混合器41内的混合物形成搅拌的作用，将混合物稀释均匀，便于下一步的样品处理，操作方便。
如图1与图2所示，功能单元4还包括用于控制样品流向的微阀单元43和用于分离样品的分离通道44，通过CO2激光光刻技术在第二功能块12上刻蚀微阀单元43和分离通道44，进样通道41、微混合器单元42以及分离通道44分别与微阀单元43连通，通过调节微阀单元43，实现进样通道41、微混合器单元42以及分离通道44两两连通，样品与缓冲液在进样通道41内混合形成混合物，微阀单元43封闭与分离通道44的连通，使得混合物全部流向微混合器单元42内，当微混合器单元42内的微型磁性混合转子421搅拌稀释样品后，微阀单元43封闭与进样通道41的连通，将稀释后的样品从微混合器单元42流入分离通道44内，进行下一步分离工序，通过微阀单元43，有效的控制样品流向，确保样品分析工序的正常进行，提高样品分析效率。
如图1与图2所示，功能单元4还包括用于将样品导入至检测池3内的排样通道45，通过CO2激光光刻技术在第三功能块13上刻蚀排样通道45，排样通道45的一端与分离通道44连通，另一端与检测池3连通，稀释后的样品从微混合器单元42内流向分离通道44，在分离通道44的两侧施加一定的电压，实现对样品的分离，分离完成的样品通过排样通道45进入检测池3内，检测池3内的检测器用于检测分离后的样品成分，完成样品分析处理的全部工序。
如图1与图2所示，微阀单元43包括一环形通道431和设于环形通道431内的磁流体432，在微阀单元43的下方还设有用于驱动磁流体432在环形通道431内流动的磁铁（图中未示出），在磁铁的作用下，磁流体432可以在环形通道431内流动，样品经由进样通道41进入环形管道431内，在磁铁的作用下，磁流体432堵塞环形通道431与分离通道44的连通，样品进入微混合器单元42内，当微混合器单元42内的微型磁性混合转子421将样品搅拌均匀后，磁铁驱动磁流体432流动，磁流体432堵塞环形通道431与进样通道41的连通，样品流入分离通道44内，进行下一步的分离工序，为便于设计磁流体432的形状，设置进样通道41、微混合器单元42以及分离通道44三者之间两两夹角为120°，即磁流体432的弧度为240°，本实用新型实施例提供的微阀单元43不仅起到控制样品的流向，而且通过磁流体432的流动，减少环形通道431内残留的样品，有效地减小了样品分离检测误差。
如图1与图2所示，分离通道44具有相连通的外端口441和内端口442，分离通道44的外端口441与环形通道431连通，混合均匀的样品由外端口441进入分离通道44内，分离通道44的内端口442通过连接通道46与排样通道45的一端连通，样品经过充分的分离后，由内端口442进入排样通道45内，进入下一步的检测工序，由于分离通道44设置于第二功能块12上，排样通道45设置于第三功能块13上，通过连接通过46连接分离通道44与排样通道45，避免分离通道44与排样通道45出现干涉等现象。
如图1与图2所示，分离通道44为平面螺旋状，在芯片面积一定的情况下，螺旋状的分离通道44可使样品分离路径最大化，即使样品中分析物的浓度较大以及样品成分较复杂，也可以得到一个较高的分离检测精度。
当然，为降低分离通道44的加工难度，也可以将分离通道44设置为直线型，分离通道44并不仅限于本实用新型实施例提供的螺旋型或直线型，也可包括其他形状。
如图1与图2所示，排样通道45与连接通道46交叉设置，在本实施例中排样通道45呈水平设置，分离后的样品通过排样通道45进入检测池3内，减少排样通道45内样品的残留，连接通道46竖直设置，连接通道46的一端连接分离通道44的内端口442，另一端连接排样通道45，样品通过连接通道46进入排样通道45内，避免样品出现泄漏等问题。
如图1与图2所示，第一功能块11、第二功能块12以及第三功能块13的形状均为片状，第一功能块11、第二功能块12以及第三功能块13可以采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、环烯烃聚合物(COP)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)或聚氨酯(PU)等片材制成。
本实用新型充分利用芯片空间，在同等面积的微流控芯片上，将功能单元刻蚀在不同的功能块上，增加了更多的功能单元，从而可以在同等面积大小的芯片上，增加样品处理功能单元模块，并使功能模块之间互相隔离、互不影响，从而增加微流控芯片的样品处理集成度，提高样品分析效率。
以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (9)
1.一种多层结构微流控芯片，其特征在于：包括芯片本体、缓冲液池以及检测池，所述芯片本体包括自上而下依次排序的第一功能块、第二功能块和第三功能块，所述第一功能块与所述缓冲液池连通，所述第三功能块与所述检测池连通，所述第一功能块、所述第二功能块以及所述第三功能块分别设有用于样品处理分析的功能单元，所述第一功能块、所述第二功能块以及所述第三功能块压合形成所述芯片本体。
2.如权利要求1所述的一种多层结构微流控芯片，其特征在于：所述功能单元包括刻蚀于所述第一功能块上的进样通道和用于混合所述样品的微混合器单元，所述微混合器单元通过所述进样通道与所述缓冲液池连通。
3.如权利要求2所述的一种多层结构微流控芯片，其特征在于：所述功能单元还包括刻蚀于所述第二功能块上用于控制所述样品流向的微阀单元和用于分离所述样品的分离通道，所述微混合器单元、所述进样通道以及所述分离通道分别与所述微阀单元连通。
4.如权利要求3所述的一种多层结构微流控芯片，其特征在于：所述功能单元还包括刻蚀于所述第三功能块上用于将所述样品导入于所述检测池内的排样通道，所述排样通道的一端与所述分离通道连通，另一端与所述检测池连通。
5.如权利要求4所述的一种多层结构微流控芯片，其特征在于：所述微阀单元包括一环形通道和设于所述环形通道内的磁流体，所述微阀单元的下方还设有用于驱动所述磁流体在所述环形通道内流动的磁铁。
6.如权利要求5所述的一种多层结构微流控芯片，其特征在于：所述分离通道具有相连通的外端口和内端口，所述分离通道的外端口与所述环形通道连通，所述分离通道的内端口通过连接通道与所述排样通道的一端连通。
7.如权利要求6所述的一种多层结构微流控芯片，其特征在于：所述分离通道为螺旋型或直线型。
8.如权利要求7所述的一种多层结构微流控芯片，其特征在于：所述排样通道与所述连接通道交叉设置。
9.如权利要求1至8中任一项所述的一种多层结构微流控芯片，其特征在于：所述第一功能块、所述第二功能块以及所述第三功能块形状均为片状。
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