CN211412058U - 用于检测分析物的微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于检测分析物的微流控芯片，具有一储液槽，储液槽内设有贯穿孔一，该贯穿孔一的一个开口位于储液槽内，储液槽内的液体通过贯穿孔一绕过储液槽内表面与所述密封件接触的部分的外边界，从而避免当液体流过密封处时，因密封处可能存在的缝隙而渗漏。同时，该设计可以降低加工精度的要求以及节省成本等。

Description

用于检测分析物的微流控芯片

技术领域

本实用新型属于医用诊断类物品技术领域，涉及一种用于检测分析物的微流控芯片及制造和使用方法。

背景技术

在生物医学分析、疾病诊断领域，微流控技术的出现推动了便携式快速诊断(point-of-care testing,POCT)产业的发展。以往的POCT设备，其定标液、检测试剂等液体都是外置于设备中，导致检测设备体积大，管路复杂，难维护，易污染等问题。并且由于检测原理特点，以往的POCT产品在快速精确定量分析的同时，很难实现同时检测多个指标，进而增加了待检测样品的消耗和人为误差。反之，微流控检测技术最大的优势是在微升级别的血样消耗下，可以同时进行多个指标的全自动快速检测并得出准确的结果。同时，平方厘米大小的微流控芯片上可以包含定量进样、混合、反应、定标、试剂储存、检测、废液收集等常规实验室所有的功能单元。

流体控制是微流控芯片设计的核心，微流控芯片的所有功能都依赖于微结构和微通道网络的独特设计来实现。要通过巧妙的设计将含有试剂的微型储液装置设置在芯片中，并在芯片运行过程中能够通过简单方便安全的操作下准时释放药液，不发生漏液气泡等的不良现象，一直是产品研发的难点。专利US5096669A中，芯片由上下两层板件和中间一层双面胶层组装而成，其中上下两层板件上具有储液袋槽，微通道；双面胶层上具有微通道和通孔的结构。储液袋被挤压刺破后，试剂进入下层板件的储液袋槽内的通道，在通过双面胶上的通孔后，到达双面胶和上层板件之间的通道，在挤压过程中流入电极检测区。这种设计需要对上下两层板件进行微通道进行匹配设计，需要加工精度高，并且要两个模具分别制作上下板件。从而导致芯片结构复杂，两层板件的结构和双面胶需要精密切割，成本增加。另外，三层结构的对位组装精度要求高，不利于高效生产，使得加工残次品概率增加。专利US7842234B中，内置储液袋含有微阀门，在释放试剂前需要先挤压阀门内区域使阀门打开，再挤压储液袋袋体释放试剂，此微阀门设计增加了加工的难度和费用，同时复杂的操作也增加了检测失败的风险。

实用新型内容

在保证检测效果的前提下，为了降低芯片制备难度，简化生产工艺，本实用新型提供了一种用于检测分析物的微流控芯片，具体的为：

一种用于检测分析物的微流控芯片，包括芯片主体、密封板和用于检测分析物的传感器；所述芯片主体分为正面和反面，所述芯片主体上分布有注射口、储液槽和位于芯片主体表面上的微流道凹槽；所述微流道凹槽的开口被所述密封板水密性封闭形成微流道，所述微流道包括主微流道，所述芯片主体具有检测区，所述传感器位于所述检测区，所述主微流道通过所述检测区，并且与所述传感器上用于检测分析物的检测部分接触；所述储液槽内设有贯穿孔一，所述贯穿孔一的一个开口位于储液槽的内表面，所述贯穿孔一的另一个开口与所述微流道连通，从而使所述储液槽中的液体流入所述主微流道；所述注射口与所述微流道连通，从而使注入所述注射口的液体流入所述主微流道；所述储液槽具有一开口，该开口被密封件水密性封闭，所述储液槽内表面与所述密封件接触的部分具有一外边界，储液槽内的液体通过贯穿孔一绕过所述外边界。

优选地，所述密封件包括压盖和/或储液包。

优选地，所述密封件包括所述压盖和所述储液包，所述压盖将所述储液包固定在所述储液槽内。

优选地，所述储液槽内表面设有用于刺破所述储液包的穿刺针。

优选地，所述储液槽包括底部平台、储液槽侧壁和边缘平台，所述边缘平台位于所述底部平台的上方，所述底部平台的外边沿与所述边缘平台的内边沿通过所述储液槽侧壁连接，所述储液槽侧壁的壁面倾斜朝上。

优选地，所述压盖盖合并密封储液槽边缘平台。

优选地，所述贯穿孔一的一个开口位于所述边缘平台上，但该开口不位于压盖与储液槽边缘平台密封部分的外边界。即当液体流动到贯穿孔一开口处后进入贯穿孔，避免了液体流动到压盖与储液槽边缘平台密封部分的外边界处，有效防止渗漏。

优选地，所述贯穿孔一的一个开口位于所述储液槽侧壁上，或者位于所述底部平台上。

优选地，另一个开口与位于所述芯片主体正面/反面的微流道连接。

优选地，也即，所述贯穿孔一的一个开口位于所述边缘平台上，另一个开口与位于所述芯片主体正面/反面的微流道连接；或者所述贯穿孔一的一个开口位于所述储液槽侧壁上，另一个开口与位于所述芯片主体正面/反面的微流道连接；或者所述贯穿孔一的一个开口位于位于所述底部平台上，另一个开口与位于所述芯片主体正面/反面的微流道连接。

优选地，所述微流道包括所述主微流道和支微流道。

优选地，所述贯穿孔一的另一个开口通过所述支微流道与所述主微流道连通。

优选地，所述芯片主体上还设有贯穿孔二，所述贯穿孔二不位于所述储液槽中；所述支微流道位于所述芯片主体的反面，所述主微流道位于所述芯片主体的正面，所述支微流道通过所述贯穿孔二与所述主微流道连通。

优选地，所述储液槽内表面设有用于导流液体的导流槽，所述导流槽连接所述贯穿孔一。

优选地，所述储液槽内表面设有用于导流液体的导流槽，所述导流槽的一端与所述贯穿孔一连接。

优选地，所述储液槽内表面设有用于导流液体的导流槽，所述导流槽的一端连接所述贯穿孔一，所述导流槽的另一端连接所述穿刺针。

优选地，所述压盖包括中间具有一开口的压板和侧板；所述侧板的底部沿所述压板的开口内边沿环绕设置，并倾斜向内，但不封闭所述压板的开口。

优选地，所述芯片主体上设有疏水性的废液槽，所述废液槽与所述主微流道连通，所述废液槽的末端设有透气但不透水的透气通道。

优选地，所述微流道还包括支微流道；所述支微流道位于所述芯片主体的反面，所述主微流道位于所述芯片主体的正面；所述导流槽通过所述贯穿孔一与所述支微流道连通，所述支微流道通过贯穿孔二与所述主微流道连通，所述贯穿孔二不靠近所述压盖边缘。

优选地，所述导流槽的一端设于所述底部平台，所述导流槽的另一端设于所述边缘平台，所述贯穿孔的一端开口位于所述边缘平台上，并且被所述压盖覆盖。

优选地，所述透气通道为疏水性的透气流道，所述废液槽的末端与所述透气流道的一端连接，所述透气流道的另一端连通外界大气，所述透气流道的截面积不大于1mm²。

优选地，所述透气通道包括透气槽和透气但不透水的透气膜；所述废液槽的末端与所述透气槽连通，并且所述废液槽末端的边沿位于所述透气槽内，所述废液槽末端的深度大于所述透气槽的深度；所述透气槽的底部覆盖有所述透气膜，所述透气膜完全覆盖所述废液槽的末端，所述透气膜上覆盖有所述密封板，所述密封板上设有透气孔，所述透气孔的位置与所述透气槽的位置相对应，使得所述废液槽内的空气能够通过所述透气膜进入外界大气。

另一种用于检测分析物的微流控芯片，包括芯片主体、密封板、压盖和用于检测分析物的传感器；所述芯片主体上分布有注射口、储液槽、废液槽和位于表面上的微流道凹槽；所述微流道凹槽分布于所述芯片主体的正反两面，所述微流道凹槽的开口被所述密封板水密性封闭形成微流道，分布于所述芯片主体正面的所述微流道通过贯穿孔与分布于所述芯片主体反面的所述微流道连通；所述微流道分为支微流道和主微流道；所述注射口和所述储液槽分别通过所述支微流道与所述主微流道的一端连通，所述主微流道的另一端与所述废液槽的一端连通；所述传感器用于检测分析物的检测区区暴露在所述主微流道中；在所述储液槽内表面设有用于导流液体的导流槽，所述导流槽的一端在靠近所述储液槽边沿，并通过所述贯穿孔与位于所述芯片主体另一面的所述支微流道连通，所述压盖覆盖位于所述储液槽内的所述贯穿孔。

优选地，包括能够被压破的储液包；所述储液包被所述压盖盖合在所述储液槽内。

优选地，所述储液槽内设有穿刺针，所述穿刺针位于所述储液包下方，所述穿刺针与导流槽连通。

优选地，所述压盖包括中间具有一开口的压板和侧板；所述侧板的底部沿所述压板的开口内边沿环绕设置，并倾斜向内，但不封闭所述压板的开口。

优选地，所述主微流道内设有检测槽，所述检测槽贯通所述芯片主体，在设有所述主微流道的相对面安装有所述传感器，所述传感器水密性覆盖所述检测槽，并且所述电极区位于所述检测槽内。

优选地，所述芯片主体上设有一触点槽，所述触点槽贯通所述芯片主体，所述触点槽的一面被所述传感器水密性覆盖，所述触点槽的另一面没有覆盖物，所述传感器的触点位于所述触点槽内，所述触点槽不与所述芯片主体上的任一凹槽以及微流道连通。

优选地，所述主微流道的另一端与所述废液槽的一端连通，所述废液槽连通有透气但不透过液体的透气通道。

优选地，所述透气通道为疏水性的透气流道，所述废液槽的末端与所述透气流道的一端连接，所述透气流道的另一端连通外界大气，所述透气流道的截面积不大于1mm²。

优选地，所述透气通道包括透气槽和透气但不透水的透气膜；所述废液槽的末端与所述透气槽连通，并且所述废液槽末端的边沿位于所述透气槽内，所述废液槽末端的深度大于所述透气槽的深度；所述透气槽的底部覆盖有所述透气膜，所述透气膜完全覆盖所述废液槽的末端，所述透气膜上覆盖有所述密封板，所述密封板上设有透气孔，所述透气孔的位置与所述透气槽的位置相对应，使得所述废液槽内的空气能够通过所述透气膜进入外界大气。

一种制备微流控芯片的方法：

步骤1，选取疏水性材料作为基板，并且通过刻蚀、雕刻、热压或注塑成型在芯片主体上形成微流道凹槽、储液槽、贯穿孔、注射口等结构；

具体地，微流道凹槽包括主微流道凹槽，贯穿孔包括贯穿孔一，所述贯穿孔一设于所述储液槽内，所述贯穿孔一的一个开口位于所述储液槽的内表面，所述贯穿孔一的另一个开口与所述微流道凹槽连通，从而使所述储液槽中的液体流入所述主微流道凹槽；所述注射口与所述微流道凹槽连通，从而使注入所述注射口的液体流入所述主微流道凹槽；

步骤2，获得传感器，将其粘贴在芯片主体的表面，让传感器的检测区位于主微流道凹槽中；

步骤3，获得密封板，将密封板水密性覆盖位于芯片主体表面的微流道凹槽，微流道凹槽的开口被封闭后形成微流道；

步骤4，获得压盖，将压盖水密性覆盖储液槽的开口。

通过步骤1～4的方法最终获得可用于检测的微流体检测芯片。在不矛盾的前提下，步骤 2～4的顺序可以进行调整。

优选地，在步骤1中，在所述储液槽内表面形成用于导流液体的导流槽，所述导流槽的一端与所述贯穿孔一连接。

优选地，在步骤4中，获得储液包和压盖，将储液包固定在储液槽内，而后再将压盖水密性覆盖储液槽的开口。

优选地，在步骤1中，所述储液槽内表面制备穿刺针，所述穿刺针位于所述储液包的下方。

优选地，在步骤1中，所述穿刺针通过所述导流槽与所述贯穿孔一连通。

优选地，在步骤1中，所述芯片主体分为正面和反面，所述微流道凹槽还包括支微流道凹槽；所述支微流道凹槽位于所述芯片主体的反面，所述主微流道凹槽位于所述芯片主体的正面；所述导流槽通过所述贯穿孔一与所述支微流道凹槽连通，所述支微流道凹槽通过贯穿孔二与所述主微流道凹槽连通，所述贯穿孔二位于储液槽外。

优选地，在步骤1中，所述储液槽包括底部平台、储液槽侧壁和边缘平台，所述边缘平台位于所述底部平台的上方，所述底部平台的外边沿与所述边缘平台的内边沿通过所述储液槽侧壁连接，所述储液槽侧壁倾斜向上。

优选地，在步骤1中，所述导流槽的一端设于所述底部平台，所述导流槽的另一端设于所述边缘平台，所述贯穿孔的一端开口位于所述边缘平台上，并且在步骤4中，所述贯穿孔被所述压盖覆盖。

优选地，在步骤4中，所述压盖包括中间具有一开口的压板和侧板；所述侧板的底部沿所述压板的开口内边沿环绕设置，并倾斜向内，但不封闭所述压板的开口。

优选地，在步骤1中，所述底部平台突出所述芯片主体反面。

优选地，在步骤1中，所述芯片主体上设有疏水性的废液槽，所述废液槽与所述主微凹槽连通，所述废液槽的末端设有透气但不透水的透气通道。

优选地，在步骤1中，所述芯片主体由疏水的材料制成，在步骤3中，覆盖所述芯片主体反面的所述密封板的覆盖面为疏水性，覆盖所述芯片主体正面的所述密封板的覆盖面为亲水性。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、在同一个基板正反两面分布微流道，有利于缩小芯片的尺寸以及装配步骤；

2、贯穿孔的一个开口设置在储液槽中，液体直接通过贯穿孔流出，避免了液体从储液槽的密封处渗漏；

3、储液槽中的液体在流向储液槽边沿时，通过贯穿孔流入另一面的微流道，避免流经缝隙处后渗出；

4、在废液槽末端的透气膜的设计，防止废液流出，从而避免废液污染问题。

附图说明

图1为一个实施例中，微流控芯片的结构示意图；

图2为一个实施例中，压盖的结构示意图；

图3为一个实施例中，芯片主体的正面透视示意图，位于芯片主体反面的微流道以虚线表示；

图4为图3中芯片主体正面的结构示意图；

图5-a为图4沿A-A反面的部分剖面示意图，图5-b和图5-c为压盖边缘接触微流道凹槽的示意图，图5-d、图5-e和图5-f为分别为一个实施例中储液槽部分的示意图的；

图6为图3中芯片主体反面的结构示意图；

图7为一个实施例中，芯片主体反面的结构示意图；

图8为一个实施例中，芯片主体与透气膜和密封板组合的结构示意图；

图9为图8中，透气通道部分的剖面示意图；

图10-a和图10-b为密封件与储液槽之间形成的密封区域示意图。

具体实施方式

下面结合具体实施例和附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清晰、完整地描述。然而，以下所述的实施例仅仅只是本实用新型实施例的一部分。根据本实用新型的技术思路，对以下任一技术方案或其组合延伸出来的实施例都属于本实用新型所保护的范围。

另外，在未特定指明的情况下，下文有可能所涉及的“上”、“下”、“左”、“右”等方位词为各部件间的相对位置，而并非绝对空间位置。

以下对本实用新型中的一些词组进行解释：

微流道指当流道的宽度或深度达到某毫米或微米级的尺度后，流体在该流道内的流动受到以界面张力为主的影响；

亲水微流道指亲水性的微流道，能与水相融的液体在微流道内，在界面张力拉扯下向前流动或者有向前流动的趋势；

疏水微流道指疏水性的微流道，能与水相融的液体在微流道内，在界面张力拉扯下，该液体的流动受到阻碍；

本实用新型中的贯穿孔除特殊说明外为贯穿芯片主体正反两面的孔道，但是对于储液槽中的贯穿孔，其一个开口位于储液槽的内表面，另一个开口位于除储液槽之外的芯片主体的正面 (如图5-d)或者是反面(如图5-a，图5-e，图5-f)；

芯片主体的表面指芯片主体凹凸构型的外层，包括了储液槽的内表面和外表面；

芯片主体的表面分为正面、反面以及围绕芯片主体的侧面，芯片主体的正面为图4所显示的面；

储液槽的内表面为图4中储液槽所显示的面，储液槽的外表面为图6中储液槽所显示的面；

如图10-a和图10-b所示，储液槽内表面在与密封件的下表面接触并密封形成一个密封区 1251，环绕该密封区1251的一条外侧边界线为外边界12511，该外边界与环绕密封件下表面的外侧边界线相对应，而环绕密封区1251的一条内侧边界线为内边界12512。

本实用新型提供了一种用于检测分析物的微流控芯片，包括芯片主体1、密封板和用于检测分析物的传感器4；所述芯片主体1分为正面和反面，所述芯片主体1上分布有注射口13、储液槽121和位于芯片主体1表面上的微流道凹槽；所述微流道凹槽的开口被所述密封板水密性封闭形成微流道。

所述微流道包括主微流道，所述芯片主体1具有检测区，所述传感器4位于所述检测区，所述主微流道通过所述检测区，并且与所述传感器4上用于检测分析物的检测部分接触；

所述储液槽121内设有贯穿孔一141，所述贯穿孔一141的一个开口位于储液槽121的内表面，所述贯穿孔一141的另一个开口与所述微流道连通，从而使所述储液槽121中的液体流入所述主微流道；所述注射口13与所述微流道连通，从而使注入所述注射口13的液体流入所述主微流道；

所述储液槽121具有一开口，该开口被密封件水密性封闭，所述储液槽121内表面与所述密封件接触的部分具有一外边界12511，所述微流道凹槽不接触所述外边界12511。

在一个优选的实施例中，如图10-a，所述密封件与所述储液槽121表面接触部分的内边界 12512与边缘平台125的内边沿重合。在另外的实施例中，如图10-b，内边界12512与边缘平台125的内边沿不重合。

当贯穿孔一141为疏水时，其界面张力对储液槽121中的液体的进入有阻碍作用，因此可以将液体直接封装在储液槽121中，而不使用储液包7。除此之外，还需要将储液槽121底部或/和压盖8的部分或全部设计为可形变，用于挤压储液槽121中的液体，迫使其流入贯穿孔一141中。可形变的部分包括但不限于用柔软的塑料或橡胶制备。此外也可以在储液槽121 或压盖8上设置一个接口，用于连接增压泵，从而通过增压泵将储液槽121中的液体推入贯穿孔一141中。

在一个优选的实施例中，储液槽121内设有储液包7，储液包7被压盖8固定在储液槽121 内，储液包7的下方设有穿刺针122，储液包7内的液体在挤压下被穿刺针122刺破后流入储液槽121内。

当储液包7采用延展性较差的材料，或者密封边缘宽度较小时，在适当力度挤压下，储液包7容易破裂，此时在储液槽121内可选择性地不设置穿刺针122。

密封件是用于封闭储液槽121开口的一个或多个部件，当不使用储液包7时，储液槽121 开口被压盖8水密性封闭，储液槽121内的液体在无外界作用力下储存在储液槽121中，此时的密封件为压盖8。当压盖8通过胶黏剂或粘接层6固定时，密封件包括压盖8和粘接层6。当压盖8通过超声焊接时，密封件为压盖8。另外，当压盖8与储液槽121接触的部分之间还设有一层或多层的间隔层时，密封件还包括这些间隔层。使用储液包7储存液体时，储液包7 被密封件密闭在储液槽121中。

当储液包7被固定在储液槽121的内表面后，储液包7可以单独起到封闭储液槽121开口的效果，此时，储液包7可以单独看做是密封件。储液包7通过胶黏剂或者粘接层6固定并水密性覆盖储液槽121的开口，此时的密封件为储液包7和粘接层6。储液包7和压盖8可以组合作为密封件，用于封闭储液包121。密封件包括储液包7和压盖8的基础上，可以包括粘结储液包7和储液槽121之间的粘接层6，或者包括储液包7和压盖8之间的粘接层6，或者包括间隔储液包7和储液槽121之间的间隔层，或者包括间隔储液包7和压盖8之间的间隔层，或者包括前面所述的粘接层6和间隔层。

芯片主体1可选择性地设置废液槽，不设置废液槽时，可以设置一个液体流出的接口，将检测完成后的液体收集到一个用于储存液体的独立模块中，也可以用泵将液体抽出。

本实用新型通过将微流道分布在一个基板的两个面上，不仅缩小了芯片的面积，还降低了制作工艺难度。对于芯片主体1的制备，可以通过注塑、刻蚀等一种或多种加工方式实现。

芯片主体实施例1

以图1、图3、图4、图6和图7为例，微流道包括了第二微流道112、第三微流道113 和第四微流道114，其中第二微流道112和第三微流道113作为支微流道，将储液槽121中的液体和注入注射口13的液体依次导入第四微流道114(主微流道)中。位于储液槽121内表面的微流道凹槽为导流槽，用于引流储液槽121内的液体流向贯穿孔一141。

具体地，芯片主体1的正面(以图4显示的面为正面)分布有储液槽121和第四微流道 114，第四微流道114为亲水微流道，储液槽121还设有导流槽111、穿刺针122，其中的导流槽111是疏水性的。芯片主体1的反面分布有第二微流道112、第三微流道113、废液槽115和透气通道，第二微流道112和第三微流道113为疏水微流道。贯穿芯片主体1的有：注射口13、检测槽151和贯穿孔(包括贯穿孔一141、贯穿孔二142、贯穿孔三143、贯穿孔四144)。连接关系为：储液槽121内的穿刺针122的表面或内部具有一导流用的通道，该通道与位于储液槽121表面的导流槽111的前端连通，使液体通过穿刺针122的通道流入导流槽111；导流槽111的末端通过贯穿孔一141与位于芯片主体1反面的第二微流道112的前端连通，导流槽111的末端仍在储液槽121的范围内，并且不与储液槽121的边缘接触；第二微流道112的末端通过贯穿孔二142与位于芯片主体1正面的第四微流道114连通，贯穿孔二142不设于第四微流道114的前端；位于芯片主体1反面的第三微流道113的前端通入注射口13，第三微流道113的末端通过贯穿孔三143与第四微流道114的前端连通，贯穿孔二142与贯穿孔三143 沿第四微流道114的距离大于1mm，一些实施例不小于2mm，一些实施例不小于3mm；位于第四微流道114中间部分与长条形的检测槽151重合(完全重合或部分重合)，检测槽151的长条形是直形的或者是弯曲的，这里的第四微流道114中间部分并非空间几何上严格定义的中间，而是指贯穿孔二142和贯穿孔四144之间的一部分；第四微流道114的末端通过贯穿孔四144与废液槽115的前端连接；第四微流道114的末端与透气通道连接。

贯穿孔二142与贯穿孔三143重合会导致第二微流道112中的液体会部分进入第三微流道 113，或者第三微流道113中的液体会部分进入第二微流道112。贯穿孔二142与贯穿孔三143 不重合，可以保证第二微流道112和第三微流道113的液体都能进入第四微流道114。这是由于连接亲水性的第四微流道114的第二微流道112和第三微流道113是疏水的，并且贯穿孔也是疏水的，因此液体进入第四微流道114后更趋向于在第四微流道114中流动，而不是进入疏水的第二微流道112或第三微流道113。

对于那些将微流道凹槽分布在芯片主体1同一面的现有实施方案，如图5-b和图5-c所示，压盖8覆盖位于储液槽121中的微流道凹槽的部分，其余的微流道凹槽被上密封板5或其它材料覆盖。如果压盖5，如图5-b所示，高于芯片主体1表面，为了完全覆盖微流道凹槽，一种方法是：上密封板5的边缘需要覆盖在压盖8上，从而会在压盖8边沿形成缝隙9，为了消除这个缝隙9，需要上密封盖5这部分的构型去适配这种高低起伏，这无疑需要较高的加工和装配精度去适配这种起伏，同时，这也会增加加工步骤。另一个方法是对上密封板5进行加工，使其完全契合并紧贴压盖8边沿，这种方法对加工和装配精度高，稍有误差就会在上密封板5 与压盖8之间产生缝隙9。另外一个方案是，如图5-c所示，将储液槽121的边沿低于芯片主体1表面，从而将压盖8嵌入后，使压盖的顶部与芯片主体1表面共面，然而这对加工和装配精度也较高，过大的压盖8无法嵌入，压盖8过小又容易使压盖8的侧壁与芯片主体1之间存在缝隙9，由于压盖8的侧壁在这种方案中也需要覆盖住微流道凹槽，因此缝隙9的存在会使液体流出凹槽。另外，较厚和较薄的压盖8也会形成高低起伏，这些问题都会造成液体流出微流道凹槽，尤其是在外力挤压下。但是对于本实用新型，如图5-a所示，通过贯穿孔将液体导流至另一面的微流道凹槽，对加工和装配精度的要求低，因为压盖8的边缘不用覆盖微流道凹槽，上密封板5就不需要延伸覆盖到压盖8的边缘或边缘的上方，另外也由于压盖8的侧壁不需要用于覆盖微流道凹槽，因此对压盖8的大小和厚薄的要求不高。从而方便加工，使良品率也得到提升。

具体而言，作为一个实施例，如图5-a所示(图中没有画出储液包)，储液槽121为一阶梯型的凹槽，包括了边缘平台125、底部平台123以及储液槽侧壁124，储液槽侧壁124连接边缘平台125内边缘和底部平台123的外边缘，储液槽侧壁124倾斜设置，并且倾斜面朝上，边缘平台125的外边缘为储液槽121的边缘。边缘平台125优选地低于芯片主体1的表面，也可以高于或共平面于芯片主体1的表面。穿刺针122设于底部平台123上，导流槽111的末端位于边缘平台125上，并且不靠近边缘平台125的外边缘，导流槽111的末端与边缘平台125的外边缘相距可以是1mm以上，优选地为2mm以上，更加优选地为3mm以上。当压盖8盖合到储液槽121后，压盖8的边缘部分粘接在边缘平台125上，从而位于边缘平台125上的导流槽的开口被压盖8封闭，贯穿孔一141位于边缘平台125上的开口被压盖8封闭，最终使得储液槽121内的液体在压力下只能经过导流槽111流入贯穿孔一141。压盖8与边缘平台125接触的部分可以全部粘接到边缘平台125上，也可以是最外的边沿部分被粘接到边缘平台125上。其中的粘接方式可以换成其它现有的连接方式，包括但不限于超声波焊接、通过双面胶层连接、塑料熔融连接。

从整体而言，导流槽111从穿刺针122处沿着储液槽121的内表面，以一个径直方向或者弯曲的路径，经过储液槽侧壁124后到达边缘平台125，导流槽111的末端通过贯穿孔一141 与处于芯片主体1反面的第二微流道112(支微流道)的一端连通，而第二微流道112的另一端则通过贯穿孔二142与第四微流道114(主微流道)连通。通过这种结构，储液包7在挤压后被穿刺针122刺破，储液包7这种的液体流出，通过导流槽111导流后经过贯穿孔一141流入第二微流道112，随后液体从第二微流道112经过贯穿孔二142流入第四微流道114。

显然地，由于在芯片主体1的正面，导流槽111与第四微流道114之间没有连接任何微流道凹槽，而是通过位于反面的微流道凹槽连通，从而巧妙地避免了微流道凹槽流经压盖8与芯片主体1之间的缝隙9或者压盖8与密封板之间的缝隙9，防止液体渗入缝隙9中，从另一方面来说，由于不需要考虑这些缝隙9的影响，对于这部分的加工和装配精度要求不高，从而有效节省了成本，提高了良品率。

另外边缘平台125也有利于固定储液包7，储液包7的边缘被粘结在边缘平台125上，而后覆盖的压盖8除了水密性覆盖贯穿孔一141，还进一步加强了储液包7的固定效果。优选地，压盖8全部或部分水密性覆盖位于边缘平台125上的导流槽111。

优选地，如图5-a所示，底部平台123突出芯片主体1的反面，该设计可增加储液槽121 的储液容量。

通过将疏水微流道和亲水微流道分别分布在芯片主体1的反面和正面有助于缩小微流控芯片的大小，只需要在一个主体上进行微流道设计加工，从而使加工和装配方便，有利于减小成本。

另外导流槽111、第二微流道112和第三微流道113设计为疏水微流道，可以避免液体受外界压力推动下流速过快而产生气泡。而第四微流道114设计成亲水微流道一方面可以提供后续液体流动的动力。另一面液体流经传感器4的电极区时，有效调节了该区域流体的扩散性能，例如在亲水作用下，液体更有利于在流动过程中完全覆盖微流道中传感器4的检测区域(电极区域)，即使微流道内有多个表面张力不同的检测位点，液体也可以扩散更充分，避免了气泡的产生，保证了检测的准确性。如果检测区域的微流道完全都是疏水性的，则液体在该微流道中流动时，有可能会出现传感器的电极的某些区域表面张力不同而被液体绕过的现象，形成气泡，影响了检测的准确性。

本实用新型通过对导流槽111、第二微流道112、第三微流道和113第四微流道114的亲疏水性进行改变只是为了提高传感器4的检测精度。但是，这并不意味着在满足基本检测的需求下，不能全部设置为疏水性、亲水性或其它亲疏水性相结合的方式。

透气通道的作用是为了排除气体，当液体在微流道内流动时，因为如果没有排出气体的通道，那么液体前端的空气因挤压而是液体前端的气压升高，并阻止液体流体。

一些实施例中，导流槽111、第二微流道112、第三微流道113在芯片主体1上的宽度为 0.2～1mm，深度为0.2～0.6mm；第四微流道114的宽度为0.2～3mm，深度为0.2～0.6mm；芯片主体1的厚度为0.4～5mm。优选地，导流槽111、第二微流道112、第三微流道113的宽度为 0.4mm，深度为0.3mm。优选地，第四微流道114为中间较宽，两端较窄的流道，最宽不超过2mm，最窄的不超过1mm。

一些实施例中，芯片主体1为透明材料，也可以仅仅密封板为透明材质。

芯片主体实施例2

如图5-d所示，在本实施例中，贯穿孔一不贯穿储液槽121的内表面和芯片主体1的反面，而是贯穿储液槽121的内表面和芯片主体1的正面，也就是说导流槽111与第四微流道114之间不连接位于芯片主体1反面的微流道。该实施方案通过芯片主体1内的贯穿孔一141跨过压盖8与芯片主体1和/或上密封板5之间的缝隙9。虽然这种方法对加工和装配的精度要求不高，但是由于需要在芯片主体1内部挖出一个孔道，所以难度较实施例1高。

芯片主体实施例3

与芯片主体实施例1有所区别的地方在于，如图5-e所示，贯穿孔一141位于底部平台123 上，因此导流槽111也可以选择性地设置，或者不设置。另外该方案优选地用于底部平台123 不突出芯片主体1反面的情况，如果底部平台123突出芯片主体1反面，那么第二微流道相当于设置在一个不平坦的面上，从而需要下密封盖2去适配这个不平坦的面，从而需要加高的加工和装配精度，来避免因不平坦而导致贴合时在芯片主体1反面和下密封板2之间出现缝隙9，这个缝隙9间可能导致液体渗漏。

芯片主体实施例4

与芯片主体实施例3有所区别的地方在于，如图5-f所示，第四微流道114位于芯片主体 1的方面，因此液体通过贯穿孔一141直接流入第四微流道114，而不需要再经过一个贯穿孔流入芯片主体1正面的微流道，这样既可以避免液体因流经压盖8与芯片主体1之间的缝隙而产生渗漏，也可以减少贯穿孔，减少微流道的复杂度。

微流控芯片的实施例

一个完整的微流控芯片除了上述的芯片本体1，还包括：密封板(上密封板5、下密封板 2)、用于检测分析物的传感器4、储液包7和压盖8。以下的实施方案以实施例1中的芯片主体1为例进行说明。压盖8在覆盖储液槽121的同时，将储液包7也固定在内，芯片主体1的正面盖有上密封板5，上密封板5覆盖第四微流道114、检测槽151、贯穿孔二142、贯穿孔三143、贯穿孔四144。传感器4通过粘接层3粘附在芯片主体1的反面，并且覆盖检测槽151，传感器4用于检测分析物的部分完全或者不完全的位于检测槽151内，完全位于检测槽151 内可以提高检测精确度。优选地，可以在芯片主体1的反面设一个与传感器4相适配的传感器槽12，使传感器4放入后，其表面不凸出芯片主体1的反面。芯片主体1的反面还盖有下密封板2，下密封板2覆盖贯穿孔一141、贯穿孔二142、贯穿孔三143、贯穿孔四144、透气通道、废液槽115、第三微流道113、第二微流道112。下密封板2可以选择性地覆盖、部分覆盖或不覆盖传感器器4。在一些实施例中，传感器4用于连接导线的触点超出微流控芯片的边沿，处于芯片的外侧。在一些实施例中，传感器4的触点不朝向限芯片主体1的反面，而是位于相反于检测部分的一面，因此触点不应被下密封板2覆盖。在一些实施例中，传感器4的触点朝向限芯片主体1的反面，因此为了与触点相接触，应该在芯片主体1的相应位置设置一个贯通的触点槽152，使触点位于触点槽152内，该触点槽152被传感器4覆盖，但是不被上密封板5覆盖，或者在上密封板5的相应位置设置一开口52。

本实用新型中的上密封板5和下密封板2可以是一个，也可以是多个，本实施例以上密封板5和下密封板2各一个进行说明。压盖8优选地应具有一个压盖开口83，用于方便手或其它的器械伸入并挤压储液包7，使其被穿刺针122刺破，其中的液体在挤压下进入导流槽111。或者其开口部分可以用具有伸展性的塑料或橡胶替代，当按压该部分时，下方的储液包7也受到挤压。或者开口部分可以加一个可以拆卸的塑料盖(塑料膜)，按压时将该塑料盖去除。

在一些实施例中，如图2所示，所述压盖8包括中间具有一开口的压板81和侧板82；所述侧板82的底部沿所述压板81的开口内边沿环绕设置，所述侧板82倾斜向内，但不封闭所述压板的开口。从而形成具有一压盖开口83的压盖8。侧板82可以起到支撑作用，例如意外情况下，侧板82可以支撑某些物体，防止物体压迫储液包7，使储液包7被穿刺针122刺破。

在一个实施例中，所述芯片主体1由疏水的材料制成，覆盖所述疏水微流道的所述密封板的覆盖面为疏水性，覆盖所述亲水微流道的所述密封板的覆盖面为亲水性。

芯片主体1的材料为疏水性材料，或者芯片主体1表面做了疏水处理，或者与液体接触的芯片主体1表面做了疏水处理。上密封板5与芯片主体1接触的这面为亲水性材料或表面经亲水材料处理。下密封板2与芯片主体1接触的这面为疏水性材料或表面经疏水处理。疏水性材料均可由下述任意一种或两种混合型的材料制成，如硅、陶瓷、玻璃和塑料等，其中所述塑料选自：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物(ABS)、环烯烃聚合物(COP)、聚酰胺(PA)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、聚碳酸酯(PC)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚乙烯(PE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚甲醛(POM)、聚丙烯(PP)、聚笨乙烯二乙醚(PPE)、聚苯乙烯(PS)、聚砜(PSU)、聚四氟乙烯(PTFE)等。所述亲水性材料可以是将疏水性材料的表面处理成具有亲水基团，最终表现出亲水性能的材料，例如等离子体处理或者亲水涂层。也可以是直接选用具有亲水性的材料，例如在注塑时在原料中加入亲水物质。

在一些实施例中，微流控芯片没有储液包7、穿刺针122和压盖8，液体被具有弹性的密封板密封在储液槽121中，液体经挤压后流入导流槽111。

在一些实施例中，微流控芯片没有压盖8。导流槽111位于储液槽121边缘平台上的部分和贯穿孔一141被粘接层6覆盖。

在一些实施例中，所述废液槽115为疏水性。为了防止液体从废液槽115中倒流回到第四微流道114。

在一些实施例中，废液槽115为疏水性，废液槽115为流道，流道的宽度不小于2mm，连通废液槽115的贯通孔的内径不大于1.5mm。优选地，流道的宽度不大于5mm。一方面可以加强对液体的控制，防止其倒流回到第四微流道114；另一方面设计成流道可以防止产生气泡，气泡会占比较大的体积，从而减少废液槽115可容纳液体的体积。

在一些实施例中，所述注射口13的上表面高于所述芯片主体1的正面。优选地，注射口 13的上表面高于芯片主体1的正面，但不超过5mm。较为优选地，注射口13的上表面高于芯片主体1的正面，但不超过3mm。更为优选地，注射口13的上表面高于芯片主体1的正面，但不超过2mm。较深的注射口13可以方便定位并固定注射针。

本实用新型提供了两种透气通道的设计方案：

其一为：如图3和图6所示，所述透气通道为透气流道116，所述废液槽115的末端与一疏水性的所述透气流道116连接，所述透气流道116的另一端连通外界大气，所述透气流道 116的宽度不大于1mm，深度不大于1mm。优选地，透气流道116的横截面街不超过1mm²。优选地，透气流道116与废液槽115连接处是非平滑过渡处理，从而增强界面效应，阻挡液体进入透气流道116，起到使气体通过但阻挡液体通过的作用。

其二为：如图7～图9所示，所述透气通道包括透气槽16和透气但不透水的透气膜161；所述废液槽的末端与所述透气槽16连通，并且所述废液槽末端的边沿位于所述透气槽16内，所述废液槽末端的深度大于所述透气槽16的深度；所述透气槽16的底部覆盖有所述透气膜 161，所述透气膜161完全覆盖所述废液槽的末端，所述透气膜161上覆盖有所述密封板，所述密封板上设有透气孔21，所述透气孔21的位置与所述透气槽16的位置相对应，使得所述废液槽内的空气能够通过所述透气膜161进入外界大气。为了不使废液流出废液槽115，优选地固定在透气槽16内的透气膜161的上表面不低于芯片主体1的正面，从而当上密封板2覆盖在芯片主体1的正面后，透气膜161与上密封板2之间没有间隙。同时，气体只能在垂直于透气膜161的方向才能通过透气膜161，因此废液槽115的末端要设于透气膜161的下方，如图9所示。进一步地，为了提升密封效果，透气膜161与上密封板2之间的接触部分应该用胶黏剂处理。

微流控芯片的工作流程为：

以图3的芯片主体1为例，在本实施例中，微流控芯片水平插入检测仪器，当然也可以倾斜或垂直插入。在微流控芯片插入相应的检测仪器后或者插入相应的检测仪器前，通过手或仪器挤压储液槽121中的储液包7，储液包7被储液槽121内的穿刺针122刺破后，里面的校准液在压力下流入导流槽111，经过贯穿孔一141后进入芯片主体1反面的第二微流道112，随后又通过贯穿孔二142进入芯片主体1正面的第四微流道114，校准液在张力拉扯下铺满检测槽151，由于第四微流道114的末端连接着疏水的废液槽115，因此校准液不会进入废液槽115，或者也有一些情况下，受到储液包7被挤压的影响，有一部分校准液进入废液槽115，此时检测仪器开始工作，通过传感器4分析校准液中相关分析物(如钠离子、钾离子、钙离子等)的成分，并对自身进行一个校准。

接下来，注射针插入注射口13，同时将内部的血液注入到第三微流道113内，随后通过贯穿孔三143进入第四微流道114。同时，随着血液在微流道内流动，位于第四微流道114中的校准液也跟着被完全推入废液槽115中。血液进入第四微流道114后经过贯穿孔二142但不进入，最终血液在张力拉扯下布满检测槽151，检测仪器开始检测血液中的相关成分。

一种微流控的制备方法：

步骤1，选取疏水性材料作为基板，并且通过刻蚀、雕刻、热压或注塑成型在芯片主体上形成微流道凹槽、储液槽、贯穿孔、注射口等结构；

具体地，微流道凹槽包括主微流道凹槽，贯穿孔包括贯穿孔一，所述贯穿孔一设于所述储液槽内，所述贯穿孔一的一个开口位于所述储液槽的内表面，所述贯穿孔一的另一个开口与所述微流道凹槽连通，从而使所述储液槽中的液体流入所述主微流道凹槽；所述注射口与所述微流道凹槽连通，从而使注入所述注射口的液体流入所述主微流道凹槽；

步骤2，获得传感器，将其粘贴在芯片主体的表面，让传感器的检测区位于主微流道凹槽中；

步骤3，获得密封板，将密封板水密性覆盖位于芯片主体表面的微流道凹槽，微流道凹槽的开口被封闭后形成微流道；

步骤4，获得压盖，将压盖水密性覆盖储液槽的开口。

通过步骤1～4的方法最终获得可用于检测的微流体检测芯片。在不矛盾的前提下，步骤 2～4的顺序可以进行调整。

优选地，在步骤1中，在所述储液槽内表面形成用于导流液体的导流槽，所述导流槽的一端与所述贯穿孔一连接。

优选地，在步骤4中，获得储液包和压盖，将储液包固定在储液槽内，而后再将压盖水密性覆盖储液槽的开口。

优选地，在步骤1中，所述储液槽内表面制备穿刺针，所述穿刺针位于所述储液包的下方。

优选地，在步骤1中，所述穿刺针通过所述导流槽与所述贯穿孔一连接。

优选地，在步骤1中，所述芯片主体分为正面和反面，所述微流道凹槽还包括支微流道凹槽；所述支微流道凹槽位于所述芯片主体的反面，所述主微流道凹槽位于所述芯片主体的正面；所述导流槽通过所述贯穿孔一与所述支微流道凹槽连通，所述支微流道凹槽通过贯穿孔二与所述主微流道凹槽连通，所述贯穿孔二位于储液槽外。

优选地，在步骤1中，所述储液槽包括底部平台、储液槽侧壁和边缘平台，所述边缘平台位于所述底部平台的上方，所述底部平台的外边沿与所述边缘平台的内边沿通过所述储液槽侧壁连接，所述储液槽侧壁倾斜向上。

优选地，在步骤1中，所述导流槽的一端设于所述底部平台，所述导流槽的另一端设于所述边缘平台，所述贯穿孔的一端开口位于所述边缘平台上，并且在步骤4中，所述贯穿孔被所述压盖覆盖。

优选地，在步骤4中，所述压盖包括中间具有一开口的压板和侧板；所述侧板的底部沿所述压板的开口内边沿环绕设置，并倾斜向内，但不封闭所述压板的开口。

优选地，在步骤1中，所述底部平台突出所述芯片主体反面。

优选地，在步骤1中，所述芯片主体上设有疏水性的废液槽，所述废液槽与所述主微凹槽连通，所述废液槽的末端设有透气但不透水的透气通道。

优选地，在步骤1中，所述芯片主体由疏水的材料制成，在步骤3中，覆盖所述芯片主体反面的所述密封板的覆盖面为疏水性，覆盖所述芯片主体正面的所述密封板的覆盖面为亲水性。

本实用新型所述的检测区中的检测方法，可以是待电极的生物传感器，还可以是浊度法、荧光法、化学发光法、散射法、等光学检测法。

本实用新型所述微流控检测芯片可进行定量、半定量或定性检测。例如在检测区固定一个或多个检测试纸(可以是空白的试纸，也可以是预先添加了试剂的试纸)，利用检测试剂或样本流过检测流道与检测试纸接触后，试剂与样本反应发生颜色变化，随后通过仪器或人为观察得出检测结果。

上述列举的实施例仅为较佳的实施例，在不矛盾的前提下可以相互组合。此外，也可以结合从说明书附图中得出的技术特征。

Claims (10)

1.一种用于检测分析物的微流控芯片，包括芯片主体、密封板和用于检测分析物的传感器；所述芯片主体分为正面和反面，所述芯片主体上分布有注射口、储液槽和位于芯片主体表面上的微流道凹槽；所述微流道凹槽的开口被所述密封板水密性封闭形成微流道，其特征在于：

所述微流道包括主微流道，所述芯片主体具有检测区，所述传感器位于所述检测区，所述主微流道通过所述检测区，并且与所述传感器上用于检测分析物的检测部分接触；

所述储液槽内设有贯穿孔一，所述贯穿孔一的一个开口位于储液槽的内表面，所述贯穿孔一的另一个开口与所述微流道连通，从而使所述储液槽中的液体流入所述主微流道；所述注射口与所述微流道连通，从而使注入所述注射口的液体流入所述主微流道；

所述储液槽具有一开口，该开口被密封件水密性封闭，所述储液槽内表面与所述密封件接触的部分具有一外边界，储液槽内的液体通过贯穿孔一绕过所述外边界。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于：

所述密封件包括压盖和/或储液包。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于：

所述密封件包括所述压盖和所述储液包，所述压盖将所述储液包固定在所述储液槽内。

4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于：

所述储液槽包括底部平台、储液槽侧壁和边缘平台，所述边缘平台位于所述底部平台的上方，所述底部平台的外边沿与所述边缘平台的内边沿通过所述储液槽侧壁连接，所述储液槽侧壁的壁面倾斜朝上；所述压盖盖合并密封储液槽边缘平台。

5.根据权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于：

所述贯穿孔一的一个开口位于所述边缘平台上，或则位于所述储液槽侧壁上，或者位于所述底部平台上。

6.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于：

所述微流道包括所述主微流道和支微流道；

所述贯穿孔一的另一个开口通过所述支微流道与所述主微流道连通。

7.根据权利要求6所述的微流控芯片，其特征在于：

所述芯片主体上还设有贯穿孔二，所述贯穿孔二不位于所述储液槽中；

所述支微流道位于所述芯片主体的反面，所述主微流道位于所述芯片主体的正面，所述支微流道通过所述贯穿孔二与所述主微流道连通。

8.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于：

所述储液槽内表面设有用于导流液体的导流槽，所述导流槽连接所述贯穿孔一。

9.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于：

所述压盖包括中间具有一开口的压板和侧板；

所述侧板的底部沿所述压板的开口内边沿环绕设置，并倾斜向内，但不封闭所述压板的开口。

10.根据权利要求1～9任一所述的微流控芯片，其特征在于：

所述芯片主体上设有疏水性的废液槽，所述废液槽与所述主微流道连通，所述废液槽的末端设有透气但不透水的透气通道。

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