CN215743523U - 一种多通道微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种多通道微流控芯片，包括盖板和基板，基板上设置有电气连接端口、电极组件以及电极引线，电气连接端口通过电极引线发送电压信号给电极组件，盖板设置在基板的上方，盖板和基板密封连接并形成有空腔，盖板和基板之间设置有液滴阻隔物，盖板上设置有进油口以及两个以上的进样口，基板设置有电极组件的一侧涂覆有绝缘涂层，电极组件包括两个以上的彼此间隔设置的电极单元，一个电极单元包括主输液电极通道、储液电极以及检测电极组，一个进样口位于一个储液电极的正上方，检测电极组上预存有检测试剂，一个储液电极与一个检测电极组之间连接有一个主输液电极通道。本实用新型能够满足大量且快速检测多种样品的需求。

Description

一种多通道微流控芯片

技术领域

本实用新型涉及微流控芯片技术领域，具体是涉及一种多通道微流控芯片。

背景技术

微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。

现有用于多种不同样品测试的微流控系统主要以模拟控制为主，表现为设置多个彼此独立封闭的微通道或微管路，通过微泵和微阀改变液体的流速、压力等参数，从而实现液体的定向移动。这种微流控技术当前得到了一些应用，其实质是一种在微小的空间里对模拟量的控制，整个液流空间实现密闭并不容易，尤其在驱动液体流动时，微泵加压时极易引起液体泄漏，并具有控制精度低、试剂消耗量大、检速度慢等很多缺点。且当前的微通道因为污染问题只能进行单样品测试，造成了检测样品通量低问题。

而目前现有还有采用电极阵列代替传统微通道或微管路的微流控芯片，来实现对样品的定向移动，但目前的芯片结构均只满足对单一样品同时进行多项不同试剂的检测。进行大量人员的核酸检测时，无法满足大量并且不同样品快速检测的需求。

发明内容

本实用新型的目的旨在提供用于大量不同样品快速检测的一种多通道微流控芯片，通过端口给电极组件输入电压信号，控制样品液滴的移动，无需人工操作、移动速度快、效率高且检测准确性高。

为了实现上述目的，本实用新型提供的一种多通道微流控芯片包括盖板和基板，基板上设置有电气连接端口、电极组件以及电极引线，电气连接端口通过电极引线发送电压信号给电极组件，盖板设置在基板的顶部，盖板和基板密封连接并形成有空腔，使得样品液滴能在空腔中移动，盖板和基板之间设置有液滴阻隔物，盖板上设置有进油口以及两个以上的进样口，基板设置有电极组件的一侧涂覆有绝缘涂层，用于将样品与基板隔绝，电极组件包括两个以上的彼此间隔设置的电极单元，其中一个电极单元包括主输液电极通道、储液电极以及检测电极组，一个储液电极与一个检测电极组之间连接有一个主输液电极通道，一个进样口位于一个储液电极的正上方，检测电极组上预存有检测试剂。

由此可见，本实用新型通过进样口加入样品液滴到储液电极中，输液通道接受端口输出的电压信号，利用电润湿原理，控制储液电极中的样品液滴通过输液通道移动到检测电极上，电极组件表面的绝缘涂层实现液滴与电极的绝缘，控制精度高、液滴消耗量小，并且需要进行多种不同样品检测时，只需要将样品液滴分别从不同的进样口加入到储液电极上。不同电极单元之间间隔一定的距离设置，且盖板和基板之间设置有液滴阻隔物，用于相邻两个电极单元之间的样品液滴进行间隔，降低了不同样品液滴在检测过程中互相污染的风险，影响检测的准确性，实现了不同样本液滴同步、高效且准确的检测目的。

一个优选的方案是，液滴隔绝物填充在绝缘涂层和盖板之间。

由此可见，本实用新型使用矿物油填充整个盖板和绝缘涂层之间的空腔可达到用于防止液滴移动到电极组件以外区域的目的，同时矿物油包裹住的样品液滴在进行移动的过程中更加顺畅。采用矿物油填充的方案，操作简单且高效。

进一步的方案是，一个检测电极组包括至少一个检测电极和至少一个次输液电极通道，一个检测电极通过一个次输液电极通道与一个主输液电极通道连接。

由此可见，一个检测电极组可以包括有多个检测电极，样品液滴在电润湿的作用下可以均分成多份并依次通过主输液电极和次输液电极进入到多个检测电极中。不同的检测电极上可以设置不同种类或者相同种类的检测试剂，当设置的检测试剂为相同种类时，能大大提高样本检测的准确性；当检测试剂不同种类时，可以达到同一样本进行多种项目检测的目的，实现样本多样性检测的目的。

进一步的方案是，基板上还设置有加热丝，加热丝与电气连接端口电连接并设置在基板背离电极组件的一侧，加热丝与检测电极组对应设置。

更进一步的方案是，基板上远离盖板的一侧还设置有与电气端口电连接的热敏电阻。

由此可见，设置加热丝给检测电极组加热，便于预存试剂与输送到检测电极组的样品液滴快速的复融。通过设置热敏电阻与电气连接端口电连接，用于探测检测电极区域的温度，将采集到的温度传给主控板，当达到预设的温度时，主控板通过调控加载至加热丝的电压，从而控制加热丝的功率保持在相对恒定的范围内，保证检测电极的温度保持恒定的范围，防止检测温度过高，损伤需要检测的液体，比如生物提取液。

进一步的方案是，基板远离盖板的一侧设置有散热板，散热板上设置有容纳槽，热敏电阻安装在容纳槽中。

由此可见，散热板不仅能保护基板上远离盖板一侧表面以及设置在该表面上的电极引线、加热丝以及热敏电阻，而且采用导热材料制作的散热板能保证基板的温度更加稳定。

进一步的方案是，盖板靠近基板一侧的表面涂覆有盖板涂层，盖板涂层为第一疏水层。

优选的，绝缘涂层靠近盖板一侧涂覆有第二疏水层。

通过设置第一、第二疏水层起到疏水、疏油以及润滑作用，便于液滴更顺畅地移动。

进一步的方案是，进样口以及进油口的顶部均设置有微阀。

由此可见，设置微阀能够防止空气中的病毒进入芯片内部污染样品，同时也方便运输和储存。

由上可见，采用上述多通道检测的微流控芯片，不仅结构简单，而且工艺相对于传统芯片和现有的芯片更加简单，能实现对大量采集到的不同样品进行高效、精确且多样化的检测，满足类似大量人员紧急核酸检测的需求。

附图说明

图1是本实用新型多通道微流控芯片实施例基板的主视图。

图2是本实用新型多通道微流控芯片实施例基板的后视图。

图3是本实用新型多通道微流控芯片实施例的分解图。

图4是本实用新型多通道微流控芯片实施例隐藏基板的分解图。

具体实施方式

参见图1至图4，图4中隐藏的基板位于绝缘涂层和散热板之间。本实施例的多通道微流控芯片包括基板300以及盖板100，基板300上设置有电气连接端口320和电极组件500，电极组件500设置在基板300一个表面上，基板300上远离电极组件500的一侧设置有电极引线342，本实施例的盖板100与框架200一体成型，盖板100带有框架200的一侧密封盖合在基板300带有电极组件500的一侧，使得盖板100与基板300之间形成有液滴移动的空间。盖板100上设置有四个进样口132以及一个进油口131；基板300设置有电极组件500的一侧涂覆有绝缘涂层311，并通过绝缘涂层311平整基板300的表面，用于将样品液滴与基板300隔绝。电极组件500包括两个以上彼此间隔设置的电极单元502，每个电极单元502包括一个主输液电极通道501、一个储液电极504以及检测电极组503，检测电极组503与储液电极504之间通过主输液电极通道501连接，一个进样口132位于一个储液电极504的正上方，检测电极组503上预存有检测试剂(图中未显示)，盖板100和基板300之间设置有液滴阻隔物(图中未显示)。

可选择的，盖板100和框架200可以是分体式的，这样可以不用设置进油口131，直接在芯片制造的过程中先将框架200密封在基板300上设置有电极组件500的一侧，之后在框架200内提前预装好液滴阻隔物，再将盖板100与框架200盖合密封。

本实施例中，液滴阻隔物为矿物油，矿物油填充在绝缘涂层311和盖板100之间。

由此可见，使用本实用新型的多通道微流控芯片进行检测时，通过进样口132加入样品液滴到储液电极504上，电极组件500接受电气连接端口320输出的电压信号，利用电润湿原理，控制储液电极504上的样品液滴通过主输液电极通道501移动到检测电极组503上，电极组件500表面的绝缘涂层311使得样品液滴与电极组件500绝缘，相对于原来多样品测试的微流控芯片，实现了提高控制精度、减少样品液滴的消耗量的目的。并且当需要进行多种不同样品检测时，只需要将样品液滴分别从不同的进样口132加入到储液电极504上，不同电极单元502之间间隔一定的距离设置，且盖板100和基板300上的绝缘涂层311之间填充有矿物油，降低了不同样品液滴在检测的过程中相互污染的风险，防止影响检测的准确性，实现了不同样本检测同步、高效且准确的检测目的。

参见图2和图4并结合图1，本实施例中，一个检测电极组503包括了三个检测电极505和三个次输液电极通道507，每个检测电极505与主输液电极通道501之间分别通过一个次输液电极通道507连接，每个检测电极505上可以预存有相同种类或者不同种类的预存试剂。可选择的，检测电极505的数量可以根据测试需求以及芯片的大小设定。

由此可见，通过设置三个检测电极505，样品液滴在电润湿的作用下可以均分成三份通过主输液电极501和次输液电极通道507进入到多个检测电极505上，不同的检测电极505上可以设置不同种类或者相同种类的检测试剂，当设置的检测试剂为相同种类时，大大提高了样本检测的准确性；当检测试剂不同种类时，可以达到对一个样本同时进行多种项目检测的目的，实现样本多样性检测的目的。

本实施例中，基板300上背离电极组件500的一侧设置有与电气连接端口320相连的加热丝350，与检测电极组503对应设置，便于预存试剂与样品液滴快速的复融并给核酸扩增反应提供相应的温度。

本实施例中，基板300上背离电极组件500的一侧还设置有与电气连接端口320电连接的三个热敏电阻360；可选择的，一个检测电极组503附近可以对应设置一个热敏电阻360，方便精准控制每一检测电极组503的加热范围，使得检测电极组503上的试剂和样本液滴在适合的温度条件下进行核酸扩增反应。本实施例中，热敏电阻360将采集到的温度传给主控板(图中未示出)，当达到预设的温度时，主控板再调控加载至加热丝350的电压，从而控制加热丝350的功率保持在相对恒定的范围内，使得检测电极505的温度保持相对恒定的范围。

本实施例中，基板300远离盖板100的一侧还设置有散热板400，散热板上设置有容纳槽401，热敏电阻360安装在容纳槽401中。散热板400不仅能起到保护基板300上的电极引线342、加热丝350以及热敏电阻360，而且采用导热材料制作的散热板400能保证基板300的温度更加稳定。

本实施例中，盖板100靠近基板300的一侧涂覆有疏水材料的盖板涂层即第一疏水层110，绝缘涂层311靠近盖板100的一侧涂覆有疏水材料的第二疏水层312。通过设置第一、第二疏水涂层起到疏水、疏油以及润滑的作用，便于样品液滴更加顺畅的移动。

本实施例中，进样口132以及进油口131处均设置有微阀，图中未示出各微阀。微阀可以采用现有已知微阀的结构，在此不再赘述。通过设置微阀达到防止空气中的病毒或者杂质进入影响芯片检测的准确性，同时方便储存和运输。

综上可见，通过对微流控芯片的改进，使得改进后的多通道微流控芯片不仅能对多个不同的样本进行检测，而且通过设计一个检测电极组上的检测电极数目来满足增加对样品检测准确性和多样性检测的需求，并且大大提高检测的效率、准确性以及安全性。

最后需要强调的是，以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种变化和更改，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多通道微流控芯片，包括：

盖板和基板，所述基板上设置有电气连接端口、电极组件以及电极引线，所述电气连接端口通过所述电极引线发送电压信号给所述电极组件，所述盖板设置在所述基板的上方，所述盖板和所述基板密封连接并形成有空腔，所述盖板和所述基板之间设置有液滴阻隔物，所述盖板上设置有进油口以及两个以上的进样口；

其特征在于：

所述基板设置有所述电极组件的一侧涂覆有绝缘涂层，所述电极组件包括两个以上的彼此间隔设置的电极单元，一个所述电极单元包括主输液电极通道、储液电极以及检测电极组，一个所述进样口位于一个所述储液电极的正上方，所述检测电极组上预存有检测试剂，一个所述储液电极与一个所述检测电极组之间连接有一个所述主输液电极通道。

2.根据权利要求1所述的一种多通道微流控芯片，其特征在于：

所述液滴隔绝物为矿物油，所述矿物油填充在所述绝缘涂层和所述盖板之间。

3.根据权利要求2所述的一种多通道微流控芯片，其特征在于：

一个所述检测电极组包括至少一个检测电极和至少一个次输液电极通道，一个所述检测电极通过一个次输液电极通道与一个主输液电极通道连接。

4.根据权利要求1至3任一项所述的一种多通道微流控芯片，其特征在于：

所述基板上还设置有加热丝，所述加热丝与所述电气连接端口电连接，所述加热丝设置在所述基板背离所述电极组件的一侧，所述加热丝与所述检测电极组对应设置。

5.根据权利要求4所述的一种多通道微流控芯片，其特征在于：

所述基板远离所述电极组件的一侧还设置有与所述电气连接端口电连接的热敏电阻。

6.根据权利要求5所述的一种多通道微流控芯片，其特征在于：

所述基板远离所述盖板的一侧设置有散热板，所述散热板上设置有容纳槽，所述热敏电阻安装在所述容纳槽中。

7.根据权利要求1至3任一项所述的一种多通道微流控芯片，其特征在于：

所述盖板靠近所述基板一侧的表面涂覆有盖板涂层，所述盖板涂层为第一疏水层。

8.根据权利要求1至3任一项所述的一种多通道微流控芯片，其特征在于：

在所述绝缘涂层靠近所述盖板的一侧涂覆有第二疏水层。

9.根据权利要求1至3任一项所述的一种多通道微流控芯片，其特征在于：

所述进样口以及所述进油口的顶部均设置有微阀。

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