一种控制阀及离心微流控芯片制造技术

本发明专利技术属于微流控芯片技术领域，公开一种控制阀，设置在微流控芯片的微流通道(2)上，所述微流控芯片包括芯片本体(1)，所述控制阀包括阀腔体(3)、可逆吸水机构(4)，所述可逆吸水机构(4)设置在所述阀腔体(3)内。还公开了一种离心微流控芯片，包括芯片本体(1)、进液口(7)、反应腔(8)、微流通道(2)，还包括设置在所述进液口(7)与所述反应腔(8)之间的控制阀，所述控制阀为上述的控制阀。本发明专利技术提供一种控制阀及离心微流控芯片，加工简单，无需复杂处理，可通过改变离心转速实现溶液的逐级释放，使用方便。

【技术实现步骤摘要】
一种控制阀及离心微流控芯片
本专利技术涉及微流控芯片
，尤其涉及一种控制阀及离心微流控芯片。
技术介绍
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。由于微流控芯片样本用量少，反应时间快，检测通量高和集成性能好等优势，越来越多的被应用于便携检测等领域。离心式微流控芯片，即通过离心力作为动力，实现芯片上的流体流动和单元操作，从而完成各种生化反应和检测过程，是目前比较受欢迎的产品形式。其优势在于通过离心机控制芯片转动，避免了平面式芯片需要注射泵等大型驱动装置，设备简单便携，满足目前检测设备小型化的趋势。常规的生化反应通常涉及到多种流体以及多个反应步骤，流体的加入和反应都需要有严格的顺序和时间，因此需要在离心芯片上搭建控制阀，从而完成上述功能。目前离心芯片上的控制阀主要分为主动式和被动式，其中主动式需要在离心力以外增加控制装置，被动式则无需增加额外的控制装置，仅仅依靠离心力。由于主动式控制阀需要增加控制装置，例如加热、制冷、光照等，增加了设备的复杂程度和成本。多数商业化产品和学术研究选择被动式控制阀，目前被动式控制阀主要包括毛细阀、亲疏水阀、结构突破阀和部分气压阀，上述各种控制阀需要较高的加工精度(毛细阀、气压突破阀)或者额外的处理手段(亲疏水阀、结构突破阀)。针对复杂的生化反应，涉及到多种流体或者多个反应步骤，上述控制阀难以实现多个控制阀在同一芯片上集成，例如毛细阀，随着毛细阀远离芯片中心，如果需要使用毛细阀，需要毛细结构尺寸大幅降低，已经超过了常规的加工极限。亲疏水阀加工过程难以精确控制，因此需要转速控制留有较大的余量，例如两个疏水阀之间要保证1500rpm的差别，才能保证顺序反应顺利实现，极大地提高了对离心机的要求，此外亲疏水试剂的引入可能会生化反应的试剂体系产生影响。总之，现有离心芯片上的控制阀不能够快捷和简单的实现多个控制阀的集成，不能够满足复杂的生化反应过程，需要开发新的控制阀进行补充。基于上述情况，我们有必要设计一种能够解决上述问题的离心式微流控芯片的控制阀。
技术实现思路
本专利技术的目的在于：提供一种控制阀，加工简单，无需复杂处理，可通过改变离心转速实现溶液的逐级释放，使用方便。本专利技术的另一个目的在于：提供一种离心微流控芯片，加工简单，无需复杂处理，可通过改变离心转速实现溶液的逐级释放，使用方便。为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：一方面，提供一种控制阀，设置在微流控芯片的微流通道上，所述微流控芯片包括芯片本体，所述控制阀包括阀腔体、可逆吸水机构，所述可逆吸水机构设置在所述阀腔体内。具体地，所述可逆吸水机构为具有吸水和放水功能的多孔材料制成，所述可逆吸水机构填充在所述阀腔体内，可逆吸水机构在吸水后，通过离心力的作用，溶液可以再次释放，而且通过改变离心转速，可以实现溶液的逐级释放，起到控制阀的作用。作为一种优选的技术方案，所述可逆吸水机构封装于防变形包装薄膜内。具体地，所述防变形包装薄膜为多孔透水薄膜，使用所述防变形包装薄膜，能在一定程度上限制可逆吸水机构变形，避免影响芯片封合过程。所述防变形包装薄膜要求为不影响生化反应和吸水量的薄膜。作为一种优选的技术方案，所述可逆吸水机构为海绵、泡沫、吸水纤维中的一种或多种。具体地，要求所述可逆吸水机构具有如下性能：可逆吸水机构对生化试剂中有效成分(例如蛋白等)不吸附或吸附较小，例如可对可逆吸水机构进行封闭处理，抑制可逆吸水机构对试剂中蛋白的吸附；可逆吸水机构的多孔材料的孔径尽量均一，同等条件下，试剂吸附和释放量可重现；可逆吸水机构吸水后，体积不发生较大变化，区别于化学吸附的多孔材料，化学吸附的多孔材料吸水饱和之后，体积能够放大数十倍。作为一种优选的技术方案，所述防变形包装薄膜为纱布。作为一种优选的技术方案，所述芯片本体包括芯片上板、芯片下板，所述微流通道、所述阀腔体设置在所述芯片上板与所述芯片下板之间。具体地，芯片本体的材质包括硅片、玻璃、PDMS、金属、PMMA/PC/PS等为代表的硬质聚合物材料。芯片本体的加工手段可包括光刻、软注塑、湿法刻蚀、激光加工、数控机床、注塑等加工手段。由于本专利技术的控制阀在加工过程中，需要将所述可逆吸水机构放置于所述阀腔体内，然后将所述芯片上板及所述芯片下板采用常规封合手段封合，所述常规封合手段包括胶粘、热压封合、超声波封合、激光封合等手段。作为一种优选的技术方案，所述芯片上板、所述芯片下板上设置有密封机构，所述密封机构位于所述阀腔体边缘外侧。具体地，由于所述可逆吸水机构具有可压缩性，易膨胀，因此在将所述可逆吸水机构放置于所述阀腔体中，易出现可逆吸水机构在所述阀腔体中显现凸起状态，导致在封合过程中芯片上板与芯片下板之间容易出现缝隙，该缝隙的存在可能会导致控制阀的失效，即液体会随着该缝隙流入到所述芯片本体的下一个结构中，而不通过可逆吸水机构，在所述阀腔体边缘外侧设置所述密封机构，能够在组装的时候，有效的将可逆吸水机构限制于阀腔体中，避免由于可逆吸水机构易形变的特点，将可逆吸水机构大量留存于芯片上板与芯片下板之间，形成缝隙，影响封合效果，导致本专利技术的控制阀失效。作为一种优选的技术方案，所述密封机构包括相配合的密封凸台及密封凹槽；所述密封凸台设置在所述芯片上板上，所述密封凹槽设置在所述芯片下板上；或者，所述密封凸台设置在所述芯片下板上，所述密封凹槽设置在所述芯片上板上。具体地，该密封机构，既可以充当超声波封合手段的封合线和封合槽，也可以在使用其它封合手段时，起到限制可逆吸水机构位置的目的，避免芯片封合过程中可逆吸水机构受到挤压，而出现芯片上板与芯片下板之间的缝隙，影响封合效果。作为一种优选的技术方案，所述密封凸台的截面形状是梯形，所述密封凹槽的截面形状是梯形或矩形。具体地，所述密封凸台的截面积大于所述密封凹槽的截面积，可保证封合和组装效果。如果采用超声波封合，所述密封凸台结构充当导能筋，所述密封凹槽结构充当封合槽，实现密封；如果采用胶粘的方式，所述密封凹槽与所述阀腔体之间部分的面积，能够起到充分封合的作用；如果采用激光封合，所述密封凹槽与所述阀腔体之间部分的面积足够激光封合所述芯片上板与所述芯片下板，起到密封作用。另一专利技术，提供一种离心微流控芯片，包括芯片本体、进液口、反应腔、微流通道，还包括设置在所述进液口与所述反应腔之间的控制阀，所述控制阀为上述的控制阀。本专利技术的有益效果为：提供一种控制阀，加工简单，无需复杂处理，可通过改变离心转速实现溶液的逐级释放，使用方便；该控制阀起到控制阀的作用，可以单独使用，也可以和其它常规控制阀共同使用，以此完成离心微流控芯片上的复杂生化反应。同时提供一种离心微流控芯片，加工简单，无需复杂处理，可通过改变离心转速实现溶液的逐级释放，使用方便。附图说明图1为本专利技术实施例一的结构示意图；图2a为本专利技术实施例一中芯片本体封合前的侧向结构示意图；图2b为本专利技术实施例一中芯片本体封合后的侧向结构示意图；图3为本专利技术实施例二的侧向结构示意图；图4为本专利技术实施例二中密本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种控制阀，设置在微流控芯片的微流通道(2)上，所述微流控芯片包括芯片本体(1)，其特征在于，所述控制阀包括阀腔体(3)、可逆吸水机构(4)，所述可逆吸水机构(4)设置在所述阀腔体(3)内。

【技术特征摘要】
1.一种控制阀，设置在微流控芯片的微流通道(2)上，所述微流控芯片包括芯片本体(1)，其特征在于，所述控制阀包括阀腔体(3)、可逆吸水机构(4)，所述可逆吸水机构(4)设置在所述阀腔体(3)内。2.根据权利要求1所述的一种控制阀，其特征在于，所述可逆吸水机构(4)封装于防变形包装薄膜内。3.根据权利要求1或2所述的一种控制阀，其特征在于，所述可逆吸水机构(4)为海绵、泡沫、吸水纤维中的一种或多种。4.根据权利要求2所述的一种控制阀，其特征在于，所述防变形包装薄膜为纱布。5.根据权利要求1所述的一种控制阀，其特征在于，所述芯片本体(1)包括芯片上板(11)、芯片下板(12)，所述微流通道(2)、所述阀腔体(3)设置在所述芯片上板(11)与所述芯片下板(12)之间。6.根据权利要求5所述的一种控制阀，其特征在于，所述芯片上...

【专利技术属性】
技术研发人员：张意如，陈跃东，庾琼，陈立勇，刘仁源，
申请(专利权)人：东莞东阳光科研发有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44