微流控芯片制造技术

本发明专利技术涉及营养液检测技术领域，提供一种微流控芯片，包括玻璃基板和混合基板，混合基板的下表面和玻璃基板的上表面相贴合，混合基板的下表面设有螺旋形的混合凹槽，混合凹槽与玻璃基板的上表面形成混合通道，贯穿混合基板的厚度方向设有用于向混合通道输送液体的竖向连接通道，竖向连接通道与混合通道在螺旋形的混合凹槽的内圈起点处相连通，混合凹槽的截面宽度沿混合通道内液体流动的方向逐渐增大。本发明专利技术实施例提供的微流控芯片，通过设置渐扩的螺旋形混合通道，可实现对营养液检测过程中溶液的快速、高效、便捷混合及检测，克服了现有的混合器大多存在的仪器设备体积占地大、操作步骤繁琐以及混合不充分的问题。

Microfluidic chip

【技术实现步骤摘要】
微流控芯片
本专利技术涉及营养液检测
，尤其涉及一种微流控芯片。
技术介绍
无土栽培技术作为设施园艺的关键性技术之一，在节约资源，环境保护，减排增产，实现可持续发展中，发挥着重要作用。营养液作为无土栽培技术的核心，其组成直接影响作物对养分的吸收和生长，因此根据作物的种类、不同生长时期，气候条件等具体情况，有针对性的快速、准确、高效地确定营养液的组成成分，显得尤为重要。离子选择电极是指带有敏感膜的、能对离子或分子态物质有选择性响应的电极，具有特异性及易用性的特点，被广泛用于营养液的养分检测。标准加入法在离子选择电极上的应用是，向待测溶液中加入定量的高浓度标准溶液，利用离子选择电极前后的电势差及离子选择电极本身的灵敏度(Nernst方程斜率)，从而实现对待测溶液离子浓度的测量。标准加入法稳定性好，应用广泛，可忽略背景对离子选择电极检测电势的影响，与其它计量模型相比，操作简单，且利于配合流体控制系统运行。目前，应用标准加入法进行营养液的检测，由于设备限制，局限于人工操作，需人工取样、加液，并手动或其它摇床等设备进行混匀，存在混合比例不精确、待测液与加入液混合不充分、操作繁琐、自动化检测水平低等问题。
技术实现思路
本专利技术实施例提供一种微流控芯片，用以解决或部分解决现有的一些混合器大多存在仪器设备体积占地大、操作步骤繁琐以及混合不充分的问题。本专利技术实施例提供一种微流控芯片，包括玻璃基板和混合基板，所述混合基板的下表面和所述玻璃基板的上表面相贴合，所述混合基板的下表面设有螺旋形的混合凹槽，所述混合凹槽与所述玻璃基板的上表面形成混合通道，贯穿所述混合基板的厚度方向设有用于向所述混合通道输送液体的竖向连接通道，所述竖向连接通道与所述混合通道在所述螺旋形的混合凹槽的内圈起点处相连通，所述混合凹槽的截面宽度沿所述混合通道内液体流动的方向逐渐增大。本专利技术实施例提供的微流控芯片，待检测的营养液进入混合通道，混合通道为螺旋形，使流体在混合通道内流动时能够产生离心力，进而在离心力的作用下产生二次流，大大增加流体间的接触面积，显著提高混合效率；同时，沿液体的流动方向，混合通道的截面积随着截面宽度的不断增大而增大，能够减缓流速，降低通道内的压力；实现对营养液检测过程中溶液的快速、高效、便捷混合及检测，克服了现有的混合器大多存在的仪器设备体积占地大、操作步骤繁琐以及混合不充分的问题。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例提供的混合基板下表面结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的隔板结构局部放大图；图中：1、混合凹槽；2、凸起；3、样品检测凹槽。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。如图1所示，本专利技术实施例提供了一种微流控芯片，包括玻璃基板和混合基板，混合基板的下表面和玻璃基板的上表面相贴合，混合基板的下表面设有螺旋形的混合凹槽1，混合凹槽1与玻璃基板的上表面形成混合通道，贯穿混合基板的厚度方向设有用于向混合通道输送液体的竖向连接通道，竖向连接通道与混合通道在螺旋形的混合凹槽1的内圈起点处相连通，混合凹槽1的截面宽度沿混合通道内液体流动的方向逐渐增大。本专利技术实施例提供的微流控芯片，待检测的营养液通过竖向连接通道进入混合通道，混合通道为螺旋形，使流体在混合通道内流动时能够产生离心力，进而在离心力的作用下产生二次流，大大增加流体间的接触面积，显著提高混合效率；同时，沿液体的流动方向，混合通道的截面积随着截面宽度的不断增大而增大，能够减缓流速，降低通道内的压力。相较于应用标准加入法并采用传统混匀仪、摇床或振荡器进行营养液检测，微流控系统能够将检测过程中的加样、混合、反应、分离、检测等功能集成在一个芯片上完成，在实现了样品制备及检测过程高效快速的同时，也实现了样品及检测液的微量化，降低了能源的消耗，大大降低了检测成本。微混合器通常被分为主动式和被动式混合器。主动式微混和器是指除了注入流体所需的外力外还需要额外的外力输入，外力主要包括气动力、电磁力、电动力、超声波等。主动式微混和器通常结构相对简单，混合器本身易于控制。但是外力的引入使得主动式微混和器难以集成。被动式微混和器是指不需要额外的外力则能实现很好的混合。被动式微混和器的混合完全依赖于流体自身在通道内的扩散或混沌流。因此被动式微混合器的通道多采用复杂的几何结构，以增强流体的扩散或者混沌对流。本专利技术实施例提供的微流控芯片，属于被动式微混合器。通过设置渐扩的螺旋形混合通道，可以实现对营养液检测过程中溶液的快速、高效、便捷混合及检测，克服了现有的混合器大多存在的仪器设备体积占地大、操作步骤繁琐以及混合不充分的问题。本专利技术实施例提供的微流控芯片，形成混合通道的混合凹槽1可以是逆时针方向旋转的螺旋形。本专利技术实施例提供的微流控芯片，混合凹槽1包括有内侧侧壁和外侧侧壁。内侧侧壁的形状可以为斐波那契螺旋线；组成此斐波那契螺旋线的最小圆弧半径为100～600微米，混合凹槽1的最小截面宽度大于50微米。本专利技术实施例提供的微流控芯片，其混合凹槽1可以是以斐波那契数列为半径的四分之一圆弧所连接而成的斐波那契螺旋线；比如说，组成混合凹槽1内侧侧壁所对应的斐波那契螺旋线的四分之一圆弧的半径的数列为{rn，n≤a}，100μm≤r0＝r1≤600μm，当n≥3时，rn＝rn-1+rn-2；a为组成混合凹槽1内侧侧壁所对应的斐波那契螺旋线的四分之一圆弧的数量，6≤a≤20；外侧侧壁与内侧侧壁之间的距离为混合凹槽1的截面宽度，与半径为rn的内侧侧壁相对应的混合凹槽1截面宽度为Wn，Wn＝W0+50·(n-1)，W0≥50μm。斐波那契螺旋线，也称“黄金螺旋”，是根据斐波那契数列画出来的螺旋曲线，自然界中存在许多斐波那契螺旋线的图案，是自然界最完美的经典黄金比例。本专利技术实施例的形成混合通道的混合凹槽1将内侧侧壁形状设为斐波那契螺旋线，可以利用斐波那契螺旋线的自然性质，增大流体与混合通道内壁的碰撞接触，提高混合效率。如图2所示，本专利技术实施例提供的微流控芯片，混合凹槽1内还可以包括有隔板结构，隔板结构为设于混合凹槽1侧壁的凸起2。通过设置凸起2，对流体在混合凹槽1内的流动产生阻隔，易于乱流的产生，并大大提高混沌流产生的几率，提高混合效率。凸起2可以是沿混合通道内液体流动的方向交错设于混合凹槽1的两侧侧壁。相邻两个凸起2沿混合通道内液体流动的方向的间隔可以为凸起2所在处混合凹槽1的截面宽度的1.5～2.5倍。另外，凸起2相对于混合凹槽1的侧壁的高度可以为混合凹槽1在此凸起2处的截面宽度的三分之一至三分之二；凸起2沿混合凹槽1深度方向的长度可以为混合通道在此凸起2处的截面高度的四分之一至三分之一；凸起2沿混合通本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控芯片，包括玻璃基板和混合基板，所述混合基板的下表面和所述玻璃基板的上表面相贴合，其特征在于，所述混合基板的下表面设有螺旋形的混合凹槽，所述混合凹槽与所述玻璃基板的上表面形成混合通道，贯穿所述混合基板的厚度方向设有用于向所述混合通道输送液体的竖向连接通道，所述竖向连接通道与所述混合通道在所述螺旋形的混合凹槽的内圈起点处相连通，所述混合凹槽的截面宽度沿所述混合通道内液体流动的方向逐渐增大。

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，包括玻璃基板和混合基板，所述混合基板的下表面和所述玻璃基板的上表面相贴合，其特征在于，所述混合基板的下表面设有螺旋形的混合凹槽，所述混合凹槽与所述玻璃基板的上表面形成混合通道，贯穿所述混合基板的厚度方向设有用于向所述混合通道输送液体的竖向连接通道，所述竖向连接通道与所述混合通道在所述螺旋形的混合凹槽的内圈起点处相连通，所述混合凹槽的截面宽度沿所述混合通道内液体流动的方向逐渐增大。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述混合凹槽为逆时针方向旋转的螺旋形。3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述混合凹槽包括内侧侧壁和外侧侧壁，所述内侧侧壁的形状为斐波那契螺旋线；组成所述斐波那契螺旋线的最小圆弧半径为100～600微米，所述混合凹槽的最小截面宽度大于50微米。4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述混合凹槽内还包括隔板结构，所述隔板结构为设于所述混合凹槽侧壁的凸起。5.根据权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，所述凸起沿所述混合通道内液体流动的方向交错设于所述混合凹槽的两侧侧壁。6.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，所述凸起沿所述混合通道内液体流动的方...

【专利技术属性】
技术研发人员：张淼，阳清亮，汪懋华，刘刚，陈铭，郑杰，
申请(专利权)人：中国农业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11