微流控芯片制造技术

本发明专利技术公开一种微流控芯片，包括基板，所述基板设有至少一个反应腔、以及分别通过微通道与所述反应腔连通的进样口和出气口；盖片，所述盖片固定结合于所述基板表面，将所述反应腔和微通道密封；所述反应腔的侧壁设置为阶梯结构，且所述反应腔的底面面积小于其顶面开口的面积。通过在本发明专利技术微流控芯片的反应腔的侧壁上设置阶梯结构，阻挡试剂在点样和冻干时扩散进入到微通道中，避免了冻干后微通道的堵塞，保证了后续实验顺利、准确地加样操作。

Microfluidic chip

【技术实现步骤摘要】
微流控芯片
本专利技术涉及微流控
更具体地，涉及一种微流控芯片。
技术介绍
微流控芯片是微流控技术实现的主要平台。微流控芯片指的是将化学和生物等领域中所涉及的样本制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物实验室的各种功能。微流控芯片能快速、准确地将样品分成若干个独立的单元，并进行多步平行反应，成本低、体积小、通量高。常见的PCR微流控芯片主要有两种：微反应腔式和连续流动式。微反应腔式PCR芯片是指在芯片上加工一个腔体用来储存实验试剂，通过加热器件和降温器件对腔体加热和降温来达到PCR扩增各阶段所需要的温度，经过一次温度循环完成一次扩增过程。荧光定量PCR扩增反应试剂在保存、运输和使用过程中要求在低温条件下进行，否则诊断试剂容易失效，因此试剂盒的长期保存和长途运输将会受到很大的限制，容易因诊断试剂保存不当而使其敏感性下降甚至完全失效，最终导致疫病的检测不及时而造成疫病流行。因此，目前通常在将试剂加入到反应腔后，将试剂降温冻结成固体，然后在真空条件下升华，将95％以上的水分蒸发掉，而保护剂作为固剂在升华时不会崩塌，保证了冻干制品的形态，使经过冻干处理后的试剂保留在反应腔内，从而使微流控芯片可以常温保存和运输。但是专利技术人发现在将试剂加入到反应腔后，液态的试剂会沿着与反应腔连通的微通道扩散，造成留存在反应腔内冻干试剂的数量减少，更严重的会造成微通道堵塞，样本液无法加入反应腔内。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微流控芯片，该芯片的反应腔能够使试剂不会扩散到微通道中，从而使得反应腔中经冻干处理试剂的数量精确，同时也保证了顺利加样。根据本专利技术的一个方面，提供了一种微流控芯片，包括：基板，所述基板设有至少一个反应腔、以及分别通过微通道与所述反应腔连通的进样口和出气口；盖片，所述盖片固定结合于所述基板表面，将所述反应腔和微通道密封；所述反应腔的侧壁设置为阶梯结构，且所述反应腔的底面面积小于其顶面开口的面积。优选地，所述反应腔侧壁的阶梯结构包括一层台阶结构，所述台阶结构将反应腔侧壁分成上层侧壁和下层侧壁，所述上层侧壁和下层侧壁分别围合形成上腔室和下腔室，所述上腔室的截面面积大于所述下腔室的截面面积。优选地，所述上腔室的深度小于所述下腔室的深度。优选地，围合形成所述上腔室的上层侧壁进行疏水处理，围合形成所述下腔室的下层侧壁及底壁进行亲水处理。优选地，所述反应腔设置为跑道型，包括分别相对设置的圆弧侧和直线侧。优选地，所述微通道分别与反应腔两端的圆弧侧连通。优选地，所述一层台阶结构设置在所述反应腔圆弧侧的侧壁处。优选地，所述出气口覆盖有隔水透气膜。优选地，所述基板交错设置有多个反应腔，所述多个反应腔分别通过各自的微通道与所述进样口和出气口连通。优选地，所述多个反应腔分别通过各自的微通道与缓冲腔连通，所述缓冲腔与所述进样口连通。本专利技术的有益效果如下：通过在本专利技术微流控芯片的反应腔的侧壁上设置阶梯结构，该阶梯结构能够阻挡试剂在点样和冻干时扩散进入到微通道中，避免冻干后微通道堵塞，降低冻干试剂损失率，保证加样成功率100％，使后续实验能够顺利进行。附图说明下面结合附图对本专利技术的具体实施方式作进一步详细的说明。图1示出本专利技术的分解结构示意图。图2示出本专利技术A部的放大结构示意图。图3示出本专利技术另一实施方式基板的结构示意图。图4示出本专利技术另一实施方式的结构示意图。具体实施方式为了更清楚地说明本专利技术，下面结合优选实施例和附图对本专利技术做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本专利技术的保护范围。如图1-4所示，本专利技术实施例提供了一种微流控芯片，该芯片包括盖片1和基板2，基板2上设置有至少一个反应腔21，以及分别通过微通道与反应腔21连通的进样口22和出气口23。盖片1固定结合于基板2表面，将反应腔21和微通道密封封闭。反应腔21和微通道可以通过微机械加工工艺成型于基板2的一侧表面，盖片1通过粘接方式固定结合与基板2的该侧表面，从而将反应腔21和微通道密封。基板2可以由硅、玻璃或有机化合物制成，反应腔21和微通道采用湿法化学腐蚀、干法等离子体刻蚀或两者相结合的方法形成，这是本领域的常规技术手段，此处不再赘述。本专利技术的微流控芯片具有反应池内固定扩增的结构形式，为了防止荧光定量PCR试剂加入到反应腔21中进行冷冻干燥时，试剂沿与反应腔21连通的微通道扩散。反应腔21的侧壁设置为阶梯结构，且反应腔的底面面积小于其顶面开口的面积。具体的，如图2所示，本实施方式在基板2的表面通过刻蚀方法加工形成反应腔21和微通道。由于PCR反应要求不能有空气残留，本实施方式的反应腔21的形状设置为跑道型，此种形状的反应腔的圆弧结构适应液体表面张力，在加样操作时，液体顺着圆弧侧壁平铺于反应腔内，不会有空气残留。而其他结构易造成死角存在，导致气体容易残留，反应腔里留存空气，对PCR反应产生影响。反应腔21包括相对设置的圆弧侧和直线侧，微通道位于反应腔21的两侧，一端分别与圆弧侧连通，另一端分别与进样口23和出气口23连通。反应腔21侧壁的阶梯结构包括一层台阶结构，该台阶结构将反应腔侧壁分成上层侧壁和下层侧壁，上层侧壁和下层侧壁分别围合形成上腔室24和下腔室25，也就是上腔室24和下腔室25共同形成了反应腔21。上腔室24的截面面积大于下腔室25的截面面积，试剂加入到反应腔21中时，位于下腔室内，由于液体、气体、固体接触面上表面张力的作用，液体会沿反应腔侧壁爬升。在对液态的试剂进行冷冻干燥时，由于反应腔21侧壁的阶梯结构具有阻挡液体爬升的作用，阶梯结构相当于给试剂增加了一堵挡墙，阻止了毛细现象的发生。该阶梯结构能够阻挡液体沿侧壁爬升，液态的试剂难以沿反应腔21的侧壁扩散，试剂无法扩散进入微通道，从而保证了留在下腔室25内的试剂量，最终全部液态试剂经冻干处理后保留在下腔室25内。进一步地，由于本实施方式中微通道的一端与反应腔21的圆弧侧连通，因此，台阶结构仅设置在跑道型反应腔21的圆弧侧，也就是仅在反应腔21的两端设置台阶结构。此种结构可提高下腔室25的容积，而又使试剂难以扩散进入微通道中。为了降低加工芯片的难度，提高芯片的成品率，本实施方式中阶梯结构仅包括一层台阶结构，在另一实施方式中，阶梯结构可以包括多层台阶结构，从而反应腔21也包括多个腔室。进一步地，为了更好达到阻止试剂扩散到微通道内的效果，本实施方式中，上腔室24的深度小于下腔室25的深度，围合形成上腔室24的上层侧壁进行疏水处理，围合形成下腔室25的下层侧壁及底壁进行亲水处理，试剂更容易保存在亲水层，不容易扩散至疏水层，因此试剂更难以扩散进入微通道中。进一步地，进样口22和出气口23贯穿于基板2，并分别与微通道连通，在对试剂进行冻干后，将盖片1与基板2固定结合，将反应腔21和微通道、以及进样口22和出气口23的一侧开口封闭。为确保加样时，样本可以均匀分布到每一个反应腔中，在出气口23上覆盖粘贴有疏水透气膜3。在使用本专利技术的微流控芯片时，只需在进样口22加入待测模板即可上机检测。操作时，将待测模板加入进样口22，待测模板通过本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控芯片，包括：基板，所述基板设有至少一个反应腔、以及分别通过微通道与所述反应腔连通的进样口和出气口；盖片，所述盖片固定结合于所述基板表面，将所述反应腔和微通道密封；其特征在于，所述反应腔的侧壁设置为阶梯结构，且所述反应腔的底面面积小于其顶面开口的面积。

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，包括：基板，所述基板设有至少一个反应腔、以及分别通过微通道与所述反应腔连通的进样口和出气口；盖片，所述盖片固定结合于所述基板表面，将所述反应腔和微通道密封；其特征在于，所述反应腔的侧壁设置为阶梯结构，且所述反应腔的底面面积小于其顶面开口的面积。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述反应腔侧壁的阶梯结构包括一层台阶结构，所述台阶结构将反应腔侧壁分成上层侧壁和下层侧壁，所述上层侧壁和下层侧壁分别围合形成上腔室和下腔室，所述上腔室的截面面积大于所述下腔室的截面面积。3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述上腔室的深度小于所述下腔室的深度。4.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，围合形成所述上腔室的上层侧壁进行疏水处理，围...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈娇，冯政德，潘国龙，李运涛，周晓光，
申请(专利权)人：融智生物科技青岛有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37