一种用于微分析芯片液体引入的装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种用于微分析芯片液体引入的装置，该装置由至少一个液体引入口、至少一个液体引出口、至少一个液体引入口和液体引出口之间的与微芯片上至少一个微通道相通的流动通道三部分构成。本发明专利技术的优点是能在微芯片分析系统中实现自动化的高效率的连续液体引入。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及微芯片分析领域，目前该领域名称较多，有称微全分析系统(Micro total analysis systems，μTAS)，亦有称芯片实验室(Lab on a chip)，或称微流控芯片(Microfluidic chips)，或称生物芯片(Biochip)，或称微芯片分析(Microchip analysis)，以下统称微芯片分析。
技术介绍
微分析芯片通常由上4、下5两层或多层芯片构成，芯片的材质为单晶硅、或石英、或玻璃、或高分子聚合物等；芯片的几何尺度长为1-500毫米，宽为1-500毫米，厚度为0.1-20毫米；采用微加工方法在芯片上(通常为上片)刻蚀出一定构型的微通道，微通道宽度1-10000微米，深度1-5000微米；在芯片上垂直打孔，构成微通道与外界的进出通道，孔径1-50000微米；将上层芯片4和下层芯片5封合，形成封闭的微通道网络，构成完整的微分析芯片。在上层芯片上有贮存试样、试剂、废液的贮液池，以往的贮液池加工方法多采用如图二描述的方法，即在芯片上固定柱形管(内径0.1-500毫米，高1-100毫米)的方法形成井形贮液池。目前，在文献发表的微芯片分析系统中，用于贮存试样、试剂、废液的贮液池的共同特征是贮液池均为单开口方式。实际进行试样测定时，向贮液池中加入试样和试剂，通过一定的微流体控制技术，完成在芯片上对试样的分离分析操作。更换其中的液体时，需吸出池中原液体，以清洗液或欲引入液体清洗(加入和吸出)贮液池1-5次；再加入欲引入的液体。液体的引入方法多数采用手工法进行(Manz-A，Becker-H，(Eds)Microsystem Technology in Chemistry and Life Sciences，Springer，Berlin，1999)，少数采用自动方法完成(Van den Berg-A，Olthuisi-W，Bergveld-P，(Eds.)，Micro Total Analysis Systems 2000，Kluver AcademicPublishers，The Netherlands，2000，391)。在微芯片分离分析中，有关试样的引入操作，进行较多。即当分析系统测定不同的试样时，需采用手工或自动方法多次更换试样贮液池中的试样(即换样操作)。以文献报道较多的采用电渗泵为动力的微流控分析系统为例，通常其具体操作包括切断工作电压；移出样品池中电极，清洗电极；吸出池中原样品溶液；以清洗液或新样品溶液清洗(加入和吸出)样品池1-5次；加入新样品溶液；电极移入样品池中；开启工作电压，系统恢复工作。目前采用的这种换样方式操作虽简单，但其缺点是步骤繁琐费时，效率不高；采用非连续式试样引入方法在换样阶段需中断样品的分析操作，降低了系统的分析速度；系统也难以进行数量较多的样品测定和在线过程监测。也有用自动方法(Van den Berg-A，Olthuisi-W，Bergveld-P，(Eds.)，Micro Total Analysis Systems 2000，Kluver Academic Publishers，The Netherlands，2000，391)代替手工法实现连续换样的报道，该系统虽可实现试样引入操作的自动化，但其过程基本模仿手工操作的步骤，换样效率依然不高。目前，有关此问题的一种解决思路是采用一次性的试样引入方法，避免试样的更换操作。其具体方法包括在微芯片分析系统中采用一次性使用芯片的方法；采用在芯片上加工多个样品池的方法(Agilent Bioanalyzer 2100，http//www.chem.agilent.com)，或在芯片上加工多个分析单元的方法(Shi-Y，Simpson-PC et al.，Anal.Chem.71，1999，535)测定前一次性引入多个样品，在芯片上实现对不同试样的测定。但这种方法换样数量受芯片大小的限制，换样程序不够灵活，速度慢，也难以进行在线过程监测。而且在目前芯片成本较高的情况下，对仍具有多次重复测定能力的芯片采用一次性使用的方法，不利于方法的推广。如需继续使用则仍存在一个更换芯片上所有样品的换样问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种用于微分析芯片的液体引入接口装置，代替以往的单开口式贮液池，实现微芯片上高效率的连续的液体引入。该装置功能上同时具有液体连续引入引出和液体贮存两个功能。该装置既可用于芯片上试样的贮存和更换，也可用于微芯片分析系统中其他溶液或液体的贮存和更换。本专利技术涉及的是微分析芯片上的流通式液体引入接口装置，根据本专利技术，其特征在于该装置由至少一个液体引入口、至少一个液体引出口、至少一个液体引入口和液体引出口之间的与微芯片上至少一个微通道相通的流动通道三部分构成。根据本专利技术，所述的液体引入口、液体引出口、液体引入口和液体引出口之间的流动通道，三者通道的横截面积在100平方微米-100平方毫米之间。采较大的通道横截面积，有利于减小液体引入流动对微芯片上微通道内分析过程的干扰。采用较小的通道横截面积有利于降低液体引入量，节省被引入的液体。根据本专利技术，液体引入口与液体引出口二者之间的流动通道构型可有多种选择，较易实现的有直线形通道，一个液体引入口和一个液体引出口分别位于直线形流动通道的两端；“U”型通道，一个液体引入口和一个液体引出口分别位于“U”形流动通道的两端；“Z”型通道，一个液体引入口和一个液体引出口分别位于“Z”形流动通道的两端；口径较大通道内套口径较小通道的套管型通道。较为有利的是，液体引入口与液体引出口之间的直线形流动通道在芯片上的安置方式，采用沿重力方向的垂直型通道，或通道在同一水平面上的水平型通道。根据本专利技术，所述的装置可有两个或两个以上的液体引入口与流动通道相连通，以实现多种液体的同时引入。本专利技术装置中液体的引入、引出操作通常会导致贮液池中液体与大气相接触的出口液面发生高低的变化，继而产生芯片上液位差的变化，有可能干扰芯片上正常的分离分析过程。根据本专利技术的另一个特点，其特征是利用流出液体在液体引出口的溢流现象，通过调节液体引出口到预先确定的水平位置，并在分析过程中，保持其水平位置不变，达到调节装置内液体与大气相接触液面的水平位置，并保持在分析过程中该液位水平位置稳定的目的。其原理是利用液体自身的重力和流动性，当由流通式贮液池入口引入液体时，池中多余的液体由其溢流型出口溢出流走，贮液池中的出口液面始终保持与出口相同的水平面上，溢流型出口的水平位置即是装置中出口的液面位置。在分析过程中，只要保证流通式贮液池溢流型出口的水平位置不变，就可保证其出口液面位置的恒定。较为有利的是，前述的液体引出口的出口方向应沿重力方向垂直向上。根据本专利技术另一个特点，涉及的是有关溢流型出口制作，其特征是在装置的液体引出口的周围安装吸液导流套。目的是利用吸液物质的较强的吸液能力，快速将贮液池出口溢出的液体吸收并导引流入废液容器，以避免因液体由贮液池中流出速度变化所造成的流通式贮液池溢流型出口液面位置的波动。较简单的方法是，采用滤纸套筒制作前述的吸液导流套。根据本专利技术的另一个特点，涉及的是安装有本专利技术装置的微分析芯片上的其他单开口贮液池的缓冲型液位稳定装置。目的是在芯片的分离分析过本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于微分析芯片液体引入的装置，其特征在于，该装置由至少一个液体引入口、至少一个液体引出口、至少一个液体引入口和液体引出口之间的与微芯片上至少一个微通道相通的流动通道三部分构成。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：方群，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：86[中国|杭州]