用于無(wú)間斷切換微流體的結(jié)構(gòu)及具有該結(jié)構(gòu)的微流控芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種用于無(wú)間斷切換微流體的結(jié)構(gòu)及具有該結(jié)構(gòu)的微流控芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]在微流控芯片中實(shí)現(xiàn)不同液體間的交換及切換，是基于微流控芯片進(jìn)行藥物篩選及生物、化學(xué)反應(yīng)等實(shí)驗(yàn)中常需用到的一種實(shí)驗(yàn)技術(shù)手段。傳統(tǒng)常用的液體切換方法主要是在同一液體入口處通過(guò)接口的插拔而進(jìn)行液體的更換，或者設(shè)置兩個(gè)進(jìn)樣口，在停止由第一個(gè)液體入口進(jìn)樣后，再由第二個(gè)液體入口進(jìn)樣。這樣的方法不得不面對(duì)進(jìn)樣管在芯片進(jìn)樣口處的來(lái)回插拔，或待更換流體的突然注入，在此過(guò)程中很容易向液體通道中引入氣泡，影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果，且會(huì)降低芯片的使用壽命。此外，在涉及到多種流體切換或多次反復(fù)流體切換時(shí)，應(yīng)用以上方法的缺點(diǎn)將更為突出。后期也有通過(guò)在芯片上集成微閥來(lái)進(jìn)行芯片中的液體切換控制，但基本原理與傳統(tǒng)的液體交換方法相同，在流體通道中容易產(chǎn)生氣泡仍是此類(lèi)方法存在的主要缺陷，其中，在涉及到多種流體切換或多次反復(fù)流體切換時(shí)，應(yīng)用以上方法的缺點(diǎn)將更為明顯。眾所周知，在微流控芯片中進(jìn)行實(shí)驗(yàn)時(shí)，氣泡是影響實(shí)驗(yàn)結(jié)果的關(guān)鍵問(wèn)題之一，在涉及到生物實(shí)驗(yàn)時(shí)尤為突出。因此，如何簡(jiǎn)易高效避免氣泡產(chǎn)生的研究就顯得十分重要。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]針對(duì)上述問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種用于無(wú)間斷切換微流體的結(jié)構(gòu)及具有該結(jié)構(gòu)的微流控芯片，可以實(shí)現(xiàn)液體間靈活快速的交換，且可避免傳統(tǒng)液體切換方法中微流體通道易產(chǎn)生氣泡的問(wèn)題。
[0004]為實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的上述目的，本實(shí)用新型提供一種用于無(wú)間斷切換微流體的結(jié)構(gòu)，包括:第一 PDMS薄膜層與第二 PDMS薄膜層，所述第一 PDMS薄膜層與第二 PDMS薄膜層的預(yù)聚物與固化劑的比例不同，經(jīng)加熱固化形成一整體。
[0005]所述第一 PDMS薄膜層上設(shè)有第一微閥、第二微閥、及第三微閥；所述第二 PDMS薄膜層設(shè)有第一流體通道、第二流體通道及第三流體通道；所述第一流體通道與第二流體通道通過(guò)第三流體通道相連通；所述第一微閥恰好對(duì)準(zhǔn)第一流體通道，第二微閥恰好對(duì)準(zhǔn)第二流體通道，第三微閥恰好對(duì)準(zhǔn)第三流體通道；所述第一微閥、第二微閥及第三微閥通過(guò)第二 PDMS薄膜層分別與第一流體通道、第二流體通道、第三流體通道相隔。
[0006]所述第一流體通道一端設(shè)有第一液體入口，另一端設(shè)有第一液體出口 ；所述第二流體通道一端設(shè)有第二液體入口，另一端設(shè)有第二液體出口。
[0007]所述第一微閥、第二微閥的位置位于第三流體通道的兩側(cè)，第一微閥靠近第一液體入口側(cè)，第二微閥靠近第二液體出口側(cè)。
[0008]所述第一微閥與第二微閥為聯(lián)動(dòng)控制，同時(shí)開(kāi)啟或壓緊，所述第三微閥為獨(dú)立控制。
[0009]所述第一PDMS薄膜層上的三個(gè)微閥尺寸大小相同，高度為50?150 μ m，橫截面為矩形，長(zhǎng)寬均為600?1500 μ m0
[0010]所述第一流體通道與第二流體通道的高度均為50?150 μm，寬度均為100?400 μ m ;所述第一流體通道與第二流體通道之間的間距為1000?2500 μ m。
[0011]所述第三流體通道高度為50?150 μ m，長(zhǎng)度為1000?2500 μ m，寬度為100?400 μ mD
[0012]本實(shí)用新型還提供一種具有上述用于無(wú)間斷切換微流體結(jié)構(gòu)的微流控芯片，包括:若干個(gè)用于無(wú)間斷切換微流體的結(jié)構(gòu)、玻璃層；所述用于無(wú)間斷切換微流體的結(jié)構(gòu)包括第一 PDMS薄膜層、第二 PDMS薄膜層；所述第一 PDMS薄膜層、第二 PDMS薄膜層、及玻璃底層依次經(jīng)不可逆鍵合形成一整體結(jié)構(gòu)；所述用于無(wú)間斷切換微流體的結(jié)構(gòu)之間通過(guò)第一流體通道相連；除了第一個(gè)用于無(wú)間斷切換微流體的結(jié)構(gòu)外，其余的用于無(wú)間斷切換微流體的結(jié)構(gòu)均未設(shè)置第一微閥；所述每個(gè)用于無(wú)間斷切換微流體的結(jié)構(gòu)中，第二流體通道與第三流體通道均位于第一流體通道的同一側(cè)。
[0013]所述微流控芯片中用于無(wú)間斷切換微流體的結(jié)構(gòu)至少為一個(gè)。
[0014]與現(xiàn)有技術(shù)相比本實(shí)用新型的有益效果。
[0015]本實(shí)用新型提供的用于無(wú)間斷切換微流體的結(jié)構(gòu)，可以通過(guò)閥控快速、靈敏實(shí)現(xiàn)液體的切換而不需要進(jìn)行軟管插拔等操作；同時(shí)，液體切換是基于兩種液體之間的液體張力進(jìn)行的，通過(guò)這樣的切換方式可有效避免微流體通道中氣泡的生成。此外，該結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行大量重復(fù)，實(shí)現(xiàn)集成化，集成化的微流控芯片，在具有集成后結(jié)構(gòu)的微流控芯片上，可以進(jìn)行多種液體的切換與組合，從而可以根據(jù)需要產(chǎn)生不同配比的液體。
【附圖說(shuō)明】
[0016]圖1為本實(shí)用新型用于無(wú)間斷切換微流體結(jié)構(gòu)的總體示意圖。
[0017]圖2為打開(kāi)第一微閥與第二微閥，關(guān)閉第三微閥時(shí)的流體走向示意圖。
[0018]圖3為關(guān)閉第一微閥與第二微閥，打開(kāi)第三微閥時(shí)流體在第三流體通道處進(jìn)行切換的示意圖。
[0019]圖4為本實(shí)用新型微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0020]下面結(jié)合具體實(shí)施例進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明本實(shí)用新型。
[0021]請(qǐng)參閱圖1，本實(shí)施例提供一種用于無(wú)間斷切換微流體的結(jié)構(gòu)，包括:第一 PDMS薄膜層與第二 PDMS薄膜層，所述第一 PDMS薄膜層與第二 PDMS薄膜層的預(yù)聚物與固化劑(美國(guó)道康寧公司sylgardl84)的比例不同(第一 PDMS薄膜層質(zhì)量比為8:1，第二 PDMD薄膜層質(zhì)量比為15:1)，經(jīng)加熱固化形成一整體。
[0022]所述第一 PDMS薄膜層上設(shè)有第一微閥1、第二微閥2、及第三微閥3，所述第一微閥1與第二微閥2為聯(lián)動(dòng)控制，受同一壓力源作用，同時(shí)開(kāi)啟或壓緊，所述第三微閥3為獨(dú)立控制。
[0023]所述第一微閥1、第二微閥2、及第三微閥3均為氣動(dòng)微閥。
[0024]所述第一 PDMS薄膜層上的三個(gè)微閥尺寸大小相同，橫截面均為矩形，高度均為80 μ m，長(zhǎng)、寬均為 1000 μ m。
[0025]所述第二 PDMS薄膜層設(shè)有第一流體通道4、第二流體通道5及第三流體通道6 ;所述第一流體通道4與第二流體通道5用于通入待切換的不同液體，且通過(guò)第三流體通道6相連通；所述第一流體通道4 一端設(shè)有第一液體入口 7，另一端設(shè)有第一液體出口 8 ;所述第二流體通道5 —端設(shè)有第二液體入口 9，另一端設(shè)有第二液體出口 10 ;所述第三流體通道6為短流體通道；所述第一液體入口 7與第二液體入口 9位于第三流體通道6的同側(cè)。
[0026]所述第一流體通道4與第二流體通道5的高度均為80 μ m，寬度均為300 μ m ;所述第一流體通道4與第二流體通道5之間的間距為2500 μ m。
[0027]所述第三流體通道6高度為80 μ m，長(zhǎng)度為2500 μ m，寬度為200 μ m。
[0028]所述第三微閥3通過(guò)第二 PDMS薄膜層與第三流體通道6相隔，氣閥充氣時(shí)，能夠壓緊第三流體通道6，阻止流體從中通過(guò)；所述第三流體通道6恰好能被第三微閥3關(guān)嚴(yán)。
[0029]所述第一微閥1、第二微閥2通過(guò)第二 PDMS薄膜層與第一流體通道4、第二流體通道5相隔；所述第一微閥1恰好對(duì)準(zhǔn)第二 PDMS薄膜上的第一流體通道4，第二微閥2恰好對(duì)準(zhǔn)第二 PDMS薄膜上的第二流體通道5 ;所述聯(lián)動(dòng)的第一微閥1與第二微閥2充氣后，能夠分別壓緊第一流體通道4與第二流體通道5，阻止流體從中通過(guò)。
[0030]所述第一微閥1、第二微閥2的位置位于第三流體通道6的兩側(cè)，第一微閥1靠近第一液體入口 7側(cè)，第二微閥2靠近第二液體出口 10側(cè)。
[0031]請(qǐng)參閱圖2，當(dāng)在第一微閥1與第二微閥2未加壓、第三微閥3加壓關(guān)閉流體第