一種家用微流控芯片及其使用方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種家用微流控芯片及其應(yīng)用，屬于微流控芯片領(lǐng)域以及生物檢測領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片是以微機(jī)電加工技術(shù)為基礎(chǔ)，由微管路在芯片上形成網(wǎng)絡(luò)，以可控微流體貫穿整個系統(tǒng)并完成各種生物和化學(xué)過程的一種技術(shù)。在微流控芯片技術(shù)發(fā)展早期，芯片毛細(xì)管電泳是其主流技術(shù)，所用芯片結(jié)構(gòu)簡單，功能單一；近年來，微流控芯片開始向功能化、集成化方向飛速發(fā)展，諸如核酸擴(kuò)增反應(yīng)、免疫反應(yīng)、細(xì)胞裂解等重要的生物和化學(xué)過程成為新的熱點。隨著產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，微流控芯片的應(yīng)用領(lǐng)域從實驗室、臨床醫(yī)院逐步擴(kuò)展到家用市場，用戶也從專業(yè)人員變?yōu)槠胀癖姡@對芯片操作的簡便性、芯片成本提出了很高的要求。
[0003]當(dāng)前的檢測用芯片有多種，如CN1996009B、CN101590389A、CN102886280A、CN104226385A、US6627159、US20050199500AU US2004120856AU US6919058B2、US20030166265A1、W09533986A1。但這些芯片或者需要用戶繁瑣操作，或者由于材料昂貴無法批量生產(chǎn)，或者需要離心機(jī)等加樣設(shè)備，均不適合家用市場。
[0004]家用市場對芯片的要求有:
[0005]1、加樣方式。家庭用戶普遍未經(jīng)過訓(xùn)練，因此不能使用移液器，而且移液器過于昂貴也無法贈送用戶；盡量不用專業(yè)加樣設(shè)備。
[0006]2、封口方式。當(dāng)試劑加入芯片后，通常需要反應(yīng)然后檢測，這就要求芯片處于封閉狀態(tài)，芯片必須具備封口裝置；不能用封口膜封口，因為用戶操作不準(zhǔn)確時會發(fā)生泄漏。
[0007]3、批量需求。家用市場的銷量通常很大，且價格不高，這就要求芯片要選用價格便宜的材質(zhì)，且加工成型工藝成熟；不能用濕法刻蝕，因為加工周期過長；最好不用PDMS材料，因為材料成本高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]本發(fā)明提供的一種家用微流控芯片及其使用方法，無需專業(yè)設(shè)備輔助，用戶操作簡便，非常適合家庭使用，也可擴(kuò)展至檢驗檢疫、戰(zhàn)場快檢領(lǐng)域。
[0009]本發(fā)明的一個目的是提供一種家用微流控芯片。
[0010]本發(fā)明提供的一種家用微流控芯片，包括底片和蓋片，芯片位于底片上，所述底片和所述蓋片封接為一體；所述芯片包括至少I個主通道和至少I個與所述主通道相連通的微池，所述主通道與至少I個容納池和至少I個排氣孔相連通；所述主通道和所述微池的至少一個面呈親水性；所述芯片還包括至少I個壓蓋，當(dāng)所述壓蓋壓緊時，會密封所述容納池和所述排氣孔；所述底片和/或所述蓋片為高分子材料。
[0011]上述微流控芯片中，試劑的流動基于兩個驅(qū)動原理，親水表面形成的毛細(xì)作用和容納池形成的重力壓差。
[0012]由于家庭用戶普遍不會使用移液器，因此試劑的加樣裝置可使用，如塑料滴管、塑料采便管、塑料滴瓶。
[0013]所述容納池有兩個作用:
[0014]一是配合一次性滴出裝置來容納試劑。如果沒有容納池只有加樣孔，試劑很容易濺落或溢出，則芯片無法密閉，進(jìn)而影響反應(yīng)及檢測；另外用戶也容易接觸到試劑，造成安全隱患。
[0015]二是形成重力壓差，使得試劑的流速更快。根據(jù)用戶反饋，小于5秒的等待時間可以認(rèn)為即刻完成，大于5秒則需提示用戶放置一段時間。在使用親水性較差的芯片時(如實施例2)，重力壓差的作用更加明顯，在實際操作中容納池非常重要。
[0016]上述微流控芯片中，所述親水性為接觸角〈70°。親水性可以保證試劑在毛細(xì)作用下流入所述微池，所述主通道和所述微池的一個面呈親水性即可保證毛細(xì)作用。如果四面均成親水性，進(jìn)樣速度會更快，但會增加制造成本。親水處理的方法有涂覆、等離子處理、化學(xué)氣相沉積、溶膠凝膠法。
[0017]上述微流控芯片中，所述容納池的體積>10 μ L。容納池的體積通常大于10 μ L，太小則操作不方便。
[0018]上述微流控芯片中，所述壓蓋可以是與所述底片和或所述蓋片連為一體的，也可以是分離的。連為一體的優(yōu)點是可以與一次成型，但注塑精度要求高；分離的優(yōu)點是注塑精度無需太高，但用戶操作繁瑣。
[0019]所述壓蓋上可以有卡扣，用于固定壓蓋。優(yōu)選是塑料卡扣，容易注塑加工且材料成本便宜。
[0020]上述微流控芯片中，所述高分子材料為聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚對苯二甲酸乙二酯(PET)、環(huán)烯烴類共聚物(COC)。[0021 ] 上述微流控芯片中，所述微池與所述主通道可以并行連通，也可以串行連通。
[0022]上述微流控芯片中，所述微池與所述主通道可以直接連通，也可以通過分通道連通。分通道的作用是阻止各微池之間的擴(kuò)散污染，即避免微池內(nèi)的分子或細(xì)胞擴(kuò)散至相鄰微池。
[0023]上述微流控芯片中，在某些情況下(如實施例3)，所述排氣孔的內(nèi)部或表面有疏水透氣膜或疏水透氣柱狀塞。疏水透氣膜或柱狀塞用于阻擋試劑從排氣孔溢出，這樣芯片會更加可靠，適合未經(jīng)訓(xùn)練的普通用戶使用。所述疏水透氣膜或疏水透氣柱狀塞的材質(zhì)是聚四氟乙烯(PTFE)、聚偏氟乙烯(PVDF)、聚丙烯(PP)。
[0024]上述微流控芯片中，所述芯片的材質(zhì)選自下述任意一種、任意幾種組成的復(fù)合體或任意幾種組成的混合體:金屬、玻璃、石英、硅、陶瓷、高分子化合物、橡膠和硅鋁酸鹽化合物。
[0025]上述底片和蓋片緊密貼合；上述微池、主通道、排氣孔、容納池等結(jié)構(gòu)可以設(shè)置在底片上也可以設(shè)置在蓋片上；只要設(shè)置在底片和蓋片相接觸的表面中的任一一面即可；在上下表面各設(shè)置一部分也可以。
[0026]上述微流控芯片中，每個所述微池的間距相等或不等；每個所述微池的大小相等或不等；在芯片的制備中，可以根據(jù)需要來設(shè)計所述微池的大小和間距。
[0027]本發(fā)明的第二個目的是提供上述第一個目的提供的微流控芯片的使用方法。
[0028]本發(fā)明提供的方法，包括如下步驟:
[0029]I)使用一次性滴出裝置將試劑加入所述容納池內(nèi)；
[0030]2)將壓蓋壓緊。
[0031]上述方法中，所述一次性滴出裝置是塑料滴管、塑料采便管、塑料滴瓶，這些裝置均可從廠家批量采購。
[0032]上述方法中，結(jié)束第I)步后，不需要用戶將芯片放置一段時間，但放置也是可以的。
[0033]根據(jù)以上芯片技術(shù)方案和使用方法，上述微流控芯片完全符合家用市場需求:
[0034]1、加樣簡便。加樣基于毛細(xì)作用和重力壓差原理，沒有使用離心機(jī)、移液器等裝置，且用戶不接觸試劑，用戶操作方便安全。
[0035]2、封口簡便。芯片有壓蓋結(jié)構(gòu)，很容易通過壓緊壓蓋來密封芯片，沒有使用封口膜，用戶操作簡便。
[0036]3、適合批量生產(chǎn)。芯片采用塑料部件或無結(jié)構(gòu)的玻璃片，加樣的一次性滴出裝置也為塑料件，價格便宜；加工工藝采用注塑、膠粘、等離子處理等醫(yī)療器械行業(yè)常用工藝，容易批量生產(chǎn)。
【附圖說明】
[0037]圖1為實施例1中的微流控芯片示意圖。
[0038]圖2為實施例1中的微流控芯片使用過程示意圖。
[0039]圖3為實施例2中的微流控芯片示意圖。
[0040]圖4為實施例2中的微流控芯片密封后示意圖。
[0041 ] 圖5為實施例3中的微流控芯片示意圖。
[0042]圖6為實施例4中的微流控芯片示意圖。
[0043]圖7為實施例4中的塑料采便管示意圖。
[0044]其中，附圖標(biāo)記說明如下:
[0045]101主通道；102微池；103容納池；104排氣孔；106壓蓋；501卡扣；502分通道；503疏水透氣膜；601塑料滴管；602塑料采便管；801膠墊；803凸起；804鏤空處；805凹槽。
【具體實施方式】
[0046]下述實施例中所使用的實驗方法如無特殊說明，均為常規(guī)方法。
[0047]下述實施例中所用的材料、試劑等，如無特殊說明，均可從商業(yè)途徑得到。
[0048]下述實施例中，芯片制作技術(shù)和使用方法均為微流控芯片領(lǐng)域和生物檢測領(lǐng)域的常規(guī)技術(shù)和方法。
[0049]下面結(jié)合具體實施例和附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說明，但是本發(fā)明的內(nèi)容不局限于實施例。
[0050]實施例1。
[0051]本實施例的微流控芯片包括底片和蓋片兩層，底片是厚度為Imm的玻璃，蓋片是厚度為2mm的PC板材(如圖1所示)，芯片位于底片上，。蓋片上有通道、微池等結(jié)構(gòu)，底片上無結(jié)構(gòu)。蓋片可通過激光雕刻、機(jī)械加工或注塑成型等現(xiàn)有技術(shù)制作，底片為批量采購，底片和蓋片通過膠封接為一體。
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