專利名稱：夾膜型液液萃取微分析芯片及其封接方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及的領(lǐng)域?yàn)槲⒘骺匦酒治?，特別是涉及一種夾膜型液液萃取微分析芯片及其封接方法。
背景技術(shù)：
微流控芯片分析以分析化學(xué)和分析生物化學(xué)為基礎(chǔ)，以微機(jī)電加工技術(shù)為依托，以微管道網(wǎng)絡(luò)為結(jié)構(gòu)特征，把試樣的采集、預(yù)處理、分離、反應(yīng)、檢測(cè)等部分集成在幾平方厘米的面積內(nèi)，從而高效、快速地完成試樣的分離、分析及檢測(cè)。通常，微流控芯片由上下兩層或多層芯片構(gòu)成，芯片的材料為單晶硅、或石英、或玻璃、或高分子聚合物等。芯片的面積約為幾平方厘米，微通道寬度和深度為微米級(jí)。
液液萃取是一種常用的試樣預(yù)處理方法。Kitamori等根據(jù)多相層流無(wú)膜擴(kuò)散分離技術(shù)建立了芯片上的微流控液液萃取分離系統(tǒng)(Tokeshi M.，Minagawa T.，Kitamori T.，et al..Anal.Chem，2000，721711-1714.)(Hibara A.，Tokeshi M.，Uchiyama K.，et al..Anal.Sci.，2001，1789-93.)。其系統(tǒng)在同一通道內(nèi)利用兩相層流形成液液界面進(jìn)行萃取，存在著界面不穩(wěn)，容易擾動(dòng)以及不能隨意改變相比的缺點(diǎn)。為改進(jìn)液液界面不穩(wěn)的缺點(diǎn)，采用了交錯(cuò)流的方法(Hibara A.，Nonaka M.，Hisamoto H.，et al.，Anal.Chem.2002，74，1724-1728)，兩相液流不再在同一通道內(nèi)流動(dòng)，有機(jī)相在ODS修飾過的上層通道中流動(dòng)，水相在下層通道中流動(dòng)，靠?jī)上嗤ǖ澜诲e(cuò)時(shí)形成的界面進(jìn)行萃取，實(shí)現(xiàn)了逆流操作，但兩相接觸面積太小，萃取效率受限；同時(shí)，用鋁制模具夾住、螺絲固定的方法，常使芯片受力不均勻而發(fā)生破碎或滲漏。Kitamori等又利用化學(xué)反應(yīng)在微通道中間形成了一層高分子膜(Hisamoto H.，Shimizu Y.，Uchiyama K.，et al.，Anal.Chem.，2003，75350-354.)，在膜的兩邊各自形成獨(dú)立的通道，有機(jī)相和水相分別在膜兩邊流動(dòng)，可以方便的調(diào)節(jié)相比，但膜的形成不易于操作和控制，膜的均勻性和穩(wěn)定性較差，液體經(jīng)膜滲漏等問題。方群等提出了微流控芯片上的停流萃取方法(方群，陳宏，蔡增軒，高等學(xué)?；瘜W(xué)學(xué)報(bào)，2004，2，261-263)，可以獲得較高的萃取效率，但系統(tǒng)多采用原位檢測(cè)的方法，萃取后的有機(jī)相不易取出進(jìn)行其它操作。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明旨在提供一種簡(jiǎn)單實(shí)用的夾膜型液液萃取微分析芯片。
本發(fā)明提供的夾膜型萃取芯片，在兩片帶微通道的玻璃芯片基片中間夾一層微孔膜，通過采用粘接的方法，制作微孔膜液液萃取芯片，有機(jī)相和水相分別在微孔膜兩邊的微通道里面流動(dòng)，與水不互溶的有機(jī)相能夠浸潤(rùn)微孔膜，并進(jìn)入到微孔膜的微孔里面，當(dāng)水相流過時(shí)，水相即與膜接觸，從而在膜的表面與有機(jī)相接觸，進(jìn)行萃取。
本發(fā)明提供的夾膜型液液萃取微分析芯片，由上芯片、下芯片、微通道、有機(jī)相和水相進(jìn)出口構(gòu)成，其特征是芯片上、下片之間有微孔膜，采用粘接劑粘接芯片上、下片和微孔膜成整體芯片。芯片上、下片長(zhǎng)度范圍1毫米～50厘米，寬度范圍1毫米～50厘米，厚度范圍0.1毫米～10厘米。芯片上、下片與微孔膜接觸的表面加工一定構(gòu)型的微通道，微通道寬度范圍為1微米～10毫米，深度范圍為1微米～10毫米。微孔膜孔徑范圍為10納米～10微米，厚度范圍為10微米～1毫米；芯片中微孔膜的長(zhǎng)度和寬度均小于芯片上、下片；微孔膜具有親水或者親有機(jī)液體的特性。
根據(jù)本發(fā)明，該夾膜型液液萃取微分析芯片的封接方法是，采用粘接劑填充至芯片上片下片之間的空間縫隙，粘接芯片上片、下片和微孔膜成整體芯片；采用粘接劑填充至微孔膜側(cè)壁表面，密閉微孔膜防止液體經(jīng)膜滲漏。
具體方法是首先將芯片上片、微孔膜、芯片下片的相對(duì)位置對(duì)準(zhǔn)并貼合、固定；將未固化的粘接劑加于芯片上片和下片之間的縫隙空間，依靠粘接劑自身的流動(dòng)性，使粘接劑充滿芯片上片、下片和微孔膜之間的縫隙，并與微孔膜的側(cè)壁表面充分接觸；在一定條件下，使粘接劑固化，完成芯片封接。所述固化條件為固化溫度在室溫至90℃的范圍，固化時(shí)間為0.5-12小時(shí)。所采用的粘接劑為液態(tài)固化型粘接劑，固化前粘接劑呈液體狀態(tài)，具有流動(dòng)性，但不能浸潤(rùn)微孔膜；固化后的粘接劑不能被水溶液或有機(jī)溶劑所溶脹或者溶解。芯片封接時(shí)，微孔膜的四面?zhèn)缺诒砻姹仨毴颗c粘接劑接觸。在芯片上片、微孔膜、芯片下片貼合后，在芯片的垂直方向施加一定的壓力再加入粘接劑，可以使芯片上片、微孔膜、芯片下片貼合緊密，有利于提高封接的成功率。
根據(jù)本發(fā)明，其特征在于，在保證微孔膜能密封芯片微通道的前提下，采用盡量小面積的微孔膜，有利于減少萃取時(shí)試樣在膜中的殘留。
本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是本發(fā)明在完成芯片的封接的同時(shí)，完成芯片的防滲漏處理，封接操作簡(jiǎn)單易行，不需要專用設(shè)備，封接費(fèi)用很低，芯片封接成功率高。


圖1.是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例1方法加工的夾膜液液萃取芯片結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
圖2.是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例1方法加工的夾膜液液萃取芯片結(jié)構(gòu)的另一方向側(cè)視圖。
圖3.是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例1方法加工的夾膜液液萃取芯片結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖4.是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例1方法加工的另一種夾膜液液萃取芯片的結(jié)構(gòu)分解圖。
具體實(shí)施例方式
以下將詳細(xì)描述根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例。
實(shí)施例參見附圖1、2、4，所用整個(gè)芯片由兩片玻璃基片1和2，和一片微孔膜3組成。微孔膜3采用聚四氟乙烯薄膜。微通道5的玻璃預(yù)先用金剛鉆頭打孔7作為有機(jī)相和水相的進(jìn)出口，把聚四氟乙烯薄膜3夾在兩片玻璃1和2中間，小心地對(duì)準(zhǔn)通道5和孔7的位置，用夾子固定，用剛調(diào)好尚處于流動(dòng)態(tài)的環(huán)氧膠4涂在芯片的四周。由于環(huán)氧膠4的可流動(dòng)性，使之可以填充到兩玻璃片1和2之間的微小縫隙，并且封閉微孔膜3的側(cè)壁6。放在60℃的環(huán)境中固化3小時(shí)，整個(gè)芯片即可牢固的封合在一起。
圖1是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例1方法加工的夾膜液液萃取芯片結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。
圖2.是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例1方法加工的夾膜液液萃取芯片結(jié)構(gòu)的另一方向側(cè)視圖。
圖3.是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例1方法加工的夾膜液液萃取芯片結(jié)構(gòu)俯視圖。
圖4.是根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例1方法加工的另一種夾膜液液萃取芯片的結(jié)構(gòu)分解圖。所用芯片為玻璃基片1和2，芯片上加工微通道5的寬度為500微米，深度為70微米，長(zhǎng)度為2厘米。微孔膜3采用聚四氟乙烯薄膜，膜3孔徑為1.0微米；膜厚60微米；孔隙率為70-80％。在微孔膜3上打孔8以形成有機(jī)相進(jìn)出口。粘接劑4采用環(huán)氧樹脂膠。
權(quán)利要求
1.一種夾膜型液液萃取微分析芯片，由上芯片(1)、下芯片(2)、微通道(5)、有機(jī)相和水相進(jìn)出口(7)構(gòu)成，其特征是芯片上、下片之間有微孔膜(3)，采用粘接劑(4)粘接芯片上、下片和微孔膜成整體芯片。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述夾膜型液液萃取微分析芯片，其特征在于，芯片上、下片的長(zhǎng)度范圍為1毫米～50厘米，寬度范圍為1毫米～50厘米，厚度范圍為0.1毫米～10厘米。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾膜型液液萃取微分析芯片，其特征在于所述的微通道寬度范圍為1微米～10毫米，深度范圍為1微米～10毫米。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的夾膜型液液萃取微分析芯片，其特征在于所述的微孔膜孔徑范圍為10納米～10微米，厚度范圍為10微米～1毫米；芯片中微孔膜的長(zhǎng)度和寬度均小于芯片上片和下片；微孔膜具有親水或者親有機(jī)液體的特性。
5.權(quán)利要求1所述的夾膜型液液萃取微分析芯片的封接方法，其步驟是首先將芯片上片、微孔膜、芯片下片的相對(duì)位置對(duì)準(zhǔn)并貼合、固定；將未固化的粘接劑加于芯片上片和下片之間的縫隙空間，依靠粘接劑自身的流動(dòng)性，使粘接劑充滿芯片上片、下片和微孔膜之間的縫隙，并與微孔膜的側(cè)壁表面充分接觸；在一定條件下，使粘接劑固化，完成芯片封接。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的夾膜型液液萃取微分析芯片的方法，其特征在于，所述的粘接劑，在固化前呈液體狀態(tài)，具有流動(dòng)性，但不能浸潤(rùn)微孔膜；固化后的粘接劑不能被水溶液或有機(jī)溶劑所溶脹或者溶解。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的夾膜型液液萃取微分析芯片的方法，其特征在于，芯片封接時(shí)，微孔膜的四面?zhèn)缺诒砻姹仨毴颗c粘接劑接觸。
8.根據(jù)權(quán)利要求5所述的夾膜型液液萃取微分析芯片的方法，其特征在于，將芯片上片、微孔膜、芯片下片貼合后，在芯片的垂直方向施加一定的壓力再加入粘接劑，可以使芯片上片、微孔膜、芯片下片貼合緊密，有利于提高封接的成功率。
9.根據(jù)權(quán)利要求5所述的夾膜型液液萃取微分析芯片的方法，其特征在于，所述的粘接劑固化條件為固化溫度在室溫至90℃的范圍，固化時(shí)間為0.5-12小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種夾膜型液液萃取微分析芯片，由上芯片(1)、下芯片(2)、微通道(5)、有機(jī)相和水相進(jìn)出口(7)構(gòu)成，其特征是芯片上、下片之間有微孔膜(3)，采用粘接劑(4)填充至芯片上片下片之間的空間縫隙，粘接芯片上片、下片和微孔膜成整體芯片，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是在微分析芯片上實(shí)現(xiàn)夾膜型液液萃取操作，系統(tǒng)容易加工，工作性能穩(wěn)定可靠。
文檔編號(hào)G01N1/34GK1563935SQ20041001773
公開日2005年1月12日 申請(qǐng)日期2004年4月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年4月14日
發(fā)明者方群, 蔡增軒 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)