一种朗伯‑比尔定律教学用微芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种朗伯‑比尔定律教学用微芯片，包括芯片本体，所述芯片本体内设有进样管道和进水管道，所述进样管道和进水管道通过交汇通道与其下端的四个出样管道连通，每一个所述出样管道的出口依次连通有多个不同厚度的储液槽；采用本设计提供的微芯片方便学生理解教学内容，便于进行理实一体化教学。

The micro chip with a Bill Lambert Law Teaching

The utility model discloses a microchip with a Lambertian Bill law teaching, including the chip body, the chip body is provided with inlet pipe and water inlet pipe, the inlet pipe and water inlet pipe through four sample pipe is connected with a lower end of the cross channel, each of the sample pipe outlet there are a number of different thickness is connected with the liquid storage tank; the micro chip the design provides convenient for students to understand the teaching content, to facilitate the integration of theory and practice teaching.

【技术实现步骤摘要】
一种朗伯-比尔定律教学用微芯片
本技术涉及分析化学教学器具
，具体涉及一种基于微流控芯片技术制作的朗伯-比尔定律教学用微芯片。
技术介绍
本技术属于微型化化学反应装置和微流控芯片技术的交叉领域，其主要思路是利用微流控芯片的制作技术，制作新型微型化分析化学教学器具，ManzA等人于20世纪90年代初首次提出了微型全分析系统(miniaturizedtotalanalysissystem，μ-TAS)的概念。其中的微流控芯片综合了分析化学、微机电系统(mi-cro-electro-mechanicalsystem，MEMS)、计算机、材料学、生物医学等多学科领域，将化学实验室的各项功能如样品预处理、进样、分离与检测等，集成到信用卡大小的芯片上，实现实验室的微型化，可以大大缩短整个分析流程所需要的时间；也能将试剂的消耗降低到微升甚至纳升级，可以实现多种分析功能。从本世纪初开始，微流控芯片技术得到了飞速发展，已经广泛应用于芯片毛细管电泳、材料合成、免疫分析、细胞操纵、蛋白质结晶研究等众多领域，是分析科学研究的热点之一。但是该技术目前主要是应用在科研方面，教研方面应用较少，然而微芯片法耗材少，便携性好等特点恰恰符合绿色化学、微型化化学实验的要求，也方便实现理实一体化教学，因此其在教学领域也具有非常广泛的应用前景。另一方面，目前微芯片制作的技术如MEMS技术等较为昂贵，这也限制了其在教学领域的应用。微型化实验是20世纪80年代崛起，国际上公认的能体现绿色化学理念的化学实验的新技术和新方法。其具有节约药品，节省时间，减少实验的“三废”等优点，引起了国内外实验教学人员的普遍重视。但是微型化装置一般来说还是需要有配套的水电等设施，无法真正带入课堂进行实验，同时仪器设备需要特制，因此价格上也较贵，无法实现教师乃至学生对反应装置的自我设计。如目前对朗伯-比尔定律的教学需要用到紫外-可见分光光度计，其需要配套水电，便携性差，不可能带入课堂进行教学，因此只能是理论和实践教学分离，理论教学时难以给同学直观的关于该定律的印象。朗伯-比尔定律的表达式为：A＝K·c·L表示当一束平行单色光垂直通过某一具有一定光照面积的、含吸光物质的稀溶液时，若该溶液均匀、无散射，则在入射光波长、强度及溶液的温度等条件保持不变的情况下，该溶液中的吸光物质对单色光的吸光度A与溶液的浓度c及溶液液层厚度L的乘积成正比关系，本设计将微型化化学实验的概念和微流控芯片的技术结合在一起，设计了一种通过热溶胶、培养皿、磁铁为模板，用聚二甲基硅橡胶(PDMS)制备的能够演示朗伯-比尔定律的教学用芯片，采用能够构建浓度梯度和厚度梯度的微芯片，达到更好的教学效果。
技术实现思路
本技术要解决的技术问题是设计出一种便携的、可以在课堂上直接演示朗伯-比尔定律的微芯片。为达到上述目的，本技术采用的技术手段为：一种朗伯-比尔定律教学用微芯片，包括芯片本体，所述芯片本体内设有进样管道和进水管道，所述进样管道和进水管道通过交汇通道与其下端的四个出样管道连通，每一个所述出样管道的出口依次连通有多个不同厚度的储液槽。进一步的，四个所述出样管道内可形成不同浓度梯度的高锰酸钾溶液。进一步的，任一个所述出样管道的出口连通的储液槽的数量均为三个。进一步的，三个所述储液槽的厚度依次为2mm、4mm、6mm。进一步的，所述进样管道的入口设有进样口，所述进水管道的入口设有进水口。本技术的有益效果在于：制作成本低廉，无需任何大型仪器设备，方便进行大规模生产，满足教学使用，同时可在普通实验室进行设计加工，无需特制仪器设备，方便教师乃至学生对相关装置进行制作。制备出的芯片便携性好，可以携带到课堂进行理实一体化教学，方便同学及时理解教学内容，与目前的教学方法比较显然更能够让同学直观的观察到现象。相比较打印模板法该方法获得的芯片管道宽，演示区域大，现象更明显。同时实现了打印模板法制备的芯片难以制备的具有三维结构的芯片，方便了对相关知识的教学。附图说明附图是用来提供对本专利技术的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本专利技术，但并不构成对本专利技术的限制。在附图中：图1为本技术的示意图；图2为微芯片的制备过程示意图；图中：进样管道1；进水管道2；交汇管道3；出样管道4；储液槽5；芯片本体6；培养皿7；PDMS下底片8；进样口10；进水口20。以下结合附图和具体实施方式对本技术的结构、制备方法和教学过程做进一步详细的说明。具体实施方式如图1所示，为本设计提供的微芯片的示意图，其包括芯片本体6，芯片本体6内设有进样管道1和进水管道2，进样管道1的入口设有进样口10，进水管道2的入口设有进水口20，一定浓度的高锰酸钾和纯水可分别从进样口10和进水口20注射至进样管道1和进水管道2内，高锰酸钾和纯水混合后通过交汇管道3进入四个出样管道4内，且任一个所述出样管道的出口依次连通有多个不同厚度的储液槽5，交汇管道3由两个横向管道及位于横向管道之间的纵向管道相互连通而组成，上端横向管道与进样管道1和进水管道2相连通，下端横向管道与出样管道4相连通；本设计中，在每一个出样管道4的出口连接的储液槽5的数量均为三个，从而在四个出样管道的出口下方形成三行四列的储液槽，且每一个出样管道下方储液槽的厚度依次递增，可分别设置为2mm、4mm、6mm，因高锰酸钾与纯水混合后再通过交汇管道分别到达出样管道的出口经历的行程不同，从而可在出样管道内形成不同浓度梯度的高锰酸钾溶液。在制备上述朗伯-比尔定律教学用的微芯片的过程中，本课题组采用过多种方法，所采用的方法为打印模板法，该方法所用设备简单且效果明显，有一定的实用价值，但是限于打印机的限制其演示区域较薄，现象不是很明显，且只能获得二维图形，没有获得三维厚度的能力，不能用于朗伯-比尔定律的教学。焊锡丝-面粉混合模板法模板易被破坏，是一次性模板，焊锡丝不易固定，这些方法均有一定缺陷。针对上述缺陷，本设计中的微芯片采用热熔胶、培养皿、磁铁石为模板，用聚二甲基硅橡胶(即PDMS)制备，参照图2，制备方法如下：1)在底部平整的方形塑料培养皿7中设计好进样管道、进水管道、交汇管道和出样管道的位置，用热熔胶在培养皿中的相应管道处刻画出凸起的管道模型，即用热熔胶沿管道的形状进行涂覆，等其凝固；2)在每一个出样管道出口依次放置三组不同数量的磁铁石，其排布是从出样管道出口至远离出口的方向分别是1块、2块和3块磁铁石的累积，这三组磁铁石之间用热熔胶连通；培养皿的下方可放置在铁盒表面，从而通过磁力作用固定磁铁石的位置，完成具有三维空间结构的模板；3)将PDMS胶按照单体：固化剂＝1:10的重量比例配好，混合均匀倒入培养皿中，超过最高的磁铁石所在的表面，静置排尽气泡后，在60°的温度下烘干两个小时；4)将烘干完成的PDMS胶体从培养皿中剥离下来，去除磁铁石；5)使用另外一块PDMS下底片8封接贴紧在步骤4中PDMS胶体的下表面，得到芯片本体，即可用于实验，制备好的芯片本体能通过热溶胶拷贝形貌制备新的模板，保证芯片的重现性。实验时，将一定浓度的高锰酸钾和纯水分别从进样口10和进水口20注射至进样管道1和进水管道2内，从而在四个出样管道4的出口形成高锰酸钾的浓度梯本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种朗伯‑比尔定律教学用微芯片，包括芯片本体(6)，其特征在于：所述芯片本体(6)内设有进样管道(1)和进水管道(2)，所述进样管道(1)和进水管道(2)通过交汇通道(3)与其下端的四个出样管道(4)连通，每一个所述出样管道的出口依次连通有多个不同厚度的储液槽(5)。

【技术特征摘要】
1.一种朗伯-比尔定律教学用微芯片，包括芯片本体(6)，其特征在于：所述芯片本体(6)内设有进样管道(1)和进水管道(2)，所述进样管道(1)和进水管道(2)通过交汇通道(3)与其下端的四个出样管道(4)连通，每一个所述出样管道的出口依次连通有多个不同厚度的储液槽(5)。2.根据权利要求1所述的一种朗伯-比尔定律教学用微芯片，其特征在于：四个所述出样管道内可形成不同浓度梯度的高锰酸钾...

【专利技术属性】
技术研发人员：张叶，吴剑，陈淑美，
申请(专利权)人：安徽中医药高等专科学校，
类型：新型
国别省市：安徽,34