一种微流控芯片制造技术

本发明专利技术提供了一种微流控芯片,属于微流控技术领域，该芯片包括控制层、弹性薄膜层和流体通道层以及电磁阀门,该控制层内设置有多个控制腔和阻流磁铁，该流体通道层设置有1个主通道、多个鞘流通道以及多个筛选通道，本发明专利技术提出微流控芯片采用透光材料制成能够被检测装置直接监测，该微流控芯片采用了新型电磁阀门能够快速的改变筛选通道的状态，实现细胞的检测和分选。

A microfluidic chip

【技术实现步骤摘要】
一种微流控芯片
本专利技术属于生物微流控
，具体涉及一种微流控芯片。
技术介绍
微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。现有的微流控芯片普遍功能单一，不具备筛选功能，极个别微流控芯片增加了微阀门和微通道以实现内部通道的导通或关闭完成筛选功能，但是，上述微阀门均采用气控或热控方式，气控方式具体是指利用气压的改变实现通道状态的控制，热控方式是通过加热的方式间接改变气压，实现通道状态的控制，无论是气控或热控方式都存在结构复杂、需要外接气路或电路、需要考虑芯片密封等，特别是热控方式存在反应时间，无法快速做出反应，在细胞分选的科研应用中，受到限制。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提出的微流控芯片采用透光材料制成能够被检测装置直接监测，该微流控芯片采用了新型电磁阀门能够快速的改变筛选通道的状态，实现细胞的检测和分选。为了实现本专利技术的目的，本专利技术的微流控芯片采用如下技术方案：一种微流控芯片包括紧密贴合的控制层、弹性薄膜层、流体通道层和电磁微阀门，其中：所述控制层位于顶部、控制层的内部设置有多个控制腔，所述控制腔内部安装有阻流磁铁；所述弹性薄膜层位于中部；所述流体通道层位于底部，流体通道层内部设置有主通道、鞘流通道和筛选通道，所述主通道用于连通细胞池，主通道的中段用于外部设备检测，所述鞘流通道设置在主通道的两侧用于推动细胞聚焦，所述筛选通道设置在主通道后端；所述阻流磁铁能够在电磁微阀门的控制下实现上、下移动，阻流磁铁的上、下移动能够带动弹性薄膜层阻塞不同的筛选通道以实现细胞筛选。优选的，所述主通道的输入口通过柱塞泵连接细胞池，主通道的中部包括有聚焦检测通道。优选的，所述鞘流通道包括聚焦鞘流通道和驱动鞘流通道，所述聚焦鞘流通道的一端和驱动鞘流通道的一端相连，所述焦鞘流通道的另一端设置在聚焦检测通道的前端，所述驱动鞘流通道的另一端设置在聚焦检测通道的后端。优选的，所述聚焦鞘流通道与主通道的夹角α的范围为65-70°，所述驱动鞘流通道的两侧汇入斜边与主通道的夹角β的范围为18-20°。优选的，所述筛选通道包括第一筛选通道、第二筛选通道、第三筛选通道、第四筛选通道、第五筛选通道和第六筛选通道，其中：所述第一筛选通道的前端和第二筛选通道的前端均通过圆角连通在聚焦检测通道的末端，所述第三筛选通道的前端和第四筛选通道的前端均通过圆角连通在第一筛选通道的末端，所述第三筛选通道的后端和第四筛选通道的后端连接不同的筛选池，所述第五筛选通道的前端和第六筛选通道的前端均通过圆角连通在第二筛选通道的末端，所述第五筛选通道的后端和第六筛选通道的后端连接不同的筛选池。优选的，所述电磁微阀门包括第一微阀门、第二微阀门和第三微阀门，其中：所述第一微阀门跨设在第一筛选通道和第二筛选通道的前端，通过改变第一微阀门内部电磁铁的磁极能够实现第一筛选通道关闭或导通、第二筛选通道的导通或关闭，所述第一筛选通道和第二筛选通道的状态相反，即第一筛选通道关闭时，第二筛选通道导通，第一筛选通道导通时，第二筛选通道关闭；所述第二微阀门跨设在第三筛选通道和第四筛选通道的前端，通过改变第二微阀门内部电磁铁的磁极能够实现第三筛选通道关闭或导通、第四筛选通道的导通或关闭，所述第三筛选通道和第四筛选通道的状态相反，即第三筛选通道关闭时，第四筛选通道导通，第三筛选通道导通时，第四筛选通道关闭；所述第三微阀门跨设在第五筛选通道和第六筛选通道的前端，通过改变第三微阀门内部电磁铁的磁极能够实现第五筛选通道关闭或导通、第六筛选通道的导通或关闭，所述第五筛选通道和第六筛选通道的状态相反，即第五筛选通道关闭时，第六筛选通道导通，第五筛选通道导通时，第六筛选通道关闭。优选的，相邻的两个阻流磁铁的磁极相反。优选的，所述阻流磁铁靠近电磁微阀门的一端为圆柱结构，所述圆柱结构能够可移动的安装在圆柱状的控制腔内，阻流磁铁靠近弹性薄膜层的一端为圆头结构，所述圆头结构能够适应筛选通道的形状。优选的，所述弹性薄膜层为PDMS薄膜层，所述PDMS薄膜层的厚度为150μm。优选的，所述控制层和流体通道层为玻璃材料，所述控制腔、主通道、鞘流通道和筛选通道是通过光刻工艺开设在玻璃材料上。本专利技术的一种微流控芯片具有以下有益效果：（1）该微流控芯片采用了两面玻璃材质的设计方案，该芯片采用透明玻璃一方面便于后期加工、另一方面可以方便检测，与电子显微镜配合工作能够便捷的构成闭环自动监测、分选系统，后期也便于与与图像采集系统和计算机分析系统相结合。（2）该微流控芯片设计了同源聚焦鞘流通道和驱动鞘流通道，聚焦鞘流通道和驱动鞘流通道在流速一致的情况下能够实现细胞快速聚焦，细胞快速分类。（3）该微流控芯片采用了新颖的聚焦角度和交口设计，鞘流通道与主通道存在一定的夹角，同时，鞘流通道汇入主通道时存在一个缓冲斜边，鞘流通道的过渡处均为圆角过渡，这种设计方案能够有效提升聚焦效果，实现低速下的良好聚焦，本专利技术方案中聚焦鞘流组中的液体流速仅为10m/s即可实现较好聚焦效果。（4）本专利技术中包含有3个分选通道以及对应的微阀门，通过控制不同的微阀门能够实现不同检测物的归类和分选。（5）本专利技术采用了新颖的电磁微阀门和阻流磁铁，由于磁路可以穿透传递，因此，简化了控制层与弹性薄膜层的密封，不在需要外接气路或电路及相关的密封，同时，该设计方案基于磁铁物理特性，具有保护功能，当某一通道打开时，另一通道必定关闭，简化了控制方案。附图说明图1为本专利技术中微流控芯片整体结构示意图；图2为本专利技术中流体通道层结构示意图；图3为本专利技术中流体通道层与电磁微阀门结构示意图；图4为本专利技术中鞘流通道夹角结构示意图；图5为本专利技术中控制腔结构示意图；图6为本专利技术中电磁微流阀结构示意图；图7为本专利技术中电磁微流阀工作示意图。图中，1-控制层、101-控制腔、102-阻流磁铁、2-弹性薄膜层、3-流体通道层、301-主通道、3011-输入口、3012-聚焦检测通道、302-鞘流通道、3021-聚焦鞘流通道、3022-驱动鞘流通道、303-筛选通道、3031-第一筛选通道、3032-第二筛选通道、3033-第三筛选通道、3034-第四筛选通道、3035-第五筛选通道、3036-第六筛选通道、4-电磁微阀门、401-第一微阀门、402-第二微阀门、403-第三微阀门、5-物镜、6-细胞。具体实施方式在本专利技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本专利技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本专利技术的限制。术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本专利技术的描述中，除非另有说明，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括紧密贴合的控制层（1）、弹性薄膜层（2）、流体通道层（3）和电磁微阀门（4），其中：所述控制层（1）位于顶部、控制层（1）的内部设置有多个控制腔（101），所述控制腔（101）内部安装有阻流磁铁（120）；所述弹性薄膜层（2）位于中部；所述流体通道层（3）位于底部，流体通道层（3）内部设置有主通道（301）、鞘流通道（302）和筛选通道（303），所述主通道（301）用于连通细胞池，主通道（301）的中段用于外部设备检测，所述鞘流通道（302）设置在主通道（301）的两侧用于推动细胞聚焦，所述筛选通道（303）设置在主通道（301）后端；所述阻流磁铁（120）能够在电磁微阀门（4）的控制下实现上、下移动，阻流磁铁（120）的上、下移动能够带动弹性薄膜层（2）阻塞不同的筛选通道（303）以实现细胞（6）筛选。

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括紧密贴合的控制层（1）、弹性薄膜层（2）、流体通道层（3）和电磁微阀门（4），其中：所述控制层（1）位于顶部、控制层（1）的内部设置有多个控制腔（101），所述控制腔（101）内部安装有阻流磁铁（120）；所述弹性薄膜层（2）位于中部；所述流体通道层（3）位于底部，流体通道层（3）内部设置有主通道（301）、鞘流通道（302）和筛选通道（303），所述主通道（301）用于连通细胞池，主通道（301）的中段用于外部设备检测，所述鞘流通道（302）设置在主通道（301）的两侧用于推动细胞聚焦，所述筛选通道（303）设置在主通道（301）后端；所述阻流磁铁（120）能够在电磁微阀门（4）的控制下实现上、下移动，阻流磁铁（120）的上、下移动能够带动弹性薄膜层（2）阻塞不同的筛选通道（303）以实现细胞（6）筛选。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述主通道（301）的输入口（3011）通过柱塞泵连接细胞池，主通道（301）的中部包括有聚焦检测通道（3012）。3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述鞘流通道（302）包括聚焦鞘流通道（3021）和驱动鞘流通道（3022），所述聚焦鞘流通道（3021）的一端和驱动鞘流通道（3022）的一端相连，所述焦鞘流通道（3021）的另一端设置在聚焦检测通道（3012）的前端，所述驱动鞘流通道（3022）的另一端设置在聚焦检测通道（3012）的后端。4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述聚焦鞘流通道（3021）与主通道（301）的夹角α的范围为65-70°，所述驱动鞘流通道（3022）的两侧汇入斜边与主通道（301）的夹角β的范围为18-20°。5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述筛选通道（303）包括第一筛选通道（3031）、第二筛选通道（3032）、第三筛选通道（3033）、第四筛选通道（3034）、第五筛选通道（3035）和第六筛选通道（3036），其中：所述第一筛选通道（3031）的前端和第二筛选通道（3032）的前端均通过圆角连通在聚焦检测通道（3012）的末端，所述第三筛选通道（3033）的前端和第四筛选通道（3034）的前端均通过圆角连通在第一筛选通道（3031）的末端，所述第三筛选通道（3033）的后端和第四筛选通道（3034）的后端连接不同的筛选池，所述第五筛选通道（3035）的前端和第六筛选通道（3036）的前端均通过圆角连通在第二筛选通道（3032）的末端...

【专利技术属性】
技术研发人员：邹明炳，唐余武，邹坤，
申请(专利权)人：无锡研奥电子科技有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44