[实用新型]一种微混合装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于高粘度溶液的快速微混合装置，能将高粘度样品溶液实现微秒级混合，广泛用于蛋白质或DNA等生物大分子在拥挤环境下的动力学研究领域。

背景技术

微流控芯片实验室是本世纪一项重要的科学技术，其特征为将一个生物或化学实验室微缩到一块只有几平方厘米的薄片上，它通过微通道、微阀和微泵等结构实现进样、预处理、混合、反应、检测等一系列操作单元的集成，这种多功能单元高密度集成的微小平台使得样品处理时间大幅缩短，检测分辨率显著提高。目前，微流控芯片已经应用于包括疾病诊断、环境监测、食品安全等与人们生活息息相关的众多行业之中。

微混合器作为微流控芯片中的一个重要部分，它能实现化学或生物样品快速而有效的混合，且所消耗试量在纳升级别，非常利于分析蛋白质或核酸等贵重的生物样品，被认为是研究快速生物化学反应的一个有效工具。

蛋白质是细胞内一类很很重要的大分子，它作为生命活动的执行者，其折叠机制是分子生物学中心法则中尚未解决的一个重大生物学问题。长期以来，由于某些实际原因，研究蛋白质体外折叠的实验一般是在一些简单的缓冲体系——稀溶液中进行的。然而所有的细胞中都存在着大量的蛋白质、核酸、多糖等各种生物大分子，它们大约占用细胞容积的20％～30％，总浓度高达80～200g/L，所以任何一种大分子都处于一个充满其他大分子的拥挤环境中。因此，对蛋白质折叠的研究需要考虑到“大分子拥挤效应”(A.P.，Minton，The effect of volume occupancy upon the thermodynamic activity of proteins：some biochemical consequences.Mol Cell Biochem，1983，55(1)：119～140)。为研究蛋白质在拥挤环境下的折叠动力学情况，研究者将高浓度的牛血清蛋白或聚蔗糖或聚乙二醇溶于溶液中(这种溶液粘度极高)以模拟蛋白质在细胞中的拥挤状态(M.Smita，and M.W.，Matthias，(2009)Effect of Macromolecular Crowding on Protein Folding Dynamics at the Secondary Structure Level，J.Mol.Biol.，393，227-236)。

为在微流控芯片中实现高粘度溶液的混合，Xia等人(H.M.，Xia and Z.P.Wang，(2010)A microfluidic mixer with self-excited‘turbulent’fluid motion for wide viscosity ratio applications，lab chip，10，1712-1716)设计了一个双层芯片，通过溶液在上下两层通道中间的流动，使溶液不断由小腔室突然进入大腔室从而带来剧烈扰动实现高粘度溶液的混合。这种装置能实现粘度差异很大的两种溶液的混合，但它的混合时间长(约为1min)，且其芯片为双层结构，加工较为复杂。Wang等人(S.S.，Wang and X.Y.，Huang(2011)Mixing enhancement for high viscous fluids in a microfluidic chamber，lab chip，11，2081-2087)通过在微芯片的混合腔中加入一个高频振动的压电小装置，使高粘度的甘油溶液实现快速混合。此微混合器的混合时间约为5s，其溶液的扰动需要外加动力装置(压电装置)的作用从而使其整体结构显得较为复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是克服现有高粘度溶液微混合装置结构复杂，混合时间长的缺点，提供一种结构简单、加工简易、混合时间短的微混合装置。

一种用于高粘度溶液的快速微混合装置，包括PDMS薄层，所述PDMS薄层上加工有三个相连通的通道，其中两个溶液入口通道关于第三个溶液出口通道对称，溶液出口通道内顺序加工有多个ω型微结构，ω型微结构的两开口朝向三通道交叉处。

进一步地，所述多个ω型微结构其左右开口大小的尺寸差交替为正值和负值。

进一步地，最靠近三通道交叉处的两个ω型微结构分别偏向溶液出口通道左侧和右侧。

进一步地，还包括开有进样孔的基片。

进一步地，还包括用于引入外部溶液的芯片夹。