[发明专利]一种基于MHD控制的微流控芯片

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于MHD控制的微流控芯片，属于机械技术领域。

背景技术

微流控芯片技术是把生物、化学和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微米尺度的芯片上，完成分析全部过程。在微米级别的芯片上对样品的分析检测只需要微升甚至纳升的样品和试剂，其成本相对于高通量分析系统大大的降低了，不仅节能环保，而且为分析检测到户创造了良好的条件。目前市场上的微流控芯片大都只能进行单一样品分析和检测，使用的是机械驱动方式，灵敏度不高、体积过大不利于集成化发展。

中国专利申请号：201510191236.2、名称为“核酸自动提取微流控装置”公开的微流控装置由微流控芯片和驱动装置组成，驱动装置包括芯片托盘、定位槽、磁铁架、上磁铁、下磁铁、光耦架、槽型光耦、电机固定板、步进电机、支撑架、底板构成。这类灵敏度不高、结构复杂、体积过大不利于集成化发展。中国专利申请号：200980120537.9、名称为“利用毛细管电泳法的分析装置及分析方法”公开的装置和中国专利申请号：201410355409.5、名称为“一种新型大通道电泳微芯片”公开的的芯片在实施过程中使用到的电压分别达到600V和1000V，如此高的电压不仅影响到待检测样品的活性，还有可能发生电化学反应，甚至对操作人员生命安全构成威胁。而本发明能够很好地解决上面的问题。

发明内容

本发明目的在于针对上述现有技术的不足，提出了一种基于MHD控制的微流控芯片，该微流控芯片能够实现单样品分析检测，也能够实现多样品同时分析检测。本发明为了减小体积、利于集成化和提高精确度，将交流MHD驱动应用于微流控芯片中。因此能够很好的克服以上问题，提高效率降低了成本。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是：一种基于MHD控制的微流控芯片，该微流控芯片基于交流MHD驱动技术，采用三层结构，第一层为PDMS盖片层16，留有电极连接柱12、注入口19(即：储液室一、储液室二、储液室三、储液室四和储液室五都有注入口19)和观测口20孔(即：检测室A、检测室B、检测室C、检测室D和检测室E都有观测口20)；第二层是微流道层17，包括交流MHD驱动泵11、微流道15、储液室21和检测室22，其中交流MHD驱动泵11包括电极连接柱12、电极13和流道15正下方的微型螺线圈14；第三层为石英玻璃片18，上面刻有放置微型螺线圈14的凹槽。根据不同的检测需要在不同的储液室21注入样品或试剂后，通过改变施加在交流MHD驱动泵11上的电场和磁场的方向，样品或试剂就会受到洛伦兹力的作用流向预定的检测室22分析检测，而不会流向其他的地方，可以多路径，同时检测。

进一步地，本发明微流控芯片包括基底层、微流道层、盖片层、样品室、试剂室、微流体通道、分析检测室、MHD驱动阀。该微流控芯片的基底层使用的材料是石英玻璃片，在洗干净的石英玻璃片上涂覆一层SU-8光胶，烘干后用曝光机光刻出微流通道，然后再覆盖上材料为聚二甲基硅氧烷(即PDMS)的盖片层。其中，微流道的截面是长方形，主流道的宽度是120～150微米，深度是50～80微米，支流道的宽度在100～120微米，高度在50～80微米；MHD驱动泵的电极是在微流道两侧壁电镀上化学性稳定的金属材料，在其下边是微型螺线圈，变化的电流通过微型螺线圈而产生磁场，液体在电场和磁场的共同作用下而受到洛伦兹力，施加在电极和微型螺线圈两端的电流同频，通过改变两者的相位差从而达到改变洛伦兹力的方向，即同相时与相位差为180度时产生的洛伦兹力方向相反。因此通过控制微流泵可以控制微流控芯片中样品、试剂的流动和流向到达所需要分析的检测室。

进一步地，本发明的交流MHD驱动泵由电极连接柱、电极和微型螺线圈构成，利用电磁场理论，导电液体在电磁场受洛伦兹力作用而流动。

进一步地，本发明的微型螺线圈位于电极和流道的下方，电磁场是时变场，电极是采用电镀技术在微流道侧壁电镀而成，电极材料是的铂、金等耐电化学腐蚀金属。

进一步地，本发明的微流道层中的微流道是SU-8光胶在曝光机下曝光而成，微流道的截面是长方形，主流道的宽度是120～150微米，深度是50～80微米，支流道的宽度在100～120微米，高度在50～80微米。

进一步地，本发明的盖片层是一层柔性薄膜，由聚二甲基硅氧烷(即PDMS)材料制作而成，厚度在500～8000微米。

有益效果：

1、本发明样品或试剂受到洛伦兹力的作用，流向预定的检测室(22)分析检测，而不会流向其他的地方，很好地实现了多路径，同时检测。