[发明专利]芯片反应装置和手动进样方法及其应用

说明书

本发明涉及微全芯片领域，公开了一种芯片反应装置和手动进样方法及其应用。该芯片反应装置包括手动进样器和芯片；所述芯片包括流道、反应池和进样口，并通过所述流道将所述反应池和所述进样口连通；所述手动进样器包括样品池、控制部和出样部，所述控制部与所述样品池相连接，用于使样品进入并保持在所述样品池中或者使样品经所述出样部推出所述样品池，所述出样部位于所述样品池的与所述控制部相对的一侧；所述手动进样器与所述芯片的所述进样口密封连接。本发明的芯片反应装置能够精确控制样品的流动方式，手动即可实现采样、混合、驱动等多种功能，简化了装置，便于提供操作的可控性和可重复性。

技术领域

本发明涉及微全芯片领域，具体涉及一种芯片反应装置和手动进样方法及其应用。

背景技术

近代仪器的发展方向之一为小型化、集成化、便携化。无论在生命科学、化学化工领域，还是环境保护领域，微全分析系统(microTAS)的出现已经带来了革命性的变化。微全分析的目的在于功能集成化，将原本需要在实验室内实现的样品制备、分离、纯化、反应、监测等复杂功能整合集中到微型分析设备甚至信用卡大小的芯片上，因此也被成为“芯片实验室”。

微全分析技术于上世纪90年代被Manz等提出，得益于微机电加工、生物化学等相关技术的发展，已经逐渐成为了分析化学的前沿技术。其具有一系列区别于传统技术的特点：1)有效传热传质且特征尺度小，因而处理速度快、效率高；2)试剂损耗小；3)设备尺寸小、重量轻、功能集成型高；4)大批量生产时单个设备成本低。这些优点使其迅速广泛应用于药物筛选、高通量测序、分子诊断、环保监测等领域。其中，微全分析技术以其便携性和功能集成性广泛应用于现场检测中，为实验室测试无法普及或受限的场景提供了解决方案。

微全分析芯片中各功能的实现依靠的是其中的液滴或液体的流动，因此必须由外界提供一定的驱动力，促使样品由外部进入芯片内部，并在芯片内部流经分离、反应、检测等各个模块。进样技术直接控制分析过程的实现，是微全分析技术的重要组成部分。

目前微全分析芯片的流体驱动技术主要分为两类，机械力驱动及非机械力驱动。前者依靠系统自身机械部件的运动驱动流体，包含注射泵等外部动力、Lab CD等离心力驱动、气动微泵、压电微泵等，后者系统本身不含运动的机械部件，包含电渗驱动、重力驱动、电水力驱动等。相关专利性文献包括：

CN103894128A公开了一种压电式自动反应芯片，从上至下设有数层，依次为微混合器层、第一绝缘层、换能器层和第二绝缘层，其中微混合器层内集成有振动混合池，第一绝缘层设在微混合器层和换能器层之间，换能器层内集成有叉指型换能器和芯片电极，叉指型换能器设在振动混合池的正下方，叉指型换能器与振动混合池的形状相应，振动混合池内的流体在叉指型换能器的作用下振动，叉指型换能器与芯片电极相连接，芯片电极与反应控制器相连，反应控制器由内置程序控制，是一种集混合、反应、温控、搅拌于一体的多功能全自动的新型微流体反应芯片；大大提高微流体反应芯片的适用范围，而不仅仅局限于室温条件下的微生化反应。

CN104832404A公开了一种基于PDMS的压电微泵。所述压电泵，由压电振子、阀片、硬质垫圈和PDMS泵体组成，压电振子在交变电信号的作用下产生上下弯曲振动，引起腔体容积和压力的变化，在单向阀片的配合作用下实现流体的泵送。并在泵体中嵌入硬质垫圈，压电振子装配在垫圈内环上，避免压电振子直接装配在PDMS弹性体上而影响腔体的容积变化量。基于PDMS的压电泵微泵结构可以是单腔、双腔串联、双腔并联、多腔等多种形式的。采用PDMS材料制作压电微泵泵体解决了目前的压电微泵无法泵送某些特殊性质的液体，不具有良好的透明度，无法集成在微流控芯片中等问题，拓展了压电微泵的应用领域，更是极大的解决了微流控领域芯片集成驱动源的问题。