[发明专利]一种快速组装的拼接式微流控芯片

说明书

本发明公开了一种快速组装的拼接式微流控芯片，由可拼接的不同模块的微流控芯片组成。在芯片壳体四周分布着接头与卡扣，通过接头与卡扣的组装实现拼接。芯片的流出为公头，流入为母头。公头利用圆柱凸台与母头过渡配合实现自定位，橡胶圈放置于圆柱凸台，模块间的拼接通过挤入空腔时橡胶圈的变形保证密封性。通过不同模块的微流控芯片的拼接，便可自由灵活实现多种功能，可有效减少微流控芯片的生产成本。目前可选的模块库中已有压电泵、螺旋分选、检测、混合器、浓度梯度生成器、压电阀、液滴生成器、微柱分选等模块。通过组合，可轻易实现细胞分选、液滴生成、溶液混合等功能。

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片的模块化技术,属于微流控技术领域。

背景技术

兴起于20世纪90年代的微流控技术，通过微米级别的流道精确操控微升、毫升级别的样品,具有体积小、检测速度快、试剂用量小、通量高等特点，已经广泛的应用于分析化学、细胞筛选、疾病诊断、基因分析、药物输运等领域。但是，当前微流控芯片主要通过软光刻技术进行整体制造，主要步骤包括：涂胶、曝光、显影、腐蚀和去胶。不仅需要大量的专业人工操作，还需要净室环境以及等离子体清洗机等专业设备。一方面导致了微流控芯片难以批量化生产，制造成本较高；另一方面使得非专业人员很难根据实际需求设计和使用微流控芯片。因此，目前许多微流控芯片仍然停留在实验室阶段难以实现商业化应用。

目前已有部分模块化方法，Yuen小组在同一基板上组装上不同模块，使用基板上的流路完成微流控功能；MIT提出了一种乐高式模块化的方法，将微流控芯片设计为乐高积木式；但是上述的方法均有密封性较差、组装过程繁杂、未标准化的重大问题。微流控芯片模块化的密封性和组装便携性，是微流控芯片模块化发展的瓶颈。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，提供一种快速组装的拼接式微流控芯片。

为了达到上述目的，本发明采用的方法是：一种快速组装的拼接式微流控芯片，由可拼接的不同微流控芯片模块组成；各个微流控芯片模块内部设有功能流道，各个微流控芯片模块壳体四周分布着接头与卡扣，通过接头与卡扣的组装实现拼接，接头为带有凹槽、前端光滑的圆柱；卡扣为带有小凸台的圆柱沉孔，通过固化后光敏树脂的弹性将凸台挤入凹槽，实现卡紧；各个微流控芯片模块的流出为公头，流入为母头，公头利用圆柱凸台与母头过渡配合实现自定位，各个微流控芯片模块间采用橡胶圈进行密封，将橡胶圈放置于圆柱凸台上，其内圈紧包圆柱伸出口，圆柱凸台在拼接时与母头的内壁形成密封空腔，通过挤入空腔时橡胶圈的变形保证密封性。

作为本发明的一种改进，所述的微流控芯片模块包括压电泵模块、螺旋分选模块、检测模块、混合器模块、浓度梯度生成器模块、压电阀模块、液滴生成器模块、液池模块、微柱分选模块、磁分选模块模块；

所述的压电泵为一出模块，采用压电陶瓷，通过改变电压大小及方向，使得陶瓷压电片产生形变，从而压电泵的泵室产生体积变化，通过压电泵泵室的吸入和泵出流体的循环，实现压电泵的对流体的定向输送；

所述的螺旋分选为一进二出模块，采用螺旋流道，溶液从母头流入，经过螺旋流道，溶液中的微颗粒会收到Dean曳力和惯性升力的影响聚焦于不同位置，从相应的公头流出；

所述的检测模块为一进一出模块，采用非对称弯流道，使用库尔特计数器对微颗粒计数，溶液从母头流入，经过弯流道，溶液中的微颗粒可以聚焦排列，依次通过库尔特计数器，从而采集数据；

所述的混合器模块为二进一出模块，采用正弦流道对溶液进行混合，溶液从两个母头流入，经过正弦流道缓慢混合，从公头流出；

所述的浓度梯度生成器为二进一出模块，采用蛇形通道与独立腔室，保证不同体积比例的溶液组合能够充分混合，生成的不同浓度的溶液存储于腔室中；

所述的压电阀模块为一进一出模块，采用逆压电效应的结构类桥状的压电阀片，自然状态下，阀体处于开合状态，流体自由流通；当压电阀片加压，形变导致腔体阻塞，实现流体的截止作用；