三維紙質微流控晶片的製作方法

2023-05-25 03:01:41

專利名稱：三維紙質微流控晶片的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種微流控晶片，尤其是涉及一種三維紙質微流控晶片。
背景技術：
微流控晶片又稱晶片實驗室，是一種以在微米尺度空間對流體進行操控為主要特徵的科學技術。它具有將化學和生物實驗室的基本功能微縮到一個幾平方釐米晶片上的能力，目前已經顯示了重要的應用前景。紙質微流控晶片是近期發展起來的一種新的微流控晶片形式。與普通意義上的微流控晶片基材相比它具有成本低、製備簡單、無需複雜外圍設備等特點。目前，公知的三維紙質微流控晶片均是由二維平面的紙質微流控晶片經過膠層粘貼或剛性板螺栓裝置壓緊等方式組裝而成的，具有連續的三維微通道。其結構一般包括進樣區、樣液輸送通道、試劑加載區及觀測區。將進樣區浸入樣品溶液或將樣品溶液加入進樣區，樣品溶液會沿樣液輸送通道，經過試劑加載區，遷移至觀測區，並在遷移過程中實現分離、反應、檢測等基本操作。現有的三維紙質微流控晶片存在著樣液遷移速度慢及加工工藝複雜的不足。

實用新型內容本實用新型的目的在於提供一種三維紙質微流控晶片，樣品溶液在該三維紙質微流控晶片上遷移速度快，而且加工工藝簡單。本實用新型三維紙質微流控晶片採用以下技術方案:一種三維紙質微流控晶片，包括依次重疊在一起的試劑加載紙片、樣液分散紙片、第一進樣紙片、保護層紙 片；試劑加載紙片設有第一進樣孔、至少兩個試劑加載點；樣液分散紙片設有第二進樣孔、與試劑加載點數量相同且均相通於連接點的分散通道，第二進樣孔與分散通道隔離；第一進樣紙片設有空心條形通道；三維紙質微流控晶片還包括位於樣液分散紙片與第一進樣紙片之間，或者位於第一進樣紙片與保護層紙片之間的第二進樣紙片；第二進樣紙片設有第三進樣孔、與第三進樣孔相通的第一條形通道；第一進樣孔、試劑加載點、第二進樣孔、分散通道、空心條形通道、第三進樣孔、第一條形通道的外周均設有防止樣液擴散到紙片的其餘區域的疏水屏障；所述第一進樣孔、第二進樣孔、空心條形通道、第三進樣孔均相通；所述第一條形通道與空心條形通道至少部分相通；第一條形通道或空心條形通道與分散通道相通於連接點；分散通道與試劑加載點相通；保護層紙片設有防止樣液從第一條形通道或空心條形通道擴散至保護層紙片的疏水屏障。所述試劑加載點為試劑加載紙片的部分紙板，且含有與樣液反應或其它用途的試劑；所述分散通道和第一條形通道均為對應紙片上的紙條，所述空心條形通道為第一進樣紙片上的條形通孔。所述第一進樣孔、第二進樣孔、第三進樣孔為樣液提供一個短暫的儲存空間；第一條形通道與空心條形通道相結合形成橫向進液通道，大大加快了樣液在三維紙質微流控晶片中的遷移速度。進一步的，所述第二進樣紙片的數量為2，分別位於第一進樣紙片兩側。[0009]所述第二進樣紙片的數量為1，並位於樣液分散紙片與第一進樣紙片之間；所述三維紙質微流控晶片還包括位於第一進樣紙片與保護層紙片的第三進樣紙片；所述第三進樣紙片設有第二條形通道；第二條形通道與空心條形通道至少兩端通道相通；所述第二條形通道外周設有防止樣液擴散到紙片的其餘區域的疏水屏障。所述第二條形通道為第三進樣紙片的紙條。所述三維紙質微流控晶片還包括位於樣液分散紙片與第二進樣紙片之間的樣液傳遞紙片；樣液傳遞紙片設有第四進樣孔、傳遞通道，第四進樣孔與傳遞通道隔離；所述第二進樣孔通過第四進樣孔與第三進樣孔相通；所述連接點通過傳遞通道與第一條形通道相通；所述第四進樣孔及傳遞通道外周設有防止樣液擴散到紙片的其餘區域的疏水屏障。所述傳遞通道為樣液傳遞紙片的一小區域紙板。所述樣液傳遞紙片可防止樣液在分散通道與第一條形通道之間發生串流。進一步的，所述傳遞通道為圓形通道。所述三維紙質微流控晶片還包括重疊在試劑加載紙片上的觀測紙片，觀測紙片設有第五進樣孔、觀測點、對照點；第五進樣孔與第一進樣孔相通；觀測點的數量與加載點的數量相同，且觀測點與加載點相通；第五進樣孔、觀測點、對照點外周設有防止樣液擴散到紙片的其餘區域的疏水屏障。所述觀測點、對照點均為三維紙質微流控晶片上的部分紙板。所述三維紙質微流控晶片還包括將紙片壓緊的殼體，殼體包括上蓋、下蓋；上蓋設有與第五進樣孔相通的第六進樣孔，與觀測點、對照點相通的觀測孔；所述上蓋或下蓋設有限定紙片位置的紙片槽。所述下蓋設有與保護層紙片緊密貼合的增壓凸臺，所述增壓凸臺令紙片更緊密接觸，防止樣液在紙片之間的間隙流動或停留。所述上蓋或下蓋設有至少部分位於紙片槽內部區域的定位柱，所述紙片均設有與定位柱配合的定位孔。
所述定位柱固定於下蓋，所述上蓋設有與定位柱配合的定位通孔。所述三維紙質微流控晶片還包括位於觀測紙片與上蓋之間的進樣口膠片，進樣口膠片設有第七進樣孔，所述第六進樣孔與第五進樣孔通過第七進樣孔相通。進樣口膠片將所述觀測紙片貼合於上蓋，可防止樣液流至所述觀測紙片與上蓋的間隙。所述紙片設有組裝方向指示箭頭以及組裝序號，便於確認各紙片的組裝方向及組裝順序。相對於現有技術，本實用新型的有益之處在於:1、第一進樣孔、第二進樣孔、第三進樣孔為樣液提供一個短暫的儲存空間；2、第一條形通道與空心條形通道相結合形成橫向進液通道，大大加快了樣液在三維紙質微流控晶片中的遷移速度；3、設有多試劑加載點，可一次進行多項測試；4、設置進樣口膠片後，可防止樣液在上蓋與觀測紙片的間隙流動或停留；5、設置紙片槽、定位柱、定位孔後，可保證紙片的位置固定；6、設置增壓凸臺後，使各紙片能夠緊密貼合。

[0026]圖1為本實用新型三維紙質微流控晶片優選實施例的立體分解圖。圖2為圖1所示紙芯的橫截面視圖。圖中:1-上殼，2-下殼，3-進樣口膠片，4-觀測紙片，6-試劑加載紙片，7_樣液分散紙片，8-樣液傳遞紙片，9-第二進樣紙片，11-第一進樣紙片，12-第三進樣紙片，13-保護層紙片，14-第五進樣孔，16-觀測點，17-對照點，18-第一進樣孔，19-加載點，20-連接點，21-第二進樣孔，22-分散通道，23-第四進樣孔，24-第三進樣孔，26-傳遞通道，27-第一條形通道，28-空心條形通道，29-第二條形通道，31-第六進樣孔，32-觀測孔，33-紙片槽，34-定位柱，35-定位孔，36-定位通孔，37-增壓平臺，38-第七進樣孔,39-指不箭頭，41-組裝序號，42-疏水屏障。
具體實施方式
為了便於本領域技術人員理解，下面將結合附圖以及實施例對本實用新型進行進一步描述。圖1至圖2為本實用新型三維紙質微流控晶片的優選實施例。如圖1所示，該三維紙質微流控晶片包括殼體，安裝於殼體內部的紙芯及進樣口膠片3 ;所述殼體包括上殼1、下殼2 ;所述進樣口膠片3位於上殼I與紙芯之間；所述紙芯包括依次重疊在一起的一張觀測紙片4、三張試劑加載紙片6、一張樣液分散紙片7、一張樣液傳遞紙片8、一張第二進樣紙片9、一張第一進樣紙片11、一張第三進樣紙片12、一張保護層紙片13。所述觀測紙片4包括第五進樣孔14、八個圓形觀測點16以及圓形對照點17 ;所述觀測點16的中心軸位於同一圓周上，且該圓周的中心位於對照點17的中心軸上；所述第五進樣孔14、觀測點16、對照點17外周設有疏水屏障42。應該理解，所述觀測點16的數量可根據一次進行測試的項數 來調節。所述試劑加載紙片6包括第一進樣孔18、八個加載點19 ;所述第一進樣孔18的尺寸與第五進樣孔14的尺寸相等，且第一進樣孔18位於第五進樣孔14正下方；所述加載點19的尺寸與觀測點16的尺寸相等，並且均位於相應觀測點16的正下方；所述第一進樣孔18、加載點19外周設有疏水屏障42。所述加載點19上含有與樣液反應或起其它作用的試齊U，應該理解，所述試劑加載紙片6的數量可根據與試樣反應的試劑的種類來增加或減少。所述樣液分散紙片7包括第二進樣孔21、八條呈放射狀的分散通道22 ;所述第二進樣孔21的尺寸與第五進樣孔14的尺寸相等，且第二進樣孔21位於第五進樣孔14的正下方；所述各分散通道22的尺寸均相等，並且一端相接於圓形連接點20處，另一端與加載點19相通；所述連接點20位於對照點17的正下方；所述第二進樣孔21與分散通道22隔離，且第二進樣孔21與分散通道22外周設有疏水屏障42。所述樣液傳遞紙片8包括第四進樣孔23、圓形傳遞通道26 ;所述第四進樣孔23的尺寸與第五進樣孔14的尺寸相等，且第四進樣孔23位於第五進樣孔14的正下方；所述傳遞通道26的尺寸與連接點20的尺寸相同，且傳遞通道26位於連接點20的正下方；所述第四進樣孔23、圓形傳遞通道26外周設有疏水屏障42。所述第二進樣紙片9包括第三進樣孔24、第一條形通道27 ;所述第三進樣孔24的尺寸與第五進樣孔14的尺寸相等，且第三進樣孔24位於第五進樣孔14的正下方；所述第一條形通道27 —端與第三進樣孔24相通，另一端與傳遞通道26直接相通；所述第三進樣孔24、第一條形通道27外周設有疏水屏障42。所述第一進樣紙片11包括空心條形通道28 ;所述空心條形通道28的尺寸與第三進樣孔24、第一條形通道27所在區域的尺寸相等，且空心條形通道28位於第三進樣孔24與第一條形通道27所在區域的正下方；所述空心條形通道28外周設有疏水屏障42。所述第三進樣紙片12包括第二條形通道29 ;所述第二條形通道29的尺寸與空心條形通道28的尺寸相同，且第二條形通道29位於空心條形通道28的正下方；所述第二條形通道29外周設有疏水屏障42。所述保護層紙片13位於第二條形通道29正下方的部分設有疏水屏障42。所述第一進樣孔18、第二進樣孔21、第三進樣孔24、第四進樣孔23、第五進樣孔14均為對應紙片上的圓形開孔；所述圓形通道、分散通道22、第一條形通道27、第二條形通道29、加載點19、觀測點16、對照點17均為對應紙片上的部分紙板；所述空心條形通道28為第一進樣紙片11上的條形開孔。所述疏水屏障42為疏水材料融合於紙片後，包含疏水材料的複合紙板；所述疏水材料可以是蠟、疏水性墨等。如圖2所示，樣液從第五進樣孔14進入紙芯後，樣液經過第五進樣孔14、第一進樣孔18、第二進樣孔21、第四進樣孔23、第三進樣孔24形成的縱向通道後，再經過第一條形通道27、空心條形通道28、第二條形通道29形成的橫向通道，最後通過傳遞通道26、分散通道22、加載點19、觀測點16形成的擴散通道。所述疏水屏障42可以限定樣液在紙芯中，僅在縱向通道、橫向通道、擴散通道內遷移。所述縱向通道為樣液提供了短暫的儲存空間；橫向通道對樣液具有雙重導流作用，使樣液移動速度遠遠快於樣液在普通紙質微流控晶片中的移動速度；樣液通過加載點19後，與加載點19中的試劑發生化學反應，並向觀測點16遷移，攜帶著反應產物的液體到達觀測點16表面後，在觀測點16上蒸發富集。所述對照點17上含有樣液或其它物質，用於與反應完成後的樣液進行比對。
所述上殼I設有第六進樣孔31、觀測孔32 ;所述第六進樣孔31的直徑與第五進樣孔14的直徑相等，且第六進樣孔31位於第五進樣孔14正上方；所述觀測孔32的直徑大於八個觀測點16的共同外接圓，並且所述觀測孔32位於觀測點16的正上方。所述下殼2設有紙片槽33、定位柱34 ;所述紙芯放置於紙片槽33內；所述定位柱34位於紙片槽33內，所述紙片上均設有與定位柱34配合的定位孔35。所述上殼I還設有與定位柱34配合的定位通孔36。通過定位柱34、紙片槽33,可使紙芯固定在殼體內。所述下殼2還設有增壓平臺37，所述增壓平臺37位於紙片槽33內，增壓平臺37作用於紙芯上，使紙芯的各紙片更緊密貼合在一起。所述進樣口膠片3設有第七進樣孔38，第七進樣孔38的直徑與第五進樣孔14的直徑相等，並且第七進樣孔38位於第五進樣孔14的正上方。所述進樣口膠片3可將上殼I與觀測紙片4緊密貼合，以防止樣液在上蓋與觀測紙片4的間隙停留或流動。所述紙片設有組裝方向指示箭頭39以及組裝序號41，便於確認各紙片的組裝方向及組裝順序。以上所述實施例僅表達了本實用新型的一種實施方式，其描述較為具體和詳細，但並不能因此而理解為對本實用新型專利範圍的限制。應當指出的是，對於本領域的普通技術人員來說，在不脫離本實用新型構思的前提下，還可以做出若干變形和改進，這些都屬於本實用新型的保 護範圍。因此，本實用新型專利的保護範圍應以所附權利要求為準。
權利要求1.一種三維紙質微流控晶片，其特徵在於:包括依次重疊在一起的試劑加載紙片、樣液分散紙片、第一進樣紙片、保護層紙片；試劑加載紙片設有第一進樣孔、至少兩個試劑加載點；樣液分散紙片設有第二進樣孔、與試劑加載點數量相同且均相通於連接點的分散通道，第二進樣孔與分散通道隔離；第一進樣紙片設有空心條形通道；三維紙質微流控晶片還包括位於樣液分散紙片與第一進樣紙片之間，或者位於第一進樣紙片與保護層紙片之間的第二進樣紙片；第二進樣紙片設有第三進樣孔、與第三進樣孔相通的第一條形通道；第一進樣孔、試劑加載點、第二進樣孔、分散通道、空心條形通道、第三進樣孔、第一條形通道的外周均設有防止樣液擴散到紙片的其餘區域的疏水屏障；所述第一進樣孔、第二進樣孔、空心條形通道、第三進樣孔均相通；所述第一條形通道與空心條形通道至少部分相通 』第一條形通道或空心條形通道與分散通道相通於連接點；分散通道與試劑加載點相通；保護層紙片設有防止樣液從第一條形通道或空心條形通道擴散至保護層紙片的疏水屏障。
2.根據權利要求1所述的三維紙質微流控晶片，其特徵在於:所述第二進樣紙片的數量為1，並位於樣液分散紙片與第一進樣紙片之間；所述三維紙質微流控晶片還包括位於第一進樣紙片與保護層紙片的第三進樣紙片；所述第三進樣紙片設有第二條形通道；第二條形通道與空心條形通道至少兩端通道相通；所述第二條形通道外周設有防止樣液擴散到紙片的其餘區域的疏水屏障。
3.根據權利要求2所述的三維紙質微流控晶片，其特徵在於:還包括位於樣液分散紙片與第二進樣紙片之間的樣液傳遞紙片；樣液傳遞紙片設有第四進樣孔、傳遞通道，第四進樣孔與傳遞通道隔離；所述第二進樣孔通過第四進樣孔與第三進樣孔相通；所述連接點通過傳遞通道與第一條形通道相通；所述第四進樣孔及傳遞通道外周設有防止樣液擴散到紙片的其餘區域的疏水屏障。
4.根據權利要求1所述的三維紙質微流控晶片，其特徵在於:所述第二進樣紙片的數量為2，分別位於第一進樣紙片兩側。
5.根據權利要求1至4任一項所述的三維紙質微流控晶片，其特徵在於:還包括重疊在試劑加載紙片上的 觀測紙片，觀測紙片設有第五進樣孔、觀測點、對照點；第五進樣孔與第一進樣孔相通；觀測點的數量與加載點的數量相同，且觀測點與加載點相通；第五進樣孔、觀測點、對照點外周設有防止樣液擴散到紙片的其餘區域的疏水屏障。
6.根據權利要求5所述的三維紙質微流控晶片，其特徵在於:還包括將紙片壓緊的殼體，殼體包括上蓋、下蓋；上蓋設有與第五進樣孔相通的第六進樣孔，與觀測點、對照點相通的觀測孔；所述上蓋或下蓋設有限定紙片位置的紙片槽。
7.根據權利要求6所述的三維紙質微流控晶片，其特徵在於:所述下蓋設有與保護層紙片緊密貼合的增壓凸臺。
8.根據權利要求6或7所述的三維紙質微流控晶片，其特徵在於:所述上蓋或下蓋設有至少部分位於紙片槽內部區域的定位柱，所述紙片均設有與定位柱配合的定位孔。
9.根據權利要求8所述的三維紙質微流控晶片，其特徵在於:所述定位柱固定於下蓋，所述上蓋設有與定位柱配合的定位通孔。
10.根據權利要求6所述的三維紙質微流控晶片，其特徵在於:還包括位於觀測紙片與上蓋之間的進樣口膠片，進樣口膠片設有第七進樣孔，所述第六進樣孔與第五進樣孔通過第七進樣孔相通；所述紙片設有組裝方向指示箭頭以及組裝序號。
專利摘要本實用新型涉及一種三維紙質微流控晶片，該三維紙質微流控晶片，包括依次重疊在一起的試劑加載紙片、樣液分散紙片、第一進樣紙片、保護層紙片，所述還包括位於樣液分散紙片與第一進樣紙片之間，或者位於第一進樣紙片與保護層紙片之間的第二進樣紙片。所述第一進樣紙片設有空心條形通道，所述第二進樣紙片設有第一條形通道。所述空心條形通道、第一條形通道使樣液該三維紙質微流控晶片內的遷移速度遠遠快於普通紙質微流控晶片。
文檔編號B01L3/00GK203123985SQ20132006952
公開日2013年8月14日 申請日期2013年2月6日 優先權日2013年2月6日
發明者張開慶, 張淞, 何偉國 申請人:廣州市寶迪科技有限公司