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离心式微流控芯片之虹吸阀(1)

摘要:本发明为了保证生化检测中采用聚合物材料加工所得的表面疏水微流控芯片内虹吸阀的功能可靠性,在该方法中,虹吸管内的液体充满依靠芯片加速旋转时受到的欧拉力实现,从而有效避免了聚合物离心式微流控芯片上虹吸阀内液体充满过程所需的自发毛细流动和材料表面亲水处理,保证了芯片功能的长期稳定性。

1. 芯片结构

离心式微流控芯片上集成了三个虹吸阀,每个虹吸单元包括虹吸管(1)、与虹吸管(1)两端连接的定量腔(3)和提取腔(2)、 与定量腔(3)连接的进样腔(5)和废液腔(4);所述进样腔(5)上连接有进样孔(6)和通气孔(7);废液腔(4)和提取腔(2)上设置有通气孔(7)。

芯片 

如下图所示,该芯片由三层PMMA芯片黏连组成。

(a).第一层PMMA(A)上加工进样孔(6)、多个通气孔(7)、定位孔(8)和安装孔(9)。 

(b).第二PMMA(B)上加工进样腔(5)、定量腔(3)、废液腔(4)、虹吸管(1)、提取腔(2)以及与第一PMMA圆片(A)对应的定位孔(8)和安装孔(9)。

(c).第三PMMA 圆片(C)上加工与第一PMMA圆片(A)对应的定位孔(8)和安装孔(9), 通过定位孔(8)定位。

最后将三层结构用压敏胶黏连,实现具有虹吸阀的离心式微流控芯片(D)。

三层结构 

2. 芯片尺寸信息

(a).1、3层PMMA芯片厚度 0.8mm;第2层PMMA芯片厚度 1mm芯片直径为 11cm。

(b).通气孔(7)的直径为 1mm,进样孔(6)的直径为 2mm,定位孔(8)的直径为 2mm,安装孔(9)的直径为 6mm。

(c).压敏胶的厚度为 250um。

3. 实现方法

(a).将微流控芯片(D)安装在离心机(F)上,再经进样孔(6)向进样腔(5)内加入液体,以逆时针方向、3000转/分的转速启动离心机(F),液体在离心力作用下由进样腔(5)流入定量腔(3),多余液体流入废液腔(4)内。

(b).按逆时针方向,并且以3000转/分·秒的加速度加速旋转微流控芯片(D),使虹吸管(1)出口处的液体液面到旋转中心(G)的距离大于定量腔内液体的液面到旋转中心的距离,待液体充满虹吸管(1)后,持续旋转微流控芯片(D),直到定量腔(3)内液体的液面到达虹吸管(1)的入口(H)处时虹吸流动停止;最终将虹吸管(1)入口(H)以上的液体提取到提取腔(2)内。

细节示意图 

参考文献:

邓永波, 吴一辉, 范建华,等. 离心式微流控芯片的虹吸阀及其应用方法:.

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