微流控芯片的制作方法

1.本实用新型涉及微流控技术领域，特别涉及一种微流控芯片。


背景技术：

2.微流控芯片(microfluidic chip)，通过对微通道网络内微流体的精准操纵和控制，实现整个化学和生物实验室的功能，又被成为“芯片实验室”(lab on a chip)。微流控芯片技术(microfluidics)是把生物、化学、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一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交替的崭新研究领域。微全分析系统(micro total analysis system,μtas)是指集样品处理、操纵、反应、分离和检测于一身，具有微量、高效、快速、高通量、微型化、集成化和自动化的特点的体外分析系统，同时微全分析系统内存在显著的尺度效应，如层流效应、快速传质传热效应等，使其表现出区别于宏观系统的独特优势。
3.相关技术中，微流控芯片供反应的检测区域为平面结构，使得平面内的生物活性材料(抗原/抗体)反应面积十分有限，极大限制了微流控芯片的检测灵敏度和检测范围。因此，一种提高生物活性材料(抗原/抗体)反应面积的微流控芯片的设计迫在眉睫。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种微流控芯片，旨在解决传统微流控芯片抗原/抗体反应面积小的技术问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出一种微流控芯片，包括：
6.芯片本体；
7.微流体通道，凹设于所述芯片本体；所述微流体通道具有检测区域，所述检测区域具有连接平面；
8.多个微球，每一所述微球均连接于所述连接平面，以在所述检测区域内形成用于连接生物活性材料的球形空间结构。
9.可选地，所述微球为乳胶微球、聚苯乙烯微球、荧光微球、磁性微球或二氧化硅微球中的一种或其组合；和/或，
10.所述芯片本体的制备材料为硅材料、玻璃石英材料、ps、pc、pctg、pmma或pdms中的一种或其组合。
11.可选地，所述微球的粒径为50nm～100um。
12.可选地，所述微球与所述连接平面通过物理吸附连接或者化学键连接。
13.可选地，所述球形空间结构为单层球形空间结构；和/或，
14.多个所述微球呈矩形排布。
15.可选地，所述微流体通道包括连通的进样通道和出样通道，所述出样通道远离所述进样通道的一端设置有排气孔；
16.所述检测区域设于所述进样通道。
17.可选地，所述检测区域设有多个，多个所述检测区域间隔设于所述进样通道。
18.可选地，所述进样通道的宽度小于或者等于所述出样通道的宽度；和/或，
19.所述出样通道包括第一出样通道和第二出样通道，所述进样通道的流出端同时连通所述第一出样通道的流入端和所述第二出样通道的流入端，且所述第一出样通道、所述第二出样通道均绕所述进样通道回形设置；
20.所述排气孔设于所述第一出样通道和所述第二出样通道的远离所述进样通道的一端。
21.可选地，所述微流控芯片还包括上盖，所述上盖盖合连接于所述芯片本体；所述上盖设有供添加样品的点样口，所述点样口对应连通于所述进样通道的起始端。
22.可选地，所述连接平面设于所述微流体通道远离所述上盖的一侧。
23.相较于现有技术，本实用新型取得了以下有益效果：
24.本实用新型技术方案中，通过在微流体通道的检测区域内设计球形空间结构，有效提高了生物活性材料(抗原/抗体)的反应面积，极大提高了微流控芯片的检测灵敏度和检测范围。具体地，在芯片本体上设置了微流体通道，以供待测样品流通；并且在微流体通道内设置了检测区域，以实现对样品浓度的检测。进一步地，为提高生物活性材料(抗原/抗体)的反应面积，在检测区域设置了多个微球；如此，相较于原用于生物活性材料(抗原/抗体)的反应面积(即连接平面的面积)，本实用新型技术方案中利用微球的空间结构特征，将多个微球连接在检测区域的连接平面上，形成了远大于平面反应面积的大量球形外表面的球形空间结构，极大提高了用于连接生物活性材料的反应面积；同时，本实用新型在微流体通道的连接平面上连接微球，形成空间结构，有效降低了传统微流控芯片直接在平面结构上连接生物活性材料造成空间位阻的影响；如此，有效提高了微流控芯片的检测灵敏度和检测范围。
附图说明
25.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本实用新型一实施例中微流控芯片的芯片本体的结构示意图；
27.图2为本实用新型一实施例中微流控芯片的检测区域的放大图；
28.图3为本实用新型一实施例中微流控芯片的上盖的结构示意图。
29.附图标号说明：
30.100芯片本体211检测区域200微流体通道220出样通道300微球221第一出样通道400上盖222第二出样通道210进样通道410点样口
31.本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
32.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
33.需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
34.另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
35.参见图1至图3，本实用新型提出一种微流控芯片，包括：
36.芯片本体100；
37.微流体通道200，凹设于所述芯片本体100；所述微流体通道200具有检测区域211，所述检测区域211具有连接平面；
38.多个微球300，每一所述微球300均连接于所述连接平面，以在所述检测区域211内形成用于连接生物活性材料的球形空间结构。
39.本实施例中，为了实现对待测样品的检测，在所述芯片本体100上设置了供待测样品流通的微流体通道200，并且在所述微流体通道200内设置了检测区域211。
40.应当理解，在样品流过所述检测区域211时，所述检测区域211内连接的生物活性材料(抗原/抗体)对样品中的待检测物质进行抓捕，以实现对样品浓度的检测。具体地，当样品中待检测物质的浓度越低时，所述检测区域211含有的生物活性材料(抗原/抗体)越多，生物活性材料(抗原/抗体)捕获到样品中的待检测物质的几率越大，通过反应连接的示踪物也越多，测试的信号强度也就越大。相关技术中，如果样品中的待检测物质的浓度越高，但是所述检测区域211的含有的生物活性材料(抗原/抗体)越少，则该检测区域211容易达到饱和状态，使得样品浓度检测的精度不高。
41.为提高所述检测区域211内用于连接生物活性材料(抗原/抗体)的反应面积，在所述检测区域211内设置了多个微球300，拟用微球300本身的空间结构特征增大连接生物活性材料(抗原/抗体)的表面积，并用多个所述微球300在所述检测区域211内构建了球形空间结构，从而增大用于连接生物活性材料(抗原/抗体)的反应面积，进而提高微流控芯片的检测精度。具体地，设半径为r的圆形和球体，其表面积分别为：圆形s
圆
＝πr2，球体s
球
＝4πr2，微流控芯片连接所述微球300后，其反应面积增加了4倍。
42.如此，相较于原用于生物活性材料(抗原/抗体)的反应面积(即连接平面的面积)，本实用新型技术方案中将多个所述微球300连接在所述检测区域211的连接平面上，形成了远大于平面反应面积的大量球形外表面的球形空间结构，极大提高了用于连接生物活性材料(抗原/抗体)的反应面积；同时，本实用新型在所述微流体通道200的连接平面上连接所
述微球300，形成空间结构，有效降低了传统微流控芯片直接在平面结构上连接生物活性材料(抗原/抗体)造成空间位阻的影响；如此，有效提高了微流控芯片的检测灵敏度和检测范围。
43.可选地，所述微球300为乳胶微球、聚苯乙烯微球、荧光微球、磁性微球或二氧化硅微球中的一种或其组合。例如但不限于，所述微流为磁性微球。
44.可选地，所述芯片本体100的制备材料为硅材料、玻璃石英材料、ps、pc、pctg、pmma或pdms中的一种或其组合。例如但不限于，所述芯片本体100的材质为硅材质。
45.在一实施例中，所述芯片本体100可以采用注塑、cnc加工、热压、光刻等方法加工。其具体工艺参考现有技术，在此不再一一赘述。
46.可选地，所述微球300的粒径为50nm～100um。例如但不限于，为节约成本，所述微球300的粒径为1um。
47.可选地，所述微球300与所述连接平面通过物理吸附连接或者化学键连接。
48.本实施例中，为实现所述微球300与所述连接平面之间的连接，通过化学键连接。应当理解，此时需先对所述连接平面和所述微流表面均进行处理，以使所述连接平面具有与所述微球300表面键合的分子结构。
49.在其他实施例中，所述微球300和所述连接平面之间也可以利用亲水疏水性，以通过物理吸附以实现连接。
50.可选地，为节约原材料，将所述球形空间结构为单层球形空间结构。如此，有效提高了所述微球300的表面积利用率。
51.可选地，所述检测区域211呈矩形设置，多个所述微球300间隔有序排列以呈矩形排布，覆盖所述检测区域211内的连接平面。
52.可选地，所述微流体通道200包括连通的进样通道210和出样通道220，所述出样通道220远离所述进样通道210的一端设置有排气孔；
53.所述检测区域211设于所述进样通道210。
54.本实施例中，为实现对样品的检测，设置了进样通道210。同时，为实现对检测后的废液的回收，设置了出样通道220；并在所述出样通道220远离所述进样通道210的一端设置了排气孔，以方便将废液排除所述微流控芯片。
55.可选地，所述检测区域211设有多个，多个所述检测区域211间隔设于所述进样通道210。
56.本实施例中，为实现对待测样品浓度的高精度测量，在所述进样通道210上设置了多个间隔设置的所述检测区域211。应当理解，每一所述检测区域211内均设有由多个微球300结构连接而成的球形空间结构。
57.可选地，为提高对样品的高精度检测和高利用，将所述进样通道210的宽度小于或者等于所述出样通道220的宽度设置。如此，在排出废液时，废液可通过较宽的通道快速流出，由利于提高整体检测效率。
58.可选地，所述出样通道220包括第一出样通道221和第二出样通道222，所述进样通道210的流出端同时连通所述第一出样通道221的流入端和所述第二出样通道222的流入端，且所述第一出样通道221、所述第二出样通道222均绕所述进样通道210回形设置；
59.所述排气孔设于所述第一出样通道221和所述第二出样通道222的远离所述进样
通道210的一端。
60.本实施例中，为提高废液的排出效率，设置了两个出样通道。具体地，两出样通道连通并朝相对两侧绕所述进样通道210的流出端呈回形针设置。如此，所述第一出样通道221和所述第二出样通道222设置有排气孔的一端均靠近所述进样通道210的起始端(流入端)设置。
61.可选地，所述微流控芯片还包括上盖400，所述上盖400盖合连接于所述芯片本体100；所述上盖400设有供添加样品的点样口410，所述点样口410对应连通于所述进样通道210的起始端。
62.本实施例中，为形成密闭的微流体通道200环境，设置了上盖400。所述上盖400上设置了贯穿所述上盖400并对应所述进样通道210的起始端的点样口410，如此，以供待测样品的加入并使待测样品可进入所述微流体通道200内进行检测。
63.在一实施例中，所述上盖400和所述芯片本体100可通过超声焊接。在其他实施例中，所述上盖400和所述芯片还可以通过双面胶粘接的方式粘接在一起。
64.可选地，所述连接平面设于所述微流体通道200远离所述上盖400的一侧。
65.本实施例中，为节约微球300的用料，将所述微球300连接于所述微流体通道200的底部(也即远离所述上盖400的一侧)，如此，既可以减少微球300的用量，还可以保证检测精度。
66.以上所述仅为本实用新型的可选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。