一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法及系统与流程

1.本发明涉及用于衡量微混合器混合效果的技术领域，尤其涉及一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法及系统。


背景技术：

2.微混合器是一种体积小、试剂用量少、反应效率高的微型装置，这些功能可实现流体的快速混合和分析，微混合器在生化分析的样品预处理中占有重要地位，研究表明，流体的混合对生物和化学反应至关重要。然而，流体在微通道中主要以层流流动，流体混合是一个低效的过程，在流速较低时，混合主要取决于分子的扩散，混合速度慢，混合效率低。
3.微混合器根据不同的进样方法分为主动和被动混合器。主动混合器依靠外部能量驱动流体流动，如电磁驱动、电力驱动、机械搅拌和热膨胀，这种类型的混合器具有更快的进样速度和更高的混合效率；然而，主动微混合器的共同缺点是其结构相对复杂和分析成本相对较高，相比之下，被动微混合器结构简单，不需要外部能量供给，被动微混合器仅依靠微通道的各种设计来实现流体混合，此外，这种微型混合器的小尺寸也降低了分析成本。
4.微流控(microfluidics)指的是使用微通道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体的系统，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科，具有微型化、集成化等特征，将微混合器集成于微流控芯片用于疾病检测，具有试剂消耗少，检测灵敏度高，反应效率高等特点。被动微混合器的引入使其在低成本的情况下将免疫实验缩短至十分钟，为医疗偏僻的山区或急救情况时带来帮助，有望用于即时诊断设备。


技术实现要素：

5.本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本技术的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
6.鉴于上述现有存在的问题，提出了本发明。
7.因此，本发明解决的技术问题是：结构复杂，混合效率低，混合成本高，检测精度低。
8.为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：基于阿基米德螺旋、费马螺旋、双曲螺旋三种螺旋结构构建三种不同螺旋微混合器；利用实验与模拟策略衡量所述三种不同螺旋微混合器的混合效果，总结其混合机理，将费马螺旋混合器集成于微流控芯片，并用于疾病标志物的检测。
9.作为本发明所述的数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法的一种优选方案，其中：所述阿基米德螺旋通道参数方程包括，
10.11.作为本发明所述的数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法的一种优选方案，其中：所述费马螺旋通道参数方程包括，
[0012][0013]
作为本发明所述的数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法的一种优选方案，其中：所述双曲螺旋通道参数方程包括，
[0014][0015]
作为本发明所述的数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法的一种优选方案，其中：利用navier-stokes方程和对流扩散方程描述不同数学螺旋混合通道中的不可压缩流体，包括，
[0016][0017][0018][0019]
其中，ρ表示流体密度，表示速度矢量，ν表示运动粘度，p表示压力，表示浓度。
[0020]
作为本发明所述的数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法的一种优选方案，其中：表征所述流体流动的雷诺数方程包括，
[0021][0022]
其中，dh为微通道流体水力直径。
[0023]
作为本发明所述的数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法的一种优选方案，其中：评估所述流体混合性能的公式包括，
[0024][0025]
其中，为流体完全混合时的体积分数，n为横截面上的点数，ci为n点处的体积分数；
[0026]
当m＝0时，流体完全没有混合；
[0027]
当80％≤m《95％时，流体混合良好；
[0028]
当m≥95％时，流体完全混合；
[0029]
利用成像区域内平均rgb值的像素强度计算混合效率：
[0030][0031]
其中，i
max
表示在完全混合图像中观察到的最大红色强度，i
min
为去离子水图像中
观察到的最小强度。
[0032]
为解决上述技术问题，本发明还提供了一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量系统：三种数学螺旋结构的微混合器包括阿基米德螺旋结构微混合器、费马螺旋结构微混合器和双曲螺旋结构微混合器，所述三种数学螺旋结构的微混合器包括流体入口、直通道、螺旋混合通道以及流体出口，所述流体入口、直通道、螺旋混合通道以及流体出口按此顺序依次连接；所述费马螺旋结构微混合器集成于ctni检测芯片，包括费马螺旋结构微混合器、上下层芯片、按压式机械阀和阀架，所述阀架置于下层芯片一端，按压式机械阀通过阀孔贯穿所述上下层芯片、按压式机械阀和阀架并与所述费马螺旋结构微混合器进行连接，所述费马螺旋结构微混合器置于上层芯片里。
[0033]
作为本发明所述的数学螺旋结构混合器的混合效果衡量系统的一种优选方案，其中：还包括，所述阿基米德螺旋结构微混合器流体入口长度为3mm，直通道长度为1.5mm，阿基米德螺旋通道为50mm，出口长度为1.5mm，通道宽度分别为200um、300um和400um三种类型；所述费马螺旋结构微混合器流体入口长度为3mm，直通道长度为1.5mm，费马螺旋通道为50mm，出口长度为1.5mm，通道宽度分别为200um、300um和400um三种类型；所述双曲螺旋结构微混合器流体入口长度为3mm，直通道长度为1.5mm，双曲螺旋通道为50mm，出口长度为1.5mm，通道宽度分别为200μm、300μm和400μm三种类型。
[0034]
作为本发明所述的数学螺旋结构混合器的混合效果衡量系统的一种优选方案，其中：还包括，所述上芯片包括四个储液池，贯穿所述上芯片的阀孔，所述费马螺旋结构微混合器与所述阀孔相连接，半圆组成的检测区与所述费马螺旋结构微混合器相连接，以及负压孔、所述储液池均匀分布于所述阀孔周围；所述下芯片置于所述上芯片下端，由所述阀孔以及废液池组成，所述阀孔与所述上芯片的阀孔位置保持一致，所述废液池在相对于所述阀孔的一端；所述按压式机械阀贯穿所述上下芯片，由两个圆柱组成，所述按压式机械阀设有3个不同高度的微通道，通过上下运动控制所述储液池与所述费马螺旋结构微混合器的连接，控制不同样品的顺序进样；所述阀架由上阀架、下阀架和短销构成，所述阀架用于定位所述按压式机械阀，其设置于所述上下层芯片一端，保证按压式机械阀在运动过程中不晃动，短销放置于连接孔中连接所述上阀架和下阀架。
[0035]
本发明的有益效果：本发明可衡量不同数学螺旋结构微混合器的混合效果，并总结该类型混合器的机理；可用于低雷诺数流体的混合，结构相对简单，混合效率高，混合成本低；费马螺旋结构微混合器在集成于ctni的检测芯片时，使用双抗体夹心法为免疫原理，适用于大多数标志物的检测，可以满足许多此类疾病的诊断需要，具备广泛的适用性；该混合器的集成，使检测时间缩短至10分钟，检测灵敏度高。
附图说明
[0036]
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
[0037]
图1为本发明一个实施例提供的一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法及系统的三种混合器三维建模及模具图；
[0038]
图2为本发明一个实施例提供的一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法及系统的混合器混合效率模拟时的网格独立性检测图；
[0039]
图3为本发明一个实施例提供的一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法及系统的混合器不同通道宽度对混合效率的影响图；
[0040]
图4为本发明一个实施例提供的一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法及系统的混合器不同雷诺数对混合效率的影响图；
[0041]
图5为本发明一个实施例提供的一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法及系统的混合器实验与模拟效率一致性验证图；
[0042]
图6为本发明一个实施例提供的一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法及系统的费马螺旋混合器不同雷诺数局部浓度图；
[0043]
图7为本发明一个实施例提供的一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法及系统的费马螺旋混合器不同雷诺数下不同截面流线图；
[0044]
图8为本发明一个实施例提供的一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法及系统的费马螺旋混合器不同雷诺数下不同截面迪恩涡图；
[0045]
图9为本发明一个实施例提供的一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法及系统的微流控芯片的设计与检测原理图；
[0046]
图10为本发明一个实施例提供的一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法及系统的微流控芯片在ctni浓度为1ng/ml时，不同雷诺数下的化学发光点阵和相应的发光强度图；
[0047]
图11为本发明一个实施例提供的一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法及系统的微流控芯片在不同ctni浓度的化学发光点阵图、ctni检测范围和用于定量分析的校准曲线图。
具体实施方式
[0048]
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明，显然所描述的实施例是本发明的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明的保护的范围。
[0049]
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
[0050]
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
[0051]
本发明结合示意图进行详细描述，在详述本发明实施例时，为便于说明，表示器件结构的剖面图会不依一般比例作局部放大，而且所述示意图只是示例，其在此不应限制本发明保护的范围。此外，在实际制作中应包含长度、宽度及深度的三维空间尺寸。
[0052]
同时在本发明的描述中，需要说明的是，术语中的“上、下、内和外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而
不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一、第二或第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
[0053]
本发明中除非另有明确的规定和限定，术语“安装、相连、连接”应做广义理解，例如：可以是固定连接、可拆卸连接或一体式连接；同样可以是机械连接、电连接或直接连接，也可以通过中间媒介间接相连，也可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
[0054]
实施例1
[0055]
参照图2～11为本发明的一个实施例，提供了一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量方法，包括：
[0056]
s1：基于阿基米德螺旋、费马螺旋、双曲螺旋三种螺旋结构构建三种不同螺旋微混合器；
[0057]
需要说明的是，阿基米德螺旋通道参数方程包括：
[0058][0059]
费马螺旋通道参数方程包括：
[0060][0061]
双曲螺旋通道参数方程包括，
[0062][0063]
s2：利用实验与模拟策略衡量三种不同螺旋微混合器的混合效果，总结其混合机理，将费马螺旋混合器集成于微流控芯片，并用于疾病标志物的检测。
[0064]
需要说明的是，利用navier-stokes方程和对流扩散方程描述不同数学螺旋混合通道中的不可压缩流体，包括：
[0065][0066][0067][0068]
其中，ρ表示流体密度，表示速度矢量，ν表示运动粘度，p表示压力，表示浓度。
[0069]
表征流体流动的雷诺数方程包括：
[0070][0071]
其中，dh为微通道流体水力直径。
[0072]
评估流体混合性能的公式包括，
[0073][0074]
其中，为流体完全混合时的体积分数，n为横截面上的点数，ci为n点处的体积分数；
[0075]
当m＝0时，流体完全没有混合；
[0076]
当80％≤m《95％时，流体混合良好；
[0077]
当m≥95％时，流体完全混合；
[0078]
利用成像区域内平均rgb值的像素强度计算混合效率：
[0079][0080]
其中，i
max
表示在完全混合图像中观察到的最大红色强度，i
min
为去离子水图像中观察到的最小强度。
[0081]
具体的，如图2、图3、图4所示，对不同数学螺旋微混合器的混合效果，通过实验与模拟的方法进行评估。在comsol multiphysics 5.6软件上应用navier-stokes方程来计算不可压缩流体的混合模型，假设稳态流型简化了数值模型，微通道壁具有防滑边界，本实施例在入口设置两个流体浓度，在出口设置抑制回流。稀物质传递界面设置二阶离散化用于更有效的计算，确保更准确的模拟，navier-stokes方程和对流扩散方程描述了不同数学螺旋混合通道中的不可压缩流体：
[0082][0083][0084][0085]
其中，ρ表示流体密度，表示速度矢量，ν表示运动粘度，p表示压力，表示浓度，模拟中流体密度ρ为103kg/m3，扩散系数d
ab
为3x10-10
m2·
s-1
，运动粘度ν为10-3
kg/(m
·
s)。
[0086]
表征流体流动的雷诺数方程包括：
[0087][0088]
其中，dh为微通道流体水力直径，入口浓度设置为(0或1)，混合性能评估时选择了混合器出口横截面，网格时对出口横截面n等份。
[0089]
混合性能以每个单元面中组分体积分数的标准偏差进行计算，以下等式评估了流体混合性能：
[0090][0091]
其中，为流体完全混合时的体积分数，n为横截面上的点数，ci为n点处的体积分数；
[0092]
当m＝0时，流体完全没有混合；
[0093]
当80％≤m《95％时，流体混合良好；
[0094]
当m≥95％时，流体完全混合；
[0095]
在本实施例中，网格独立性验证以阿基米德螺旋通道为例，使用comsol multiphysics 5.6软件划分网格，分别设计了6个不同数量的四面体结构网格39319、81725、181268、747826、885493、1039292，进行数值模拟计算。图2分别显示了出口截面中心线处的浓度分布，如图2所示，当网格数为885493、1039292时，截面中心线浓度分布的最大误差仅为0.8％，本实施例考虑经济效率并选择网格数885493作为用于此微混合器模拟的网格，对于费马螺旋和双曲螺旋，微混合器通道也使用相同的方法进行网格划分。
[0096]
实验中要混合的两种流体是氯化铁(fecl3·
6h2o)和硫氰酸铵(nh4scn)以相同浓度溶解在去离子水(di)中，硫氰酸铵溶液无色，氯化铁溶液呈淡黄色，当这两种溶液接触时，溶液会发生反应并变成血红色，用每个像素的rgb值描绘的红色强度代表混合和反应的流体量，颜色的归一化强度表示两种流体的混合效率。在实验中，混合性能的量化是在螺旋通道混合器出口横截面的成像区域中测量的浓度，混合效率计算利用成像区域内平均rgb值的像素强度：
[0097][0098]
其中，i
max
表示在完全混合图像中观察到的最大红色强度，i
min
为去离子水图像中观察到的最小强度，当值为100％表示两种液体完全混合，值0表示两种液体根本没有混合。
[0099]
图3为三种数学螺旋混合器在re＝5时，通过宽度对该类型混合效果的影响，从图3可以得出结论，混合性能随着通道宽度的增加而变差，在相同雷诺数下，通道宽度越小，流体流速越大，混合效率越高。由re公式可知，当re＝5时，通道宽度越小，流速越大,此外，通道中的流体处于混沌平流状态，随着流速的增加，混合效率增加。
[0100]
图4为三种数学螺旋混合器在通道宽度为200μm，不同雷诺数对该类型混合效果的影响。如图4所示，在低re时，影响流体混合的主要因素是分子扩散,虽然较低的re会给流体扩散提供更长的时间，然而分子的扩散是一个低效的过程，此时出口处的混合效率不高，图4d显示，当re大约为0.4时，分子扩散和混沌平流均不占主导地位，出口处的混合指数最小，表现出流体混合效果最差，随着re的增加，影响流体混合的主导因素是混沌平流，混沌平流逐渐增强，混合性能提高，相反，混沌平流是一个快速有效的过程，图4表明，当re相同时，费马螺旋结构微混合器的混合性能相比于其余两种混合器效果更好，随着re的增大，出口处流体的混合指数先减小后增大。
[0101]
图5显示了费马螺旋微通道混合器的流体模拟和实验结果。使用出口处的横截面来计算模拟结果，出口成像区域的俯视图为实验结果，在不同re下，流体模拟结果与实验的结果一致，如图5所示，流体在re＝0.1和5时充分混合，在re＝0.5时，流体并未完全混合。
[0102]
为了探究该类型混合器的混合机理，以费马螺旋结构微混合器为例，图6描绘了不同re和不同截面下混合通道的浓度局部混合图。从图6中的a-a到e-e截面，当re≤0.5时，混合以分子扩散为主时，两种流体之间的接触面积被限制在微通道的中间，混合停留时间是影响分子扩散的关键因素，混合速度慢，相反，在re≥5时，截面a-a和截面c-c处流体以混沌平流为主，截面处形成强烈的迪安涡，两种流体的接触面积变大，加速了流体的混合。
[0103]
在横截面d-d处，本实施例分析了两个不同位置的流线，如图7所示，其中a和e、b和f分别是re＝0.1和re＝0.5处的流线。从图7中可以看出，流线相互平行，曲线平滑，此时，流体主要以分子扩散混合，浓度混合缓慢，图7c和g、d和h分别为两个不同截面在re＝5和re＝10的流线图，此时流线不再平行，流线杂乱无章，从而加速流体混合，提高了混合性能，图8显示了五个不同横截面中不同re下流体的迪恩涡，re＝0.1和re＝0.2时，速度较低，流体在通道中的混合以分子扩散为主，没有明显的涡流产生，流线在平面内平行，当re＝0.4时，流线完全平行，流体的混合性能最差，从图4d也可以看出，当re＝0.5和re＝0.6费马螺旋通道微混合器在c-c和d-d截面逐渐形成迪安涡，通道内流体的混合逐渐以混沌平流为主，流线的方向也不断扰动，流体混合性能不断提高。
[0104]
使用费马螺旋结构微混合器来检测ami标志物ctni，2016用于芯片、芯片模具和压力阀等相关组件的构建，每个组件的3d建模的爆炸图和装配图分别显示在图9a和b中。accufab-l4k光固化3d打印机用于自动打印芯片模具、阀门和其他辅助部件，pdms以10：1(质量比)与固化剂混合，抽真空并固化，然后用镊子取出模具中的双pdms层芯片，如图9e所示。图9f显示了通过等离子清洗机键合(60秒清洁，功率220w，气体流速2.0l/min)组装后的完整费马螺旋微流控芯片，图9c和d显示了实验时ctni测定的原理。检测区域的硅胶膜预先涂有一条或三条ctni-ab1(25μg/ml)，然后再涂上bsa。通过注射泵注射ctni和ctni-hrp-ab2，然后经过混合通道将它们混合和反应，并与检测区预包被的ctni-ab1特异性结合，形成免疫复合物。孵育后，在加入化学发光底物之前，用pbst缓冲液洗涤测定3次。
[0105]
在不同的re下，ctni(1ng/ml)和ctni-hrp-ab2(2.4μg/ml)通过混合通道由注射泵同时注入芯片的反应区，为了达到poct目的，孵育10分钟，并与相同条件下完全孵育30分钟进行比较，同时，当实验结果的相对标准偏差大于10％时，将重新进行实验，以确保每个检测结果的准确性，图10a和b显示了不同孵育时间的化学发光点阵图像，图10c和d分别显示了不同re下孵育10和30分钟的相应发光强度，如图10a和b所示，re＝0.5，孵育10分钟时的化学发光强度低于孵育30分钟时的强度，表明此时两种试剂在re＝0.5时没有完全混合，为了获得对应的化学发光强度值，本实施例从样本值中减去了空白值，空白值为加入pbs缓冲液测试的强度，测得值为203.5。此外，在re＝0.1、5和10时，ctni通过螺旋通道与ctni-hrp-ab2混合并反应，然后在检测区与ctni-ab1反应，在孵育10分钟时，化学发光强度与完全孵育30分钟时的最大差异为2.3％，微混合器的引入达到了poct的目的，如图11c、d所示，在孵育10分钟且re＝0.1、5和10时，总免疫测定时间分别为18.33、10.17和10.08分钟，因此，考虑到测定的经济效益，采用re≥5进行检测。
[0106]
最后，本实施例验证了该微型混合器在re＝5和孵育10分钟时的检测性能，实验前，在检测区域的硅胶膜预先涂有三条ctni-ab1，并用bsa封闭。图11b显示了使用微混合器测定制备的一系列标准ctni浓度和相应的化学发光强度值。本实施例在实验中检测到的最低检测限为7.5pg/ml，图11a显示了九种不同ctni浓度(ctni，浓度从7.5pg/ml到15360pg/ml)的点阵图，在一定浓度范围内，化学发光信号与ctni的浓度成正比，如图11c所示，拟合曲线在这些浓度范围内(30pg/ml至1920pg/ml)显示出良好的线性(y＝14517.18x-12438.92，r2＝0.99)，结果表明，该微混合器在检测ctni方面具有很高的灵敏度，最低检测限为7.5pg/ml，该检测可在10分钟内完成，满足临床诊断需求，有望应用于poct设备。
[0107]
其中，对本实施例使用的术语定义如下：术语“pc”是指聚碳酸酯；术语“pdms”是指聚二甲基硅氧烷；术语“fecl3
·
6h2o”是指氯化铁；术语“nh4scn”是指硫氰酸铵；术语“ami”是指急性心肌梗死；术语“ctni”是指心肌肌钙蛋白i；术语“hrp”是指辣根过氧化物酶；术语“bsa”是指牛血清白蛋白；术语“pbs”是指0.01m磷酸盐缓冲盐溶液；术语“pbst”是指含有0.05％吐温20的磷酸盐缓冲液。
[0108]
实施例2
[0109]
参照图1、9为本发明另一个实施例，该实施例不同于第一个实施例的是，提供了一种数学螺旋结构混合器的混合效果衡量系统，包括：
[0110]
三种数学螺旋结构的微混合器100包括阿基米德螺旋结构微混合器、费马螺旋结构微混合器和双曲螺旋结构微混合器，三种数学螺旋结构的微混合器100包括流体入口100a、直通道100b、螺旋混合通道100c以及流体出口100d，流体入口100a、直通道100b、螺旋混合通道100c以及流体出口100d按此顺序依次连接，如图1所示；
[0111]
进一步的，如图9所示，费马螺旋结构微混合器集成于ctni检测芯片200，包括费马螺旋结构微混合器102a、上下层芯片102b、按压式机械阀102c和阀架102d，阀架102d置于下层芯片一端，按压式机械阀102c通过阀孔102g贯穿上下层芯片102b、按压式机械阀102c和阀架102d并与费马螺旋结构微混合器102a进行连接，费马螺旋结构微混合器102a置于上层芯片里。
[0112]
还包括，阿基米德螺旋结构微混合器包括两个流体入口、直通道、阿基米德螺旋混合通道、流体出口，其中流体入口长度为3mm，直通道长度为1.5mm，阿基米德螺旋通道为50mm，出口长度为1.5mm，通道宽度分别为200um、300um和400um三种类型；
[0113]
费马螺旋结构微混合器包括两个流体入口、直通道、费马螺旋混合通道、流体出口，流体入口长度为3mm，直通道长度为1.5mm，费马螺旋通道为50mm，出口长度为1.5mm，通道宽度分别为200um、300um和400um三种类型；
[0114]
双曲螺旋结构微混合器包括两个流体入口、直通道、双曲螺旋混合通道、流体出口，流体入口长度为3mm，直通道长度为1.5mm，双曲螺旋通道为50mm，出口长度为1.5mm，通道宽度分别为200μm、300μm和400μm三种类型。
[0115]
还包括，上层芯片长54mm，宽35mm高度为4mm，包括四个容积分别为60μl的储液池300，贯穿上芯片直径为6mm的阀孔102g，50mm长、200μm宽的费马螺旋结构微混合器102a与阀孔102g相连接，以及三段长度为10mm、宽度200μm的矩形、三个半径为1mm的半圆组成的检测区102e与费马螺旋结构微混合器102a相连接，以及直径为1mm的负压孔、储液池300均匀分布于阀孔102g周围；
[0116]
下芯片置于上芯片下端，其长54mm，宽35mm高度为3mm，由直径为6mm的阀孔102g以及容积为400μl的废液池400组成，阀孔102g与上芯片的阀孔102g位置保持一致，废液池400在相对于阀孔102g的一端；
[0117]
按压式机械阀102c贯穿上下芯片，由两个圆柱组成，其中，按压式机械阀102c高30mm，顶部是直径10mm，高2mm的圆柱，其余28mm是直径6mm的圆柱，按压式机械阀102c设有3个不同高度的微通道，通过上下运动控制储液池300与费马螺旋结构微混合器102a的连接，控制不同样品的顺序进样；
[0118]
阀架102d由上阀架、下阀架和短销102f构成，阀架102d用于定位按压式机械阀
102c，保证按压式机械阀在运动过程中不晃动，保证阀的运动精度，其设置于上下层芯片102b一端，保证按压式机械阀在运动过程中不晃动，短销102f放置于连接孔中连接上阀架和下阀架，其中，阀架的材料为pc。
[0119]
应当认识到，本发明的实施例可以由计算机硬件、硬件和软件的组合、或者通过存储在非暂时性计算机可读存储器中的计算机指令来实现或实施。所述方法可以使用标准编程技术-包括配置有计算机程序的非暂时性计算机可读存储介质在计算机程序中实现，其中如此配置的存储介质使得计算机以特定和预定义的方式操作——根据在具体实施例中描述的方法和附图。每个程序可以以高级过程或面向对象的编程语言来实现以与计算机系统通信。然而，若需要，该程序可以以汇编或机器语言实现。在任何情况下，该语言可以是编译或解释的语言。此外，为此目的该程序能够在编程的专用集成电路上运行。
[0120]
此外，可按任何合适的顺序来执行本文描述的过程的操作，除非本文另外指示或以其他方式明显地与上下文矛盾。本文描述的过程(或变型和/或其组合)可在配置有可执行指令的一个或多个计算机系统的控制下执行，并且可作为共同地在一个或多个处理器上执行的代码(例如，可执行指令、一个或多个计算机程序或一个或多个应用)、由硬件或其组合来实现。所述计算机程序包括可由一个或多个处理器执行的多个指令。
[0121]
进一步，所述方法可以在可操作地连接至合适的任何类型的计算平台中实现，包括但不限于个人电脑、迷你计算机、主框架、工作站、网络或分布式计算环境、单独的或集成的计算机平台、或者与带电粒子工具或其它成像装置通信等等。本发明的各方面可以以存储在非暂时性存储介质或设备上的机器可读代码来实现，无论是可移动的还是集成至计算平台，如硬盘、光学读取和/或写入存储介质、ram、rom等，使得其可由可编程计算机读取，当存储介质或设备由计算机读取时可用于配置和操作计算机以执行在此所描述的过程。此外，机器可读代码，或其部分可以通过有线或无线网络传输。当此类媒体包括结合微处理器或其他数据处理器实现上文所述步骤的指令或程序时，本文所述的发明包括这些和其他不同类型的非暂时性计算机可读存储介质。当根据本发明所述的方法和技术编程时，本发明还包括计算机本身。计算机程序能够应用于输入数据以执行本文所述的功能，从而转换输入数据以生成存储至非易失性存储器的输出数据。输出信息还可以应用于一个或多个输出设备如显示器。在本发明优选的实施例中，转换的数据表示物理和有形的对象，包括显示器上产生的物理和有形对象的特定视觉描绘。
[0122]
如在本技术所使用的，术语“组件”、“模块”、“系统”等等旨在指代计算机相关实体，该计算机相关实体可以是硬件、固件、硬件和软件的结合、软件或者运行中的软件。例如，组件可以是，但不限于是：在处理器上运行的处理、处理器、对象、可执行文件、执行中的线程、程序和/或计算机。作为示例，在计算设备上运行的应用和该计算设备都可以是组件。一个或多个组件可以存在于执行中的过程和/或线程中，并且组件可以位于一个计算机中以及/或者分布在两个或更多个计算机之间。此外，这些组件能够从在其上具有各种数据结构的各种计算机可读介质中执行。这些组件可以通过诸如根据具有一个或多个数据分组(例如，来自一个组件的数据，该组件与本地系统、分布式系统中的另一个组件进行交互和/或以信号的方式通过诸如互联网之类的网络与其它系统进行交互)的信号，以本地和/或远程过程的方式进行通信。
[0123]
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳
实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。