微流控溶液濃度發(fā)生芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種微流控溶液濃度發(fā)生芯片，包括層疊設(shè)置的培養(yǎng)層、彈性隔膜層和驅(qū)動(dòng)層，所述彈性隔膜層位于所述培養(yǎng)層和驅(qū)動(dòng)層之間，所述培養(yǎng)層上并列分布有多個(gè)培養(yǎng)單元，所述驅(qū)動(dòng)層上分布有第一驅(qū)動(dòng)溝道，所述第一驅(qū)動(dòng)溝道與所述培養(yǎng)單元在第一位置形成交叉，該第一位置將培養(yǎng)單元分成上培養(yǎng)單元和下培養(yǎng)單元，所述每個(gè)培養(yǎng)單元的下培養(yǎng)單元的體積不同。本發(fā)明的微流控溶液濃度發(fā)生芯片能夠快速產(chǎn)生多個(gè)溶液濃度，并在其中進(jìn)行微生物培養(yǎng)，占用面積小，容易實(shí)現(xiàn)陣列化，無需進(jìn)行流速精確控制或長(zhǎng)時(shí)間平衡，進(jìn)樣簡(jiǎn)單，可按需求獲得特定的梯度濃度，能夠滿足多樣的梯度濃度需求。
【專利說明】微流控溶液濃度發(fā)生芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明屬于微流控領(lǐng)域，特別是涉及一種微流控溶液濃度發(fā)生芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]在工業(yè)微生物發(fā)酵生產(chǎn)過程中，高效的微生物轉(zhuǎn)化是由高產(chǎn)菌株及最佳的培養(yǎng)條件共同決定的。只有對(duì)高產(chǎn)菌株的培養(yǎng)條件進(jìn)行優(yōu)化才能最終實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)的目的，可以說實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)條件的優(yōu)化是工業(yè)微生物研究的關(guān)鍵之一。然而，不同微生物培養(yǎng)條件存在顯著的差異，不僅對(duì)主要碳源、氮源、磷源的種類和含量要求不同，而且對(duì)其他微量成分，如維生素等生長(zhǎng)因子、金屬元素等也有多樣化的需求。因此，對(duì)于培養(yǎng)條件的優(yōu)化需要考察特定營(yíng)養(yǎng)成分在多個(gè)濃度條件下對(duì)微生物生長(zhǎng)發(fā)酵的影響。常規(guī)的培養(yǎng)條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)通常在搖瓶中進(jìn)行，逐個(gè)向搖瓶中加入培養(yǎng)液及特定量的營(yíng)養(yǎng)成分，加入菌后再放入搖床振蕩進(jìn)行培養(yǎng)。整個(gè)過程不僅需要進(jìn)行大量重復(fù)性的加樣操作，而且還會(huì)用到大量搖瓶，這需要花費(fèi)大量的人力，同時(shí)加樣次數(shù)越多，染菌機(jī)率較高，培養(yǎng)液的消耗量也很大，另外實(shí)驗(yàn)還需要用到多個(gè)搖床，整個(gè)實(shí)驗(yàn)過程效率低、成本高、時(shí)間長(zhǎng)、需要大量的設(shè)備與空間。因此迫切需要解決培養(yǎng)條件優(yōu)化實(shí)驗(yàn)中存在的這些問題。 [0003]微流控技術(shù)是上世紀(jì)九十年代在分析化學(xué)領(lǐng)域發(fā)展起來的，它以微管道網(wǎng)絡(luò)微結(jié)構(gòu)特征，通過微加工技術(shù)將微管道、微泵、微閥等功能元器件像集成電路一樣，集成在芯片材料上。微流控技術(shù)具有極高的效率，由于結(jié)構(gòu)微小，很容易在芯片上一次集成數(shù)十上百個(gè)微生物培養(yǎng)單元，同時(shí)可以將培養(yǎng)液同時(shí)注入多個(gè)培養(yǎng)單元，實(shí)驗(yàn)效率得以提高；培養(yǎng)液及其他藥品的消耗也可大幅減少，從而降低篩選成本；微流控芯片的體積小，可以減少培養(yǎng)箱的使用量，降低微生物培養(yǎng)的所需空間和設(shè)備限制；微流控芯片可以進(jìn)行批量加工生產(chǎn)及預(yù)處理(如清洗、滅菌等)，成為一次性試驗(yàn)耗材，這樣不僅可以降低芯片的制造成本，可以減少試驗(yàn)準(zhǔn)備的工序，最終降低篩選工作的勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0004]Noo Li Jeon在專利W0200222264中描述了一種金字塔形能夠快速形成濃度梯度的微流控芯片，該芯片有3個(gè)溶液入口，分別注入低濃度、中濃度和高濃度溶液，經(jīng)9級(jí)分支管道網(wǎng)絡(luò)分配混合后，混合液從9個(gè)出口流出，各出口溶液濃度形成梯度。用較少種原始濃度溶液輸入該芯片就可獲得多種濃度梯度，整個(gè)過程實(shí)現(xiàn)了微型化與自動(dòng)化，避免了常規(guī)操作中溶液重復(fù)添加的步驟，能夠節(jié)約人力，提高操作效率。然而，該芯片設(shè)計(jì)依賴于多級(jí)分支管道網(wǎng)絡(luò)，隨著濃度出口數(shù)量增多，分支管道網(wǎng)絡(luò)級(jí)數(shù)也相應(yīng)增加，這會(huì)占用較大的芯片面積，不利于后期其他芯片功能單元的集成，增加的級(jí)數(shù)也會(huì)提高注入壓力，增加了注入流速控制難度，而濃度發(fā)生受注入流速的影響很大，需要對(duì)流速進(jìn)行精確控制。另外，單組金字塔形梯度發(fā)生單元產(chǎn)生的溶液梯度種類也比較有限，雖然可以通過多個(gè)梯度單元組合，增加數(shù)種梯度種類，但種類仍比較有限，難于滿足多樣化的濃度梯度實(shí)驗(yàn)要求，且會(huì)占用較多芯片面積。
[0005]Jian Liu在專利US 2010/0104477中描述了一種基于循環(huán)混合的微流控反應(yīng)陣列。該陣列包含了 400個(gè)方形閉合的液體混合單元及微閥、微泵等流體控制結(jié)構(gòu)。對(duì)于每個(gè)液體混合單元可以通過控制，依次向方形單元一條邊或兩條邊的管道中注入不同液體，然后用微閥將各方形閉合單元相互隔開，啟動(dòng)微泵進(jìn)行單元內(nèi)溶液混合。該芯片可以實(shí)現(xiàn)不同液體批量化的注入與混合，操作效率高，占用芯片面積小，為在芯片上實(shí)現(xiàn)多單元批量進(jìn)樣與快速混合提供了新思路。然而，該反應(yīng)陣列中各單元結(jié)構(gòu)是相同的，各單元混合后產(chǎn)生的溶液濃度相同，無法直接用于批量化的產(chǎn)生多種溶液濃度，尚不能直接用于多樣化的濃度梯度實(shí)驗(yàn)。
[0006]有鑒于此，有必要提供一種可以獲得特定的梯度濃度的微流控芯片。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的在于提供一種微流控溶液濃度發(fā)生芯片，可以獲得特定的梯度濃度，能夠滿足多樣的梯度濃度需求。
[0008]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案:
一種微流控溶液濃度發(fā)生芯片，包括層疊設(shè)置的培養(yǎng)層、彈性隔膜層和驅(qū)動(dòng)層，所述彈性隔膜層位于所述培養(yǎng)層和驅(qū)動(dòng)層之間，所述培養(yǎng)層上并列分布有多個(gè)培養(yǎng)單元，所述驅(qū)動(dòng)層上分布有第一驅(qū)動(dòng)溝道，其中，所述第一驅(qū)動(dòng)溝道與所述培養(yǎng)單元在第一位置形成交叉，該第一位置將培養(yǎng)單元分成上培養(yǎng)單元和下培養(yǎng)單元，所述每個(gè)培養(yǎng)單元的下培養(yǎng)單元的體積不同。
[0009]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述培養(yǎng)單元為環(huán)形的溝道，所述驅(qū)動(dòng)層上設(shè)有循環(huán)驅(qū)動(dòng)溝道，該循環(huán)驅(qū)動(dòng)溝道與所述培養(yǎng)單元形成交叉，并驅(qū)動(dòng)所述培養(yǎng)單元中的液體循環(huán)流動(dòng)。
[0010]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述培養(yǎng)單元之間連通有液流管道，所述液流管道與所述培養(yǎng)單元的 連接處貼近所述第一位置。
[0011]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述驅(qū)動(dòng)層上還設(shè)有第二驅(qū)動(dòng)溝道，該第二驅(qū)動(dòng)溝道用以控制相鄰培養(yǎng)單元間液流管道的導(dǎo)通或截止。
[0012]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一驅(qū)動(dòng)溝道平行于所述液流管道。
[0013]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述第一驅(qū)動(dòng)溝道為直線型溝道。
[0014]作為本發(fā)明的進(jìn)一步改進(jìn)，所述所有培養(yǎng)單元相同且平行設(shè)置。
[0015]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利的微流控溶液濃度發(fā)生芯片能夠快速產(chǎn)生多個(gè)溶液濃度，并在其中進(jìn)行微生物培養(yǎng)。芯片無需加入金字塔形分支管道網(wǎng)絡(luò)，梯度發(fā)生單元占用面積小，容易實(shí)現(xiàn)陣列化，無需進(jìn)行流速精確控制或長(zhǎng)時(shí)間平衡，進(jìn)樣簡(jiǎn)單，可按需求獲得特定的梯度濃度，能夠滿足多樣的梯度濃度需求。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]為了更清楚地說明本申請(qǐng)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請(qǐng)中記載的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0017]圖1a所示為本發(fā)明第一實(shí)施例中微流控溶液濃度發(fā)生芯片的俯視圖；
圖1b所示為本發(fā)明第一實(shí)施例中培養(yǎng)層的俯視圖；圖1c所示為本發(fā)明第一實(shí)施例中驅(qū)動(dòng)層的俯視圖；
圖1d所不為圖1a中沿ID的首I]視圖；
圖2所示為本發(fā)明第二實(shí)施例中微流控溶液濃度發(fā)生芯片的俯視圖；
圖3所示為本發(fā)明第三實(shí)施例中微流控溶液濃度發(fā)生芯片的俯視圖；
圖4所示為本發(fā)明第四實(shí)施例中微流控溶液濃度發(fā)生芯片的俯視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0018]專利W0200222264中的濃度梯度發(fā)生芯片需要設(shè)置一系列的金字塔形分支管道網(wǎng)絡(luò)進(jìn)行溶液多次分配混合，管道網(wǎng)絡(luò)需要占用較大的芯片面積，使得芯片的集成度降低。入口溶液的流速會(huì)影響濃度梯度發(fā)生的效果，因此需要精確控制溶液入口流速，這增加了操作難度。液體在芯片中流經(jīng)距離長(zhǎng)，注入時(shí)的背壓較高，容易使芯片破裂。芯片產(chǎn)生的濃度梯度種類數(shù)量有限，不適合多樣的濃度梯度實(shí)驗(yàn)要求。為獲得穩(wěn)定的濃度梯度，需要保持一定的平衡時(shí)間，這延長(zhǎng)了試驗(yàn)時(shí)間，降低了工作效率。
[0019]專利US 2010/0104477中的一種基于循環(huán)混合的微流控反應(yīng)陣列，其中的循環(huán)混合單元結(jié)構(gòu)都是相同的，不能產(chǎn)生大量的特定的液體濃度，尚不具備多樣化溶液梯度濃度發(fā)生功能。
[0020]針對(duì)上述不足，本發(fā)明實(shí)施例公開了一種微流控溶液濃度發(fā)生芯片，包括層疊設(shè)置的培養(yǎng)層、彈性隔膜層和驅(qū)動(dòng)層，所述彈性隔膜層位于所述培養(yǎng)層和驅(qū)動(dòng)層之間，所述培養(yǎng)層上并列分布有多個(gè)培養(yǎng)單元，所述驅(qū)動(dòng)層上分布有第一驅(qū)動(dòng)溝道，所述第一驅(qū)動(dòng)溝道與所述培養(yǎng)單元在第一位置形成交叉，該第一位置將培養(yǎng)單元分成上培養(yǎng)單元和下培養(yǎng)單元，所述每個(gè)培養(yǎng)單元的下培養(yǎng)單元的體積不同。
[0021]本實(shí)施例的微流控溶液濃度發(fā)生芯片能夠快速產(chǎn)生多個(gè)溶液濃度，并在其中進(jìn)行微生物培養(yǎng)。芯片無需加入金字塔形分支管道網(wǎng)絡(luò)，梯度發(fā)生單元占用面積小，容易實(shí)現(xiàn)陣列化，無需進(jìn)行流速精確控制或長(zhǎng)時(shí)間平衡，進(jìn)樣簡(jiǎn)單，可按需求獲得特定的梯度濃度，能夠滿足多樣的梯度濃度需求。
[0022]下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行詳細(xì)的描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例。基于本發(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0023]圖1a至圖1d所示分別為本發(fā)明第一實(shí)施例中微流控溶液濃度發(fā)生芯片的俯視圖、培養(yǎng)層的俯視圖、驅(qū)動(dòng)層的俯視圖以及剖視圖。
[0024]參圖1a至圖1d所示，微流控溶液濃度發(fā)生芯片10包括培養(yǎng)層11，培養(yǎng)層11至少由高分子聚合物、水凝膠、硅片、石英、玻璃和金屬材料中的任意一種或多種的組合形成，優(yōu)選的，培養(yǎng)層11由聚二甲基硅氧烷制成。
[0025]培養(yǎng)層11上并列分布有多個(gè)培養(yǎng)單元111，培養(yǎng)單元111為形狀、體積均相同的單元，且單元間平行設(shè)置，培養(yǎng)單元111為環(huán)形的溝道。
[0026]培養(yǎng)單元111之間連通有液流管道112，液流管道112包括多個(gè)液流管道單元1121，每個(gè)液流管道單元1121連通于相鄰的培養(yǎng)單元111之間，液流管道單元1121沿橫向延伸且與培養(yǎng)單元111相垂直，多個(gè)液流管道單元1121呈階梯形式排布。[0027]培養(yǎng)單元111的上端共同連通于液流管道113，下端共同連通于液流管道114。液流管道113和114與外部連通。通過液流管道114可以向所有培養(yǎng)單元11中同時(shí)注入溶液，液流管道113可以作為溶液流動(dòng)的出口。
[0028]易于想到的是，所有培養(yǎng)單元111可以為各自獨(dú)立的單元，亦即培養(yǎng)單元111的上端或下端不共接，分別擁有獨(dú)立的出口和進(jìn)口，如此可以在不同的培養(yǎng)單元111中注入不同的溶液。
[0029]培養(yǎng)層11的上方層疊設(shè)有彈性隔膜層12，彈性隔膜層12由彈性高分子聚合物材料形成，優(yōu)選的，彈性隔膜層12由聚二甲基硅氧烷制成。
[0030]彈性隔膜層12的上方層疊設(shè)有驅(qū)動(dòng)層13，驅(qū)動(dòng)層13至少由高分子聚合物、水凝膠、硅片、石英、玻璃和金屬材料中的任意一種或多種的組合形成，優(yōu)選的，驅(qū)動(dòng)層13由聚二甲基硅氧烷制成。
[0031]驅(qū)動(dòng)層13上分布有循環(huán)驅(qū)動(dòng)溝道131，循環(huán)驅(qū)動(dòng)溝道131與培養(yǎng)單元111形成交叉，并驅(qū)動(dòng)培養(yǎng)單元111中的液體循環(huán)流動(dòng)。
[0032]循環(huán)驅(qū)動(dòng)溝道131的兩端與外界相連，當(dāng)向循環(huán)驅(qū)動(dòng)溝道131中注入高壓氣體，循環(huán)驅(qū)動(dòng)溝道131下的彈性隔膜層12會(huì)向下發(fā)生彎曲，阻塞彈性隔膜層12下方的培養(yǎng)單元111，當(dāng)撤去高壓氣體時(shí)，彈性隔膜層12恢復(fù)，下方的培養(yǎng)單元111連通，此即為微流控【技術(shù)領(lǐng)域】公知的微閥。
[0033]循環(huán)驅(qū)動(dòng)溝道131為兩根或三根平行的管道，通過按特定時(shí)序依次加壓，可以擠壓下方培養(yǎng)單元111中的液體單向流動(dòng)，此即為微流控【技術(shù)領(lǐng)域】公知的微泵。
[0034]循環(huán)驅(qū)動(dòng)溝道131與培養(yǎng)單元111所形成的循環(huán)驅(qū)動(dòng)結(jié)構(gòu)及其原理，在中國(guó)專利第CN201110316751.0和CN201110142095.7號(hào)`中已經(jīng)公開，本實(shí)施例不再贅述。
[0035]驅(qū)動(dòng)層13上還分布有第一驅(qū)動(dòng)溝道132，第一驅(qū)動(dòng)溝道132與培養(yǎng)單元111在第一位置A形成交叉，該第一位置A將培養(yǎng)單元111分成上培養(yǎng)單元1111和下培養(yǎng)單元1112。第一驅(qū)動(dòng)溝道132包括多個(gè)驅(qū)動(dòng)溝道單元1321，每個(gè)驅(qū)動(dòng)溝道單元1321交叉位于相鄰培養(yǎng)單元111的相近的兩個(gè)分支溝道的上方，驅(qū)動(dòng)溝道單元1321沿橫向延伸且與培養(yǎng)單元111相垂直，多個(gè)驅(qū)動(dòng)溝道單元1321呈階梯形式排布。液流管道單元1121與培養(yǎng)單元111的連接處盡量貼近第一位置A。
[0036]驅(qū)動(dòng)層13上還分布有第二驅(qū)動(dòng)溝道133，該第二驅(qū)動(dòng)溝道133分別與相鄰培養(yǎng)單元111間的液流管道單元1121形成交叉，并在交叉處形成微閥，用以控制液流管道單元1121的導(dǎo)通或截止。第二驅(qū)動(dòng)溝道133還與液流管道114形成交叉，并在交叉處形成微閥，當(dāng)?shù)诙?qū)動(dòng)溝道133中通入高壓氣體時(shí)，第二驅(qū)動(dòng)溝道133可實(shí)現(xiàn)對(duì)培養(yǎng)單元11下端開口的封閉，同時(shí)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)單元111下端之間的分隔。
[0037]驅(qū)動(dòng)層13的上端和下端還分別分布有第三驅(qū)動(dòng)溝道134和第四驅(qū)動(dòng)溝道135。第三驅(qū)動(dòng)溝道134為叉指狀，第三驅(qū)動(dòng)溝道134與相鄰培養(yǎng)單元111間的液流管道113在其交叉處形成微閥，以實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)單元111在上端的分隔；第四驅(qū)動(dòng)溝道135為直線狀溝道，其與液流管道114在交叉處形成微閥，不僅可以可實(shí)現(xiàn)對(duì)培養(yǎng)單元11下端開口的封閉，同時(shí)實(shí)現(xiàn)培養(yǎng)單元111下端之間的分隔。
[0038]各層參數(shù)說明:培養(yǎng)層11中，除培養(yǎng)單元111的兩條分支管道寬度為50微米外，其余管道寬度均為100微米。培養(yǎng)單元111的長(zhǎng)邊長(zhǎng)7000微米，短邊長(zhǎng)300微米。驅(qū)動(dòng)層13中，循環(huán)驅(qū)動(dòng)溝道131的寬度為150微米，第二驅(qū)動(dòng)溝道133、第一驅(qū)動(dòng)溝道132、第三驅(qū)動(dòng)溝道134分成寬窄兩部分，窄管道寬度均為30微米，寬管道寬度均為100微米，其中窄管道與培養(yǎng)層11中管道形成的交叉不構(gòu)成微閥作用。第四驅(qū)動(dòng)溝道135寬度為100微米。所有管道深度為10微米。彈性隔膜層12厚度為20微米。
[0039]微流控溶液濃度發(fā)生芯片10的運(yùn)行原理為:先向所有培養(yǎng)單元111中注入溶液A直至充滿，然后對(duì)第四驅(qū)動(dòng)溝道135、第一驅(qū)動(dòng)溝道132加壓，封閉其穿越的液流管道114以及培養(yǎng)單元111，并向液流管道112中注入溶液B，溶液B進(jìn)入環(huán)狀閉合的培養(yǎng)單元111中位于第四驅(qū)動(dòng)溝道135和第一驅(qū)動(dòng)溝道132之間的管道，同時(shí)原來存在于這部分管道中的溶液A被沖出，再加壓關(guān)閉第二驅(qū)動(dòng)溝道133和第三驅(qū)動(dòng)溝道134控制的微閥，這樣同一個(gè)培養(yǎng)單元111中同時(shí)存在溶液A和溶液B，兩種溶液被第一驅(qū)動(dòng)溝道132控制的微閥分隔。溶液B的體積為第二驅(qū)動(dòng)溝道133和第一驅(qū)動(dòng)溝道132控制的微閥所封閉的部分培養(yǎng)單元111的容積。溶液A的體積為整個(gè)培養(yǎng)單元111的容積減去溶液B所占的體積。打開第一驅(qū)動(dòng)溝道132控制的微閥，啟動(dòng)循環(huán)驅(qū)動(dòng)溝道131組成的微泵后，溶液A和溶液B即在環(huán)狀閉合的培養(yǎng)單元111中循環(huán)流動(dòng)混合。由于液流管道112可以設(shè)置在不同位置將相鄰兩個(gè)培養(yǎng)單元111連通，第二驅(qū)動(dòng)溝道133和第一驅(qū)動(dòng)溝道132控制微閥封閉的部分培養(yǎng)單元111的容積可按要求變動(dòng)，因此可以產(chǎn)生多種特定的濃度梯度。溶液A、溶液B可以是葡萄糖溶液、蛋白胨溶液、水等真溶液，也可以是含有微生物等顆粒的懸濁液。溶液A和溶液B可以為不同的溶液，也可以為相同溶液但是濃度不同的溶液。
[0040]圖2所示為本發(fā)明第二實(shí)施例中微流控溶液濃度發(fā)生芯片的俯視圖。
[0041]參圖2所示，在本發(fā)明第二實(shí)施例中，第一驅(qū)動(dòng)溝道232為直線型溝道，且第一驅(qū)動(dòng)溝道232與培養(yǎng)單元211的夾角為非90度。液流管道212將培養(yǎng)單元211連通，且液流管道212與第一驅(qū)動(dòng)溝道 232平行設(shè)置。
[0042]其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，不再贅述。
[0043]圖3所示為本發(fā)明第三實(shí)施例中微流控溶液濃度發(fā)生芯片的俯視圖。
[0044]參圖3所示，在本發(fā)明第三實(shí)施例中，第一驅(qū)動(dòng)溝道332為階梯式溝道，每個(gè)驅(qū)動(dòng)溝道單元與一個(gè)培養(yǎng)單元311的兩個(gè)分支溝道形成交叉，構(gòu)成微閥。液流管道312將培養(yǎng)單元311連通，且液流管道312與培養(yǎng)單元311的連接處，貼近第一驅(qū)動(dòng)溝道332與培養(yǎng)單元311的交叉處，以便在下培養(yǎng)單元通入溶液B時(shí)，溶液B可以單向流動(dòng)，并將溶液A排出。
[0045]其他結(jié)構(gòu)與實(shí)施例一相同，不再贅述。
[0046]圖4所示為本發(fā)明第四實(shí)施例中微流控溶液濃度發(fā)生芯片的俯視圖。
[0047]參圖4所示，在本發(fā)明第四實(shí)施例中，培養(yǎng)單元411為直線型溝道，第一驅(qū)動(dòng)溝道432為直線型管道，液流管道412平行于第一驅(qū)動(dòng)溝道432設(shè)置。
[0048]易于想到的是，第一驅(qū)動(dòng)溝道432也可設(shè)置為階梯式。
[0049]綜上所述，本專利的微流控溶液濃度發(fā)生芯片能夠快速產(chǎn)生多個(gè)溶液濃度，并在其中進(jìn)行微生物培養(yǎng)。芯片無需加入金字塔形分支管道網(wǎng)絡(luò)，梯度發(fā)生單元占用面積小，容易實(shí)現(xiàn)陣列化，無需進(jìn)行流速精確控制或長(zhǎng)時(shí)間平衡，進(jìn)樣簡(jiǎn)單，可按需求獲得特定的梯度濃度，能夠滿足多樣的梯度濃度需求。
[0050]需要說明的是，在本文中，諸如第一和第二等之類的關(guān)系術(shù)語僅僅用來將一個(gè)實(shí)體或者操作與另一個(gè)實(shí)體或操作區(qū)分開來，而不一定要求或者暗示這些實(shí)體或操作之間存在任何這種實(shí)際的關(guān)系或者順序。而且，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設(shè)備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設(shè)備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設(shè)備中還存在另外的相同要素。
[0051]以上所述僅是本申請(qǐng)的【具體實(shí)施方式】，應(yīng)當(dāng)指出，對(duì)于本【技術(shù)領(lǐng)域】的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本申請(qǐng)?jiān)淼那疤嵯?，還可以做出若干改進(jìn)和潤(rùn)飾，這些改進(jìn)和潤(rùn)飾也應(yīng)視為本申請(qǐng)的保護(hù)范圍。`
【權(quán)利要求】
1.一種微流控溶液濃度發(fā)生芯片，包括層疊設(shè)置的培養(yǎng)層、彈性隔膜層和驅(qū)動(dòng)層，所述彈性隔膜層位于所述培養(yǎng)層和驅(qū)動(dòng)層之間，所述培養(yǎng)層上并列分布有多個(gè)培養(yǎng)單元，所述驅(qū)動(dòng)層上分布有第一驅(qū)動(dòng)溝道，其特征在于:所述第一驅(qū)動(dòng)溝道與所述培養(yǎng)單元在第一位置形成交叉，該第一位置將培養(yǎng)單元分成上培養(yǎng)單元和下培養(yǎng)單元，所述每個(gè)培養(yǎng)單元的下培養(yǎng)單元的體積不同。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控溶液濃度發(fā)生芯片，其特征在于:所述培養(yǎng)單元為環(huán)形的溝道，所述驅(qū)動(dòng)層上設(shè)有循環(huán)驅(qū)動(dòng)溝道，該循環(huán)驅(qū)動(dòng)溝道與所述培養(yǎng)單元形成交叉，并驅(qū)動(dòng)所述培養(yǎng)單元中的液體循環(huán)流動(dòng)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控溶液濃度發(fā)生芯片，其特征在于:所述培養(yǎng)單元之間連通有液流管道，所述液流管道與所述培養(yǎng)單元的連接處貼近所述第一位置。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微流控溶液濃度發(fā)生芯片，其特征在于:所述驅(qū)動(dòng)層上還設(shè)有第二驅(qū)動(dòng)溝道，該第二驅(qū)動(dòng)溝道用以控制相鄰培養(yǎng)單元間液流管道的導(dǎo)通或截止。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微流控溶液濃度發(fā)生芯片，其特征在于:所述第一驅(qū)動(dòng)溝道平行于所述液流管道。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或5所述的微流控溶液濃度發(fā)生芯片，其特征在于:所述第一驅(qū)動(dòng)溝道為直線型溝道。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控溶液濃度發(fā)生芯片，其特征在于:所述所有培養(yǎng)單元相同且平行設(shè)置。`
【文檔編號(hào)】C12M1/34GK103865783SQ201210536471
【公開日】2014年6月18日 申請(qǐng)日期:2012年12月13日 優(yōu)先權(quán)日:2012年12月13日
【發(fā)明者】陳立桅, 甘明哲 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院蘇州納米技術(shù)與納米仿生研究所