本發(fā)明涉及微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種液體無間斷切換結(jié)構(gòu)及具有該結(jié)構(gòu)的微流控芯片。

背景技術(shù)：
在微流控芯片中實現(xiàn)不同液體間的交換及切換，是基于微流控芯片進(jìn)行藥物篩選及生物、化學(xué)反應(yīng)等實驗中常需用到的一種實驗技術(shù)手段。傳統(tǒng)常用的液體切換方法主要是在同一液體入口處通過接口的插拔而進(jìn)行液體的更換，或者設(shè)置兩個進(jìn)樣口，在停止由第一個液體入口進(jìn)樣后，再由第二個液體入口進(jìn)樣。這樣的方法不得不面對進(jìn)樣管在芯片進(jìn)樣口處的來回插拔，或待更換流體的突然注入，在此過程中很容易向液體通道中引入氣泡，影響實驗結(jié)果，且會降低芯片的使用壽命。此外，在涉及到多種流體切換或多次反復(fù)流體切換時，應(yīng)用以上方法的缺點將更為突出。后期也有通過在芯片上集成微閥來進(jìn)行芯片中的液體切換控制，但基本原理與傳統(tǒng)的液體交換方法相同，在流體通道中容易產(chǎn)生氣泡仍是此類方法存在的主要缺陷，其中，在涉及到多種流體切換或多次反復(fù)流體切換時，應(yīng)用以上方法的缺點將更為明顯。眾所周知，在微流控芯片中進(jìn)行實驗時，氣泡是影響實驗結(jié)果的關(guān)鍵問題之一，在涉及到生物實驗時尤為突出。因此，如何簡易高效避免氣泡產(chǎn)生的研究就顯得十分重要。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
針對上述問題，本發(fā)明提供一種液體無間斷切換結(jié)構(gòu)及具有該結(jié)構(gòu)的微流控芯片，可以實現(xiàn)液體間靈活快速的交換，且可避免傳統(tǒng)液體切換方法中微流體通道易產(chǎn)生氣泡的問題。為實現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，本發(fā)明提供一種液體無間斷切換結(jié)構(gòu)，包括：第一PDMS薄膜層與第二PDMS薄膜層，所述第一PDMS薄膜層與第二PDMS薄膜層的預(yù)聚物與固化劑的比例不同，經(jīng)加熱固化形成一整體。所述第一PDMS薄膜層上設(shè)有第一微閥、第二微閥、及第三微閥；所述第二PDMS薄膜層設(shè)有第一流體通道、第二流體通道及第三流體通道；所述第一流體通道與第二流體通道通過第三流體通道相連通；所述第一微閥恰好對準(zhǔn)第一流體通道，第二微閥恰好對準(zhǔn)第二流體通道，第三微閥恰好對準(zhǔn)第三流體通道；所述第一微閥、第二微閥及第三微閥通過第二PDMS薄膜層分別與第一流體通道、第二流體通道、第三流體通道相隔。所述第一流體通道一端設(shè)有第一液體入口，另一端設(shè)有第一液體出口；所述第二流體通道一端設(shè)有第二液體入口，另一端設(shè)有第二液體出口。所述第一微閥、第二微閥的位置位于第三流體通道的兩側(cè)，第一微閥靠近第一液體入口側(cè)，第二微閥靠近第二液體出口側(cè)。所述第一微閥與第二微閥為聯(lián)動控制，同時開啟或壓緊，所述第三微閥為獨立控制。所述第一PDMS薄膜層上的三個微閥尺寸大小相同，高度為50～150μm，橫截面為矩形，長寬均為600～1500μm。所述第一流體通道與第二流體通道的高度均為50～150μm，寬度均為100～400μm；所述第一流體通道與第二流體通道之間的間距為1000～2500μm。所述第三流體通道高度為50～150μm，長度為1000～2500μm，寬度為100～400μm。本發(fā)明還提供一種具有上述液體無間斷切換結(jié)構(gòu)的微流控芯片，包括：若干個液體無間斷切換結(jié)構(gòu)、玻璃層；所述液體無間斷切換結(jié)構(gòu)包括第一PDMS薄膜層、第二PDMS薄膜層；所述第一PDMS薄膜層、第二PDMS薄膜層、及玻璃底層依次經(jīng)不可逆鍵合形成一整體結(jié)構(gòu)；所述液體無間斷切換結(jié)構(gòu)之間通過第一流體通道相連；除了第一個液體無間斷切換結(jié)構(gòu)外，其余的液體無間斷切換結(jié)構(gòu)均未設(shè)置第一微閥；所述每個液體無間斷切換結(jié)構(gòu)中，第二流體通道與第三流體通道均位于第一流體通道的同一側(cè)。所述微流控芯片中液體無間斷切換結(jié)構(gòu)至少為一個。與現(xiàn)有技術(shù)相比本發(fā)明的有益效果。本發(fā)明提供的液體無間斷切換結(jié)構(gòu)，可以通過閥控快速、靈敏實現(xiàn)液體的切換而不需要進(jìn)行軟管插拔等操作；同時，液體切換是基于兩種液體之間的液體張力進(jìn)行的，通過這樣的切換方式可有效避免微流體通道中氣泡的生成。此外，該結(jié)構(gòu)可以進(jìn)行大量重復(fù)，實現(xiàn)集成化，集成化的微流控芯片，在具有集成后結(jié)構(gòu)的微流控芯片上，可以進(jìn)行多種液體的切換與組合，從而可以根據(jù)需要產(chǎn)生不同配比的液體。附圖說明圖1為本發(fā)明液體無間斷切換結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為打開第一微閥與第二微閥，關(guān)閉第三微閥時的流體走向示意圖。圖3為關(guān)閉第一微閥與第二微閥，打開第三微閥時流體在第三流體通道處進(jìn)行切換的示意圖。圖4為本發(fā)明微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。具體實施方式下面結(jié)合具體實施例進(jìn)一步詳細(xì)說明本發(fā)明。請參閱圖1，本實施例提供一種液體無間斷切換結(jié)構(gòu)，包括：第一PDMS薄膜層與第二PDMS薄膜層，所述第一PDMS薄膜層與第二PDMS薄膜層的預(yù)聚物與固化劑（美國道康寧公司sylgard184）的比例不同（第一PDMS薄膜層質(zhì)量比為8:1，第二PDMD薄膜層質(zhì)量比為15:1），經(jīng)加熱固化形成一整體。所述第一PDMS薄膜層上設(shè)有第一微閥1、第二微閥2、及第三微閥3，所述第一微閥1與第二微閥2為聯(lián)動控制，受同一壓力源作用，同時開啟或壓緊，所述第三微閥3為獨立控制。所述第一微閥1、第二微閥2、及第三微閥3均為氣動微閥。所述第一PDMS薄膜層上的三個微閥尺寸大小相同，橫截面均為矩形，高度均為80μm，長、寬均為1000μm。所述第二PDMS薄膜層設(shè)有第一流體通道4、第二流體通道5及第三流體通道6；所述第一流體通道4與第二流體通道5用于通入待切換的不同液體，且通過第三流體通道6相連通；所述第一流體通道4一端設(shè)有第一液體入口7，另一端設(shè)有第一液體出口8；所述第二流體通道5一端設(shè)有第二液體入口9，另一端設(shè)有第二液體出口10；所述第三流體通道6為短流體通道；所述第一液體入口7與第二液體入口9位于第三流體通道6的同側(cè)。所述第一流體通道4與第二流體通道5的高度均為80μm，寬度均為300μm；所述第一流體通道4與第二流體通道5之間的間距為2500μm。所述第三流體通道6高度為80μm，長度為2500μm，寬度為200μm。所述第三微閥3通過第二PDMS薄膜層與第三流體通道6相隔，氣閥充氣時，能夠壓緊第三流體通道6，阻止流體從中通過；所述第三流體通道6恰好能被第三微閥3關(guān)嚴(yán)。所述第一微閥1、第二微閥2通過第二PDMS薄膜層與第一流體通道4、第二流體通道5相隔；所述第一微閥1恰好對準(zhǔn)第二PDMS薄膜上的第一流體通道4，第二微閥2恰好對準(zhǔn)第二PDMS薄膜上的第二流體通道5；所述聯(lián)動的第一微閥1與第二微閥2充氣后，能夠分別壓緊第一流體通道4與第二流體通道5，阻止流體從中通過。所述第一微閥1、第二微閥2的位置位于第三流體通道6的兩側(cè)，第一微閥1靠近第一液體入口7側(cè)，第二微閥2靠近第二液體出口10側(cè)。請參閱圖2，當(dāng)在第一微閥1與第二微閥2未加壓、第三微閥3加壓關(guān)閉流體第三流體通道6時，兩個液體入口分別與各自的液體出口間存在壓力差，第一流體通道4與第二流體通道5中的液體受到壓力驅(qū)動，各自由其液體入口通過流體通道流向液體出口（即由第一液體入口7通過第一流體通道4流向第一液體出口8，由第二液體入口9通過第二流體通道5流向第二液體出口10）。請參閱圖3，為關(guān)閉第一微閥1與第二微閥2，打開第三微閥3時流體在第三流體通道6處進(jìn)行切換的示意圖，圖3中白色虛線處為兩種流體的交界面。當(dāng)?shù)谝晃㈤y1與第二微閥2均加壓分別關(guān)閉第一流體通道4與第二流體通道5、第三微閥3未加壓時，第一流體通道4中的液體受到第一微閥1的切斷；第二流體通道5中的液體受到驅(qū)動力的作用向前流動，在第三流體通道6處，通過兩種液體間液體張力完成切換，流向第一流體通道4。請參閱圖4，本實施例還提供一種具有上述液體無間斷切換結(jié)構(gòu)的微流控芯片，包括：兩個液體無間斷切換結(jié)構(gòu)（以下簡稱為單元一11與單元二12，其中單元二未設(shè)置第一微閥）、玻璃層；所述液體無間斷切換結(jié)構(gòu)包括第一PDMS薄膜層、第二PDMS薄膜層；所述第一PDMS薄膜層、第二PDMS薄膜層、及玻璃底層依次經(jīng)不可逆鍵合形成一整體結(jié)構(gòu)；所述兩個液體無間斷切換結(jié)構(gòu)之間通過第一流體通道4相連，第二流體通道5與第三流體通道6分別獨立；所述兩個液體無間斷切換結(jié)構(gòu)中，第二流體通道5與第三流體通道6均位于第一流體通道4的同一側(cè)。所述玻璃層位于底層，為普通玻璃、鈷玻璃或氧化銦錫玻璃。在具有該結(jié)構(gòu)的微流控芯片上，當(dāng)?shù)谝涣黧w通道上4的液體入口7與液體出口8間存在壓力差時，通過控制第一微閥1的開閉狀態(tài)，可以控制液體是否向芯片下游的液體無間斷切換結(jié)構(gòu)流動；當(dāng)?shù)诙黧w通道5上的液體入口與液體出口間存在壓力差時，通過控制第二微閥2的開閉狀態(tài)，可以控制液體是否向芯片下游的液體無間斷切換結(jié)構(gòu)流動；而配合第三微閥3的開閉，則決定了哪一種液體最終流入芯片下游的液體無間斷切換結(jié)構(gòu)。第一流體通道4中的液體種類由每個液體無間斷切換結(jié)構(gòu)中的第一微閥1、第二微閥2及第三微閥3的開閉決定。當(dāng)單元一11的第一微閥1、第二微閥2和單元二12中的第二微閥2均打開，不作用于微閥各自對應(yīng)的流體通道，而單元一11與單元二12中的第三微閥3均關(guān)閉，則最終流到下游的液體無間斷切換結(jié)構(gòu)的液體為第一流體通道4中注入的液體。當(dāng)單元一11中的第一微閥1與第二微閥2均關(guān)閉，壓緊微閥對應(yīng)的流體通道，第三微閥3開啟；單元二12中的第二微閥2打開，第三微閥3壓緊，則最終流到下游的液體無間斷切換結(jié)構(gòu)的液體為單元一11中第二流體通道5中注入的液體。當(dāng)單元一11中的第一微閥1與第二微閥2開啟，第三微閥3壓緊；單元二12中第二微閥2壓緊，第三微閥3開啟，則最終流到下游的液體無間斷切換結(jié)構(gòu)的液體為單元二12中第二流體通道5中注入的液體。當(dāng)單元一11中的第一微閥1與第二微閥2壓緊，第三微閥3打開；單元二12中的第二微閥2壓緊，第三微閥3打開，則最終流到下游的液體無間斷切換結(jié)構(gòu)的液體為單元一11中第二流體通道5注入的液體與單元二12中第二流體通道5中注入的液體的混合液體。應(yīng)用此集成液體無間斷切換結(jié)構(gòu)的微流控芯片，可以實現(xiàn)向下游實驗區(qū)域快速注入不同種類、無間斷、無氣泡的各種流體；通過微閥控制即可實現(xiàn)切換，避免了反復(fù)插拔接口與軟管導(dǎo)致的時間拖延及氣泡產(chǎn)生。