專利名稱：一種微流結(jié)構(gòu)及其應(yīng)用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種微流結(jié)構(gòu)，特別涉及一種單向?qū)ㄩy以及基于該單向?qū)ㄩy的微流系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
微流芯片(Microfluidic chip)是用微小管路(一般10-1000微米)控制微量液體的芯片系統(tǒng)。其基本的組成部分有微管路(miCTochannel，也稱微流通道)，以及由微管路構(gòu)成的微閥門(valve),微混合器(micromixer)等構(gòu)成。微流芯片的微控制閥是能控制微流芯片管路關(guān)閉或開啟的部件。微閥是微流芯片微流體控制的基礎(chǔ)單位，微流芯片用的微閥分為有源閥和無源閥兩類；無源閥不需要外部動(dòng)力的控制，利用流體本身的壓力的變化來控制閥狀態(tài)的改變。有源閥是利用外界的動(dòng)力控制閥門的開關(guān)。有源閥不但需要消耗能源，而且需要龐大而復(fù)雜的外部控制系統(tǒng)。無源閥不需要額外的動(dòng)力控制，發(fā)展無源閥技術(shù)可以簡(jiǎn)化微流芯片的控制系統(tǒng)，增強(qiáng)微流芯片的應(yīng)用性。最初的微流芯片是由玻璃制作的，需要復(fù)雜的微加工設(shè)備和高清潔度的工作環(huán)境，制備周期長(zhǎng)。軟光刻技術(shù)的出現(xiàn)和PDMS等高分子材料的使用，使得微流芯片從設(shè)計(jì)到制備只需要兩天的時(shí)間就可以完成。PDMS芯片具有以下優(yōu)點(diǎn)透明，有彈性，具有良好的生物相容性。傳統(tǒng)的軟光刻技術(shù)制作微流芯片主要分為兩個(gè)步驟制備模板和制作芯片。以制作一個(gè)十字形的電泳芯片為例說明單層微流芯片的制作步驟首先在計(jì)算機(jī)上面用 AutoCAD制作需要的圖形，然后通過高分辨率的打印機(jī)將圖片打印到透明的膠片上面，以此作為接觸光刻的時(shí)候用的掩膜。再然后在作為基底的硅片上面旋涂一層光刻膠，利用掩膜對(duì)光刻膠的選擇性透過的性質(zhì)對(duì)光刻膠局部光照，從而使得光刻膠選擇性的聚合或分解，也就得到了芯片制備需要的模板。制作芯片的步驟在制備好的掩膜上澆灌未聚合的 PDMS，加熱使之聚合，當(dāng)PDMS聚合之后模板上面突出的圖形就會(huì)復(fù)制到PDMS上面形成凹陷的管路。將整個(gè)PDMS揭下來后，打孔封裝在平整的玻璃或者另外一塊PDMS上，就得到了完整的微流芯片。上下兩層PDMS中的兩條管路，在空間中交錯(cuò)，便形成了閥結(jié)構(gòu)。當(dāng)在上層管路中 (控制層)通入空氣，中間的PDMS薄膜就會(huì)向下擠壓，如果通入空氣的氣壓足夠大，下層管路(流體層)就會(huì)被關(guān)閉。即可以通過控制氣壓的大小，調(diào)節(jié)氣動(dòng)微閥的開閉。根據(jù)2005年的數(shù)據(jù)，全世界的60多億人口中，有30億人缺乏最基本的衛(wèi)生設(shè)施， 其中有10億人缺乏最基本的醫(yī)療設(shè)施和干凈的飲用水。所以發(fā)展簡(jiǎn)便、易攜、便宜、準(zhǔn)確的醫(yī)療檢測(cè)設(shè)備具有很重要的意義。PDMS微流芯片具有很多優(yōu)點(diǎn)，比如透明，用光學(xué)顯微鏡可以很容易的觀察PDMS芯片；便宜，生物相容性好等等。PDMS芯片制作醫(yī)療檢測(cè)器件，具有很好的應(yīng)用前景。Quake在軟光刻技術(shù)的基礎(chǔ)上,應(yīng)用多層軟光刻技術(shù),發(fā)明了微流芯片上的氣動(dòng)微閥門。Quake利用PDMS具有彈性的特點(diǎn)，用一條微管路擠壓薄膜PDMS變形，達(dá)到控制微管路里面液體流動(dòng)的目的。上層PDMS直接澆灌到一塊模板上，PDMS較厚(約4毫米)；下層 PDMS用勻膠機(jī)旋涂到另一塊模板上，PDMS很薄(約40微米厚)。分別加熱兩層，使之固化。然后上層PDMS從模板上揭下，垂直放到下層的PDMS上面。使兩層PDMS對(duì)齊地疊在一起。由于兩層PDMS尚未完全聚合，兩層的交界面仍有可以交聯(lián)的活性分子；因此，加熱兩層 PDMS，可以進(jìn)一步固化，使得兩層PDMS不可逆的結(jié)合在一起。最終，便得到具有三維結(jié)構(gòu)的硅橡膠芯片。微閥分為很多種類，芯片用的微閥主要分為有源閥和無源閥兩種。Quake valve就是一種很成熟的有源閥。相對(duì)而言，無源閥的發(fā)展比較緩慢，主要受限制于芯片的制作工藝
坐寸ο無源閥比較常見主要有下面幾種I.雙晶片單向閥雙晶片單向閥是以硅為材料制作的，由兩個(gè)晶片相接而成，在一側(cè)的入口有一薄晶片，液體正向流動(dòng)的時(shí)候，薄晶片受壓向上變形，閥門開啟；液體反向流動(dòng)，晶片受反向壓力而與下晶片相接，管道封閉。2. PDMS基單向?qū)ㄩy主要原理和雙晶片單向閥是一樣的，已有的單向?qū)ㄩy是利用PDMS薄膜受壓變形的性質(zhì)，當(dāng)施加正向壓力的時(shí)候，薄膜和不可變形的障礙物(stopper)之間的間隙受壓變的更大，液體可以通過；當(dāng)施加反向壓力的時(shí)候，薄膜和障礙物之間的間隙變小，液體不能通過。在兩個(gè)同向的單向閥中間，加一個(gè)大孔(一個(gè)較大的空間，可以暫時(shí)儲(chǔ)存較多的液體或氣體，可稱其為儲(chǔ)液池)，用來盛液體，大孔的上面用PDMS封閉，這樣，在大孔的上面施加正壓和放松的時(shí)候施加負(fù)壓，液體會(huì)向一個(gè)方向流動(dòng)，就組成了一個(gè)微泵結(jié)構(gòu)。然而，現(xiàn)有技術(shù)中已有的上述單向?qū)ㄩy都只能控制一路流體，當(dāng)需要一個(gè)閥門控制多路流體的時(shí)候，上述單向?qū)ㄩy就不適用了。在涉及功能較復(fù)雜的微流芯片的時(shí)候， 上述問題尤其突出復(fù)雜的流體管路以及復(fù)雜的液體流向需求會(huì)導(dǎo)致大量的單向?qū)ㄩy的使用，這使得芯片制作難度增大以及成本上升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明正是為了解決上述技術(shù)問題，提供一種新型的單向?qū)ㄩy，該單向?qū)ㄩy除了具有傳統(tǒng)閥門的優(yōu)點(diǎn)以外，還可以同時(shí)控制多路流體，此外還提供一種基于該單向?qū)ㄩy的微流泵以及微流檢測(cè)芯片。本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案一種微流結(jié)構(gòu)，包括1)第一微流通道，所述第一微流通道被第一隔斷區(qū)域分隔為兩部分，分別稱為第一微流通道第一分支和第一微流通道第二分支；2)第一流體空間， 所述第一流體空間在所述第一微流通道上的投影覆蓋所述第一隔斷區(qū)域，與所述第一微流通道第一分支和第一微流通道第二分支均有交疊；3)第一隔離層，所述第一隔離層位于第一微流通道與第一流體空間之間，將第一微流通道與第一流體空間隔開，所述第一隔離層與所述第一隔斷區(qū)域接觸但不連接為一個(gè)整體；其特征在于，所述第一流體空間與第一微流通道第二分支通過第一連接通道連通。所述第一連接通道是位于所述第一隔離層上的孔或者所述第一連接通道不在所述第一隔離層上的獨(dú)立的微流通道。上述微流結(jié)構(gòu)即可以作為單向?qū)ㄩy使用。當(dāng)液體從第一微流通道第一分支流向第一微流通道第二分支的時(shí)候，液體的壓力會(huì)使得第一隔離層向第一流體空間方向形變， 由于第一隔離層與第一隔斷區(qū)域接觸但不連接為一個(gè)整體，因此上述形變會(huì)在第一隔離層與第一隔斷區(qū)域之間形成一個(gè)間隙，液體便可以從第一微流通道第一分支通過間隙進(jìn)入第一微流通道第二分支，從而微流結(jié)構(gòu)處于連通的狀態(tài)；當(dāng)液體從第一微流通道第二分支流向第一微流通道第一分支的時(shí)候，液體的壓力會(huì)通過第一連接通道傳遞到第一流體空間中，該壓力會(huì)從第一流體空間一側(cè)向第一微流通道一側(cè)“頂”住所述第一隔離層，阻止其向第一流體空間方向形變，從而微流結(jié)構(gòu)處于斷開的狀態(tài)；由此可見，上述微流結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了單向?qū)ㄩy的功能液體只能從第一微流通道第一分支流向第一微流通道第二分支，而不能反方向流動(dòng)。特別地，當(dāng)所述第一連接通道是不在所述第一隔離層上的獨(dú)立的微流通道時(shí)， 通過設(shè)置第一連接通道的連接位置便可以靈活設(shè)計(jì)出多種液體流向的微流結(jié)構(gòu)。例如，當(dāng)?shù)谝晃⒘魍ǖ赖诙种нB接三個(gè)微流通道a、b、c的時(shí)候，將第一連接通道連接到微流通道 a上，則液體從微流通道a向第一微流通道第一分支流通是禁阻的，而液體從微流通道b和 c向第一微流通道第一分支流通則是允許的。同理，若將將第一連接通道同時(shí)連接到微流通道a和b上，則液體從微流通道a和b向第一微流通道第一分支流通是禁阻的，而液體從微流通道c向第一微流通道第一分支流通則是允許的?？梢詫⑸鲜鑫⒘鹘Y(jié)構(gòu)組合起來，形成一個(gè)功能復(fù)雜的微流體系統(tǒng)。在上述微流結(jié)構(gòu)基礎(chǔ)上，所述微流結(jié)構(gòu)還包括第二微流通道、第二隔斷區(qū)域、第二微流通道第一分支、第二微流通道第二分支、第二流體空間、第二隔離層和第二連接通道，以及第三微流通道、第三隔斷區(qū)域、第三微流通道第一分支、第三微流通道第二分支、第三流體空間、第三隔離層
和第三連接通道，......第η微流通道、第η隔斷區(qū)域、第η微流通道第一分支、第η微流
通道第二分支、第η流體空間、第η隔離層和第η連接通道，η大于或等于2，上述第η微流通道、第η隔斷區(qū)域、第η微流通道第一分支、第η微流通道第二分支、第η流體空間、第η 隔離層和第η連接通道之間的空間、位置關(guān)系與第一微流通道、第一隔斷區(qū)域、第一微流通道第一分支、第一微流通道第二分支、第一流體空間、第一隔離層和第一連接通道之間的空間、位置關(guān)系相同。靈活調(diào)節(jié)上述結(jié)構(gòu)中的微流通道連接關(guān)系，便可以設(shè)計(jì)出功能多樣的微流系統(tǒng)。
例如，可以將第一微流通道第二分支、第二微流通道第二分支........第η微流通道第二
分支中的至少兩個(gè)微流通道第二分支連通，則微流通道第二分支連通的兩個(gè)單項(xiàng)導(dǎo)通閥便可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)反向封閉。也可以將第一微流通道第二分支、第二微流通道第二分支........第η微流通道
第二分支設(shè)置為彼此連通，這樣所有單項(xiàng)導(dǎo)通閥都可以實(shí)現(xiàn)同時(shí)反向封閉。對(duì)于上述連通的微流通道第二分支，可以將彼此連通的微流通道第二分支對(duì)應(yīng)的所有連接通道合并成一條通道再與上述微流通道第二分支連通，以簡(jiǎn)化設(shè)計(jì)。特別的，第一隔離層、第二隔離層........第η隔離層由彈性體材料構(gòu)成。實(shí)質(zhì)
上，隔離層用任何有彈性的材料制備都可以，例如金屬薄片。但是，使用彈性體材料易于制備，使用方便，更有優(yōu)勢(shì)。從制備的簡(jiǎn)便性以及制作成本、使用方便來考慮，優(yōu)選微流結(jié)構(gòu)的所有結(jié)構(gòu)部分均由彈性體材料構(gòu)成。上述彈性體材料可以選用多種高分子材料，如彈性體材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯 (PVC)、環(huán)狀聚烯烴共聚合物(Cyclic Olefin Copolymers ;C0C)、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯、 聚砜、尼龍和苯乙烯-丙烯酸共聚物中的一種或者兩種以上的混合物。特別的，對(duì)于具有η條微流通道的上述微流結(jié)構(gòu)，可以做出如下的設(shè)計(jì)η = 6，還包括第一儲(chǔ)液池、第二儲(chǔ)液池、第三儲(chǔ)液池、定量?jī)?chǔ)液池、第一入口、第二入口、第一出口和第二出口 ；第一入口連接第一微流通道第一分支，第一微流通道第二分支連接第二微流通道第一分支和第一儲(chǔ)液池，第二微流通道第二分支與第三微流通道第二分支匯合后連接定量?jī)?chǔ)液池入口，定量?jī)?chǔ)液池出口連接第五微流通道第一分支以及第六微流通道第一分支， 第五微流通道第二分支連接第二出口，第一連接通道和第五連接通道連接第一儲(chǔ)液池；第二入口連接第四微流通道第一分支，第四微流通道第二分支連接第三微流通道第一分支和第二儲(chǔ)液池，第三微流通道第二分支與第二微流通道第二分支匯合后連接定量?jī)?chǔ)液池入口，第三連接通道與第二連接通道連通，第六微流通道第二分支連接第三儲(chǔ)液池，第三儲(chǔ)液池連接第一出口，第四連接通道和第六連接通道連接第二儲(chǔ)液池；所述第一儲(chǔ)液池和第二儲(chǔ)液池由彈性體材料構(gòu)成。上述結(jié)構(gòu)可以參見附圖4，此結(jié)構(gòu)可以實(shí)現(xiàn)純手動(dòng)的簡(jiǎn)易醫(yī)療檢測(cè)。特別的，微流結(jié)構(gòu)優(yōu)選由透明材料構(gòu)成，以便于觀測(cè)微流結(jié)構(gòu)中的液體。優(yōu)選的，第一儲(chǔ)液池的體積大于第三儲(chǔ)液池的體積，以保證按壓一次第一儲(chǔ)液池便可以將第三儲(chǔ)液池充滿。優(yōu)選的，第一儲(chǔ)液池、第二儲(chǔ)液池和第三儲(chǔ)液池的體積為IOOnL 200 μ L，定量?jī)?chǔ)液池的體積為InL 100 μ L，且第一儲(chǔ)液池、第二儲(chǔ)液池和第三儲(chǔ)液池的體積均大于定量?jī)?chǔ)液池的體積。還提供一種微流泵，包括兩個(gè)具有單向微流閥功能的微流結(jié)構(gòu)和一個(gè)儲(chǔ)液池，所述儲(chǔ)液池與其中一個(gè)微流結(jié)構(gòu)的微流通道第二分支以及另外一個(gè)微流結(jié)構(gòu)的微流通道第一分支相連，所述儲(chǔ)液池由彈性體材料構(gòu)成。優(yōu)選的，所述儲(chǔ)液池體積為IOOnL 200 μ L。利用本發(fā)明的微流結(jié)構(gòu)制備得到的微流檢測(cè)系統(tǒng)(可以稱為微流芯片或微流檢測(cè)芯片)具有多個(gè)優(yōu)點(diǎn)(I)制作過程簡(jiǎn)單，成功率高，可以一個(gè)閥門控制多路流體。(2)配合單向?qū)ㄩy系統(tǒng)制作的進(jìn)樣系統(tǒng)，整個(gè)微流芯片系統(tǒng)可以完全不用外部的控制和驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)；只需用手或者圓頭的鉛筆狀物體輕輕一摁就可以實(shí)現(xiàn)進(jìn)樣。(3)單個(gè)控制閥占的區(qū)域很小，可以實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的集成化設(shè)計(jì)。系統(tǒng)穩(wěn)定，第一次制作成功后可以長(zhǎng)時(shí)間使用。(4)便宜。制作一片新的微流芯片，材料的費(fèi)用幾乎就是微流芯片的全部費(fèi)用(除去人工費(fèi))。同樣也應(yīng)該適用于玻璃芯片。


圖I本發(fā)明的微流結(jié)構(gòu)制備過程及功能示意圖。a)微流結(jié)構(gòu)的制備；b)微流結(jié)構(gòu)
7的結(jié)構(gòu)示意圖；c)微流結(jié)構(gòu)的顯微側(cè)視圖，標(biāo)尺3mm ;d)e)當(dāng)液體從第一微流通道第一分支向第一微流通道第二分支方向流動(dòng)以及液體從第一微流通道第二分支向第一微流通道第一分支方向流動(dòng)時(shí)微流結(jié)構(gòu)的狀態(tài)示意圖，下部分是實(shí)驗(yàn)中微流結(jié)構(gòu)對(duì)應(yīng)狀態(tài)下的顯微側(cè)視圖。圖2a)微流結(jié)構(gòu)的多種設(shè)計(jì)示意圖，表示了第一連接通道不在第一隔離層上的獨(dú)立的微流通道的情況；b)利用上述a)所示的微流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出來的微流泵；c)微流泵泵送流體示意圖；d)利用上述微流泵運(yùn)送IOnL油的顯微照片；e)與上述微流泵邏輯功能相同的等同電路圖。圖3微流泵結(jié)構(gòu)示意圖。a)利用兩個(gè)微流結(jié)構(gòu)和一個(gè)儲(chǔ)液池設(shè)計(jì)而成的微流泵結(jié)構(gòu)示意圖，下圖是顯微側(cè)視圖，標(biāo)尺為500微米；b-d)顯示出微流泵的工作周期。圖4利用本發(fā)明的微流結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)出來的定量檢測(cè)芯片。a)具有6個(gè)微流結(jié)構(gòu)的定量檢測(cè)芯片結(jié)構(gòu)圖；b)定量檢測(cè)芯片實(shí)物照片圖，標(biāo)尺1_ ；c)與上述定量檢測(cè)芯片邏輯功能相同的等同電路圖；d)定量檢測(cè)芯片的操作狀態(tài)，每一個(gè)操作周期的微流結(jié)構(gòu)狀態(tài)均已標(biāo)出。
具體實(shí)施例方式下面通過具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的產(chǎn)品及其制備方法作進(jìn)一步的說明，但這些具體實(shí)施方案不以任何方式限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。實(shí)施例I單向?qū)ㄩy的制備單向?qū)ㄩy的制作步驟主要分為兩步第一步，模板的制作，第二步，芯片制作。模板的制作步驟如下先在計(jì)算機(jī)上面設(shè)計(jì)使用的掩膜，然后通過高分辨率的打印機(jī)將圖紙打印到透明膠片上面，作為光刻的時(shí)候用的掩膜。在作為基底的硅片上面旋涂一層SU8-2050光刻膠，利用掩膜對(duì)光刻膠進(jìn)行選擇性聚合，得到了具有突起圖形的陽模， 使用作為模板。然后在模板上分別澆注一層4毫米左右厚度的PDMS，加熱聚合后撕下來，沿邊線切開，就得到了第一層和第三層芯片。第一層打孔。以塑料掩膜為基底(北京打印，很便宜，5塊錢可以打六個(gè)掩膜，打印的時(shí)候可以打很多相同的第一層掩膜)，甩一層PDMS的薄膜，1500rpm,放入烘箱，80攝氏度烘30分鐘。拿出來后，用一根熱的針在相應(yīng)的位置打孔，也就制作得到了第二層。第二層與第三層對(duì)準(zhǔn)，貼在一起，放入烘箱烘30分鐘，拿出，揭下來就能得到第二層和第三層結(jié)合在一起的結(jié)構(gòu),就是一個(gè)雙層的第二層和第三層和在一起的PDMS結(jié)構(gòu)。制作完雙層PDMS的結(jié)構(gòu)后，就需要對(duì)于橢圓掩蓋的黑色區(qū)域進(jìn)行保護(hù)處理。做保護(hù)處理的原因是第一層和第二層PDMS不能緊緊的粘結(jié)在一起，否則液體從左向右流動(dòng)的時(shí)候，第二層的薄膜和第一層連接在一起，就不能把薄膜擠壓到下層去，也就形不成單向?qū)ㄩy了。如上圖所示，我們采用PLASM保護(hù)的方法來保證第一層和第二層之間不會(huì)聚合。也就是拿到芯片的第一層和第二層以后，首先把需要用PLASM保護(hù)的區(qū)域， PLASM50W處理10分鐘。處理以后，處理區(qū)域的PDMS表面活性基團(tuán)完全反應(yīng)，在后面的加熱步驟中不會(huì)聚合在一起。處理完畢后，第一層和第二層第三層的復(fù)合體對(duì)準(zhǔn)，貼合在一起。放入烘箱烘幾個(gè)小時(shí)，拿出就可以使用了。實(shí)施例2本實(shí)施例結(jié)合附圖4說明本發(fā)明優(yōu)選的定量檢測(cè)芯片(即權(quán)利要求12所描述的結(jié)構(gòu))如圖4所不，定量檢測(cè)芯片一共包括6個(gè)微流結(jié)構(gòu)，分別標(biāo)號(hào)為1、2、3、4、5、6， pumpA相當(dāng)于第一儲(chǔ)液池，pumpB相當(dāng)于第二儲(chǔ)液池，read out相當(dāng)于第三儲(chǔ)液池，中間的多條并列管道相當(dāng)于定量?jī)?chǔ)液池，定量?jī)?chǔ)液池起到儲(chǔ)存體積一定的液體的作用，Inla, Inlb 一起相當(dāng)于第一入口，In2相當(dāng)于第二入口，Outl相當(dāng)于第一出口，0ut2相當(dāng)于第二出口。使用上述芯片時(shí)，Inl連接檢測(cè)液體(例如可以是尿酸試劑盒檢測(cè)液，該液體呈無色，當(dāng)加入尿酸時(shí)，將變成粉紅色，隨著尿酸濃度增加，則顏色加深)，In2連接被檢測(cè)樣品(例如可以是尿液、血液等)，先按壓pumpA,松開時(shí)pumpA將檢測(cè)液體通過第一微流通道吸入第一儲(chǔ)液池pumpA,再次按壓pumpA,則檢測(cè)液體通過2、定量?jī)?chǔ)液池、6、read out,最終多余的液體通過Outl排出，在此過程中，1、3、5都是反向封閉的；然后按壓pumpB，松開時(shí)pumpB將檢測(cè)液體通過第四微流通道吸入第二儲(chǔ)液池pumpB,再次按壓pumpB,則檢測(cè)液體通過3、定量?jī)?chǔ)液池、5，最終多余的液體通過0ut2排出，在此過程中，2、4、6都是反向封閉的，至此，定量?jī)?chǔ)液池里儲(chǔ)存了定量的待檢測(cè)液體樣品；最后，再次按壓pumpA，則檢測(cè)液體將定量?jī)?chǔ)液池中的待檢測(cè)液體擠入read out中，如果待測(cè)樣品中有尿酸，則read out中的尿酸試劑盒檢測(cè)液會(huì)由無色變成粉紅色，而且可以通過肉眼比色法初步判斷尿酸濃度范圍，檢測(cè)限可以達(dá)到lOOmM。上述定量檢測(cè)芯片的優(yōu)勢(shì)是顯而易見的I)可以通過指壓操作等全手動(dòng)操作，不需要任何復(fù)雜的儀器設(shè)備，適于家庭、野外或簡(jiǎn)易條件下使用；2)制作材料便宜易得，成本很低，可以大規(guī)模集成化。
權(quán)利要求
1.一種微流結(jié)構(gòu)，包括1)第一微流通道，所述第一微流通道被第一隔斷區(qū)域分隔為兩部分，分別稱為第一微流通道第一分支和第一微流通道第二分支；2)第一流體空間，所述第一流體空間在所述第一微流通道上的投影覆蓋所述第一隔斷區(qū)域，與所述第一微流通道第一分支和第一微流通道第二分支均有交疊；3)第一隔離層，所述第一隔離層位于第一微流通道與第一流體空間之間，將第一微流通道與第一流體空間隔開，所述第一隔離層與所述第一隔斷區(qū)域接觸但不連接為一個(gè)整體；其特征在于，所述第一流體空間與第一微流通道第二分支通過第一連接通道連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微流結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一連接通道是位于所述第一隔離層上的孔。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的微流結(jié)構(gòu)，其特征在于所述第一連接通道不在所述第一隔離層上，所述第一連接通道為與第一隔離層獨(dú)立存在的微管道。
4.根據(jù)權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)所述的微流結(jié)構(gòu)，其特征在于所述微流結(jié)構(gòu)還包括第二微流通道、第二隔斷區(qū)域、第二微流通道第一分支、第二微流通道第二分支、第二流體空間、 第二隔離層和第二連接通道，以及第三微流通道、第三隔斷區(qū)域、第三微流通道第一分支、 第三微流通道第二分支、第三流體空間、第三隔離層和第三連接通道，……第n微流通道、 第n隔斷區(qū)域、第n微流通道第一分支、第n微流通道第二分支、第n流體空間、第n隔離層和第n連接通道，n大于或等于2，上述第n微流通道、第n隔斷區(qū)域、第n微流通道第一分支、第n微流通道第二分支、第n流體空間、第n隔離層和第n連接通道之間的空間、位置關(guān)系與第一微流通道、第一隔斷區(qū)域、第一微流通道第一分支、第一微流通道第二分支、第一流體空間、第一隔離層和第一連接通道之間的空間、位置關(guān)系相同。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微流結(jié)構(gòu)，其特征在于第一微流通道第二分支、第二微流通道第二分支、……、第n微流通道第二分支中的至少兩個(gè)微流通道第二分支連通。
6.根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的微流結(jié)構(gòu)，其特征在于第一微流通道第二分支、第二微流通道第二分支、……、第n微流通道第二分支彼此連通。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微流結(jié)構(gòu)，其特征在于彼此連通的微流通道第二分支對(duì)應(yīng)的所有連接通道合并成一條通道再與上述微流通道第二分支連通。
8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的微流結(jié)構(gòu)，其特征在于第一連接通道、第二連接通道、……、 第n連接通道合并成一條通道再與微流通道第二分支連通。
9.根據(jù)權(quán)利要求1-8的任一項(xiàng)所述的微流結(jié)構(gòu)，其特征在于第一隔離層、第二隔離層、……、第n隔離層由彈性體材料構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求1-9的任一項(xiàng)所述的微流結(jié)構(gòu)，其特征在于所有結(jié)構(gòu)均由彈性體材料構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求9或10所述的微流結(jié)構(gòu)，其特征在于所述彈性體材料為聚二甲基硅氧烷(PDMS)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物、聚碳酸酯(PC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、 聚氨酯、聚乙烯、聚丙烯、聚甲基戊烯、聚四氟乙烯(PTFE)、聚氯乙烯(PVC)、環(huán)狀聚烯烴共聚合物(Cyclic Olefin Copolymers ;C0C)、聚偏二氟乙烯、聚苯乙烯、聚砜、尼龍和苯乙烯-丙烯酸共聚物中的一種或者兩種以上的混合物。
12.根據(jù)權(quán)利要求4所述的微流結(jié)構(gòu),其特征在于n= 6,還包括第一儲(chǔ)液池、第二儲(chǔ)液池、第三儲(chǔ)液池、定量?jī)?chǔ)液池、第一入口、第二入口、第一出口和第二出口 ；第一入口連接第一微流通道第一分支，第一微流通道第二分支連接第二微流通道第一分支和第一儲(chǔ)液池， 第二微流通道第二分支與第三微流通道第二分支匯合后連接定量?jī)?chǔ)液池入口，定量?jī)?chǔ)液池出口連接第五微流通道第一分支以及第六微流通道第一分支，第五微流通道第二分支連接第二出口，第一連接通道和第五連接通道連接第一儲(chǔ)液池；第二入口連接第四微流通道第一分支，第四微流通道第二分支連接第三微流通道第一分支和第二儲(chǔ)液池，第三微流通道第二分支與第二微流通道第二分支匯合后連接定量?jī)?chǔ)液池入口，第三連接通道與第二連接通道連通，第六微流通道第二分支連接第三儲(chǔ)液池，第三儲(chǔ)液池連接第一出口，第四連接通道和第六連接通道連接第二儲(chǔ)液池；所述第一儲(chǔ)液池和第二儲(chǔ)液池由彈性體材料構(gòu)成。
13.根據(jù)權(quán)利要求1-12的任一項(xiàng)所述的微流結(jié)構(gòu)，其特征在于所述微流結(jié)構(gòu)由透明材料構(gòu)成。
14.根據(jù)權(quán)利要求12或13所述的微流結(jié)構(gòu)，其特征在于第一儲(chǔ)液池的體積大于第三儲(chǔ)液池的體積。
15.根據(jù)權(quán)利要求12-14的任一項(xiàng)所述的微流結(jié)構(gòu)，其特征在于第一儲(chǔ)液池、第二儲(chǔ)液池和第三儲(chǔ)液池的體積為IOOnL 200 u L，定量?jī)?chǔ)液池的體積為InL 100 u L，且第一儲(chǔ)液池、第二儲(chǔ)液池和第三儲(chǔ)液池的體積均大于定量?jī)?chǔ)液池的體積。
16.一種微流泵，包括兩個(gè)如權(quán)利要求1-3的任一項(xiàng)所述的微流結(jié)構(gòu)和一個(gè)儲(chǔ)液池，所述儲(chǔ)液池與其中一個(gè)微流結(jié)構(gòu)的微流通道第二分支以及另外一個(gè)微流結(jié)構(gòu)的微流通道第一分支相連，所述儲(chǔ)液池由彈性體材料構(gòu)成。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的微流泵，其特征在于所述儲(chǔ)液池體積為IOOnL 200u L。
全文摘要
一種微流結(jié)構(gòu)，包括1)第一微流通道，第一微流通道被第一隔斷區(qū)域分隔為兩部分，分別稱為第一微流通道第一分支和第一微流通道第二分支；2)第一流體空間，第一流體空間在第一微流通道上的投影覆蓋第一隔斷區(qū)域，與第一微流通道第一分支和第一微流通道第二分支均有交疊；3)第一隔離層，第一隔離層位于第一微流通道與第一流體空間之間，將第一微流通道與第一流體空間隔開，第一隔離層與第一隔斷區(qū)域接觸但不連接為一個(gè)整體；第一流體空間與第一微流通道第二分支通過第一連接通道連通。
文檔編號(hào)F04B53/10GK102588267SQ201210048969
公開日2012年7月18日 申請(qǐng)日期2012年2月29日 優(yōu)先權(quán)日2012年2月29日
發(fā)明者龐玉宏, 李文濤, 虞之龍, 費(fèi)鵬, 陳子天, 陳濤, 黃巖誼 申請(qǐng)人:北京大學(xué)