專利名稱：微流控分析芯片錐形儲液池的制作方法
技術領域：
本發(fā)明屬于現(xiàn)代分析科學和分析儀器技術領域，應用于生化分析微流控分析芯片中，涉及到微管道內流體壓力差調整、樣品池液面差觀測以及減少實驗過程中試驗藥品在空氣中蒸發(fā)的結構。
背景技術：
微流控分析芯片在現(xiàn)代分析科學和分析儀器中，必將取代當前生化分析試驗室的很多設備，是未來應用于生化分析的重要工具之一?，F(xiàn)有的電驅動微流控芯片儲液池是在芯片上直接加工出直徑為3～4mm，深度為1～2mm的3～4個柱形池。這種柱形結構儲液池在實際應用中存在以下問題(1)儲液池中的液面高度差對微米級管道中的流體產(chǎn)生壓力差，微小的壓力差對流體前液面流型具有明顯的影響，是引起分析過程中區(qū)帶增寬的主要因素。而該壓力差在上述柱形儲液池內的測試和調整是非常困難的。
(2)一組重復性進樣分析實驗過程中，儲液池液面暴露在空氣中的時間是20～50分鐘。微量液體的蒸發(fā)會引起儲液池內樣品濃度變化，導致分析結果不穩(wěn)定。
(3)柱形儲液池無法固定實驗用鉑金電極，實驗系統(tǒng)需要采用輔助設備將電極固定在儲液池中。一方面增加了實驗系統(tǒng)輔助設備，另一方面電極在實驗樣品中的深度不穩(wěn)定，會引起液面高度差明顯變化。
此外，壓力對微管道中流體運動特性的影響研究是微機電系統(tǒng)研究領域的重要課題之一，目前電驅動微流體研究中，研究電和壓力混合驅動流體時，還缺少一種簡單方便的定量微壓力施加方法和裝置。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的就是提供一種制作簡單，操作方便的錐形儲液池結構，該結構可以直觀地測試和調整微管道中的壓力差，消除樣品在實驗過程中的蒸發(fā)；解決微流控分析芯片由于液面壓力差引起的區(qū)帶增寬、和由于實驗樣品蒸發(fā)引起的分析結果不穩(wěn)定問題；達到進一步提高電驅動微流控分析芯片分離效率和分離準確性的目的。
本發(fā)明的技術方案是將錐形微管與微流控分析芯片進樣池粘接，形成錐形儲液池結構。錐形微管底部的大端孔與微流控芯片基體粘接，錐形微管上部的小端孔作為進液孔，錐形微管管壁上刻有等分刻度線。
實現(xiàn)本發(fā)明目的的過程分為，液面觀測、液面調整、防止蒸發(fā)、固定電極和定量壓力調整。具體方案如下液面觀測將錐形儲液池與微流控分析芯片上蓋片粘接，由于提高了液面高度，同時錐形微管上端直徑小，液體由于表面張力作用形成的凹面或者凸面面積小，有效減小了目視觀測誤差，可以直接目視觀測液面高度差。
液面調整由于錐形結構上端小孔直徑約為1.0mm，采用洗耳球等簡單方法可以在液面施加正向或者反向壓力，促使液體在微管道中加速流動。這樣，在目視觀測粗調液面高度基礎上，進一步快速微調液面高度。
防止蒸發(fā)錐形結構上端小孔直徑約1.0mm，可以有效減小儲液池內的液體蒸發(fā)；此外，鉑金電極絲直徑一般為0.8～0.9mm，當電極進入儲液池中時，可以進一步減少儲液池內的液體蒸發(fā)，蒸發(fā)速度約為4mm直徑柱形儲液池蒸發(fā)速度的2.0％。
固定電極電極進入儲液池時，依靠錐形結構上端小孔固定，減少了固定電極的輔助裝置；而且由于電極進入儲液池的角度和長度固定，不會由于電極不穩(wěn)定破壞儲液池液面的平衡。
定量壓力調整本發(fā)明提出的錐形儲液池結構可以擴展應用到微流體基礎研究中，研究壓力和電混合驅動流體的運動特性。錐形管上端直徑變小，微量液體可以產(chǎn)生更靈敏的高度差變化。通過前述方法調整儲液池內液面高度差，計算出微管道內流體出入口之間的壓力差。
本發(fā)明的效果和益處是克服了電驅動微流控分析芯片應用中存在的問題，可以減小微流控分析芯片液相分離分析中由于液面壓力差引起的區(qū)帶增寬效應；有效消除實驗過程中液體蒸發(fā)，提高了分析結果的穩(wěn)定性；結構本身可以起到固定電極的作用，減少了目前應用中固定電極輔助設備；還可用于定量研究微小壓力變化對電驅動流體運動的影響。結構簡單，制作方便。


附圖是錐形儲液池結構示意圖。
圖中1.錐形微管，2.芯片進樣池，3.膠粘劑，4.微流控芯片上蓋片，5.微流控芯片下蓋片，6.微管道，7.錐形微管大端孔，8.等分刻度線，9.錐形微管小端孔。
Ws為錐形微管上端孔直徑，Wx為錐形微管下端孔直徑，H為儲液池高度尺寸，S為管壁厚度。
具體實施例方式
以下結合技術方案、附圖和實驗過程對本發(fā)明做詳細說明。
本發(fā)明制作步驟如下錐形微管1的基體材料根據(jù)實驗樣品而定，要求和樣品藥品之間不發(fā)生化學反應。采用環(huán)氧樹脂膠粘劑中的509膠，將錐形微管1和微流控芯片上蓋片4上的芯片進樣池2粘接起來。采用509環(huán)氧樹脂膠的原因是其與塑料等有機材料不容易發(fā)生化學反應，且固化后透明性好。
錐形微管小端孔9的直徑Ws由鉑金電極直徑和加液器針頭直徑?jīng)Q定。鉑金電極和加液器針頭直徑一般選擇0.8～0.9mm之間，選擇錐形微管小端孔9直徑Ws為1.0mm為宜。
錐形微管大端孔7直徑Wx由芯片進樣池2的孔徑?jīng)Q定，錐形微管大端孔7直徑Wx比芯片進樣池2孔徑大2～3mm。如果Wx太小，則在粘接操作過程中，液態(tài)膠粘劑3容易流入芯片進樣池2阻塞微管道6。
本發(fā)明使用實施例采用5～10cm長的注射器針頭，伸入芯片進樣池2底部，從下至上將實驗樣品注入儲液池約三分之一處，這樣可以避免產(chǎn)生氣泡。根據(jù)刻度線8目測各儲液池液面高度一致。用洗耳球在儲液池小端孔9施加正向或者反向壓力，微調整儲液池中液面高度，進一步消除液面壓差。
將鉑金電極從錐形微管小端孔9伸入芯片進樣池2的底部，以減小調整好的液面高度差變化；錐形微管小端孔9將鉑金電極固定好后，電極在實驗樣品中的深度不變，可以保持實驗過程中液面平衡。
鉑金絲作為電極使用，減小錐形微管小端孔9的面積，防止樣品溶液的蒸發(fā)。
該結構用于定量研究壓力變化對電驅動流場的影響操作不再敘述。
權利要求
1.一種微流控分析芯片錐形儲液池，其特征是儲液池為錐形微管結構，其錐形微管底部的大端孔(7)與微流控芯片基體粘接，錐形微管上部的小端孔(9)作為進液孔，防止液體的蒸發(fā)，錐形微管管壁上刻有等分刻度線(8)。
2.如權利要求1所述的錐形儲液池結構，其特征是采用膠粘劑將儲液池粘結在微流孔芯片上蓋片(4)，并與微流控芯片下蓋片(5)連接；或者是在微流孔分析芯片上直接制成錐形儲液池結構。
全文摘要
本發(fā)明屬于現(xiàn)代分析科學和分析儀器技術領域。其特征是儲液池為錐形微管結構，其錐形微管底部的大端孔與微流控芯片基體粘接，錐形微管上部的小端孔作為進液孔，防止液體的蒸發(fā)，錐形微管管壁上刻有等分刻度線。采用膠粘劑將儲液池粘結在微流孔芯片上蓋片，并與微流控芯片下蓋片連接；或者是在微流孔分析芯片上直接制成錐形儲液池結構。本發(fā)明的效果和益處是減小微流控分析芯片液相分離分析中由于液面壓力差引起的區(qū)帶增寬效應；有效消除實驗過程中液體蒸發(fā)，提高了分析結果的穩(wěn)定性；結構本身可以起到固定電極的作用，減少了目前應用中固定電極輔助設備；還可用于定量研究微小壓力變化對電驅動流體運動的影響。
文檔編號G01N33/48GK1614419SQ20041008283
公開日2005年5月11日 申請日期2004年11月30日 優(yōu)先權日2004年11月30日
發(fā)明者黎永前, 徐征, 劉沖, 王立鼎 申請人:大連理工大學