專利名稱：用于產(chǎn)生連續(xù)濃度梯度和輸出獨(dú)立濃度的微流控芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
用于產(chǎn)生連續(xù)濃度梯度和輸出獨(dú)立濃度的微流控芯片技術(shù)領(lǐng)域[0001]本實(shí)用新型涉及微流控技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種用于產(chǎn)生連續(xù)濃度梯度和輸出獨(dú)立濃度的微流控芯片。
背景技術(shù)：
[0002]化合物的濃度是所有化學(xué)和生物反應(yīng)中的重要參數(shù)。一般而言，要測定化合物作用于一個(gè)生物體系的有效濃度時(shí)，需要制備一系列遞升或遞降的濃度，并對(duì)每個(gè)濃度進(jìn)行測試。由于遞升或遞降的濃度均以串行形式產(chǎn)生，且最高與最低濃度往往相差幾個(gè)數(shù)量級(jí)， 因此化合物濃度梯度的制備對(duì)化學(xué)和生物實(shí)驗(yàn)影響非常大。[0003]微流控芯片能實(shí)現(xiàn)濃度梯度的并行生成，且具有自動(dòng)化和高重復(fù)性等性質(zhì)，所以一直備受關(guān)注。以微流控芯技術(shù)產(chǎn)生濃度梯度的代表結(jié)構(gòu)有T型微流管。該結(jié)構(gòu)有兩個(gè)進(jìn)樣和一個(gè)出樣口，化合物與緩沖液在T型管交叉點(diǎn)接觸后沿出樣管下游以擴(kuò)散作用混合， 由于出樣管的管徑不變，因此T型管的擴(kuò)散距離不變。[0004]在對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的研究和實(shí)踐過程中，本實(shí)用新型的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)，在低流速的條件下，T型管所產(chǎn)生的濃度梯度只集中在僅僅數(shù)百微米內(nèi)，難以有效地利用。提升流速雖然有助于增寬T型管的濃度梯度，但對(duì)于脆弱的生物細(xì)胞而言，提升流速所增加的剪切力對(duì)細(xì)胞活性有不良影響。因此以T型微流管進(jìn)行的細(xì)胞實(shí)驗(yàn)通量也一般較低。由于溶液的高效擴(kuò)散混和使得寬的濃度梯度很難獲得，而形成特定的濃度梯度在很多生物和化學(xué)研究過程中具有極其重要的作用。實(shí)用新型內(nèi)容[0005]本實(shí)用新型實(shí)施例提供種用于產(chǎn)生連續(xù)濃度梯度和輸出獨(dú)立濃度的微流控芯片。[0006]一種用于產(chǎn)生連續(xù)濃度梯度和輸出獨(dú)立濃度的微流控芯片，包括二個(gè)進(jìn)樣微流管道，一個(gè)微流池和若干個(gè)輸出獨(dú)立濃度的微流管道；所述進(jìn)樣微流管道和輸出濃度的微流管道均直接與微流池相連接。[0007]可選的，所述的微流控芯片中的微流池的橫切面可以是等腰三角形；可選的，所述的二個(gè)進(jìn)樣微流管道直接與等腰三角形樣品池的底邊相連接；所述的輸出濃度的微流管道直接與等腰三角形樣品池的兩個(gè)側(cè)邊相連接。[0008]在本實(shí)用新型提供的微流控芯片中，由于微流池的橫切面是一等腰三角形且二個(gè)進(jìn)樣管從三角形的底部進(jìn)樣，增大了溶質(zhì)擴(kuò)散的距離，而這距離是由等腰三角形的底部至頂部逐漸減少，因而在低流速情況下也能降低混合效率，使整個(gè)微流池的兩等邊都維持著一定的濃度差，有效地增加濃度梯度的覆蓋率。本微流控芯片的微流池兩側(cè)邊與輸出獨(dú)立濃度的多支管相接可進(jìn)一步增加濃度梯度的覆蓋率，因?yàn)橐徊糠莸乃鹘?jīng)支管離開微流池時(shí)把一部份溶質(zhì)一并帶走，能增加微流池中濃度梯度與起始濃度之間的差距，是一種基于對(duì)流運(yùn)輸達(dá)到生成更寬的濃度梯度的設(shè)置。而傳統(tǒng)T形微流管道只有一個(gè)既短且不變的擴(kuò)散距離，在低流速下溶質(zhì)僅能夠在數(shù)百微米內(nèi)混合，即使T形管道的下流管道長度增加也無法獲得更寬的濃度梯度。[0009]本實(shí)用新型的有益效果是微流控芯片的三角形結(jié)構(gòu)有利于減小擴(kuò)散混和效率， 使得在低流速下也能夠獲得很寬的濃度梯度。微流池兩側(cè)邊接上的支管能通過對(duì)流運(yùn)輸進(jìn)一步擴(kuò)寬濃度梯度。由于三角形微流池的面積有限，獲得的連續(xù)性濃度梯度較難被充分利用，支管能從微流池中引出連續(xù)性濃度并混合成多個(gè)獨(dú)立濃度，隨著支管的延伸運(yùn)輸至芯片其他區(qū)域，更有效地利用生成的濃度梯度。本微流控芯片還具有制作簡單、微型化、操作方便且不須依賴主動(dòng)式器件產(chǎn)生濃度梯度等優(yōu)點(diǎn)。[0010]本實(shí)用新型提供的微流控芯片可以與現(xiàn)有的用于細(xì)胞固定的微流控芯片整合，通過固定神經(jīng)細(xì)胞瘤細(xì)胞，以實(shí)現(xiàn)高通量麻痹性貝類毒素的檢測。


[0011]圖1是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微流控芯片中等腰三角形微流池及出入口的位置圖；[0012]圖2是本實(shí)用新型實(shí)施例提供的微流控芯片中產(chǎn)生的濃度梯度經(jīng)過支管后形成獨(dú)立濃度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)；[0013]圖3是在于圖2相同實(shí)驗(yàn)條件下利用軟件Fluent 6. 0生成的數(shù)學(xué)模擬圖。
具體實(shí)施方式
[0014]本實(shí)用新型實(shí)施例提供一種用于產(chǎn)生連續(xù)濃度梯度和輸出獨(dú)立濃度的微流控芯片，以下進(jìn)行詳細(xì)說明。[0015]理論上，三角形微流管的兩側(cè)邊能產(chǎn)生無限個(gè)連續(xù)性濃度，實(shí)際上可用的獨(dú)立濃度數(shù)目則受三角形的幾何尺度所限。要進(jìn)一步提升獨(dú)立濃度的數(shù)目可以增大等腰三角形結(jié)構(gòu)和/或縮小輸出微流管的寬度。本實(shí)用新型實(shí)施例以八個(gè)輸出管道為例，進(jìn)一步闡述本實(shí)用新型內(nèi)容。[0016]請(qǐng)參見圖1，圖1所示的是微流控芯片中等腰三角形微流池及出入口的位置圖微流控芯片由緩沖液入口，試劑入口及A-H八個(gè)出口組成，微流控芯片是用聚二甲基硅氧烷注塑成型。試劑入口可以輸入單一或多種溶質(zhì)的混合液，本實(shí)施例以熒光素與Cy5-dUTP的混合試劑液為例在二個(gè)進(jìn)樣口分別加入緩沖液和熒光素(IOyM)與Cy5-dUTP(10yM)的混合試劑。以共聚焦熒光顯微鏡觀察，其中熒光素激發(fā)波長為488nm，發(fā)射濾光片選擇為 505-530nm, Cy5_dUTP激發(fā)波長為633nm，發(fā)射濾光片選擇為LP 650nm，并以光電倍增管拍攝記錄。如圖1的顯微鏡照片(只顯示熒光素的熒光信號(hào))所示，三角形微流管的兩等邊能產(chǎn)生濃度梯度。圖1中的熒光強(qiáng)度與距離關(guān)系圖是沿顯微鏡照片中兩條白色虛線處讀取芯片內(nèi)不同且連續(xù)的濃度梯度分布情況，可見靠近混合試劑進(jìn)口端的濃度最高，濃度沿三角形底端往頂端方向續(xù)漸下降，與由緩沖液端往頂端方向的濃度分布情況成鏡像關(guān)系。[0017]請(qǐng)參閱圖2，圖2是芯片中產(chǎn)生的濃度梯度經(jīng)過支管后形成獨(dú)立濃度的實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)， 圖2所示為圖1中連續(xù)性濃度經(jīng)過支管A-H后形成的不連續(xù)獨(dú)立濃度，信號(hào)讀取位置處于距微流池等邊Imm的各條支管下游。由支管B可見，利用不同溶質(zhì)的擴(kuò)散系數(shù)差異，微流池對(duì)熒光素與Cy5-dUTP的輸出作出了一定程度的分餾。圖3是在于圖2相同實(shí)驗(yàn)條件下生成的數(shù)學(xué)模擬圖利用Fluente. 0構(gòu)建最少有300000結(jié)節(jié)的等腰三角形池及相關(guān)支管模型，4并設(shè)定三個(gè)維度方向的流速、試劑濃度、連續(xù)性參數(shù)的收斂準(zhǔn)則為10_5。圖3可證明實(shí)驗(yàn)和模擬結(jié)果中的分餾及濃度梯度趨勢均一致。[0018] 以上對(duì)本實(shí)用新型實(shí)施例所提供的用于產(chǎn)生連續(xù)濃度梯度和輸出獨(dú)立濃度的微流控芯片進(jìn)行了詳細(xì)介紹，本文中應(yīng)用了具體個(gè)例對(duì)本實(shí)用新型的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本實(shí)用新型的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本實(shí)用新型的思想，在具體實(shí)施方式
及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本實(shí)用新型的限制。
權(quán)利要求1.一種用于產(chǎn)生連續(xù)濃度梯度和輸出獨(dú)立濃度的微流控芯片，其特征在于，包括二個(gè)進(jìn)樣微流管道，一個(gè)微流池和若干個(gè)輸出獨(dú)立濃度的微流管道；所述進(jìn)樣微流管道和輸出濃度的微流管道均直接與微流池相連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于產(chǎn)生連續(xù)濃度梯度和輸出獨(dú)立濃度的微流控芯片，其特征在于所述微流池的橫切面是等腰三角形的。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于產(chǎn)生連續(xù)濃度梯度和輸出獨(dú)立濃度的微流控芯片，其特征在于所述二個(gè)進(jìn)樣微流管道直接與等腰三角形樣品池的底邊相連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的用于產(chǎn)生連續(xù)濃度梯度和輸出獨(dú)立濃度的微流控芯片，其特征在于所述輸出濃度的微流管道直接與等腰三角形樣品池的兩個(gè)側(cè)邊相連接。
5.根據(jù)權(quán)利要求1 4中任一項(xiàng)所述的用于產(chǎn)生連續(xù)濃度梯度和輸出獨(dú)立濃度的微流控芯片，其特征在于所述微流控芯片是用聚二甲基硅氧烷注塑成型。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種用于產(chǎn)生連續(xù)濃度梯度和輸出獨(dú)立濃度的微流控芯片，其特征在于包括二個(gè)進(jìn)樣微流管道，一個(gè)微流池和若干個(gè)輸出獨(dú)立濃度的微流管道。所述微流控芯片中微流池的最優(yōu)橫切面設(shè)置是等腰三角形。本微流控芯片的三角形結(jié)構(gòu)有利于減小擴(kuò)散混和效率，使得在低流速下也能夠獲得很寬的濃度梯度。本微流控芯片還具有制作簡單、操作方便、體積小和微型化等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C12M1/34GK202290071SQ20112025353
公開日2012年7月4日 申請(qǐng)日期2011年7月18日 優(yōu)先權(quán)日2011年7月18日
發(fā)明者岳振峰, 易長青, 李卓榮, 沈金燦, 肖來龍 申請(qǐng)人:華南理工大學(xué), 深圳市檢驗(yàn)檢疫科學(xué)研究院