一种微流控芯片的接口结构及其利记博彩app和应用的利记博彩app
【专利摘要】本发明涉及一种微流控芯片的接口结构及其利记博彩app和应用。所述微流控芯片的接口结构包括引流管、微流通道入/出口、第一密封层和第二密封层，所述引流管插入所述微流通道入/出口中形成过盈配合，所述第一密封层为密封胶，所述密封胶粘结所述引流管与所述微流通道入/出口，所述第二密封层的材料与所述微流控芯片的材料相同，所述第二密封层覆盖所述第一密封层并与所述微流控芯片和引流管粘贴。本发明的接口结构具有封接牢固、耐受压力强的特点，能够满足微流控芯片高通量合成等需要较高流速的实验需求。
【专利说明】一种微流控芯片的接口结构及其利记博彩app和应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及微流通道的封接【技术领域】，尤其涉及一种微流控芯片的接口结构及其利记博彩app和在微流控装置的封接中的应用。
【背景技术】
[0002]微流控技术是近年来发展起来的在微/纳尺度控制流体流动的技术。因其使用方便、价格低廉，已经广泛应用到生物分析、细胞和微生物培养以及药物合成筛选等领域，是下一代病原体检测、生物学研究以及药物合成、筛选平台构建的基础。
[0003]聚二甲基硅氧烷(PDMS)是一种具有透光性好、高生物相容性等突出优点的聚合物，以PDMS为主要材料的微流控芯片已经被广泛应用于病原体检测、细胞和微生物培养以及药物合成筛选等领域。此外，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、热塑性弹性体(TPE)、聚氨酯丙烯酸甲酯(PUMA)或紫外固化胶(如Norland紫外固化胶)也常作为微流控芯片的材料。
[0004]然而，在微流控芯片上进行实验时面临许多问题，包括细菌污染、管道堵塞、产生气泡以及管道封接处封接不牢等。微流控芯片与流体引入/引出管道封接处封接不牢的问题极大地限制了微流控芯片的应用。封接不牢的问题通常在需要在微流管道中引入较大压力时出现，该问题极大地限制了流体在微流控管道中流动的速度或能形成的压力，影响微流控芯片在分析和合成时的通量以及分离效果。因此，封接问题已经成为长期阻碍微流控芯片进一步发展应用的障碍。
[0005]目前，国内外已经有人关注这个问题，并且提出了一些解决方法，例如O型环封接法、直接插管法和用环氧胶封接法等，但这些方法依然存在利记博彩app复杂、封接不牢和耐受压力小等问题。
【发明内容】
[0006]针对微流控芯片与流体引入/引出管道封接处封接不牢的问题，本发明提供一种微流控芯片的接口结构及其利记博彩app和在微流控装置的封接中的应用，本发明的接口结构具有封接牢固、耐受压力强的特点。
[0007]在第一方面，本发明提供一种微流控芯片的接口结构，包括引流管、微流通道入/出口、第一密封层和第二密封层，所述引流管插入所述微流通道入/出口中形成过盈配合，所述第一密封层为密封胶，所述密封胶粘结所述引流管与所述微流通道入/出口，所述第二密封层的材料与所述微流控芯片的材料相同，所述第二密封层覆盖所述第一密封层并与所述微流控芯片和引流管粘贴。
[0008]作为本发明的优选实施方式，所述微流控芯片的材料为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、热塑性弹性体(TPE)、聚氨酯丙烯酸甲酯(PUMA)或紫外固化胶，例如Norland紫外固化胶，优选为聚二甲基硅氧烷。
[0009]作为本发明的优选实施方式，所述密封胶为娃胶，例如Dow Coning公司的3145系列硅胶，或环氧胶，优选为硅胶。[0010]作为本发明的优选实施方式，所述引流管的材料为聚乙烯(PE)、聚醚醚酮(PEEK)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、热塑性聚氨酯弹性体橡胶(TPU)或TPX (日本三井化学株式会社)，优选PE。
[0011]作为本发明的优选实施方式，所述微流通道是通过模具制作的微流控芯片的有通道面与塑料或玻璃片紧密贴合形成的，所述微流通道入/出口位于所述微流控芯片的与塑料或玻璃片贴合面的背面。
[0012]作为本发明的优选实施方式，所述微流通道入/出口和所述引流管的横截面均为圆形；所述微流通道入/出口的口径为0.5-1.5_，所述引流管的外径为0.6-1.8_，并且所述引流管的外径大于所述微流通道入/出口的口径。
[0013]优选地，所述微流通道入/出口的口径为0.81mm，所述引流管的外径为1mm。
[0014]优选地，所述微流通道的深度不低于ΙΟμπι，以保证流体流动需要的足够空间。
[0015]优选地，所述微流控芯片的厚度不低于4mm，优选4_6mm，以保证微流控芯片足够的强度。
[0016]优选地，所述第二密封层的厚度为2-3mm,以保证足够的密封效果,厚度低于2mm虽然也能有较强的密封能力，但是其密封性会下降，厚度高于3mm时的密封效果并没有明显的提升，但是会造成材料的浪费。
[0017]在第二方面，本发明提供一种如第一方面所述的接口结构的利记博彩app，包括:在引流管的端口处涂抹未固化的密封胶；然后将所述引流管插入微流控芯片上预先打出的微流通道入/出口形成过盈配合，并使所述密封胶粘结所述引流管与所述微流通道入/出口；最后用与所述微流控芯片相同且未固化的材料浇注在所述密封胶上，待其固化后形成覆盖所述密封胶并与所述微流控芯片和引流管粘贴的第二密封层。
[0018]作为本发明的优选实施方式，所述微流控芯片是以聚二甲基硅氧烷为材料并利用模具制作的。
[0019]在本发明的一个优选实施方式中，将未固化的PDMS按照单体和固化剂10:l(v:v)的比例(根据具体需要可以在5:1?15:1范围内调整)配成混合溶液，浇注到模具中，在80?100°C下固化15min?2h,形成厚度约为4?6mm的微流控芯片，其中一面是有通道面。然后，使用打孔器在有通道面的背面打出连通外界和通道的通孔，作为微流通道入/出口，用于样品的流入或者产物或反应废液的流出。所述微流通道入/出口的形状一般是圆形，其口径可以根据具体需要设定，比如可以设定口径为0.5-1.5mm，所述口径的大小由打孔器的内外径决定，本发明一个【具体实施方式】中，打孔器的内径为0.5_、外径为0.81_。
[0020]在本发明的一个优选实施方式中，制作完带有微流通道和通孔的微流控芯片之后，取外径略微大于所述微流通道入/出口 口径的引流管，在其端口处涂抹少量未固化硅胶(比如Dow Coning公司的3145系列)，然后将引流管插入微流控芯片上预先打出的微流通道入/出口，所述引流管外径为1mm，略大于微流通道入/出口 口径的0.81mm,因此二者形成过盈配合，将引流管牢固地固定在微流通道入/出口内，保证了二者结合的强度和密封性。本发明一个【具体实施方式】中，引流管的材料是PE，当然还可以采用PEEK、PVC、PP、TPU或TPX等；密封胶采用Dow Coning公司的3145系列娃胶,也可以采用环氧胶,只要能将引流管和微流通道入/出口紧密粘结在一起即可。
[0021]在本发明的一个优选实施方式中，接下来用未固化PDMS (按照单体和固化剂10:1(V: V)的比例)整体烧注在所述密封胶上,在80?100°C下固化15min?2h (优选80°C下固化固化40min),形成厚度为2?3mm的PDMS材质的第二密封层。
[0022]在本发明的一个优选实施方式中，待所述第二密封层形成之后，用等离子体处理所述微流控芯片的有通道面与塑料或玻璃片的表面，使它们紧密键合形成密封接口结构；其中处理时间可以在0.5-5min内选择,优选lmin。
[0023]作为本发明的另一个优选实施方式，在用模具制作出微流控芯片之后，预先用等离子体处理所述微流控芯片的有通道面与塑料或玻璃片的表面，使它们紧密键合形成密封接口结构，然后在进行密封胶密封和PDMS密封处理。
[0024]在第三方面，本发明提供一种微流控装置，所述微流控装置采用第一方面所述的接口结构实现封接。
[0025]在第四方面，本发明提供一种如第一方面所述的接口结构在微流控装置的封接中的应用。
[0026]相比现有技术，本发明的优势体现在:
[0027](I)本发明的引流管插入所述微流通道入/出口中形成过盈配合，从而将引流管牢固地固定在微流通道入/出口内，保证了二者结合的强度和密封性；
[0028](2)本发明选用的密封胶与微流控芯片的材料(尤其是硅胶与PDMS)具有高度相似性，可以形成紧密结合，作为第一密封层能够有效防止微流通道入/出口处流体的渗漏，同时防止后续步骤中浇注的未固化PDMS顺引流管外壁流入微流通道中而堵塞芯片；
[0029](3)采用与所述微流控芯片相同的材料浇注形成第二密封层，尤其是PDMS材质的芯片上浇注未固化PDMS后，加热固化能够提高接口处的整体强度，进一步提高接口接合的紧密度；
[0030](4)本发明的接口结构能够耐受4.6Mpa压力，相当于现有方法10倍以上的压力，可以满足微流控芯片高通量合成等需要较高流速的实验需求。
【专利附图】
【附图说明】
[0031]图1为本发明的微流控芯片的接口结构示意图；其中A为部分分解状态示意图，B为整体组装状态示意图。
[0032]图2为本发明的微流控芯片的接口结构用于高通量纳米颗粒合成实验示意图。
[0033]图3为本发明的微流控芯片的接口结构的耐压能力测试结果的图片。
[0034]附图标记说明:
[0035]1-引流管；2_微流通道入/出口；3-第一密封层(或称密封胶)；4-第二密封层；5-微流控芯片；6_塑料或玻璃片；7_水相入口 ；8_有机相入口。
【具体实施方式】
[0036]下面将结合附图并通过【具体实施方式】对本发明的微流控芯片的接口结构展开详细描述。
[0037]请参考图1，本发明的微流控芯片5的接口结构包括引流管1、微流通道入/出口
2、第一密封层3和第二密封层4，所述引流管I的外径大于所述微流通道入/出口 2的口径，其插入所述微流通道入/出口 2中形成过盈配合，所述第一密封层3即为密封胶，所述密封胶粘结所述引流管I与所述微流通道入/出口 2，所述第二密封层4的材料与所述微流控芯片5的材料相同，所述第二密封层4覆盖所述第一密封层3并与所述微流控芯片5和引流管I粘贴。塑料或玻璃片6与微流控芯片5紧密贴合。
[0038]下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述。本领域技术人员将会理解，以下实施例仅为本发明的优选实施例，以便于更好地理解本发明，因而不应视为限定本发明的范围。
[0039]下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法；所用的实验材料，如无特殊说明，均为自常规生化试剂厂商购买得到的。
[0040]实施例1
[0041]在本实施例中，将未固化的PDMS按照单体和固化剂10:1 (v:v)的比例配成混合溶液，烧注到模具中，在80°C下固化2h (或在100°C下固化15min),形成厚度约为4?6mm的微流控芯片，其中一面是有通道面。
[0042]从模具中取出微流控芯片，使用内径为0.5_、外径为0.81mm的打孔器在有通道面的背面打出连通外界和通道的圆形通孔，作为微流通道入/出口，用于样品的流入或者产物或反应废液的流出。
[0043]打孔之后，取外径为Imm的PE引流管，在其端口处涂抹少量未固化的Dow Coning公司的3145系列硅胶，然后将引流管插入微流控芯片上预先打出的微流通道入/出口使二者形成过盈配合，将引流管牢固地固定在微流通道入/出口内。
[0044]接下来用未固化PDMS (按照单体和固化剂10:1 (v:v)的比例)整体浇注在所述密封胶上，在80°C下固化固化40min，形成厚度为2?3mm的PDMS材质的第二密封层。
[0045]待所述第二密封层形成之后，用等离子体处理所述微流控芯片的有通道面与塑料或玻璃片的表面，使它们紧密键合形成密封接口结构，处理时间为lmin。
[0046]实施例2
[0047]在本实施例中，将PMMA在240_270°C下融化，浇注到温度为35_70°C的模具中，待其固化后形成厚度约为4?6_的微流控芯片，其中一面是有通道面。
[0048]从模具中取出微流控芯片，使用内径为0.5mm、外径为0.81mm的打孔器在有通道面的背面打出连通外界和通道的圆形通孔，作为微流通道入/出口，用于样品的流入或者产物或反应废液的流出。
[0049]打孔之后，取外径为Imm的PEEK引流管，在其端口处涂抹少量未固化的DowConing公司的3145系列硅胶，然后将引流管插入微流控芯片上预先打出的微流通道入/出口使二者形成过盈配合，将引流管牢固地固定在微流通道入/出口内。
[0050]接下来用240_270°C下融化的PMMA整体浇注在所述密封胶上，待其固化后形成厚度为2?3mm的PMMA材质的第二密封层。
[0051]待所述第二密封层形成之后，用等离子体处理所述微流控芯片的有通道面与塑料或玻璃片的表面，使它们紧密键合形成密封接口结构，处理时间为5min。
[0052]实施例3
[0053]本实施例采用实施例1制作的微流控芯片的接口结构用于纳米颗粒高通量合成中。请参考图2，本实施例的微流控装置的水相入口 7和有机相入口 8按照实施例1所述的方法制作接口结构，完成微流控装置的封接。从水相入口 7通入纯净水，从有机相入口 8通Λ 2wt%PLGA溶液(即聚乳酸-羟基乙酸共聚物溶液，溶剂为N，N- 二甲基甲酰胺)，水相和有机相的流速比可根据需要调节，优选三入口的流速比为200 (水相):10 (有机相):200 (水相)。由于极高的流速比使得液体在入口处产生强烈混合，使PLGA迅速从溶液中析出，从而可以高通量生产PLGA纳米颗粒。通过调节不同流速比，能够可控合成不同粒径大小的纳米颗粒。
[0054]实施例4
[0055]本实施例对按照实施例1制作的微流控芯片的接口结构进行耐压能力测试。按照实施例1制作的微流控芯片的管道结构为横截面50Χ50μπι的矩形、长度6cm的直管道。以只涂抹硅胶后插管制备的接口结构作为对照。分别通入含有黑色颜料的纯水，流速分别为5ml,/h、IOmT,/h、2OmI,/h、3OmI,/h、40m丨,/h、5OmI,/h 和 60mL/h,实验持续到完成通入 5mL 液体为止或接口漏液为止。结果如图3所示，图3A为按照实施例1制作的微流控芯片的接口结构进行耐压能力测试，按照流速为60mL/h完成通入5mL液体为止没有发生漏液现象(图3A中箭头所指处未见黑色液滴)；图3B为按照对照制作的微流控芯片的接口结构进行耐压能力测试，按照流速为5mL/h未完成通入5mL液体时即发生漏液现象(图3B中箭头所指黑色液滴)。可见，本发明的接口结构至少能够耐受相当于对照所述现有技术10倍以上的压力，测得耐受压力至少4.6Mpa。
[0056] 申请人:声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细特征以及详细方法，但本发明并不局限于上述详细特征以及详细方法，即不意味着本发明必须依赖上述详细特征以及详细方法才能实施。所属【技术领域】的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明选用组分的等效替换及辅助成分的添加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。
【权利要求】
1.一种微流控芯片的接口结构，包括引流管、微流通道入/出口、第一密封层和第二密封层，所述引流管插入所述微流通道入/出口中形成过盈配合，所述第一密封层为密封胶，所述密封胶粘结所述引流管与所述微流通道入/出口，所述第二密封层的材料与所述微流控芯片的材料相同，所述第二密封层覆盖所述第一密封层并与所述微流控芯片和引流管粘贴。
2.根据权利要求1所述的接口结构，其特征在于，所述微流控芯片的材料为聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、热塑性弹性体、聚氨酯丙烯酸甲酯或紫外固化胶，优选为聚二甲基娃氧烧。
3.根据权利要求1或2所述的接口结构，其特征在于，所述密封胶为硅胶或环氧胶，优选为娃胶。
4.根据权利要求1-3任一项所述的接口结构，其特征在于，所述引流管的材料为聚乙烯、聚醚醚酮、聚氯乙烯、聚丙烯、热塑性聚氨酯弹性体橡胶或TPX，优选聚乙烯。
5.根据权利要求1-4任一项所述的接口结构，其特征在于，所述微流通道是通过模具制作的微流控芯片的有通道面与塑料或玻璃片紧密贴合形成的，所述微流通道入/出口位于所述微流控芯片的与塑料或玻璃片贴合面的背面。
6.根据权利要求1-5任一项所述的接口结构，其特征在于，所述微流通道入/出口和所述引流管的横截面均为圆形；所述微流通道入/出口的口径为0.5-1.5mm，所述引流管的外径为0.6-1.8_，并且所述引流管的外径大于所述微流通道入/出口的口径； 优选地，所述微流通道入/出口的口径为0.81mm，所述引流管的外径为Imm ； 优选地，所述微流通道的深度不低于10 μ m ; 优选地，所述微流控芯片的厚度不低于4mm,优选4-6mm ； 优选地，所述第二密封层的厚度为2-3mm。
7.—种如权利要求1-6任一项所述的接口结构的利记博彩app，包括:在引流管的端口处涂抹未固化的密封胶；然后将所述引流管插入微流控芯片上预先打出的微流通道入/出口形成过盈配合，并使所述密封胶粘结所述引流管与所述微流通道入/出口 ；最后用与所述微流控芯片相同且未固化的材料浇注在所述密封胶上，待其固化后形成覆盖所述密封胶并与所述微流控芯片和引流管粘贴的第二密封层。
8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述微流控芯片是以聚二甲基硅氧烷为材料并利用模具制作的； 优选地，待所述第二密封层形成之后，用等离子体处理所述微流控芯片的有通道面与塑料或玻璃片的表面，使它们紧密键合形成密封接口结构；或 优选地，预先用等离子体处理所述微流控芯片的有通道面与塑料或玻璃片的表面，使它们紧密键合形成密封接口结构。
9.一种微流控装置，其特征在于，所述微流控装置采用如权利要求1-6任一项所述的接口结构实现封接。
10.一种如权利要求1-6任一项所述的接口结构在微流控装置的封接中的应用。
【文档编号】B01L3/00GK103816950SQ201410059322
【公开日】2014年5月28日 申请日期:2014年2月21日 优先权日:2014年2月21日
【发明者】蒋兴宇, 王纪东, 孙佳姝, 靳钰 申请人:国家纳米科学中心