一种用于薄层层析法教学的微芯片的制作方法

本实用新型涉及分析化学教学器具技术领域，具体涉及一种基于微流控芯片技术制作的用于薄层层析法教学的微芯片。

背景技术：

本技术属于微型化化学反应装置和微流控芯片技术的交叉领域，其主要思路是利用微流控芯片的制作技术，制作新型微型化分析化学教学器具，Manz A等人于20世纪90年代初首次提出了微型全分析系统(miniaturized total analysis system，μ-TAS)的概念。其中的微流控芯片综合了分析化学、微机电系统(mi-cro-electro-mechanical system，MEMS)、计算机、材料学、生物医学等多学科领域，将化学实验室的各项功能如样品预处理、进样、分离与检测等，集成到信用卡大小的芯片上，实现实验室的微型化，可以大大缩短整个分析流程所需要的时间；也能将试剂的消耗降低到微升甚至纳升级，可以实现多种分析功能。从本世纪初开始，微流控芯片技术得到了飞速发展，已经广泛应用于芯片毛细管电泳、材料合成、免疫分析、细胞操纵、蛋白质结晶研究等众多领域，是分析科学研究的热点之一。但是该技术目前主要是应用在科研方面，教研方面应用较少，然而微芯片法耗材少，便携性好等特点恰恰符合绿色化学、微型化化学实验的要求，也方便实现理实一体化教学，因此其在教学领域也具有非常广泛的应用前景。另一方面，目前微芯片制作的技术如MEMS技术等较为昂贵，这也限制了其在教学领域的应用。

微型化实验是20世纪80年代崛起，国际上公认的能体现绿色化学理念的化学实验的新技术和新方法。其具有节约药品，节省时间，减少实验的“三废”等优点，引起了国内外实验教学人员的普遍重视。但是微型化装置一般来说还是需要有配套的水电等设施，无法真正带入课堂进行实验，同时仪器设备需要特制，因此价格上也较贵，无法实现教师乃至学生对反应装置的自我设计。

如对于薄层层析法的教学，该法可以通过薄层层析缸进行实验，但是其体积较大，展开所需要耗费的试剂多，且配置不同比例展开剂的过程非常繁琐，因此设计出一款用于薄层层析法教学用的微芯片，操作简单，不费试剂，又能直观的让学生理解展开剂对R_f的影响，是非常有意义的。

技术实现要素：

本实用新型要解决的技术问题是设计出一种便携的、可以在课堂上直接演示薄层层析法的微芯片，可达到更好的教学效果。

为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：一种用于薄层层析法教学的微芯片，包括芯片本体，所述芯片本体内设有第一进样管道和第二进样管道，所述第一进样管道和第二进样管道通过交汇管道与其下端的若干个出样管道连通，每一个出样管道的出口均连通有储液槽，所述储液槽为中部设有阻隔部的双槽结构。

优选的，所述储液槽包括前槽和后槽。

优选的，所述出样管道的数量为五个，所述储液槽在出样管道的出口处呈一行五列排布。

优选的，五个所述出样管道内可形成不同比例的混合展开剂。

优选的，所述交汇管道由三个横向管道以及位于横向管道之间的多个纵向管道相互连通而构成。

优选的，所述第一进样管道入口设有第一进样口，第二进样管道入口设有第二进样口。

优选的，所述后槽内均设有薄层片。

本实用新型的有益效果在于：

1、采用本芯片则可以方便的用两种纯的试剂通过进样一次形成不同比例的混合展开剂，再通过特殊设计的具有双槽结构的储液槽可以方便的观察不同比例展开剂对样品展开结果的影响，方便直观的让学生理解展开剂对R_f的影响，达到更好的教学效果。

2、制作成本低廉，无需任何大型仪器设备，方便进行大规模生产，满足教学使用，同时可在普通实验室进行设计加工，无需特制仪器设备，方便教师乃至学生对相关装置进行制作。

3、制备出的芯片便携性好，可以携带到课堂进行理实一体化教学。

4、相比较打印模板法该方法获得的芯片管道宽，演示区域大，现象更明显。同时实现了打印模板法制备的芯片难以制备的具有三维结构的芯片。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本实用新型微芯片的示意图；

图2为图1中A-A方向的剖视图；

图3为微芯片的制备过程图；

图中：第一进样管道1；第一进样口10；第二进样管道2；第二进样口20；横向管道30；纵向管道31；出样管道4；前槽50；后槽51；薄层片510；阻隔部52；芯片本体6；培养皿7；PDMS上盖片8。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

请参阅附图1-2，为本实用新型提供的一种用于薄层层析法教学的微芯片，其包括芯片本体6，所述芯片本体6内设有第一进样管道1和第二进样管道2，第一进样管道1入口设有第一进样口10，第二进样管道2入口设有第二进样口20，所述第一进样管道1和第二进样管道2通过交汇管道与其下端的五个出样管道4连通，每一个出样管道4的出口均连通有储液槽，从而储液槽在出样管道4的出口处呈一行五列排布，所述储液槽为中部设有阻隔部52的双槽结构，即储液槽被阻隔部52分隔成相连通的前槽50和后槽51，后槽51为远离出样管道4出口的方向；所述交汇管道由三个横向管道30以及位于横向管道之间的多个纵向管道31相互连通而构成，三个所述横向管道30由上至下依次排布，上端与中间的横向管道之间设有三个纵向管道31，中间与下端的横向管道之间设有四个纵向管道31，上端的横向管道30与第一进样管道1和第二进水管道2相连通，下端的横向管道30与出样管道4相连通。

使用本实用新型提供的微芯片演示薄层层析法的原理如下：将氯仿和乙醇分别由第一进样口10和第二进样口20注射至第一进样管道1和第二进样管道2内，氯仿和乙醇混合后通过交汇管道流入出样管道4内，因氯仿和乙醇混合后通过交汇管道分别达到各个出样管道所经历的行程不同，从而在五个出样管道4内形成不同比例的氯仿和乙醇的混合展开剂；同时，在各组储液槽的后槽51内事先加入点有偶氮苯的薄层片510，上述不同比例的氯仿和乙醇的混合展开剂在到达出样管道的出口后进入储液槽的前槽50，饱和20分钟后拿起微芯片向下倾斜将混合展开剂倒入后槽51中，从而从后槽的展开结果便可以看到不同比例的混合展开剂对样品展开的比移值R_f值的影响。

在制备上述薄层层析法教学用的微芯片的过程中，本课题组采用过多种方法，所采用的方法为打印模板法、焊锡丝-面粉混合模板法，打印模板该方法所用设备简单且效果明显，有一定的实用价值，但是限于打印机的限制其演示区域较薄，现象不是很明显，且只能获得二维图形，没有获得三维厚度的能力。焊锡丝-面粉混合模板法模板易被破坏，是一次性模板，焊锡丝不易固定，这些方法均有一定缺陷。

为了克服上述缺陷，本实用新型中的微芯片采用热熔胶、培养皿、磁铁石为模板，用聚二甲基硅橡胶(即PDMS)制备，参照图2，制备方法如下：

a)在底部平整的方形塑料培养皿7中设计好进样管道、进水管道、交汇管道和出样管道的位置，用热熔胶在培养皿中的相应管道处刻画出凸起的管道模型，即用热熔胶沿管道的形状进行涂覆，等其凝固；

b)在每一个出样管道4出口分别放置一块相同厚度的磁铁石，用于形成储液槽，培养皿的下方可放置在铁盒表面，从而通过磁力作用固定磁铁石的位置，完成具有三维空间结构的模板；

c)将PDMS胶按照单体：固化剂＝10:1的比例配好，混合均匀倒入培养皿中，超过磁铁石所在的表面，静置排尽气泡后，在60°的温度下烘干两个小时；

d)将步骤c中烘干完成的PDMS胶体从培养皿中剥离下来，去除磁铁石，获得PDMS基的管道片；

e)采用热熔胶锅加热热熔胶，静置尽可能排出热熔胶内的气泡后将熔化后的热熔胶倾倒在步骤d中PDMS管道片的各个管道和储液槽中；

f)待步骤e中热熔胶凝固后剥离，拷贝出三维模型，形成热熔胶基的阳模，并在形成储液槽三维模型的端部用小刀向内切割部分材料，便于形成阻隔部；上述过程也可以采用水晶硬胶代替热熔胶；

g)热熔胶基的阳模放入培养皿中，再次将PDMS胶按照单体：固化剂＝10:1的比例配好，混合均匀倒入培养皿中；

h)待步骤g中PDMS胶固化后剥离，获得具有双槽结构的最终所需的PDMS基的管道片；

i)使用另外一块PDMS上盖片8封接贴紧在步骤h中获得的PDMS基的管道片的表面，得到芯片本体6，在上盖片上打孔后，即可用于实验。

以上示意性的对本实用新型及其实施方式进行了描述，该描述没有限制性，附图中所示的也只是本实用新型的实施方式之一，实际的结构并不局限于此。所以，如果本领域的普通技术人员受其启示，在不脱离本实用新型创造宗旨的情况下，不经创造性的设计出与该技术方案相似的结构方式及实施例，均应属于本实用新型的保护范围。