一种可实现磁状态转换的微流控芯片的制作方法

本发明涉及样品检测领域及微流控芯片领域，具体涉及一种微流控芯片中用于样品检测的磁状态转换结构。

背景技术：

微流控芯片技术是一种在微米尺度的流道中对极小量（一般为微升、纳升或皮升量级）流体进行精确操控的系统科学技术，是现代生物和化学科学的一个重要的信息采集和处理平台。应用此技术可以将生化领域中涉及的样品制备、反应、检测或细胞培养、分选、裂解等基本操作集成或基本集成到一块微型芯片上，由微流道形成网络，从而可以控制流体贯穿整个系统。这样不仅能够完成传统化学和生物中的自动化操作、检测与分析，还可以顺利实现传统生物学和化学手段下很难完成或不能完成的某些实验。微流控芯片技术以其将各种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成等优势，在生物、化学以及医疗领域已得到了广泛的应用。

技术实现要素：

本发明提供了一种可以切换磁状态的结构，以解决样品检测中，有磁力状态和无磁力状态之间的转换，有磁力状态吸附反应样品中的磁珠结合物，便于样品的清洗；无磁力状态磁珠结合物悬浮状态，便于样品的充分反应。

本发明提供的磁状态转换结构主要由上层芯片，下层芯片，控制杆和旋转轴及连接部件四部分组成，上层芯片上有磁铁控制区域和控制杆活动区域，活动区域为一段弧形缺口，下层芯片上与上层芯片对应位置固定着磁铁，控制杆固定在下层芯片穿过上层芯片中活动区域（弧形缺口）。控制杆和控制杆活动区域不局限于上下位置，即控制杆在上层芯片或是下层芯片上皆可。可在上层芯片与下层芯片之间设置滑片，以增加其稳定性。

本发明中，旋转轴与下层芯片通过固定装置固定，同时穿过上层芯片中间，旋转轴与上层芯片间可以相对旋转移动（如：通过轴承连接），同时保证了上层芯片与下层芯片可以相对转动。旋转轴与上层芯片下层芯片连接方式交换过来，如：旋转轴与上层芯片相固定，与下层芯片间可相对旋转移动，亦可以实现发明所需要的两层芯片间相对转动的功能。

为实现磁铁状态转换，旋转轴以顺时针正加速度进行顺时针转动，使得控制杆移动到上层芯片中顶点b位置，此时上层芯片中检测腔处于有磁力状态；旋转轴以逆时针正加速度进行逆时针转动，使得控制杆移动到上层芯片中顶点a位置，此时上层芯片中检测腔处于无磁力状态；通过切换旋转轴转动方向，改变上下两层芯片的相对位置，完成磁状态的转换。

本发明的优点在于：本发明生产工艺较为简单，转换速度较快，能够实现微流控芯片上样品检测对与磁状态转换的要求。

附图说明:

附图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，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1是可实现磁状态转换的微流控芯中，下层芯片示意图。

图2是可实现磁状态转换的微流控芯中，上层芯片示意图。

图3是可实现磁状态转换的微流控芯侧面示意图。

图4是可实现磁状态转换的微流控芯具体应用芯片示意图。

1表示控制杆，2表示旋转轴和芯片间的固定结构，3表示磁铁。图中4表示控制杆控制区域，即弧形缺口，a、b分别为控制区域的两端，5表示样品腔。6是旋转轴，与电机连接控制旋转轴转向及转速。7是样品a的储液腔，8是样品b的储液腔，9是清洗液的储液腔，10是废液腔。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。

实施例一：

一种可实现磁状态转换的微流控芯片，包括上层芯片、下层芯片、旋转轴及其固定部件，具体连接关系如图1、图2、图3所示。

结构1为磁铁结构的控制杆，与结构4互相配合，控制上下两层芯片因旋转错开的角度大小。结构5为样品腔，具有磁微粒的样品存放于其中；结构3是一定大小的磁铁，具体大小根据样品腔的大小可以随之改变；结构2是将上下两层芯片固定在轴上的元器件；上层芯片与旋转轴间可自由旋转（如采用轴承连接），下层芯片与旋转轴间固定。结构6是旋转轴，通过与电机连接起来控制芯片的转动速度以及转动方向。

具体实现磁状态转换操作过程：首先，通过旋转轴转动给芯片一个逆时针旋转加速度，是旋转轴逆时针转动，下层芯片随着旋转轴转动，与此同时，控制杆移动到上层芯片控制区域的a侧，带动上层芯片一起转动，此时下层磁铁与上层样品腔同处一个位置，磁力作用于样品腔中，实现磁结构中的磁力状态；改变旋转轴加速度方向，将旋转轴顺时针旋转，下层芯片立即随旋转轴移动，控制杆移到控制区域b侧，保持旋转轴顺时针转动；此时，样品腔与磁铁相互错开，磁力无法作用于样品腔内，实现了磁结构中无磁力状态。上文提出旋转轴与下层芯片固定在一起、轴承与上层芯片固定时候的实现状态改变的说明，上下层连接方式交换亦可完成上述功能。

由此可见，若想实现样品腔中磁状态转换，只需要将旋转轴旋转方向切换即可，方便快捷，并可以实现多次的转换。

实施例二：

基于磁结构转换实现样品混合并清洗的过程。实施例一中实现磁结构转换，现将转换应用到实际应用之中。如图4所示，含磁珠的样品a、与a可以结合的样品b与清洗液分别存放至7、8、9腔中，10中存放反应结束的废液，都是与反应样品腔5通过毛细阀连接；毛细阀越小，通过毛细阀的离心力就会越大，7与9需要的离心力最小，8次之，10需要的离心力最大。通过改变旋转轴的转速可以改变芯片表面离心力，转速越大，离心力就越大。反应样品腔5下面有磁铁块。

具体实现过程如下：将旋转轴顺时针正加速是旋转轴顺时针旋转，给芯片一个较小的速度，使得7、9与5之间的毛细阀可以通过，8与5之间的毛细阀不可以通过。此时样品反应腔处于无磁力状态，样品a与样品b可以充分混合并反应。充分混合后，给旋转轴一个逆时针正加速度使之逆时针旋转，此时处于有磁力状态，样品a与样品b混合后的物质因为磁力被吸附在样品腔的底部。加大旋转轴的转速，使得8处毛细阀可以通过，10处毛细阀可以通过，清洗液将样品a与b反应残余物尽数冲到废液腔10中。此时，样品腔中就剩下了样品a和b结合物。实现了样品混合并清洗的过程。

技术特征：

技术总结
本发明提供了一种可以切换磁状态的结构，以解决样品检测中，有磁力状态和无磁力状态之间的转换，有磁力状态吸附反应样品中的磁珠结合物，便于样品的清洗；无磁力状态磁珠结合物悬浮状态，便于样品的充分反应。本发明生产工艺较为简单，转换速度较快，能够实现微流控芯片上样品检测对与磁状态转换的要求。

技术研发人员：王光辉;刘伉伉;谭杰;王夷惠;张畅斌
受保护的技术使用者：南京大学;南京碟光生物科技有限公司
技术研发日：2018.10.31
技术公布日：2019.01.22