一种用于中学化学学生实验的微流控芯片的制作方法

本发明属于化学检测装置技术领域，涉及一种用于中学化学学生实验的微流控芯片。

背景技术：

中学化学实验中有很多液体反应的实验操作，通过传统的烧杯、试管等大容量的容器进行操作，存在试剂用量大、操作不精确、易发生危险、不易深入观察等问题，因而限制了学生动手操作的参与度与知识掌握程度。

本发明采用微流控技术设计一种新型的中学化学实验用微流控芯片，将实验中的大容量及操作过程整合到一片体积很小的芯片中，从而降低了反应的化学试剂消耗，降低了资源浪费；可以精确操控试剂的用量与反应时间；因为芯片内部环境相对密封，从而避免了试剂溅出等危险因素，使操作者可以更加安全地进行实验；结合中学实验室的教学显微镜，可以更直观地观察反应体系中的微小变化；通过两级反应池串联，可以实现中学化学实验中常见的两步反应；通过标准玻璃清洗流程清洗芯片后，还可以重复使用。

技术实现要素：

本发明提供一种新型中学化学实验用微流控芯片，该芯片可以实现两步反应，具有用量小，操作精确、安全、观察方便等优势，是一种廉价高效的中学化学实验平台工具。

为了达到上述目的，本发明的技术方案如下：

一种用于中学化学学生实验的微流控芯片，可以实现两步反应，包括三个试剂入口及相应缓冲通道，一个试剂出口储液池6及其相应出口通道5，两个反应池。所述的三个试剂入口为试剂一入口1-1、试剂二入口1-2、试剂三入口1-3；所述的缓冲通道为试剂一缓冲导管2-1、试剂二缓冲导管2-2、反应池间缓冲导管2-3、试剂三缓冲导管2-4。

所述的反应池一和反应池二之间通过反应池间缓冲导管2-3串联，实现两步反应。两个反应池内设有相应的缓冲挡板：反应池一内缓冲挡板和反应池二内缓冲挡板，缓冲挡板朝向反应池圆心，挡板两侧的缓冲导管开口呈对称分布。所述的反应池一分别通过试剂一缓冲导管和试剂二缓冲导管与试剂一、试剂二入口连接；反应池二3-1通过缓冲导管2-4与试剂三入口1-3相连，同时通过出口通道5与出口储液池相连。

所述的各部分结构中，试剂入口及出口储液池直径都为2mm，缓冲导管宽度500μm；两个反应池直径8mm，与普通教学显微镜的四倍物镜视野大小吻合；反应池中的缓冲挡板长度为4mm，朝向反应池圆心，宽度为200μm，挡板两侧的缓冲导管开口呈对称分布。三个试剂入口及一个出口储液池呈对称分布。

所述的芯片所有通道和腔室结构采用玻璃基材芯片标准加工方法制作完成，并与洁净的玻璃片键合密封，构成玻璃型芯片。

本发明的使用过程为：

第一种试剂从试剂一入口1-1流入，沿试剂一缓冲导管2-1流入反应池一 3-1，同时第二种试剂从试剂二入口1-2流入，沿试剂二缓冲导管2-2流入反应池一3-1，经过反应后产物沿反应池间缓冲导管2-3流入反应池二3-2，如有两步反应则第三种试剂在第一、二种试剂流入反应池一3-1后由试剂三入口1-3流入，经试剂三缓冲导管2-4流入反应池二3-2，与前两种试剂的反应产物于反应池二3-2中继续进行反应，最后经出口通道5流入出口储液池6，并最终通过芯片出口储液池6流出芯片。反应池内缓冲挡板4-1、4-2通过在反应液注入时暂时隔开起缓冲作用，以免在缓冲导管出口处进行反应产生沉淀堵塞导管。

本发明是基于微流控技术将中学化学液相实验微缩到一片很小的芯片上，为操作者提供精确操控、安全、可深入观察的化学实验平台工具；并且，通过标准玻璃清洗流程清洗内部通道后，该芯片还可以重复使用。

附图说明

图1微流控芯片结构示意图；

图中：1-1试剂一入口；1-2试剂二入口；1-3试剂三入口；2-1试剂一缓冲导管；2-2试剂二缓冲导管；2-3反应池间缓冲导管；2-4试剂三缓冲导管； 3-1反应池一；3-2反应池二；4-1反应池一内缓冲挡板；4-2反应池二内缓冲挡板；5出口通道；6出口储液池。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做进一步说明。

试剂注入采用注射器连接塑料导管的方式，将导管另一端接入芯片的试剂入口处，推注射器活塞进行注入。

微流控芯片是透明的玻璃芯片，具有良好的化学稳定性。反应操作的过程如下：将第一种试剂从试剂一入口1-1注入，沿试剂一缓冲导管2-1流入反应池一3-1，同时将第二种试剂从试剂二入口1-2注入，沿试剂二缓冲导管2-2流入反应池一3-1，经过反应后产物沿反应池间缓冲导管2-3流入反应池二3-2，如有二步反应则将第三种试剂在第一、二种试剂流入反应池一3-1后由试剂三入口 1-3注入，经试剂三缓冲导管2-4流入反应池二3-2，与前两种试剂的反应产物于反应池二3-2继续进行反应，经出口通道5流入出口储液池6，最终通过芯片出口储液池6流出芯片。通过肉眼或普通光学显微镜观察反应池一3-1和反应池二3-2内的颜色，颗粒，气泡，沉淀等变化。

反应废液抽出采用塑料导管连接废液缸的方式，将导管另一端接入芯片的出口储液池中，通过注射器注入时产生的压力变化自行流出。