适用于透射式太赫兹时域光谱系统的可加热微流控芯片

1.本实用新型涉及液体样品的太赫兹时域光谱测量技术领域，具体涉及一种适用于透射式太赫兹时域光谱系统的可加热微流控芯片。


背景技术：

2.近些年，随着太赫兹技术的快速发展，其已在许多领域得到了广泛的应用。很多研究表明，大多数生物大分子和许多糖类的特征振动模式都正好位于太赫兹波段内，这为利用太赫兹技术识别生物样品提供了理论依据。目前，太赫兹光谱技术可以实时检测生物样品的光谱信息，以达到快速获取样品数据的目的。许多生物分子的集体振动模式以及分子之间的振动模式处于太赫兹频段，因此利用太赫兹光谱进行生物和化学的无标记、无损耗、无电离传感引发了广泛的关注。水作为生命活动必不可少的物质，对生物分子发挥其功能起着至关重要的作用。在许多生物领域的研究中，生物样品都是溶液状态，溶液中水分子和其它分子之间的相互作用称为水合作用，该作用涉及很多生物现象，所以研究氢键结合成缔合分子，而其中的氢键会与太赫兹波发生强烈的相互作用，从而增加了水对太赫兹波的吸收，使得利用太赫兹技术研究生物样品在水溶液中的动态特性变得相当困难。为了解决这一难题，可以引入微流控技术。微流控技术缩小了太赫兹波与流体的作用距离，极大地减小了水对太赫兹波的吸收，从而获得具有高信噪比的太赫兹透射光谱。微流控技术是一种能够精确操控微尺度流体为主要特征的科学技术。微流控芯片的沟道厚度可以达到50μm甚至更小，由于微流控技术缩小了太赫兹波与流体的作用距离，从而极大地减小了水对太赫兹波的吸收。
3.目前一部分微流控芯片以高分子聚合物作为基片和盖片，用pdms键合制作，虽然高分子聚合物和pdms对太赫兹有高透过率，但其化学稳定性差，如果用于装载一些酸性碱性溶液或有机溶剂，会对芯片进行腐蚀，使得实验结果不准确，而且被腐蚀的芯片无法二次利用，使得材料浪费；另一方面，由于高分子聚合物的热稳定差，如果用高温对其加热会导致改变其物理性质，难以复原。一部分以玻璃和石英等材料为基片的微流控芯片，虽然具有优良的光学和电学性能，但一般用激光烧蚀法和liga技术来加工，加工成本过高且键合成品率低；而如果使用pdms与石英玻璃相结合制作微流控芯片，虽然加工成本会降低，但是制作时间较长，而且芯片会存在沟道厚度不均匀和漏液的情况。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本实用新型的目的是提供一种适用于透式太赫兹时域光谱系统的可加热微流控芯片，该微流控芯片制造方法简便，用时少，加工成本低。
5.一种适用于透射式太赫兹时域光谱系统的可加热微流控芯片，包括：从上至下布置且固连在一起的盖片(2)、夹片(3)、基片(1)和加热片(10)；所述夹片(3)上设有微流控沟道，微流控沟道包括顺序设置的进液口(4)、探测区(7)和出液口(5)，三者由液体通道(6)连通；所述盖片(2)上有与夹片(3)的进液口(4)和出液口(5)位置对应的进液通道(8)和出液
通道(9)；所述加热片(10)上对应于夹片(3)的微流控沟道区域设置有通孔。
6.较佳的，基片(1)和盖片(2)的材料为石英玻璃。
7.较佳的，夹片(3)的材料为双面胶。
8.较佳的，夹片(3)的厚度为50μm～100μm。
9.较佳的，进液口(4)和出液口(5)是半径为1.5mm的圆孔。
10.较佳的，探测区(7)是半径为3mm的圆孔，液体通道(6)长度为6mm，宽度为3mm。
11.较佳的，所述加热片(10)为带通孔圆形片，外径为4cm，内径为1cm。
12.进一步的，还包括温度控制仪，用于对加热片(10)的温度进行控制。
13.较佳的，所述加热片(10)采用环形氧化铝陶瓷发热片。
14.本实用新型具有如下有益效果：
15.本实用新型公开了一种适用于透式太赫兹时域光谱系统的可加热微流控芯片，由从上至下布置且固连在一起的长方形石英玻璃盖片、强黏双面胶、长方形石英玻璃基片和圆形带孔加热片组成，被测液体通过石英玻璃盖片上的进液通道和强黏双面胶上的进液口进入探测区，经液体通道流过，通过出液口和石英玻璃盖片上的出液通道流出，加热片对石英玻璃基片进行加热，并将热量传递给芯片中的液体用以给液体升温，太赫兹光束垂直穿透石英微流控芯片的探测区域进行测量。该微流控芯片制造方法简便，用时少，加工成本低，芯片键合时仅靠双面胶的强粘性将石英玻璃盖片和石英玻璃基片牢牢粘在一起，石英玻璃基片与加热片靠导热硅胶粘在一起，过程中不涉及精密加工，由于强黏双面胶的厚度固定且粘性较强，所以采用该制造方法制造出的微流控芯片的沟道厚度为固定值且不存在微流控芯片漏液的情况。由于石英玻璃具有良好的热稳定性，因此使用加热片对芯片进行加热是可行的；另外石英玻璃有良好的化学稳定性，因此可以装载一些酸性碱性溶液和有机溶剂，拓展了微流控芯片的使用范围。
附图说明
16.图1为本实用新型实施例中基片的俯视图。
17.图2为本实用新型实施例中盖片的俯视图。
18.图3为本实用新型实施例中夹片的俯视图。
19.图4为本实用新型实施例中加热片的俯视图。
20.图5为本实用新型实施例中微流控芯片各组装部件示意图。
21.图6为本实用新型实施例中微流控芯片的成品图。
[0022]1‑
基片，2
‑
盖片，3
‑
夹片，4
‑
进液口，5
‑
出液口，6
‑
液体通道，7
‑
探测区，8
‑
进液通道，9
‑
出液通道，10
‑
加热片。
具体实施方式
[0023]
下面结合附图并举实施例，对本实用新型进行详细描述。
[0024]
本实用新型的一种用于透射式太赫兹时域光谱系统的可加热微流控芯片，如图5所示，包括：从上至下布置且固连在一起的盖片2、夹片3、基片1和加热片10。如图3所示，所述夹片3上设有微流控沟道，微流控沟道包括顺序设置的中通的进液口4、探测区7和出液口5，三者由液体通道6连通。如图2所示，所述盖片2上有与夹片3的进液口4和出液口5位置对
应的中通的进液通道8和出液通道9。
[0025]
如图4所示，加热片10为中间带孔圆形片，可采用环形氧化铝陶瓷发热片mch。
[0026]
本实施例选取石英玻璃作为基片1和盖片2的材料，它的优点是对可见光透明，对太赫兹透过率极高、具有一定机械强度、热稳定性强和化学稳定性强。石英玻璃是一种对太赫兹有高透过率的材料，和适用于微通道精密加工且已经广泛应用于微流控领域的普通玻璃、有机玻璃、聚二甲基硅氧烷(pdms)等材料相比，石英玻璃在太赫兹范围内具有相对较高的透过率，在0.1
‑
1thz范围内透过率高于90％，且无特征振动峰出现，不会影响太赫兹光谱的检测。
[0027]
长方形石英玻璃的长为6.4cm，宽为2.5cm。取一片石英玻璃作为基片1，另外再取一片作为盖片2。在盖片2上打两个孔，分别为进液通道8和出液通道9。如图2所示，进液通道8、出液通道9半径为1.5mm。
[0028]
选取强黏性双面胶作为夹片3的材料，将厚度为50μm～100μm的强黏性双面胶制成和基片1、盖片2形状相同的夹片3，并在中央进行裁剪形成微流控沟道的形状，如图3所示。液体通道6长度为6mm，宽度为3mm，探测区域7为圆形，半径为3mm。
[0029]
圆形带孔加热片10的外径为4cm，内径为1cm，中心孔洞用于通过太赫兹，如图4所示。在实验过程中，可外加温度控制仪对其进行操控，当温度低于目标温度时，加热片10会开始工作，对目标物进行加热；当温度达到目标温度时，加热片10会停止工作，因此可以达到在目标温度附件恒温的效果。
[0030]
在键合过程中，先将盖片2、夹片3、基片1和加热片10从上至下布置，如图5所示。由于夹片3拥有很强的黏性，所以不需要额外的黏合剂，仅靠夹片3的黏性就能将基片1、夹片3和盖片2牢牢的固连在一起，石英玻璃基片1与加热片靠导热硅胶粘在一起，之后将微流控芯片压实片刻即可使用。其它沟道厚度的太赫兹石英玻璃微流控芯片制作过程与上述方法相同，只需改用其相应厚度的夹片3即可。
[0031]
本实用新型通过对石英玻璃材料的选取，不但通过提高微流控芯片的透过率而增加了透射式太赫兹时域光谱系统中微流控芯片测量液体样品的灵敏度，而且由于石英玻璃具有良好的热稳定性，因此使用加热片对芯片进行加热是可行的；另外石英玻璃有良好的化学稳定性，因此可以装载一些酸性碱性溶液和有机溶剂，拓展了微流控芯片的使用范围；通过对强黏性双面胶材料的选取，不但可以对沟道厚度尺寸进行把握，从而测量不同线度体积的生物分子所在不同性质溶液的太赫兹谱线，而且避免了传统微流控芯片漏液的问题。
[0032]
本实用新型的微流控芯片，清洗方便，可循环使用，避免大量材料的浪费；此外，石英玻璃微流控芯片由于其通道尺寸非常小，厚度仅有50μm，不但减小了液体样品对太赫兹的吸收，还节省了样品量的利用；
[0033]
该石英玻璃微流控芯片制造方法简便，用时少，加工成本低，键合时仅靠双面胶的强粘性将石英玻璃盖片和石英玻璃基片牢牢粘在一起，石英玻璃基片与加热片靠导热硅胶粘在一起，过程中不涉及精密加工，由于强黏双面胶的厚度固定且粘性较强，所以采用该制造方法制造出的石英玻璃微流控芯片的厚度为固定值且不存在微流控芯片漏液的情况。
[0034]
综上所述，以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包
含在本实用新型的保护范围之内。