微流控芯片液体运输系统的制作方法

1.本发明涉及微流体技术领域，尤其涉及一种微流控芯片液体运输系统。


背景技术：

2.微流体装置在微尺度上利用液体和气体的物理和化学特性。与传统尺寸的系统相比，微流体装置具有多种优势。微流体允许使用较少量的样品、化学品和试剂作岀非常重要筛查、诊断和研究应用，因此广泛使用于化学及生物学范筹。
3.直接控制流动通常是较大的系统，优点是系统可以精确控制流量和速度，并且能够处理较大的液体量。缺点是只适合实验室使用，耗材用量较大及操作较为繁复，通常需要训练有素的技术人员操作，不适合用于户外现场应用。
4.另外有一类做法是读卡系统提供能量，将液体驱动单元安装在微流体芯片上，这种方法的好处是整个系统操作简单，耗材可集中在芯片上，再配合日新月异的传感器，应用范围可包括但不限于环境污染检测、生物标志物、等等。
5.现有技术包括气压、静电、电泳、mems、膜片泵等多种方法，但是他们都有一个共同缺点，就是当待测物浓度太低而且需要一定的反应时间，这些系统未必可以圆满的处理。例如一些疾病的生物标志物浓度在100ul内只有数十个分子或更少，需要预浓缩程序或长时间循环测试以提高检出限，在这种情况下，测试可能需要返回实验室进行处理。
6.因此，一个能够处理相对大容量(达到毫升级)，并能够实现相关功能的系统是当务之急。


技术实现要素：

7.有鉴于此，本发明的目的在于提供一种微流控芯片液体运输系统，通过设置微流控芯片液体运输系统控制液体流速。
8.为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
9.本发明公开了一种微流控芯片液体运输系统，包括：
10.微流体主体，所述微流体主体上设有待测微流体注入口；所述微流体主体内设有微流管道；
11.至少一微泵，所述微泵对应耦合于所述微流管道内以控制液体流速；
12.传感器，所述传感器包括采集点传感器芯片和一端连接于传感器芯片采集点的传输介质；
13.动力源，所述动力源耦合于所述微泵，被配置为对微流控芯片液体运输系统供能。
14.进一步地，所述微泵包括：微泵轴；至少一驱动叶轮组，所述驱动叶轮组被配置为耦合于所述微泵轴以驱动所述微泵轴转动。
15.进一步地，所述微泵还包括：至少一液体运输叶轮组，所述液体运输叶轮组被配置为耦合于所述微泵轴以使随所述微泵轴转动而转动。
16.进一步地，所述驱动叶轮组包括：微型叶轮片，一端紧固于所述微泵轴，所述微型
叶轮片另一端安装磁体以驱动所述微泵轴转动。
17.进一步地，所述微型叶轮片材质为疏水或亲水材质。
18.进一步地，所述微流体主体内的微流管道上设有至少一凹槽，用于固定所述微泵。
19.进一步地，所述驱动叶轮组上设磁体。
20.进一步地，所述液体运输叶轮组包括：
21.微型叶轮片，一端紧固于所述微泵轴，以使所述微泵轴随所述微型叶轮片转动而转动。
22.进一步地，所述微流管道分隔为至少两段横截面积不相同的流道。
23.进一步地，所述微型叶轮片的直径为1-10mm。
24.进一步地，所述传输介质另一端连接于读卡器，用于读取所述传感器所采集处理的待测信息
25.本发明通过微流控芯片内置液体运输叶轮组和驱动叶轮组，使用外部磁场驱动磁体可以准确控制芯片内液体流速，在特定的传感器配合下，将待测液体循环流经传感器以符合化学或生物学反应的要求，可以作出低浓度的定量检测。整个系统可以将一些需要在实验室多次提纯的测试，变成可以便携式户外使用。
附图说明
26.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
27.图1为本发明实施例所提供的一种微流控芯片液体运输系统的结构示意图一；
28.图2为本发明实施例所提供的一种微流控芯片液体运输系统具有驱动叶轮组和液体运输叶轮组部分结构示意图；
29.图3为本发明实施例所提供的一种微流控芯片液体运输系统仅有驱动叶轮组和液体运输叶轮组部分整合在一起的结构示意图；
30.图4为本发明实施例所提供的一种微流控芯片液体运输系统的驱动叶轮组示意图。
31.其中，1～微流体主体，2～微泵，3～传感器，4～动力源，101～待测液体注入口，102～微流管道，1021～凹槽，201～微泵轴，202～驱动叶轮组，203～液体运输叶轮组，2021～磁体，2022～微型叶轮片，301～传感器芯片，302～传输介质，303～读卡器。
具体实施方式
32.有鉴于此，本发明的核心在于提供一种微流控芯片液体运输系统，以便于通过设置微流控芯片液体运输系统控制液体流速。
33.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
34.结合图1、图2、图3和图4所示，本发明实施例公开了一种微流控芯片液体运输系统，包括：
35.微流体主体1，微流体主体上设有微流体待测液体注入口101；微流体主体1内设有微流管道102；
36.至少一微泵2，微泵2对应耦合于微流管道102内以控制液体流速；
37.本发明中微泵2的耦合方式采用封装方式固定于微流体主体1。应当可以理解，微泵2除了通过封装方式以外还可以通过其他固定方式。
38.传感器3，传感器3包括传感器芯片安装于传感器芯片301和一端连接于传感器芯片301的传输介质302和传输介质302另一端连接于微流体外部的读卡器303。其中，传感器芯片301上设有至少一个采集点，用于采集流经采集点的待测液体，从而将数据传输至传感器芯片301，并且经过传感器芯片301的处理后进行通过传输介质连接读卡器303读取相关数据。
39.应当可以理解，本发明一实施例中，传感器3的传感器芯片301和传输介质302就是一般意义的触点及引线。它可以是任何类型的传感器检测任何特定材料，也可以包括射频模组以作为测量及数据传输。这个微流控芯片液体运输系统的主要功能是可以用一个小的份量，做到快速循环测试的效果。当液体流经传感器表面时，即流经传感器芯片301，检测物就会与传感器芯片301的传感器产生反应。不管是生物学还是化学检测，都是将待测物推送到传感器表面然后产生信号，然后通过传输介质302连接到读卡器303上测量。
40.动力源4，动力源4耦合于微泵2，被配置为对微流控芯片液体运输系统供能；本发明的动力源4为磁铁或线圈安装在读卡器內提供动力来源以驱动微泵。
41.微流体装置内的液体流动的动力源4大致可分为主动及被动两大类。被动方法通常指微流体在没有任何外部执行器、场、或电源。动力采用渗透、毛细管作用、表面张力、压力、重力驱动流动、流体静力流动和真空以实现流体流动。主动方法则需要外部动力来驱动流体运行，也分2大类，分别是只提供能量及直接控制流动。本发明实施例中采用的是主动方法动力源。即通过电磁力进行驱动。
42.优选一实施例中，微泵2包括：微泵轴201；至少一驱动叶轮组202，驱动叶轮组202被配置为耦合于微泵轴201以驱动微泵轴201转动。
43.优选一实施例中，微泵2还包括：至少一液体运输叶轮组203，液体运输叶轮组203被配置为耦合于微泵轴201以使随微泵轴201转动而转动。
44.可以预见，微泵2的功能比较单纯，就是作为一个水泵将液体在微流体内驱动运转。可以理解为微泵2将液体通过传感器后重新推送回微流体内，即循环微流体的功能。微泵2的作用就是将微流体内的液体循环运送。本发明技术方案是来自驱动叶轮组202，二只驱动叶轮组202是由外部磁力驱动完成液体输送。
45.如图3所示，应当理解，当微泵2仅设一层微型叶轮片2022时，则该微型叶轮片2022为驱动叶轮组202，除了驱动叶轮转动作用以外还具有液体运输作用。
46.如图2所示，应当理解，当微泵2设有多层微型叶轮片2022时，则可以将多层微型叶轮片2022分为驱动叶轮组202和液体运输叶轮组203。
47.优选一实施例中，驱动叶轮组202的微型叶轮片2022上设磁体2021。
48.优选一实施例中，驱动叶轮组202包括：微型叶轮片2022，一端紧固于微泵轴201，
微型叶轮片2022另一端安装磁体2021以驱动微泵轴201转动。
49.优选一实施例中，微型叶轮组202安装三片或以上的微型叶轮片2022，读卡器可以磁场变换方法以达致叶轮驱动及速度的监控。
50.优选一实施例中，微型叶轮组202材质为疏水或亲水材质，并且不会与待测液体有任何化学反应。
51.优选一实施例中，微流体主体内的微流管道102上设有凹槽1021用于固定微泵2。
52.优选一实施例中，微流管道102分隔为至少两段横截面积不相同的流道。
53.优选一实施例中，微型叶轮203的直径为1-10mm。
54.优选一实施例中，微流管道102沿液体流向方向的微泵2前段微流管道102横截面积大于微泵2后段微流管道102横截面积，其目的是为了实现在微泵2的作用下，待测液体经过微泵2的作用快速流转，并且结合管道由大至小实现更为明显的待测液体保证所有液体经过多次运转后，其中的目标检测物，可以最大程度地被传感器捕捉，从而达到做到快速循环测试效果。
55.优选一实施例中，液体运输叶轮组203包括：微型叶轮片2022，一端紧固于微泵轴201，微型叶轮片2022以使随微泵轴201转动而转动
56.在本发明一些实施例中，微流体主体本身就是一个容器，将待测液体送到传感器检测。它的好处是可以使用很少量的液体就完成整个测试。本发明微泵2的作用是将液体在微流体内循环运送。因为有一些待测物的浓度非常低，例如一些mrna或者蛋白质，在100微升液体来可能只有数个至数十个分子，一般检测手段是找不到的，要用pcr将分子复制及将讯号放大才可以找到。但这是需要实验室内长时间才可以完成测试。本发明的技术方案可以达到快速循环测试效果，并且不需要在实验室内进行。
57.本发明在微流控芯片内置液体运输叶轮组203和驱动叶轮组202，使用外部磁场驱动磁体2021可以准确控制芯片内液体流速，在特定的传感器配合下，将待测液体循环流经传感器以符合化学或生物学反应的要求，可以作出低浓度的定量检测。整个系统可以将一些需要在实验室多次提纯的测试，变成可以便携式户外使用。
58.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。