[發明專利]芯片反應裝置和手動進樣方法及其應用

在審

• 申請號: 201810448066.5
• 申請日: 2018-05-11
• 公開（公告）號: CN110465336A
• 公開（公告）日: 2019-11-19
• 發明（設計）人: 孫冰;王林;姜慧蕓;姜杰;文松;石寧
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 11283 北京潤平知識產權代理有限公司
• 代理人: 戴香蕓;劉兵<國際申請>=<國際公布>=

本發明涉及微全芯片領域，公開了一種芯片反應裝置和手動進樣方法及其應用。該芯片反應裝置包括手動進樣器和芯片；所述芯片包括流道、反應池和進樣口，并通過所述流道將所述反應池和所述進樣口連通；所述手動進樣器包括樣品池、控制部和出樣部，所述控制部與所述樣品池相連接，用于使樣品進入并保持在所述樣品池中或者使樣品經所述出樣部推出所述樣品池，所述出樣部位于所述樣品池的與所述控制部相對的一側；所述手動進樣器與所述芯片的所述進樣口密封連接。本發明的芯片反應裝置能夠精確控制樣品的流動方式，手動即可實現采樣、混合、驅動等多種功能，簡化了裝置，便于提供操作的可控性和可重復性。

技術領域

本發明涉及微全芯片領域，具體涉及一種芯片反應裝置和手動進樣方法及其應用。

背景技術

近代儀器的發展方向之一為小型化、集成化、便攜化。無論在生命科學、化學化工領域，還是環境保護領域，微全分析系統(microTAS)的出現已經帶來了革命性的變化。微全分析的目的在于功能集成化，將原本需要在實驗室內實現的樣品制備、分離、純化、反應、監測等復雜功能整合集中到微型分析設備甚至信用卡大小的芯片上，因此也被成為“芯片實驗室”。

微全分析技術于上世紀90年代被Manz等提出，得益于微機電加工、生物化學等相關技術的發展，已經逐漸成為了分析化學的前沿技術。其具有一系列區別于傳統技術的特點：1)有效傳熱傳質且特征尺度小，因而處理速度快、效率高；2)試劑損耗??；3)設備尺寸小、重量輕、功能集成型高；4)大批量生產時單個設備成本低。這些優點使其迅速廣泛應用于藥物篩選、高通量測序、分子診斷、環保監測等領域。其中，微全分析技術以其便攜性和功能集成性廣泛應用于現場檢測中，為實驗室測試無法普及或受限的場景提供了解決方案。

微全分析芯片中各功能的實現依靠的是其中的液滴或液體的流動，因此必須由外界提供一定的驅動力，促使樣品由外部進入芯片內部，并在芯片內部流經分離、反應、檢測等各個模塊。進樣技術直接控制分析過程的實現，是微全分析技術的重要組成部分。

目前微全分析芯片的流體驅動技術主要分為兩類，機械力驅動及非機械力驅動。前者依靠系統自身機械部件的運動驅動流體，包含注射泵等外部動力、Lab CD等離心力驅動、氣動微泵、壓電微泵等，后者系統本身不含運動的機械部件，包含電滲驅動、重力驅動、電水力驅動等。相關專利性文獻包括：

CN103894128A公開了一種壓電式自動反應芯片，從上至下設有數層，依次為微混合器層、第一絕緣層、換能器層和第二絕緣層，其中微混合器層內集成有振動混合池，第一絕緣層設在微混合器層和換能器層之間，換能器層內集成有叉指型換能器和芯片電極，叉指型換能器設在振動混合池的正下方，叉指型換能器與振動混合池的形狀相應，振動混合池內的流體在叉指型換能器的作用下振動，叉指型換能器與芯片電極相連接，芯片電極與反應控制器相連，反應控制器由內置程序控制，是一種集混合、反應、溫控、攪拌于一體的多功能全自動的新型微流體反應芯片；大大提高微流體反應芯片的適用范圍，而不僅僅局限于室溫條件下的微生化反應。

CN104832404A公開了一種基于PDMS的壓電微泵。所述壓電泵，由壓電振子、閥片、硬質墊圈和PDMS泵體組成，壓電振子在交變電信號的作用下產生上下彎曲振動，引起腔體容積和壓力的變化，在單向閥片的配合作用下實現流體的泵送。并在泵體中嵌入硬質墊圈，壓電振子裝配在墊圈內環上，避免壓電振子直接裝配在PDMS彈性體上而影響腔體的容積變化量?；赑DMS的壓電泵微泵結構可以是單腔、雙腔串聯、雙腔并聯、多腔等多種形式的。采用PDMS材料制作壓電微泵泵體解決了目前的壓電微泵無法泵送某些特殊性質的液體，不具有良好的透明度，無法集成在微流控芯片中等問題，拓展了壓電微泵的應用領域，更是極大的解決了微流控領域芯片集成驅動源的問題。