CN103464230B - 离心式全血分析微流控芯片、制备方法及其应用方法 - Google Patents
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Abstract
离心式全血分析微流控芯片、制备方法及其应用方法，涉及基于欧拉力辅助作用的离心式微流控芯片、制作方法及其应用方法。本发明的目的是基于芯片加速旋转时液体受到的欧拉力提出一种适合全血检测的聚合物离心式微流控芯片、制作方法及其应用方法，实现了血液分离、血清提取、血清定量、试剂预封装、试剂提取、试剂定量、血清与实际混合、混合液体分配多种功能的集成，并避免了聚合物离心式微流控芯片表面处理和流动控制中对表面张力的依赖性，保证了芯片的功能可靠性和长期稳定性。本发明具有集成度高、工艺简单，可靠性高，易于实现的优点。
Description
技术领域
本发明涉及基于欧拉力辅助作用的离心式微流控芯片、制作方法及其应用方法。
背景技术
微流控芯片是当前微全分析系统发展的热点领域，是微流控技术实现的主要平台。其装置特征主要是其容纳流体的有效结构(微通道、微阀、反应腔和其它功能部件)尺寸在微米量级。由于微米级的结构，流体在其中显示和产生了与宏观尺度不同的特殊性能，因此发展出独特的分析性能。其产生的应用目的是实现微全分析系统的终极目标——芯片实验室。目前，微流控芯片发展的重点应用领域是生命科学领域。微流控芯片技术与传统的仪器检测方法相比具有高通量、微型化、自动化、成本低、防污染等优点。微流控芯片分为主动式和被动式两种。被动式芯片主要是由高密度分子微阵列构成，包括DNA芯片、肽芯片等，已在基因结构与功能研究中得到应用，也是目前最普遍的生物芯片。但这类芯片存在操作复杂、探针合成工作量大、成本高昂、单块芯片功能较单一等缺点。而主动式芯片则是以各种结构微阵列为基础，在芯片的构建和应用中引入了外力场的作用，从而使细胞分离、化学反应等过程及生物信息的检测与分析自动在片上高效、快速地进行。与前者相比，主动式芯片在结构和功能上比较独特，能够实现芯片实验室、过程集成的功能，其发展和研究引人注目。在芯片上引入了外力场的作用的方法之一是采用微泵为液体流动提供驱动源，但微泵存在芯片上集成困难的缺点。而在离心式微流控芯片上，离心力可以实现微流动的驱动，从而有效地避免了微泵集成带来的困难。微流控芯片要求实现各微流控单元(微通道、微阀和液体储存腔)和对应功能的集成。微流控芯片的基本特征和最大优势是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。
目前，聚合物是普遍采用的微流控芯片加工材料(如：PC，PMMA)。聚合物材料的微流控芯片上微流控结构的加工方法包括热压、激光加工等。其中，激光加工方法具有效率高、对芯片结构设计的约束小的优点。在聚合物离心式微流控芯片上，对血液分离、血清提取和定量至关重要的虹吸阀内发生虹吸流动之前需要发生自发毛细流动，以实现液体对虹吸管的充满；而且除离心力外，芯片内微流动的控制多采用对材料表面性质依赖性强的表面张力，相应的微流控器件包括毛细被动微阀。然而，聚合物材料表面性质多为疏水且不稳定。因此，聚合物离心式微流控芯片常需要表面处理。目前已有的表面处理技术普遍存在长期稳定性方面的问题，而且材料表面处理会导致芯片加工、组装方面的困难。
试剂预封装、分离、提取、定量、混合和液体分配是微流控芯片在便携式分析检测领域应用的必须功能。当前微流控芯片技术的发展需要上述各功能的集成，从而为取代常规化学或生物实验室的各种功能的提供一种技术平台。
发明内容
本发明的目的是基于芯片加速旋转时液体受到的欧拉力提出一种适合全血检测的聚合物离心式微流控芯片、制备方法及其应用方法，实现了血液分离、血清提取、血清定量、试剂预封装、试剂提取、试剂定量、血清与实际混合、混合液体分配多种功能的集成，并避免了聚合物离心式微流控芯片表面处理和流动控制中对表面张力的依赖性，保证了芯片的功能可靠性和长期稳定性。
离心式全血分析微流控芯片，包括两个功能单元，每个功能单元包括试剂进液孔、试剂预封装腔、试剂出液孔、试剂进样微通道、试剂定量腔、试剂废液腔、试剂虹吸管、血液进样孔、血液进样腔、血液进样微通道、血液分离腔、血液废液腔、血清虹吸管、混合腔、混合液体虹吸管、混合液体分配腔、混合液体废液腔以及通气孔；还包括封装条，将封装条的两端回折，并将回折的两端粘贴在试剂出液孔上，预封装试剂经试剂进液孔注入到试剂预封装腔内；
所述血液进样腔上连接有血液进样孔和通气孔A；血液进样腔通过血液进样微通道与血液分离腔连接，所述血液进样微通道与血液分离腔的连接处设置扩张阀A；血液分离腔的两侧分别与血液废液腔和血清虹吸管连接；所述血清虹吸管的末端与混合腔连接；所述混合腔上分别与试剂虹吸管的一端、混合液体虹吸管的一端以及通气孔B连接；试剂虹吸管的另一端与试剂定量腔连接；所述试剂定量腔与试剂废液腔和试剂进样微通道连接，在试剂进样微通道与试剂定量腔的连接处设置扩张阀B；所述混合液体虹吸管的侧壁连接多个混合液体分配腔；混合液体虹吸管的另一端连接混合液体废液腔。
离心式全血分析微流控芯片的制备方法，采用六个PMMA圆片依次粘贴制成；具体步骤为：
步骤一、采用激光雕刻机加工PMMA板材，获得第一PMMA圆片，在所述第一PMMA圆片上加工有微控芯片的通气孔和血液进样孔；采用激光雕刻机加工一面附有压敏胶的PMMA板材，获得第二PMMA圆片、第三PMMA圆片、第四PMMA圆片、第五PMMA圆片和第六PMMA圆片；在所述第二PMMA圆片上加工形成微流控结构以及与第一PMMA圆片对应的通气孔和血液进样孔；在第三PMMA圆片上形成试剂预封装腔的试剂出液孔；在第四PMMA圆片上形成试剂预封装腔；在第五PMMA圆片上形成试剂预封装腔的通气孔和试剂进液孔；
步骤二、将封装条的两端回折，然后将两回折端粘贴于第三PMMA圆片上附有压敏胶的一侧，同时将试剂预封装腔的试剂出液孔封闭；
步骤三、将第一PMMA圆片与第二PMMA圆片附有压敏胶的一面粘贴；将第二PMMA圆片的另一面与第三PMMA圆片附有压敏胶的一面粘贴；将第三PMMA圆片的另一面与第四PMMA圆片附有压敏胶的一面粘贴；将第四PMMA圆片的另一面与第五PMMA圆片附有压敏胶的一面粘贴；
步骤四、将预封装试剂通过第五PMMA圆片上的试剂进液孔注入，然后将第五PMMA圆片的另一面与第六PMMA圆片带有压敏胶的一侧粘贴，实现微流控芯片上的试剂预封装，完成离心式全血分析微流控芯片的制作。
离心式全血分析微流控芯片的应用方法，该方法由以下步骤实现：
步骤A、将微流控芯片安装在离心机轴上，具体为：通过离心机轴穿过芯片上的安装孔；穿过过程中，离心机轴对封装条施力，使封装条回折的两端受拉后打开试剂出液孔；
步骤B、通过血液进样孔，向血液进样腔内注入血液，启动离心机，以3000转/分的转速将微流控芯片旋转120秒后停止，通过离心力使试剂预封腔内的试剂由试剂出液孔流入试剂定量腔，同时血液进样腔内的血液流入血液分离腔，完成试剂定量腔对试剂的定量以及血液分离腔内对血液的分离；
步骤C、以2000转/分·秒的角加速度启动离心机，使转速达到2000转/分后持续旋转30秒后停止，使步骤二中的血液分离腔内的血清和试剂定量腔内的试剂在离心机加速度产生的欧拉力作用下分别通过血清虹吸管和试剂虹吸管流入混合腔；
步骤D、启动离心机以3000转/分·秒的角加速度加速至离心机达到3000转/分的转速后停止，返复循环N次，完成步骤C中混合腔内的血清与试剂的震荡混合，获得混合液体；
步骤E、以6000转/分·秒的角加速度启动离心机至离心机达到6000转/分的转速后持续旋转30秒，使得混合腔内的混合液体在离心机加速时产生的欧拉力作用下依次流入多个混合液体分配腔，多余的混合液体流入混合液体废液腔，最终完成对微流控芯片的全血分析功能。
本发明的有益效果：本发明为了保证用于全血检测的聚合物离心式微流控芯片的功能可靠性和长期稳定性，提出基于欧拉力辅助作用的离心式全血分析微流控芯片及其制作方法。在本发明中，芯片内微流动将摆脱对材料表面性质和液面表面张力的依赖，取而代之的是芯片加速旋转时受到的垂直于芯片半径方向的欧拉力，从而有效地避免聚合物离心式微流控芯片表面处理和流动控制中对表面张力的依赖性，并保证芯片的功能可靠性和长期稳定性；且所发明芯片集成了血液分离、血清提取、血清定量、试剂预封装、试剂提取、试剂定量、血清与实际混合、混合液体分配多种功能。本发明具有集成度高、工艺简单，可靠性高，易于实现的优点。
附图说明
图1为本发明所述的离心式全血分析微流控芯片、制备方法及应用方法中第一PMMA圆片的示意图；
图2为本发明所述的离心式全血分析微流控芯片、制备方法及应用方法中第二PMMA圆片的示意图；
图3为本发明所述的离心式全血分析微流控芯片、制备方法及应用方法中第三PMMA圆片的示意图；
图4为本发明所述的离心式全血分析微流控芯片、制备方法及应用方法中第四PMMA圆片的示意图；
图5为本发明所述的离心式全血分析微流控芯片、制备方法及应用方法中第五PMMA圆片的示意图；
图6为本发明所述的离心式全血分析微流控芯片、制备方法及应用方法中第六PMMA圆片的示意图；
图7为本发明所述的离心式全血分析微流控芯片、制备方法及应用方法中两端回折的封装条的示意图；
图8为第一PMMA圆片至第六PMMA圆片依次粘贴形成的离心式全血分析微流控芯片示意图；
图9为通过离心机轴对封装条的作用开启离心式全血分析微流控芯片内的试剂预封装并安装芯片的示意图；
图10中a～g分别为本发明所述的离心式微流控芯片全血分析过程中液体操作的过程示意图。
具体实施方式
具体实施方式一、结合图1至图8说明本实施方式，离心式全血分析微流控芯片，由第一PMMA圆片、第二PMMA圆片B、封装条、第三PMMA圆片D、第四PMMA圆片E、第五PMMA圆片F和第六PMMA圆片G，依次通过压敏胶粘贴构成；预封装试剂在粘贴第六PMMA圆片G之前，通过试剂进液孔19注入封装条C、第三PMMA圆片D、第四PMMA圆片E和第五PMMA圆片F粘贴形成的试剂预封装腔18，最后第六PMMA圆片G的粘贴完成对试剂进液孔19的封闭，包括两个功能单元，每个功能单元包括试剂进液孔19、试剂预封装腔18、试剂出液孔17、试剂进样微通道9、试剂定量腔12、试剂废液腔10、试剂虹吸管16、血液进样孔3、血液进样腔4、血液进样微通道6、扩张阀A、血液分离腔7、血液废液腔5、血清虹吸管8、混合腔14、混合液体虹吸管15、混合液体分配腔13、混合液体废液腔11、以及通气孔若干个。
所述血液进样腔4上连接有血液进样孔3和通气孔A；血液进样腔4通过血液进样微通道6与血液分离腔7连接，所述血液进样微通道6与血液分离腔7的连接处设置扩张阀A；在血液分离腔7两侧分别血液废液腔5和血清虹吸管8连接；所述血清虹吸管8的末端与混合腔14连接；所述混合腔14上分别与试剂虹吸管16的一端、混合液体虹吸管15的一端以及通气孔B连接；试剂虹吸管16的一端与试剂定量腔12连接；所述试剂定量腔12与试剂废液腔10和试剂进样微通道9连接，在试剂进样微通道9与试剂定量腔12的连接处设置扩张阀B；所述混合液体虹吸管15的侧壁连接多个混合液体分配腔13；混合液体虹吸管15的另一端连接混合液体废液腔11。
具体实施方式二、结合图1至图8说明本实施方式，本实施方式为具体实施方式一所述的离心式全血分析微流控芯片的制作方法：其具体过程为：
一、通过激光雕刻机加工PMMA板材，得到第一PMMA圆片A，结合图1，其上带有若干个通过切穿板材得到的通孔，所得通孔用于形成微流控芯片的通气孔、定位孔1和安装孔2；
二、通过激光雕刻机加工一面附有压敏胶的PMMA板材，得到第二PMMA圆片B，结合图2，其上带有通过切穿板材得到的微流控结构，包括血液进样腔4、血液废液腔5、血液进样微通道6、两个扩张阀、两个通气孔、血液分离腔7、血清虹吸管8、试剂进样微通道9、试剂废液腔10、混合液体废液腔11、试剂虹吸管16、试剂定量腔12、混合液体虹吸管15、混合腔14、混合液体分配腔13、；
三、通过激光雕刻机加工一面附有压敏胶的PMMA板材，得到第三PMMA圆片D，结合图3，其上带有通过切穿板材得到的通孔，所得通孔用于形成试剂预封装腔的试剂出液孔17、定位孔1和微流控芯片的安装孔2；
四、通过激光雕刻机加工一面附有压敏胶的PMMA板材，得到第四PMMA圆片E，结合图4，其上带有通过切穿板材得到的通孔，所得通孔用于形成试剂预封装腔18、微流控芯片的安装孔2和定位孔1；
五、通过激光雕刻机加工一面附有压敏胶的PMMA板材，得到第五PMMA圆片F，结合图5，其上带有通过切穿板材得到的通孔，所得通孔用于形成试剂预封装腔的通气孔、试剂进液孔19和微流控芯片的安装孔2和定位孔1；
六、通过激光雕刻机加工一面附有压敏胶的PMMA板材(厚度0.8mm)，得到第六PMMA圆片G，结合图6，其上通孔用于形成定位孔1和微流控芯片的安装孔2；
七、将封装条C，(附有PET薄膜的牛皮纸条)两端回折，结合图7，然后将回折的两端M粘贴于第三PMMA圆片D上附有压敏胶的一侧，使得封装条C的两回折端M将第三PMMA圆片上的试剂出液孔17封闭；
八、通过定位孔定位，将第一PMMA圆片A与第二PMMA圆片B带有压敏胶的一侧粘贴；
九、通过定位孔定位，将第二PMMA圆片B与第三PMMA圆片D带有压敏胶的一侧粘贴；
十、通过第四PMMA圆片E上的试剂预封装腔和安装孔定位，将第三PMMA圆片D与第四PMMA圆片E带有压敏胶的一侧粘贴；
十一、通过定位孔定位，将第四PMMA圆片E与第五PMMA圆片F带有压敏胶的一侧粘贴；
十二、通过第五PMMA圆片F上的进液孔注入适量试剂，然后通过定位孔定位1，将第五PMMA圆片F与第六PMMA圆片G带有压敏胶的一侧粘贴，从而完成微流控芯片上的试剂预封装。
本实施方式所述的第一PMMA圆片A、第三PMMA圆片D、第五PMMA圆片F以及第六PMMA圆片G的厚度为0.8mm，第二PMMA圆片B、第四PMMA圆片E的厚度为1mm，第一PMMA圆片A、第二PMMA圆片B、第三PMMA圆片D的直径为11cm，第四PMMA圆片E、第五PMMA圆片F、第六PMMA圆片G的直径为4cm，各圆片上通孔的尺寸分别为：通气孔直径为1mm、试剂进液孔19的直径2mm、试剂出液孔17直径2mm、试剂预封装腔18的直径1cm、定位孔1的直径2mm、第一PMMA圆片A上的安装孔2直径8mm、其余圆片上的安装孔直径6mm、血清虹吸管8和混合液体虹吸管15的宽度为600μm。所采用压敏胶厚度为250μm。
具体实施方式三、结合图9和图10说明本实施方式，本实施方式为具体实施方式一所述的离心式全血分析微流控芯片的应用方法，该方法由以下步骤实现：
步骤A、将离心式全血分析微流控芯片安装于为芯片提供离心力的离心机轴H上。安装通过轴穿过芯片上的安装孔来实现；穿过过程中，离心机轴H对封装条C施力，使得封装条C的回折端M受拉，进而打开第三PMMA圆片D上的试剂出液孔17；
步骤B、通过血液进样孔3，向血液进样腔4内注入血液，启动离心机I，以3000转/分的转速将安装于离心机轴H上的微流控芯片旋转120秒后停止，从而通过离心力使得试剂预封装腔18内的试剂由试剂出液孔17流入试剂定量腔12，并使得血液进样腔4内的血液流入血液分离腔7，并完成试剂定量腔12对试剂的定量和血液分离腔7内血液的分离；
步骤C、以2000转/(分·秒)的角加速度启动离心机I至转速达到2000转/分后持续旋转30秒后停止，进而使得血液分离腔7内的血清和试剂定量腔12内的试剂在伴随离心机I加速度产生的欧拉力作用下分别通过血清虹吸管8和试剂虹吸管16流入混合腔14；
步骤D、启动离心机I以3000转/(分·秒)的角加速度加速至3000转/分的转速后减速至停止，如此循环5次，以完成混合腔14内血清与试剂的震荡混合；
步骤E、以6000转/(分·秒)的角加速度启动离心机I至达到6000转/分的转速后持续旋转30秒，从而使得混合腔14内的混合液体在加速时产生的欧拉力作用下依次流入五个试剂分配腔13，多余混合液体最后流入混合液体废液腔11，进而完成芯片的全血分析功能。
结合图10对本实施方式作进一步说明，由血液进样孔3向血液进样腔4内注入适量血液，血液进样微通道6与血液分离腔7连接处存在尺寸扩张而形成扩张阀A，该扩张阀A将血液截止于血液进样腔4内，以防止芯片旋转之前血液进入血液分离腔7，结合图10a，其中，线X血液，线Y为预封装试剂；然后，开启离心机I，为芯片提供转速，使得试剂预封装腔18内的试剂和血液进样腔4内的血液在离心力的作用下分别进入试剂定量腔12和血液分离腔7，且待试剂定量腔12和血液分离腔7分别被充满后，多余的试剂和血液分别溢出到试剂废液腔10和血液废液腔5中，结合图10b；继续旋转芯片，使得血液分离腔7内的血液在离心力的作用下分离，结合图10c；待血液分离腔7内的血液完全分离后，加速旋转芯片，为芯片提供角加速度，从而使得芯片内的液体受垂直于芯片半径方向的欧拉力，进而使得试剂定量腔12内的部分试剂持续流入试剂虹吸管16，并充满试剂虹吸管16，同时血液分离腔7内的血清也在欧拉力作用下持续流入血清虹吸管8，并充满血清虹吸管8，结合图10d；试剂虹吸管16和血清虹吸管8的充满为持续旋转的芯片内发生虹吸流动提供了条件，因而在离心力的作用下，试剂定量腔12和血液分离腔7内的试剂和血清，分别通过试剂虹吸管16和血清虹吸管8内的虹吸流动，持续流入混合腔14内，直到试剂定量腔12和血液分离腔7内的液面到达试剂虹吸管16和血清虹吸管8的入口处时虹吸流动停止，结合图10e；然后，震荡旋转芯片，使得混合腔14内的液体在科氏力和欧拉力的作用下，震荡流动，从而完成混合腔14内试剂和血清的混合，结合图10f；在加速旋转芯片，使得混合腔14内的混合液体受欧拉力作用，而充满混合液体虹吸管，并持续旋转芯片，使得混合液体虹吸管内发生虹吸流动，从而使混合腔14内的混合液体流入混合液体分配微通道内，然后依次流入各混合液体分配腔13，多余的混合液体溢出最后一个分配腔而流入混合液体废液腔11，进而完成所发明芯片全部的流动控制功能，结合图10g。
Claims (7)
1.离心式全血分析微流控芯片，包括两个功能单元，每个功能单元包括试剂进液孔(19)、试剂预封装腔(18)、试剂出液孔(17)、试剂进样微通道(9)、试剂定量腔(12)、试剂废液腔(10)、试剂虹吸管(16)、血液进样孔(3)、血液进样腔(4)、血液进样微通道(6)、血液分离腔(7)、血液废液腔(5)、血清虹吸管(8)、混合腔(14)、混合液体虹吸管(15)、混合液体分配腔(13)、混合液体废液腔(11)以及通气孔；其特征是，还包括封装条(C)，将封装条(C)的两端回折，并将两回折端(M)粘贴在试剂出液孔(17)上，预封装试剂经试剂进液孔(19)注入到试剂预封装腔(18)内；
所述血液进样腔(4)上连接有血液进样孔(3)和通气孔A(c)；血液进样腔(4)通过血液进样微通道(6)与血液分离腔(7)连接，所述血液进样微通道(6)与血液分离腔(7)的连接处设置扩张阀A(a)；血液分离腔(7)的两侧分别与血液废液腔(5)和血清虹吸管(8)连接；所述血清虹吸管(8)的末端与混合腔(14)连接；所述混合腔(14)上分别与试剂虹吸管(16)的一端、混合液体虹吸管(15)的一端以及通气孔B(d)连接；试剂虹吸管(16)的另一端与试剂定量腔(12)连接；所述试剂定量腔(12)与试剂废液腔(10)和试剂进样微通道(9)连接，在试剂进样微通道(9)与试剂定量腔(12)的连接处设置扩张阀B(b)；所述混合液体虹吸管(15)的侧壁连接多个混合液体分配腔(13)；混合液体虹吸管(15)的另一端连接混合液体废液腔(11)。
2.制作权利要求1所述的离心式全血分析微流控芯片的方法，其特征是，采用六个PMMA圆片依次粘贴制成；具体步骤为：
步骤一、采用激光雕刻机加工PMMA板材，获得第一PMMA圆片(A)，在所述第一PMMA圆片(A)上加工有微流控芯片的通气孔和血液进样孔(3)；采用激光雕刻机加工一面附有压敏胶的PMMA板材，获得第二PMMA圆片(B)、第三PMMA圆片(D)、第四PMMA圆片(E)、第五PMMA圆片(F)和第六PMMA圆片(G)；在所述第二PMMA圆片(B)上加工形成微流控结构以及与第一PMMA圆片(A)对应的通气孔和血液进样孔(3)；在第三PMMA圆片(D)上形成试剂预封装腔(18)的试剂出液孔(17)；在第四PMMA圆片(E)上形成试剂预封装腔(18)；在第五PMMA圆片(F)上形成与第一PMMA圆片(A)对应的试剂预封装腔(18)的通气孔和试剂进液孔(19)；
步骤二、将封装条(C)的两端回折，然后将回折的两端粘贴于第三PMMA圆片(D)上附有压敏胶的一侧，同时将试剂预封装腔(18)的试剂出液孔(17)封闭；
步骤三、将第一PMMA圆片(A)与第二PMMA圆片(B)附有压敏胶的一面粘贴；将第二PMMA圆片(B)的另一面与第三PMMA圆片(D)附有压敏胶的一面粘贴；将第三PMMA圆片(D)的另一面与第四PMMA圆片(E)附有压敏胶的一面粘贴；将第四PMMA圆片(E)的另一面与第五PMMA圆片(F)附有压敏胶的一面粘贴；
步骤四、将预封装试剂通过第五PMMA圆片(F)上的试剂进液孔(19)注入，然后将第五PMMA圆片(F)的另一面与第六PMMA圆片(G)带有压敏胶的一侧粘贴，实现微流控芯片上的试剂预封装，完成离心式全血分析微流控芯片的制作。
3.根据权利要求2所述的离心式全血分析微流控芯片的制作方法，其特征在于，所述第一PMMA圆片(A)、第二PMMA圆片(B)、第三PMMA圆片(D)、第四PMMA圆片(E)、第五PMMA圆片(F)以及第六PMMA圆片(G)上分别加工有安装孔(2)和定位孔(1)，且每个圆片上的安装孔(2)相对应，所述第一PMMA圆片(A)、第二PMMA圆片(B)和第三PMMA圆片(D)上的定位孔(1)分别对应，第四PMMA圆片(E)、第五PMMA圆片(F)和第六PMMA圆片(G)上的定位孔(1)分别对应。
4.根据权利要求2所述的离心式全血分析微流控芯片的制作方法，其特征在于，所述第一PMMA圆片(A)、第三PMMA圆片(D)、第五PMMA圆片(F)和第六PMMA圆片(G)的厚度相同，第二PMMA圆片(B)和第四PMMA圆片(E)的厚度相同，所述第一PMMA圆片(A)、第二PMMA圆片(B)和第三PMMA圆片(D)的直径相同，第四PMMA圆片(E)、第五PMMA圆片(F)和第六PMMA圆片(G)的直径相同。
5.根据权利要求2所述的离心式全血分析微流控芯片的制作方法，其特征在于，所述在第二PMMA圆片(B)上加工形成微流控结构具体包括：通过血液进样微通道(6)与血液分离腔(7)连接的血液进样腔(4)，与血液进样腔(4)连接的血液进样孔(3)和通气孔A(c)；设置在血液进样微通道(6)与血液分离腔(7)连接处的扩张阀A(a)；与血液分离腔(7)两侧分别连接的血液废液腔(5)和血清虹吸管(8)；连接在血清虹吸管(8)末端的混合腔(14)；与混合腔(14)连接的试剂虹吸管(16)、混合液体虹吸管(15)以及通气孔B(d)；与试剂虹吸管(16)末端连接试剂定量腔(12)；与试剂定量腔(12)连接的试剂废液腔(10)和试剂进样微通道(9)，设置在试剂进样微通道(9)与试剂定量腔(12)连接处的扩张阀B(b)；在混合液体虹吸管(15)侧壁连接的多个混合液体分配腔(13)以及连接在混合液体虹吸管(15)末端的混合液体废液腔(11)。
6.应用权利要求1所述的离心式全血分析微流控芯片的方法，其特征是，该方法由以下步骤实现：
步骤A、将微流控芯片安装在离心机轴上，具体为：通过离心机轴穿过芯片上的安装孔(2)；穿过过程中，离心机轴对封装条(C)施力，使封装条(C)的两回折端(M)受拉后打开试剂出液孔(17)；
步骤B、通过血液进样孔(3)，向血液进样腔(4)内注入血液，启动离心机，以3000转/分的转速将微流控芯片旋转120秒后停止，通过离心力使试剂预封腔内的试剂由试剂出液孔(17)流入试剂定量腔(12)，同时血液进样腔(4)内的血液流入血液分离腔(7)，完成试剂定量腔(12)对试剂的定量以及血液分离腔(7)内对血液的分离；
步骤C、以2000转/分·秒的角加速度启动离心机，使转速达到2000转/分后持续旋转30秒后停止，使步骤二中的血液分离腔(7)内的血清和试剂定量腔(12)内的试剂在离心机加速度产生的欧拉力作用下分别通过血清虹吸管(8)和试剂虹吸管(16)流入混合腔(14)；
步骤D、启动离心机以3000转/分·秒的角加速度加速至离心机达到3000转/分的转速后停止，返复循环N次，完成步骤C中混合腔(14)内的血清与试剂的震荡混合，获得混合液体；
步骤E、以6000转/分·秒的角加速度启动离心机至离心机达到6000转/分的转速后持续旋转30秒，使得混合腔(14)内的混合液体在离心机加速时产生的欧拉力作用下依次流入多个混合液体分配腔(13)，多余的混合液体流入混合液体废液腔(11)，最终完成对微流控芯片的全血分析功能。
7.根据权利要求6所述的离心式全血分析微流控芯片的应用方法，其特征在于，步骤D中的N的取值为5。
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| CN104888873B (zh) * | 2015-05-08 | 2016-06-29 | 沈阳航空航天大学 | 一种可实现回泵的离心式微流控芯片 |
| CN105652023B (zh) * | 2016-01-09 | 2019-02-12 | 深圳市贝沃德克生物技术研究院有限公司 | 多种血清标志物综合检测设备 |
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| CN108380250B (zh) * | 2018-02-28 | 2020-07-28 | 清华大学 | 双轴离心式微流控系统 |
| CN108444803A (zh) * | 2018-05-11 | 2018-08-24 | 石家庄禾柏生物技术股份有限公司 | 一种定量式血浆采集光盘 |
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| CN110872556B (zh) * | 2018-08-30 | 2024-03-22 | 深圳市呈晖医疗科技有限公司 | Pcr离心微流控装置及其方法 |
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