[实用新型]一种过滤芯片

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种过滤芯片及其加工制作方法，属于环境、食品、化工和医药等领域。

背景技术

微纳过滤器作为常见的过滤膜,广泛应用于饮用水中微生物分析、葡萄酒和果汁的无菌过滤及无菌药物筛选等领域。按照工作模式,微纳过滤器可分为死端过滤和错流过滤。死端过滤是将待过滤样置于过滤器正上方，在压力差的推动下,大于过滤器典型孔径尺寸的颗粒被截留在膜上。这种过滤器随着时间推移，颗粒易在膜表面形成堵塞，使得过滤阻力增加。错流过滤模式在膜表面产生两种分力，垂直于流向的法向力使得样品通过过滤间隙，沿着流向的切向力使得截留颗粒物较均匀散开，这种过滤膜不易产生浓度极化和结垢问题。当前微纳过滤器的主要制作方法包括硅面型微加工方法、相分离微成型方法和孔径阵列光刻方法。这些方法的问题和不足在于：脱模时存在塌陷或破损等问题，过滤器强度低、成本高、产率低。

微纳过滤器的一种典型应用是用于水中颗粒物的过滤浓缩，如水源性寄生虫卵隐孢子虫和贾第鞭毛虫。目前,饮用水中隐孢子寄生虫和贾第鞭毛寄生虫标准检测方法为美国国家环境保护局(USEPA)制定的EPA1623方法。EPA1623方法主要包括过滤和洗提、浓缩和分离、免疫荧光标记和荧光显微镜分析等步骤。该方法技术成熟、认可度高，但也有其局限性：耗时3-7天、成本高、步骤繁琐，且易受水中藻类的交叉反应影响，回收率不高。EPA1623方法所用高分子过滤器由于制作工艺的限制，无法承受高流速，无法对于所截留得微生物进行自动回收，必须手动振荡并洗脱，回收率低、成本高。

发明内容

本实用新型的目的在于：针对上述现有技术存在的弊端，提出一种过滤芯片。

为了达到以上目的，本实用新型采取的技术方案是使得过滤芯片包括具有过滤结构的衬底、上盖、正向进样口、正向出样口、反向回冲进样口、反向回冲出样口，芯片一侧由近及远依次排列着分别与过滤结构相连通的反向回冲出样口、正向进样口，芯片另一侧由近及远依次排列着分别与过滤结构相连通的正向出样口、反所述过滤结构由一系列具有间隙呈柱状阵列的微纳柱体组成的，分为内过滤结构和外过滤结构，具有过滤结构的衬底和上盖通过衬底上未刻蚀部分的固定柱牢固绑定在一起。

具体地说内过滤结构和外过滤结构的间隙为非均匀设计；所述微纳柱体可为方形、圆柱形、梯形形状、类雨滴形状，或其他各种类似形状；

进一步地，内过滤结构和外过滤结构间隙的大小呈错开排列；所述衬底是硅或玻璃。

本实用新型的有益效果是：这种微纳过滤芯片回收率高、可承受高流速、成本低、适于大规模量产，可广泛用于水、食品及微生物领域微颗粒的过滤和浓缩。

附图说明：

下面结合附图对本发明作进一步说明。

图1是本实用新型的结构示意图一；

图2是本实用新型的结构示意图二；

图3是过滤微结构截面图一；

图4是过滤微结构截面图二；

图5是过滤微结构截面图三；

图6是过滤微结构截面图四。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本实用新型做进一步详细叙述。

本实施例的过滤芯片装置如图1-6所示，包括具有过滤结构5和9的硅制成的衬底15、玻璃上盖16、正向进样口1、正向出样口3、反向回冲进样口4、反向回冲出样口2，芯片一侧由近及远依次排列着分别与过滤结构相连通的反向回冲出样口2、正向进样口1，芯片另一侧由近及远依次排列着分别与过滤结构相连通的正向出样口3、反向回冲进样口4,所述过滤结构5和9由一系列具有间隙呈柱状阵列的微纳柱体17组成的，分为内过滤结构5和外过滤结构9，具有过滤结构的衬底和上盖通过衬底上的分布于内过滤结构内部的固定住13和外过滤结构外部的固定柱14绑定在一起，进一步地，位于内过滤结构内部的固定柱13柱体两端为圆弧形。13和14为芯片中未刻蚀区域，为流样提供导引，同时增大绑定接触面积，提高芯片抗压性能。芯片工作时，待过滤浓缩大体积样从1进入，过滤后洁净水样从3流出。过滤时，流样中处于内过滤结构6(间隙大于粒子直径)附近的粒子可从此处大间隙离开，并被外围过滤结构10(间隙小于粒子直径)所俘获。处于内过滤结构7的粒子直接被俘获(间隙小于粒子直径)。其他位置处粒子俘获原理依次类推。粒子被俘获后，用少量的去离子水从4反向回冲芯片，所俘获的粒子即被释放，实现过滤浓缩目的。

具体地说内过滤结构5和外过滤结构9的间隙为非均匀设计；所述微纳柱体17可为方形、圆柱形、梯形形状、类雨滴形状，或其他各种类似形状；