一种微流控检测芯片

本发明属于微流控，更具体地，涉及一种微流控检测芯片。

背景技术：

1、微流控技术作为一种新兴的科学技术，已经应用于化学、生物学、工程学和物理学等诸多领域，学科交叉性强，在时间、空间和分析对象的精密操控上进行了突破，能够解决生命分析的许多关键问题。微流控技术能够将原本只能在实验室才能完成的检测实验集成到一小块芯片上，不仅节约了耗材成本和时间成本，更重要的是能够集成多种检测技术于一体，提高检测效率。但是完成一个完整的生物化学反应一般需要将各种样本及试剂按顺序通过移液枪定量加入反应管中进化混合反应，更加复杂的反应流程则需要中间将液体去除并加入新的试剂及样本，最终完成信号检测。因此，试剂的顺序释放，计量加液，混合反应，移除废液，循环重复及最后进行信号采集是一个完整生化分析的检测流程。目前，大多数基于微流控技术的芯片系统都只能完成其中一个到三个功能的自动化，而且需要借助昂贵的外部智能化设备进行结合。

2、微流控技术应用于体外样本的分析检测，可以应用于样本中核酸、蛋白、酶、糖等分析物的高度集成化分析检测，在分析检测的各个领域都具有广泛的应用场景。例如，在申请号为202110825892的专利文件中，提供了一种微通道辅助高通量试剂定量分配及分析的芯片，其通过微通道的设计，优化了芯片的加工工艺，结合便携的离心设备即可完成三种液体，甚至多种液体的定量分配及最终的混合收集，但是，在一定程度上没有解决液体的顺序释放及定量收集之后进行废液的排除及重新收集液体进行反应的限制。因此，一种可以在芯片上独立完成试剂的顺序释放、定量分配、计量收集、混合反应，废液移除并可以循环重复这些步骤的芯片系统是推动微流控技术在分析领域应用的关键。

技术实现思路

1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本发明提供了一种微流控检测芯片，其目的在于，对微流控芯片的结构进行改进，使得在芯片上可以自动化完成试剂的顺序释放、定量分配、计量收集、混合反应，废液移除等步骤，并重复执行这些步骤。

2、为实现上述目的，本发明提供了一种微流控检测芯片，其具有旋转中心，该微流控检测芯片包括：一个或多个检测单元；检测单元包括：

3、绕旋转中心呈螺旋状设置的定量分配微通道，设置于定量分配微通道内侧的一个或多个第一储液池，沿定量分配微通道设置的多个反应单元，以及与定量分配微通道末端相连通的第一废液池；

4、各第一储液池通过第一虹吸阀与定量分配微通道的首端相连通，且设置有可密封加样孔；第一虹吸阀起始的弯折部分具有亲水性；

5、反应单元包括：设置于定量分配微通道内侧的第二储液池，以及位于定量分配微通道外侧且由内向外依次设置的计量池、反应池和第二废液池；第二储液池通过第一微通道与计量池相连通，计量池通过第二虹吸阀与反应池相连通，反应池通过第二微通道与第二废液池相连通，且第二废液池通过气路平衡微通道与第二虹吸阀相连通；反应池通过气孔与外界相连通，且反应池的体积大于计量池的体积，第二储液池上设置有独立加样孔；第二虹吸阀起始的弯折部分具有亲水性。

6、进一步地，其中一个第一储液池与第一虹吸阀的连接点高于其底端。

7、进一步地，反应池为具有两个微凸起的椭圆形腔室；两个微凸起分别为第二虹吸阀和气孔与反应池的连接点。

8、进一步地，计量池为方形结合底部三角形腔室。

9、进一步地，第二微通道为蜿蜒的微通道。

10、进一步地，第一储液池为扇环形腔室。

11、进一步地，气路平衡微通道与第二虹吸阀的连接点为第二虹吸阀经过亲水处理的部分的终点。

12、进一步地，本发明提供的的微流控检测芯片，为多层结构，且从下至上依次包括底盖、虹吸阀层、微通道层、腔室层以及上盖；

13、第一虹吸阀和第二虹吸阀均位于虹吸阀层；

14、定量分配微通道、第一微通道、第二微通道以及气路平衡微通道均位于微通道层；

15、第一储液池、第一废液池、第二储液池、计量池、反应池以及第二废液池均位于腔室层；

16、气孔、可密封加样孔以及独立加样孔均位于上盖。

17、总体而言，通过本发明所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：

18、本发明所提供的微流控检测芯片，在定量分配微通道内侧设置有多个第一储液池，由于各第一储液池上设置有可密封加样口，且各第一储液池通过第一虹吸阀与定量分配微通道相连通，在可密封加样口处于密封状态下，第一储液池处于相对密封的状态，无论怎样离心，其中的液体都无法突破虹吸阀的阻力；在可密封加样口与大气连通时，第一储液池中的压力得到释放，会自动触发对应的虹吸阀，经虹吸阀引流而进入定量分配通道。基于这一设计，本发明所提供的微流控检测芯片，在可密封加样口与第一虹吸阀的相互配合下，可对各第一储液池中的液体释放顺序进行控制。

19、本发明提供的微流控检测芯片，沿定量分配通道设置的每个反应单元中设置有独立的第二废液池，且该废液池通过气路平衡微通道与连接计量池和反应池的第二虹吸阀相连通，在液体经第二虹吸阀引流进反应池的过程中，第二废液池处于相对密封状态，阻力较大，因此，反应池可以在低速的状态下对液体进行液体收集而不会进入第二废液池，同时计量池中的液体引流依靠第二虹吸阀的作用可以在低速完成液体的稳定引流。在计量池中的液体引流完成后，第二废液池经由气路平衡微通道以及第二虹吸阀、反应池及气孔与外界连通，在高速离心状态下，反应池中反应过后的液体将突破连接反应池和第二废液池的第二微通道而进入第二废液池，待反应池中的液体全部移出后，可继续进行后续的反应，在此基础上，各步骤可循环执行。

20、总体而言，本发明所提供的微流控检测芯片，在芯片上可以自动化完成试剂的顺序释放、定量分配、计量收集、混合反应，废液移除等步骤，并重复执行这些步骤。

技术特征：

1.一种微流控检测芯片，具有旋转中心，其特征在于，包括：一个或多个检测单元；所述检测单元包括：

2.如权利要求1所述的微流控分析芯片，其特征在于，其中一个第一储液池与第一虹吸阀的连接点高于其底端。

3.如权利要求1或2所述的微流控检测芯片，其特征在于，所述反应池为具有两个微凸起的椭圆形腔室；两个微凸起分别为第二虹吸阀和气孔与所述反应池的连接点。

4.如权利要求1或2所述的微流控检测芯片，其特征在于，所述计量池为方形结合底部三角形腔室。

5.如权利要求1或2所述的微流控检测芯片，其特征在于，所述第二微通道为蜿蜒的微通道。

6.如权利要求1或2所述的微流控检测芯片，其特征在于，所述第一储液池为扇环形腔室。

7.如权利要求1或2所述的微流控芯检测芯片，其特征在于，所述所述气路平衡微通道与所述第二虹吸阀的连接点为所述第二虹吸阀经过亲水处理的部分的终点。

8.如权利要求1或2所述的微流控检测芯片，其特征在于，为多层结构，且从下至上依次包括底盖、虹吸阀层、微通道层、腔室层以及上盖；

技术总结
本发明公开了一种微流控检测芯片，具有旋转中心，包括：一个或多个检测单元；检测单元包括：绕旋转中心设置的定量分配微通道，其内部设置有第一储液池，其末端连通第一废液池，沿定量分配微通道设置有多个反应单元；各第一储液池通过第一虹吸阀与定量分配微通道相连，且设置有可密封加样孔；反应单元包括：设置于定量分配微通道内侧的第二储液池，以及位于定量分配微通道外侧的计量池、反应池和第二废液池；计量池通过第二虹吸阀与反应池相连通，第二废液池通过气路平衡微通道与第二虹吸阀相连通；反应池通过气孔与外界相连通。本发明能够在芯片上自动化完成试剂的顺序释放、定量分配、计量收集、混合反应，废液移除等步骤，并重复执行这些步骤。

技术研发人员：刘笔锋,李顺基,陈鹏,章英,刘景轩
受保护的技术使用者：华中科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15