具有环形反应通道的微流控芯片及微流控装置和设备

本公开涉及微流控，并且更具体地，涉及一种微流控芯片、微流控装置和微流控设备。

背景技术：

1、微流控技术(microfluidics)可以把生物、化学、医学分析过程的样本制备、反应、分离、检测等复杂微流体操作集成到一块十几平方厘米的芯片上，从而可以自动完成分析全过程，具有集成化程度高、处理通量大等多种优势。在传统的微流控芯片中，为了实现微量样本的量取需要设计复杂的流体通道，并且还需要设置外接动力的泵阀组件等来驱动和控制流体移动，不仅结构复杂、操作繁琐、难以实现便携化，还因为由这样的泵阀组件驱动的流体必须处于连续状态从而需要充满整个前置通道才能完成后端的量取操作，所以样本损耗大。因此，目前基于外接动力的泵阀组件的微流控芯片尚无法实现真正意义上的微量样本的量取。

技术实现思路

1、在下文中给出了关于本公开的简要概述，以便提供关于本公开的一些方面的基本理解。但是，应当理解，这个概述并不是关于本公开的穷举性概述。它并不是意图用来确定本公开的关键性部分或重要部分，也不是意图用来限定本公开的范围。其目的仅仅是以简化的形式给出关于本公开的某些概念，以此作为稍后给出的更详细描述的前序。

2、根据本公开的一方面，提供了一种微流控芯片，所述微流控芯片包括微流控单元，所述微流控单元包括：进样口，被配置为接收样本微流体；进样通道，被配置为与进样口连通以从进样口接收样本微流体；毛细管泵，被配置为与进样通道连通以将样本微流体抽取通过并离开进样通道；以及一个或多个反应单元，每个反应单元包括：呈环形布置的反应通道，被配置为在进样口与毛细管泵之间经由与该反应单元对应的分样通道与进样通道连通以从进样通道接收与该反应单元对应的预设体积的样本微流体，其中，反应通道包括光致形变材料使得微流体能够在反应通道的不对称光致形变产生的拉普拉斯压差作用下被驱动通过反应通道，第一连通结构，被配置为在一端与反应通道连通并且在另一端保持与大气连通，使得样本微流体从分样通道经由反应通道进入第一连通结构后能够自封闭第一连通结构，其中，分样通道和反应通道的第一连接点与反应通道和第一连通结构的第二连接点沿反应通道的纵向中心线彼此间隔开，其中，进样通道的横截面积大于反应通道的横截面积，反应通道的横截面积大于第一连通结构的横截面积，反应通道的横截面积大于分样通道的横截面积，反应通道的深度大于分样通道的深度。

3、根据本公开的另一方面，提供了一种微流控装置，该微流控装置包括根据本公开的实施例所述的微流控芯片和被配置为向所述微流控芯片提供光照以控制所述微流控芯片中的微流体移动的光源。

4、根据本公开的又一方面，提供了一种微流控设备，包括：光控模块，所述光控模块包括光源，所述光源被配置为向微流控芯片提供光照以控制所述微流控芯片中的微流体的移动，所述微流控芯片中的微流体是可光致驱动的；以及移动模块，所述移动模块被配置为移动所述微流控芯片以调节所述微流控芯片与所述光源的相对位置，使得所述微流控芯片选择性地局部受到所述光源的光照从而使得所述微流控芯片中的微流体被光致驱动，其中，所述光控模块被固定于所述移动模块上方。

5、通过以下参照附图对本公开的示例性实施例的详细描述，本公开的其它特征及其优点将会变得更为清楚。

技术特征：

1.一种微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括微流控单元，所述微流控单元包括：

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控单元还包括连接在进样通道与毛细管泵之间的缓冲管，其中，缓冲管的横截面积大于进样通道的横截面积。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，

4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，第一连通结构包括在一端与对应的反应通道连通并且在另一端与大气连通的主干以及从主干分出的具有封闭末端的分支。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述一个或多个反应单元被配置为从进样通道接收不同预设体积的样本微流体。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，分样通道的深度与反应通道的深度之差被配置为允许微流体在反应通道中跨过分样通道与反应通道的第一连接点移动。

7.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，分样通道的深度与反应通道的深度之比小于1：2。

8.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，分样通道的深度与反应通道的深度之比小于或等于1：4。

9.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，在反应通道中的一个或多个不同位置处储存有预置反应物，并且样本微流体能够在反应通道的不对称光致形变产生的拉普拉斯压差作用下被分别驱动至所述一个或多个不同位置中的每个位置以与该位置处的预置反应物接触并发生混合和/或反应。

11.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述一个或多个反应单元中的一些或全部反应单元中的每个反应单元还包括：

12.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，所述检测通道呈螺旋形布置。

13.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，每个反应单元包括彼此间隔开的至少两个所述检测通道。

14.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，检测通道被布置在反应通道的内侧。

15.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，检测通道和反应通道的第四连接点与第一连接点重合。

16.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，第二连通结构和第三连通结构中的每一者包括可对大气开放的开口，并且其中：

17.根据权利要求1至16中任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括：

18.根据权利要求1至16中任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片还包括相互独立的多个所述微流控单元。

19.根据权利要求1至16中任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片用于以下至少之一：免疫检测、生化检测、分子检测、聚合酶链式反应检测。

20.一种微流控装置，其特征在于，所述微流控装置包括根据权利要求1至19中任一项所述的微流控芯片和被配置为向微流控芯片提供光照以控制微流控芯片中的微流体移动的光源。

21.根据权利要求20所述的微流控装置，其特征在于，

22.根据权利要求20所述的微流控装置，其特征在于，所述微流控装置还包括以下之一：

23.根据权利要求22所述的微流控装置，其特征在于，

24.一种微流控设备，其特征在于，所述微流控设备包括：

25.根据权利要求24所述的微流控设备，其特征在于，所述微流控设备还包括：

26.根据权利要求25所述的微流控设备，其特征在于，所述检测模块包括多个检测单元，所述多个检测单元之间的相对布置对应于所述微流控芯片的多个检测区域之间的相对布置。

27.根据权利要求26所述的微流控设备，其特征在于，所述多个检测单元包括荧光检测单元和吸光度检测单元，所述荧光检测单元的检测点被配置为与所述光控模块的所述光源的光斑重合，所述吸光度检测单元与所述荧光检测单元之间的距离被配置为与所述微流控芯片的两个检测区域之间的距离相同。

28.根据权利要求25所述的微流控设备，其特征在于，所述微流控设备还包括：

29.根据权利要求28所述的微流控设备，其特征在于，所述温控模块被配置为向所述微流控芯片提供多个不同温区，使得所述微流控芯片的相应多个区域处于不同的温度，并且其中，所述微流控设备用于变温聚合酶链式反应检测。

30.根据权利要求28所述的微流控设备，其特征在于，所述温控模块被配置为向所述微流控芯片提供一个温区，使得所述微流控芯片的各个区域处于相同的温度，并且其中，所述微流控设备用于恒温聚合酶链式反应检测。

31.根据权利要求24所述的微流控设备，其特征在于，所述微流控设备用于根据权利要求1至19中任一项所述的微流控芯片。

技术总结
本公开涉及具有环形反应通道的微流控芯片及微流控装置和设备。微流控芯片包括进样口、与进样口连通的进样通道、与进样通道连通的毛细管泵和反应单元，反应单元包括：经由分样通道与进样通道连通的环形反应通道，反应通道包括光致形变材料使得微流体能够在反应通道的不对称光致形变产生的拉普拉斯压差作用下被驱动通过反应通道；连通结构，在一端与反应通道连通并且在另一端保持与大气连通，使得样本微流体进入连通结构后能够自封闭连通结构，其中，分样通道和反应通道的连接点与反应通道和连通结构的连接点彼此间隔开，进样通道的横截面积大于反应通道的横截面积大于连通结构的横截面积和分样通道的横截面积，反应通道的深度大于分样通道的深度。

技术研发人员：俞燕蕾,韦嘉,姜黎新,鲁遥,刘嘉
受保护的技术使用者：复旦大学
技术研发日：20230508
技术公布日：2024/1/15