本发明属于医用诊断类物品技术领域,涉及一种能控制液体流动的微阀及微流控芯片。
背景技术:
在化学和生物研究中,绝大部分实验和测试反应是在溶液状态下进行。目前有一种研究趋势是对反应液体(待测样品和检测试剂)的体积要求越来越小,而同一样品的检测项目越来越多或通量要求越来越高,且能实现实验过程的自动化与可操控性。微流控芯片应运而生,以其具备可操作更小体积的反应液体、可小型化、更高实验通量和能实现自动化控制的特点而被越来越多地采用。微流控芯片包括基片和设置在基片内的微通道,并通过微阀和动力装置(例如泵)的协同作用,样品和反应试剂被精准地运送到微流控芯片中不同的功能区域准确地提供到微流控芯片中期望位置处,从而实现样品的测试。微流控检测技术作为一种革命性的床旁疾病检测手段,能够集成多个检测项目在一个微型化便携式一次性的微流控芯片上。
微阀是微流控芯片的重要元件,主要用来控制待测样品和检测试剂的精准流动。近些年应用比较广泛的微阀由可形变薄膜和阀座构成。这类微阀包括上下两层基材和中间的聚合物薄膜,其中,具有微流道的底层基材上有一个突起的结构,构成阀座。另一个上盖基材在阀座相对应的位置上有一个内陷的结构,给薄膜提供了可以形变的空腔。这种微阀在初始状态时是关闭的,此时聚合物薄膜和微流道内的阀座突起部分相贴合,流道被封闭。当外力作用在薄膜上,使薄膜和阀座分离,流道被打开。这个外力可以是气动的(例如美国专利us2013/0156658a1和us8,778,282b2),加热形变的(例如中国专利cn102006936a,美国专利us2006/0243934a1和us2015/0028235a1),磁力的(例如中国专利cn103244734a)以及机械压力(例如美国专利us8,985,547b2)。
由于常规状态下薄膜和阀座长时间接触,薄膜和阀座可能出现粘连,因而会出现在使用时通道无法正常打开的现象。由于突出的阀座及内陷空腔的存在,导致微流控芯片的厚度被约束,无法实现微型化。打开微阀需要借助某种外力作用来使薄膜发生形变,同时需要另一个外力作用在流体上趋使流体在流道内流动。这样同时控制两种动力的方式就会导致很难精准的控制流体的流动。其次,微阀在打开之后,薄膜会与流体接触,导致无法恢复关闭状态,从而限制了此微阀结构的重复使用。此微阀只限于控制一种流体,无法实现多个流体同时控制的功能,否则将会无法避免污染的问题。在结构过设计过程中,可以通过的优化薄膜的结构的方式在一定程度的弥补以上的缺点,但这也在一定程度上增大了微流控芯片的加工和组装难度。
作为poct领域的微流控芯片的应用中,微流控芯片普遍存在的另一个难点是如何将检测试剂内置在测试片中,从而实现整个检测设备的微型化。
随着体外诊断市场需求的激增,微流控技术在体外诊断应用中的优势逐渐突显出来,受到工业界越来越多的关注。微流控芯片应用中,多种流体的次序性流动及测试片内置液体的控制是目前普遍存在的技术难点。
技术实现要素:
本发明提供了一种基于活塞原理的微阀以及微阀控制的微流控芯片。一方面通过微流控芯片通道的特殊设计,实现在气动微流控芯片只用一个阀门即可实现内置液和样品液次序性释放;另一方面通过在阀门上添加不同的微结构来实现微流控芯片基材上微通道的阻断、连通、实现方向性输送等功能。
具体来说,本发明提供的一种能控制液体流动的微阀,包括阀体,所述阀体上包括至少两个导流通道;所述每个导流通道之间不相连通。阀体上的导流通道在阀体上相互之间不连通。更为优选的,导流通道之间也不连接。
一些实施方式中,每个导流通道都贯穿阀体。也就是,每个导流通道在阀体的外表面具有入口和出口,从而使导流通道与阀体外部相连通。
一些优选的实施方式中,所述每个导流通道位于阀体的不同平面上。本发明的平面是指阀体上沿水平或垂直或者任一角度切割阀体形成的平面,并不仅指水平面。每个导流通道位于阀体的不同平面上是指每个导流通道位于阀体的任一个平面上,该平面上具有了一个导流通道后,就不再有其他导流通道;并且这些具有导流通道的每个平面之间在导流通道处无交叉,从而保证导流通道之间不连通。
一些具体的实施方式中,所述一个导流通道在阀体中具有转向设计,该导流通道的两个开口端分别位于阀体的不同平面上。所述具有转向设计是指该整个的导流通道在阀体中并不位于同一平面上,而是出现方向的改变,通道呈现拐角。一些具体的实施方式中,所述一个导流通道为环绕于阀体外壁上的环形凹槽。
一些优选的实施方式中,微阀包括阀体和第一导流通道和第二导流通道,第一导流通道和第二导流通道不相连通;第一导流通道贯穿设置于阀体内,其两端开口均开设于阀体的侧壁上;第二导流通道呈转角设计,第二导流通道的第一开口开设于阀体的侧壁上,第二开口开设于阀体底面或顶面。
优选的,第一导流通道水平贯穿设置于阀体内。
一些优选的实施方式中,所述转角设计呈“7”的形状。
一些优选的实施方式中,微阀包括阀体和第一导流通道和第二导流通道,第一导流通道和第二导流通道错层排布且不相连通,第一导流通道和第二导流通道贯穿设置于阀体内,其两端开口开设于阀体的侧壁上。
优选的,第一导流通道和第二导流通道无交叉地错层排布,且第一导流通道和第二导流通道的投影呈相互交叉位。
更为优选的,第一导流通道和第二导流通道水平贯穿设置于阀体内。
一些优选的实施方式中,所述微阀上还包括有受力部。
本发明中,还包括微阀在微流控芯片上的应用。
另一方面,本发明还提供一种微流控芯片,包括基片和盖片,以及,还包括具有能控制液体流动的微阀,以及用于接纳微阀的微阀插孔;所述基片上设有储液槽和微通道;所述储液槽和微通道被盖片覆盖并密封;所述微通道与微阀插孔相连接。
一些实施方式中,盖片包括上盖片和下盖片,上盖片和下盖片分别覆盖基片的上表面和下表面。
一些优选的实施方式中,所述微阀插入微阀插孔后,通过微阀在微阀插孔内移动使微通道被关闭或连通,或使微通道与大气相通;通过微阀在微阀插孔内移动使储液槽中液体不流动或流动到微通道中。
具体的,通过按压或旋转或按压并旋转微阀使微阀在微阀插孔内移动使微通道被关闭或连通,或使微通道与大气相通。以及,通过按压或旋转或按压并旋转微阀使微阀在微阀插孔内移动使储液槽中液体不流动或流动到微通道中。
一些优选的实施方式中,所述微阀包括位于阀体上的至少两个导流通道,每个导流通道之间不相连通。
一些优选的实施方式中,所述微通道在微阀插孔内具有开口端;所述微阀上的导流通道连接位于微阀插孔内的微通道开口端,使微阀上导流通道与微通道相连通。
一些优选的实施方式中,每个导流通道位于阀体的不同平面上。
一些优选的实施方式中,基片的表面设有第一储液槽、第二储液槽、与第一储液槽连接的第一微通道、与第二储液槽连接的第二微通道和第三微通道、第四微通道;所述第一微通道与第二微通道相连接,并同时与第四微通道连接;所述第四微通道另一端连接负压装置;微阀插孔位于第一微通道上;所述第三微通道一端开口位于微阀插孔内。
一些优选的实施方式中,所述微阀上具有不相连通的贯穿阀体的第一导流通道和第二导流通道;所述第一导流通道为直线通道;第二导流通道为转向通道。
一些优选的实施方式中,所述转角通道呈“7”的形状。
一些优选的实施方式中,所述微阀在微阀插孔中具有初始位置,第一位置和第二位置;所述微阀在初始位置时,第一微通道被微阀阻隔不相连通,第三微通道在微阀插孔的开口端被微阀密封,第一储液槽和第二储液槽的液体不能流动;微阀在第一位置时,第三微通道在微阀插孔中的开口端与微阀第二导流通道连接并与大气相连通,第二储液槽的液体进入第四微通道,第一储液槽的液体不能流动;微阀在第二位置时,第一微通道与第一导流通道连接,第一储液槽的液体进入第一微通道和第四微通道,第二储液槽的液体不能流动。
一些实施方式中,通过按压微阀使微阀在微阀插孔中的位置改变来实现微阀在微阀插孔中由初始位置至第一位置及第二位置的移动。
另一些实施方式中,通过旋转微阀使微阀在微阀插孔中的位置改变来实现微阀在微阀插孔中由初始位置至第一位置及第二位置的移动。
另一些实施方式中,通过按压微阀使微阀位于初始位置,通过旋转微阀来实现微阀在微阀插孔中由初始位置至第一位置及第二位置的移动。
一些优选的实施方式中,基片上还包括第五微通道;所述第五微通道一端开口位于微阀插孔上,另一端开口与大气相连通。
一些优选的实施方式中,所述微阀上具有不相连通的贯穿阀体的直线的第一导流通道和第二导流通道;所述第一导流通道和第二导流通道错层分布。
优选的,第一导流通道和第二导流通道无交叉地错层排布且不相连通,且第一导流通道和第二导流通道的投影呈相互交叉位。
一些优选的实施方式中,所述微阀在微阀插孔中具有初始位置,第一位置和第二位置;所述微阀在初始位置时,第一微通道被微阀阻隔不相连通,第三微通道和第五微通道在微阀插孔的开口端被微阀密封,第一储液槽和第二储液槽的液体不能流动到微通道中;微阀在第一位置时,第三微通道和第五微通道在微阀插孔中的开口端与微阀第二导流通道连接并连通,使第三微通道与第二储液槽与大气相连通,第二储液槽的液体进入第四微通道,第一储液槽的液体不能流动;微阀在第二位置时,第一微通道与第一导流通道连接,第一储液槽的液体进入第一微通道和第四微通道,第二储液槽的液体不能流动。
有益效果
本发明中,微阀的导流通道和基片上的微通道设计可以避免导流通道共用的情况,从而可以避免流体间相互污染的可能性。并且,在微通道的结构设计上,本发明利用通气状况来控制液体流动,并结合微阀的基本结构,实现了一阀多功能的特点。从而极大地简化了整个流体控制所需的步骤和外部硬件设备。
本发明的微流控芯片设计和微流控的微阀具有结构简单,组装方便,可重复使用等特点,并且该结构可用于测试片内检测试剂的长期有效密封。并且,本发明所述是微阀具有容易打开并能恢复关闭状态,可与化学试剂长期接触,操作简单等功能。在微阀的活塞上添加不同的导流道来实现微流控芯片基材上微通道的阻断、连通、实现方向性输送等功能。这种类型的微阀具有结构简单,组装方便,可重复使用等特点。较以往的微阀设计,本专利中阐述的结构可用于芯片内检测试剂的长期有效密封,微阀可通过机械力的控制实现多次打开和关闭,微阀可通过内有通道设计来实现控制多个通道和多个流体的流动。
本发明还进一步的利用对通气状况的控制,实现了在气动微流控芯片只用一个阀门即可实现内置液和样品液次序性释放。所述微阀导流道不交叉不会有微通道共用的情况,避免了不同流体间相互污染的可能性。结合旋转式微阀的基本结构,实现了一阀多功能的特点。极大地简化了整个流体控制所需的步骤和外部硬件设备。
附图说明
图1为本发明的一个微流控芯片结构示意图。
图2为图1的分解图。
图3为微阀阻断微通道的连通的示意图。
图4为微阀是微通道连通的示意图。
图5-1为本发明的一个微阀结构的初始状态示意图。
图5-2是图5-1a-a方向的剖视图。
图6-1为图5-1微阀的加液状态示意图。
图6-2是图6-1a-a方向的剖视图。
图7-1为图5-1微阀的加样状态示意图。
图7-2是图7-1a-a方向的剖视图。
图8-1为本发明的另一个微阀结构的初始状态示意图。
图8-2是图8-1a-a方向的剖视图。
图9-1为图8-1微阀的加液状态示意图。
图9-2是图9-1a-a方向的剖视图。
图10-1为图8-1微阀的加样状态示意图。
图10-2是图10-1a-a方向的剖视图。
图11-1为本发明另一种微流控芯片的示意图。
图11-2是图11-1微流控芯片的基片上侧面示意图。
图11-3是图11-1微流控芯片的基片下侧面示意图。
图11-4是图11-1微流控芯片除去上盖片后的示意图。
图12为图11-1微流控芯片中的微阀结构示意图。
图13-1为图12微阀的初始状态示意图。
图13-2是图13-1a-a方向的剖视图。
图14-1为图12微阀的加液状态示意图。
图14-2是图14-1a-a方向的剖视图。
图15-1为图12微阀的加样状态示意图。
图15-2是图15-1a-a方向的剖视图。
图16-1是具有第五微通道的基片上侧面示意图。
图16-2是具有第五微通道的基片的下侧面示意图。
图16-3是具有第五微通道的除去上盖片后的示意图。
图17为另一种微阀结构。
图18-1图17微阀的初始状态示意图。
图18-2是图18-1a-a方向的剖视图。
图19-1图17微阀的加液状态示意图。
图19-2是图19-1a-a方向的剖视图。
图20-1图17微阀的加样状态示意图。
图20-2是图20-1a-a方向的剖视图。
具体实施方式
在以下的详细描述中,图例附带的参考文字是这里的一个部分,它以举例说明本发明可能实行的特定具体方案的方式来说明。我们并不排除本发明还可以实行其它的具体方案和在不违背本发明的使用范围的情况下改变本发明的结构。
如图1,图2,图3和4所示的微流控芯片100,包括基片2、设置在基片上的微通道4、覆盖于基片的盖片6,在微通道4的通路上设有控制微通道4通断的微阀8,芯片上具有安装微阀的微阀插孔7。所述微阀8包括阀体820和设置于活塞上的导流道840。在如图3至4所示的实施例中,微阀为按压式微阀,所述导流道840为环绕于阀体外壁上的环形凹槽。如图3所示,当阀体820的非导流部822位于微通道4的通路上时,阀体阻断并密封住微通道4,使流体无法在微通道4中流通。如图4所示,当微阀8的导流道840位于微通道4的通路上时,之前被活塞非导流部密封的微通道4连通,流体通过微阀的导流道840在微通道4内流动。在本实施例中,微阀在外力的作用下垂直于基材方向运动。
另一些实施例中,如图5-1至7-2所示的微流控芯片。在基片2同一平面上设有三等分分布的微通道401、402、403,在三个微通道的交汇处设有微阀8。微阀8包括阀体,阀体内的导流道840是具有120度夹角的通孔。导流道840的开口8400与基片上的微通道位于一个平面,微阀在外力的作用下可在阀孔内旋转,实现基片上任意两个微通道之间的阻断封闭或打开流通。如图5-1和5-2所示是微流控芯片微阀的初始位置,微阀的导流道开口8400不与任何一个微通道401、402、403连接,因此微阀的非导流部位822封闭住微通道401、402、403,使得流体无法在所述三个微通道间流动。如图6-1和6-2所示状态,微阀在外力作用下顺时针旋转60度,此时微阀导流道开口8400分别于微通道401和402连通,而微阀的非导流部位822封闭住微通道403,使流体在微通道401和402之间实现流动。如图7-1和7-2所示状态,微阀在外力作用下继续顺时针旋转60度,此时导流道开口8400分别于微通道402和403连通,而非导流部位822封闭住微通道401,使流体在微通道402和403之间实现流动。在上述实施例中,微通道401可以作为标准液通道,微通道403作为待测样本通道。当微流控芯片处于图6-1的时,标准液从微通道401通过导流道840流入微通道402,并通过微通道402进入后续的检测反应腔室。当微流控芯片处于图7-1状态时,标准液通道关闭,向微通道403处加入待测样本,待测样本流经微通道403及导流道840后流入微通道402,并通过微通道402进入后续的反应腔室。
另一些实施例中,如图8-1至10-2所示,微流控芯片的基片2同一平面上设有四条微通道401、402、403、404,在四条微通道的交汇处设有微阀8。微阀8包括阀体,阀体内的导流道840是贯穿阀体的直线通孔,导流道的开口8400与基片上的微通道位于一个平面,微阀在外力的作用下可在阀孔内旋转,实现基片上相对两侧的两个微通道之间的阻断封闭或打开流通。如图8-1和8-2所示是微流控芯片微阀的初始位置,微阀的导流道开口8400不与任何一个微通道401、402、403、404连接,因此微阀的非导流部位822封闭住微通道401、402、403、404,使得流体无法在所述四个微通道间流动。如图9-1和9-2所示状态,微阀在外力作用下逆时针旋转60度,此时微阀导流道840分别于微通道401和403连通,而微阀的非导流部位封闭住微通道402和404,使流体在微通道401和403之间实现流动。如图10-1和10-2所示状态,微阀在外力作用下再次逆时针旋转60度,此时微阀导流道840分别于微通道402和404连通,而非法的非导流部位封闭住微通道401和403,使流体在微通道402和404之间实现流动。在本实施例中,微通道402可以作为标准液通道,微通道401作为待测样本通道。当微流控芯片处于图9-1时,待测样本从微通道401加入至微流控芯片中,并通过导流道840流入微通道403,并通过微通道403进入后续的反应腔室。当微流控芯片处于图10-1状态时,样本加样通道关闭,向微通道423处加入标准液,标准液通过导流道840流入微通道404,并通过微通道404进入后续的反应腔室。
本发明还提供如图11-1至20-2所示的微流控芯片100及微阀,所述微流控芯片包括基片2以及分别覆盖于基片上、下面的上盖片62和下盖片64。在本实施例中基片的表面上分别开设有储液槽和微通道,当上盖片和下盖片分别粘合在基片上后,所述储液槽和微通道形成密闭的储液腔体或微通道。
如图11-1至图11-4所示,基片的上侧面开设有第一储液槽11、第二储液槽12和第一微通道401、第二微通道402、第四微通道404,所述储液槽和微通道并不贯穿基片下表面。微阀8具有位于阀体上的第一导流通道和第二导流通道。在第一微通道401的通路上开设有贯穿基片2和上、下盖片62、64的微阀插孔7,微阀插孔7将第一微通道401分割为两部分。第一微通道401第一部分的一端与第一储液槽11连通,另一端开口于微阀插孔7,并当插孔7内微阀8处于某个位置(第二位置)时,第一微通道401第一部分的另一端开口能与微阀8的第一导流通道841的开口8400相对接并连通,且此时第一导流通道841的另一个开口8400与第一微通道401的第二部分连通。第二微通道402的一端与第二储液槽12连通,第一微通道401另一端和第二微通道402另一端分别与第四微通道404连通。在基片2的下侧面开设有第三微通道403,第三微通道并不贯穿基片上表面,且也不与第一储液槽11、微通道401、402、404直接连接。第三微通道403为第二储液槽的通气通道,其一端与第二储液槽12连通,另一端开口朝向微阀插孔7,并当插孔内的微阀8处于某个位置(第一位置)时,第三微通道403另一端开口与微阀第二导流通道842的第一开口8401相对接并连通,从而使得第二储液槽能与大气相通。位于第四微通道404末端的抽气口4041连接动力装置,为微通道401-404提供负压的环境,以此为第一储液槽和第二储液槽中的流体提供定向流动的动力。从而微阀8用于控制第一储液槽11和第二储液槽内的流体流通,并可控制第二储液槽与大气的通断。上盖片和下盖片相对基片的微阀插孔处开设插孔7。
如图12至15-2所示,微阀8包括阀体820和第一导流通道841和第二导流通道842,第一导流通道和第二导流通道无交叉连通。第一导流通道841水平贯穿设置于阀体内,其两端开口8400均开设于阀体的侧壁上。并当微阀位于某个位置(第二位置)时,第一导流通道841的开口8400与第一微通道401连接,从而被微阀分隔开的第一微通道通过第一导流通道841相互连通在一起。第二导流通道842呈拐角设计,例如类似“7”的形状,第二导流通道842的第一开口8401开设于阀体的侧壁上,第二开口8402开设于阀体底面或顶面。当微阀位于某个位置(第一位置)时,第二导流通道842的第一开口8401与第三微通道403连通,此时外界大气可通过第二导流通道的第二开口8402经导流通道842及第一开口8401进入第二储液槽12内。更具体的:
当微阀处于如图13-1和图13-2所示初始位置状态时,第一微通道401和第三微通道403受到阀体非导流部822的阻断而均处于关闭状态,此时在负压的环境中(开启第四通道404处的泵或其他能够提供负压的动力装置),由于第二储液槽12不与外界导通处于真空,位于储液槽12中的液体是无法流动,而第一储液槽的第一微通道401被微阀阻断,第一储液槽内流体也无法流通至第四微通道。
当微阀处于如图14-1和图14-2所示第一位置状态时,第三微通道403与微阀的第二导流通道842的第一开口8401连通,第二储液槽通过第三微通道403、第一开口8401、微阀第二导流通道842及其第二开口8402与大气相通。此时在第四微通道404提供的负压下,第二储液槽12中的内置流体进入第四微通道404。
当微阀处于如图15-1和图15-2所示第二位置状态时,第三微通道403不与第二导流通道842相通从而使第二储液槽的大气通路被关闭。此时第一导流通道841的开口8400与第一微通道401连接,第一微通道401流路被打开,此时在第四微通道404提供的负压下,第一储液槽11中的流体通过微阀上的第一导流通道841进入第四通道404,而第二储液槽12由于不与大气相通,流体无法被吸出。
本发明还提供如图16-1至20-2所示的微流控芯片和微阀。图16-1至图20-2的微流控芯片与图11-2至13所示的微流控芯片基本相同,不同之处在于还包括第五微通道405以及微阀8的不同的导流通道设置。如图16-1至16-3所示,所述第五微通道405设置在基片2的下侧面,第五微通道405并不贯穿基片上侧面,且也不与第一储液槽11、第二储液槽12、微通道401、402、403、404直接连接。第五微通道405的一端开口朝向微阀插孔7,另一端开口设于基片侧面与大气连通。并当插孔内的微阀8处于某个位置(第一位置)时,第五微通道405的开口与微阀第二导流通道842的第二开口8402相对接并连通,第三通道403的开口与微阀第二导流通道842的第一开口8401相对接并连通。
同时,如图17所示的微阀8,包括阀体820和第一导流通道841和第二导流通道842,第一导流通道和第二导流通道无交叉地错层排布,具体的,第一导流通道和第二导流通道的投影呈相互交叉位。第一导流通道841水平贯穿设置于阀体内,其两端开口8400均开设于阀体的侧壁上,并当微阀位于某个位置(第二位置)时,第一导流通道841的开口8400与第一微通道401连接,从而被微阀分隔开的第一微通道通过第一导流通道841相互连通在一起。第二导流通道842也是水平贯穿设置于阀体内,与第一导流通道不在同一个水平面上,其两端开口8401、8402均开设于阀体的侧壁上,并当微阀位于某个位置(第一位置)时,但不是第一微通道401导通的时候,第二导流道842的开口8401中的一个开口与第三微通道403连通,另一个开口8402与微流控芯片的第五微通道405连通。此时外界大气可通过第五微通道405与大气相连的开口进入第五微通道、经第二导流通道后进入第二储液槽。具体的:
当微阀处于如图18-1所示初始位置状态时,第一微通道401、第三微通道403和第五微通道405受到微阀非导流部822的阻断均处于关闭状态,此时在负压的环境中(开启第四通道404处的泵或其他能够提供负压的动力装置),由于第二储液槽12不与外界导通处于真空,位于储液槽12中的液体是无法流动,而第一储液槽的第一微通道也被活塞阻断,第一储液槽内流体也无法流通至第四通道。
当微阀处于如图19-1所示第一位置状态时,第五通道与第二导流通道842的开口连通,第二导流通道又于第三微通道403连通,使得第二储液槽与大气相通。此时在第四微通道404提供的负压下,第二储液槽12中的内置流体进入第四微通道404。
当微阀处于如图20-1所示第二位置状态时,第五微通道405不与第二导流通道842相通从而使第二储液槽的大气通路被关闭。此时第一导流通道841的开口8400与第一微通道401连接,第一微通道401流路被打开,此时在第四微通道404提供的负压下,第一储液槽11中的流体通过微阀上的第一导流道841进入第四通道404。
相比较而言,图12所示的微阀相比于图17所示微阀,具有更好的性能。由于图12所示微阀的第二通道开口是位于阀体的底面或顶面,可直接与大气相通,这就可以在降低安装精度的情况下仍能保证第二导流通道始终与大气连通。而图17所示的微阀,其需要与微流控芯片上的第五微通道对接后才能与大气相通,因此这种类型的微流控芯片的安装精度就必须非常高,若安装误差超过一定的范围,就有可能导致使用过程中第二导流通道的开口无法与第五微通道准确对接,也就直接导致大气无法进入第二导流通道。
对于大多数的体外诊断产品,在对待测样品进行检测之前,用内置的定标液(质控液或标准液)对仪器进行校准是非常重要的步骤。在一个将本发明所述带有特别结构微阀的微流控芯片用于样本检测的实施例中,所述第一储液槽11用于存放需检测的流体样本,第二储液槽12内预先存放有流体(比如标准液、检测反应试剂等)。当上盖片粘附在基片的上侧面时,第一储液槽和第二储液槽均形成密闭腔体。上盖片62相对第一储液槽11位置处设有加样孔111,外加流体样本可通过该加样孔111进入第一储液槽11内。首先将微阀转动至让第二储液槽与大气相通的状态,在第四微通道404提供的负压下,第二储液槽12中的标准液被吸入至检测区域以校准检测仪。定标结束后,将微阀旋转至微通道401连通的状态,此时第一储液槽与第四微通道404连通,,第一储液槽内的待测样本液进入检测区,完成检测。利用微阀内导流通道错位设计避免了不同储液槽内的流体件相互污染的可能性。同时,又能利用预大气的通断状态的转变,从而控制储液槽内流体的流动。
微阀上的导流通道可以是环绕于活塞外壁上的环形凹槽的形式,也可以是贯穿于活塞的通孔形式。活塞上的导流通道设置方式包括但不限于以上两种方式。微阀在外力的作用下,可在微流控芯片内发生移动,从而通过微阀移动实现微通道的阻断封闭或打开流通,所述移动方式包括但不限于微阀按压方式的上下位移或旋转方式的移动。在一个实施例中,微阀8上还包括有受力部,例如但不限于图17所示的向内凹的受理部860,例如旋转机械臂可以与所述受理部860结合,准确地带动微阀8移动。
所述微阀的导流通道截面形状可选自圆形、方形、跑道形、椭圆形或菱形等合适的形状。
微阀8的材质可为塑料、橡胶、水凝胶或某种弹性高分子材料。也可以为以上任何一种材料包裹另一相对硬度较大的材料构成。利用弹性材料,可以使活塞过盈填充微阀插孔并实现密封。
所述基片和盖片均可由下述任意一种或两种混合型的材料制成,如硅、陶瓷、玻璃和塑料等,其中所述塑料选自:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚合物(abs)、环烯烃聚合物(cop)、聚酰胺(pa)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)、聚碳酸酯(pc)、聚二甲基硅氧烷(pdms)、聚乙烯(pe)、聚醚醚酮(peek)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(pet)、聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)、聚甲醛(pom)、聚丙烯(pp)、聚笨乙烯二乙醚(ppe)、聚苯乙烯(ps)、聚砜(psu)、聚四氟乙烯(ptfe)等。
所述基片与盖片可以通过表面修饰后压紧形成的氢键键合、化学键键合、热压、粘合剂粘合或双面胶带粘合等任意一种方式结合在一起。
微流控芯片上的微通道的深度为0.1-5mm,宽度为0.1-5.0mm。
微流控芯片上的微通道、储液槽等可加工在基片的外表面,然后在基片上覆盖上盖片后形成可存储流体的密闭空间。微流控芯片上的微通道、储液槽等也可加工在基片的内部形成可存储流体的空间,从而无需再用盖片覆盖以形成可存储流体的密闭空间。
所述微阀插孔、微通道和导流道等均可由微加工或机加工等任何方式进行加工。
在微流控芯片内流体的密封、释放、再密封是通过微阀在阀孔内的移动,利用同一活塞的不同结构部来实现的。流体在外力的作用下在微通道内实现流通,给予流体流通的外力类型可以是重力、离心力、气动力、表面张力等。