CN103055984B - 一种微流管道内驱动装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微流管道内驱动装置，包括，流体腔和通道膜，所述通道膜上设置有微流管道和振动腔，所述流体腔包括回收孔和输出孔，所述振动输入端与输出孔连接，所述微流管道包括进液口和排液口，排液口与回收孔连接，进液口与振动腔输出端连接，振动腔用于提供动力使流体从流体腔的输出孔经振动腔和微流管道运动到回收孔，本发明的技术方案显著降低了样品及试剂的消耗量，增大了流体环境的表面积，提高了反应效率，同时也降低了实验产生废物堆环境的污染；可以实现实验的高通量、自动化控制；并且通过微阀微泵的微细结构的精确控制，对于实验研究的时间与空间分辨率上有很大的灵活性，具有巨大的优势。

Description

一种微流管道内驱动装置

技术领域

本发明涉及流体力学技术领域，特别是涉及一种微流管道内驱动装置。

背景技术

目前，流体——无论是样本或试剂的自动化或手工处理已成为实验室中的基本而主要的工作，面对的繁多的流体处理工作，实验室不得不增加人手或增加自动化设备的投入，以按时完成工作任务，尽管如此，大量流体的处理所带来的时间、空间、试剂、样品、实验室耗材、人力、等资源的消耗及流体处理后产生的废液、废物仍相当可观。如有一种方法的发明及应用能将一个或数个实体实验室的功能整合到一个小型的耗材中，样品（极小量）及试剂（极小量）均装载在此耗材里，然后通过流体的管道驱动装置，将样品及试剂驱动到特定的区域进行反应，很短的时间内就可检测出结果，检测后产生的废物直接存储在小型的耗材中，随后可以直接丢弃耗材，那么这种技术将对实验室的微型化、集约化、多功能化发展，检测方法的高分辨、高微量化发展起到重要的作用，相对于传统的实验模式具有巨大的优势，发展前景不可限量。这种方法就是流体微流控制技术。

流体微流控制技术是一种针对极小量（10-9--10-18L）的流体进行操控的系统科学技术，其特点是在特殊的耗材上将待分析的样品、反应试剂容纳在特定的区域中，通过控制驱动装置来驱动流体在微通道内的流动、驱动或存储，从而达到自动控制不同流体间的混合、分离、反应及检测。

近年来微流体技术的快速发展，已经在化学、医药及生命科学等领域上造成革命性的冲击。而生物芯片更被视为是后基因时代(Post-Genome Era)用来解读基因序列之重要工具。微流体生物芯片目前受到极大的重视。微流体芯片，又被称为“芯片实验室”（Lab-on-a-chip）。它是利用微机电技术将一般实验室所使用的分离纯化混合，以及反应等装置微小化到微型耗材上，以进行生化反应、过程控制或分析。可对微量流体（包括流体和气体）进行复杂、精确的操作，如：混合和分离微量流体、化学反应、微量分析等等。微流体芯片还可以在稀有细胞的筛选、信息核糖核酸的提取和纯化、基因测序、单细胞分析、蛋白质结晶等方面发挥独特的作用。因为其具有体积轻巧、使用样品/试剂量少、反应速度快、大量平行处理及可抛弃式等优点，因此在生物技术研究上的应用范围非常广泛。

现有的流体检测技术均需要将被检测的流体用容器装载，然后进行检测，但是由于现有的装载容器均是单向管道，流体在容器内单向的流动，因此在一个容器内的流体只能进行一次的检测，当需要对流体进行多次，多个试验检测时，则需要对多个流体样品进行检测，或者手多次动装载同个样品。但是上述的方法则存在以下问题：

1、当需要检测一种流体的多项指标时，需要对该流体的多个样品进行检测，由于不同的指标对应的是不同的样品，则会大大减弱检测结果的准确性。

2、当对通过一个样品组织进行多次或多项指标的检测时，则由于需要手动进行操作，会导致该样品受到污染。

发明内容

本发明的发明目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种有效提高流体检测效率和准确度的微流管道内驱动装置。

为了实现上述的发明目的，本发明提供：

一种微流管道内驱动装置，包括，流体腔和通道膜，所述通道膜上设置有微流管道和振动腔，所述流体腔包括回收孔和输出孔，所述振动输入端与输出孔连接，所述微流管道包括进液口和排液口，排液口与回收孔连接，进液口与振动腔输出端连接，振动腔用于提供动力使流体从流体腔的输出孔经振动腔和微流管道运动到回收孔。

优选地，所述流体腔还包括装载口，所述装液用于将流体装载到流体腔中，所述装载口上设置有密封盖。

优选地，还包括基板和振动膜，所述流体腔设置在基板上，所述的振动膜覆盖在通道膜上，所述基板覆盖在振动膜上，所述输出孔经过基板与通道膜连接。

优选地，所述进液口上设置有第一单向阀，流体由流体腔流动到振动腔，所述第一单向阀结构为：包括设置在上基板的第一凸台和所述振动膜上设置的第一溢流槽，所述第一凸台向通道膜方向突出，所述第一凸台上设置有小孔，所述振动膜上的第一溢流槽设置在小孔周边，所述流体从流体腔经过小孔和第一溢流槽进入到微流管道中。

优选地，所述震动腔输出端处设置有第二单向阀，所述第二单向阀结构为：包括设置在上基板的第二凸台和换流孔、换流通道和所述所述振动膜上设置的第二溢流槽与通孔，所述第二凸台向通道膜方向突出，所述第二凸台上设置有第二小孔，所述振动膜上的第二溢流槽设置在第二小孔周边，所述振动膜上的通孔与换流孔对应，所述换流通道一端与第二小孔连接，另一端与换流孔连接，流体经过换流孔由微流管道进入到换流通道中，经过第二小孔由第二溢流槽进入到微流管道中。

优选地，所述通道膜由多层镂空的薄膜组成，最下层为密封结构，上层与基板和振动膜组成密封结构。

优选地，所述通道膜最下层为硬质密封板。

优选地，所述基板上： 所述基板上设置有第二通孔，所述排液口与回收孔通过第二通孔连接。

优选地，所述基板上的换向通道上端开口，所述开口处设置有密封小膜。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明提供的驱动装置，密封盖可以单独打开并扣紧，方便往流体腔内加入流体，并扣紧，密封盖扣紧后，流体腔与微流管道形成一个密封的空间，与外界隔离、不接触，流体腔与微流管道能形成一个密封的回路，并能在回路内单向驱动流动，并且利用振动膜改变微流管道内的空间。本发明的技术方案显著降低了样品及试剂的消耗量，增大了流体环境的表面积，提高了反应效率，同时也降低了实验产生废物堆环境的污染；可以实现实验的高通量、自动化控制；并且通过微阀微泵的微细结构的精确控制，对于实验研究的时间与空间分辨率上有很大的灵活性，具有巨大的优势。

附图说明          

图1为本发明的实施例1微流管道驱动装置结构程图；

图2为本发明的实施例2结构爆炸图；

图3为本发明实施例2中第一单向阀关闭时结构示意图；

图4为本发明实施例2中第一单向阀打开时结构示意图

图5为本发明中第二单向阀的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释发明，并不用于限定实用新型。

实施例1

如图1所示，本发明提供一种微流管道内驱动装置，包括，流体腔1和通道膜2，通道膜2上设置有微流管道3和振动腔4，流体腔1包括回收孔11和输出孔12，振动腔4的输入端通过微流管3道与输出孔12连接，微流管道3包括进液口31和排液口32，排液口32与回收孔11连接，进液口31通过微流管道3与振动腔4输出端连接，振动腔4用于提供动力使流体从流体腔1的输出孔12经振动腔4和微流管道3运动到回收孔11。

进一步地，流体腔1还包括装载口13，装液用于将流体装载到流体腔4中，装载口上设置有密封盖42。

实施例2

如图2所示，在实施例1的基础上进一步地，还包括基板5和振动膜6，流体腔4设置在基板一侧上，振动膜6覆盖在通道膜3上，基板5覆盖在振动膜6上，输出孔12经过基板5与通道膜2连接。

如图3所示，更进一步地，进液口31上设置有第一单向阀，流体由流体腔1经过第一单向阀流动到振动腔4，第一单向阀结构为：包括设置在基板5上的第一凸台51和振动膜6上设置的第一溢流槽61，第一凸台51向通道膜方向突出，第一凸台51上设置有小孔52，小孔52通过基板5上设置的通道与流体腔1连接，流体经该通道进入到单向阀中，振动膜6上的第一溢流槽61设置在第一凸台51的外侧，具体为设置在小孔52周边，该第一溢流槽61用于将由小孔52流出的流体释放到通道膜2上设置的微流管道3中，因此第一溢流槽61至少包括1个或多个，所述流体从流体腔1经过小孔52和第一溢流槽61进入到微流管道2中。

工作过程中，如图3所示，当单向阀关闭时，振动膜6紧贴在第一凸台51的小孔52上，将小孔52密封，第一溢流槽61与小孔52之间不形成通道，当第一单向阀打开时，如图4所示，振动膜6被向下压缩，第一凸台51与振动膜6分开，第一溢流槽61与小孔52之间形成通道，流体从流体腔1中经过小孔52流动到振动膜6上，并经过第一溢流槽61进入到微流管道3中。

如图5所示，进一步地，所述震动腔4输出端与微流管道3连接处设置有第二单向阀41，第二单向阀41结构为：包括设置在上基板5的第二凸台53和换流孔54、换流通道55和所述所述振动膜6上设置的第二溢流槽62与通孔，第二凸台53向通道膜6的方向突出，第二凸台上设置有第二小孔56，振动膜上的第二溢流槽62设置在第二凸台53的外侧，具体为设置在第二小孔56的周边上，振动膜6上的通孔与换流孔对应，具体为在振动膜6上开有一通孔，使到流体可以经过微流管道3进入到换流通道55中，换流通道55一端与第二小孔56连接，另一端与换流孔54连接，流体经过换流孔54由微流管道进入到换流通道中，经过第二小孔56由第二溢流槽62进入到微流管道3中，具体为流体在流出振动腔4进入微流管道3后，通过振动由微流管道3经过换流孔54进入到换流通道55中，再由第二凸台53进入到微流管道3中，第二凸台53的工作过程与第一凸台51的工作过程相同。

进一步地，所述通道膜6由多层镂空的薄膜组成，最下层为密封结构，上层与基板和振动膜6组成密封结构。

更进一步地，所述通道膜2最下层为硬质密封板7。

进一步地 所述基板5上设置有第二通孔，所述排液口与回收孔通过第二通孔连接。

其中振动膜6可以在第二通孔和第一单向阀对应的位置设置有通孔，使到由基板5流出的流体可以直接进入到微流管道3中，或者振动膜6不覆盖对应的位置。

进一步地，所述基板上的换向通道55上端开口，所述开口处设置有密封小膜8。

Claims (7)

1.一种微流管道内驱动装置，其特征在于，包括流体腔和通道膜，所述通道膜上设置有微流管道和振动腔，所述流体腔包括回收孔和输出孔，所述振动腔的输入端通过微流管道与输出孔连接，所述微流管道包括进液口和排液口，排液口与回收孔连接，进液口通过微流管道与振动腔输出端连接，振动腔用于提供动力使流体从流体腔的输出孔经振动腔和微流管道运动到回收孔；所述流体腔还包括装载口，所述装载口用于将流体装载到流体腔中，所述装载口上设置有密封盖；该微流管道内驱动装置还包括基板和振动膜，所述流体腔设置在基板上，所述的振动膜覆盖在通道膜上，所述基板覆盖在振动膜上，所述输出孔经过基板与通道膜连接。

2.根据权利要求1所述的微流管道内驱动装置，其特征在于，所述进液口上设置有第一单向阀，流体由流体腔流动到振动腔，所述第一单向阀结构为：包括设置在基板上的第一凸台和所述振动膜上设置的第一溢流槽，所述第一凸台向通道膜方向突出，所述第一凸台上设置有小孔，所述振动膜上的第一溢流槽设置在小孔周边，所述流体从流体腔经过小孔和第一溢流槽进入到微流管道中。

3.根据权利要求1所述的微流管道内驱动装置，其特征在于，所述振动腔输出端处设置有第二单向阀，所述第二单向阀结构为：包括设置在基板上的第二凸台和换流孔、换流通道和所述振动膜上设置的第二溢流槽与通孔，所述第二凸台向通道膜方向突出，所述第二凸台上设置有第二小孔，所述振动膜上的第二溢流槽设置在第二小孔周边，所述振动膜上的通孔与换流孔对应，所述换流通道一端与第二小孔连接，另一端与换流孔连接，流体经过换流孔由微流管道进入到换流通道中，经过第二小孔由第二溢流槽进入到微流管道中。

4.据权利要求1所述的微流管道内驱动装置，其特征在于，所述通道膜由多层镂空的薄膜组成，最下层为密封结构，上层与基板和振动膜组成密封结构。

5.根据权利要求2所述的微流管道内驱动装置，其特征在于，所述通道膜最下层为硬质密封板。

6.根据权利要求4所述的微流管道内驱动装置，其特征在于，所述基板上设置有第二通孔，所述排液口与回收孔通过第二通孔连接。

7.根据权利要求3所述的微流管道内驱动装置，其特征在于，所述基板上的换流通道上端开口，所述开口处设置有密封小膜。