CN109420531A - 微流控芯片及其试剂的储存和释放方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微流控芯片及其试剂的储存和释放方法，其中，微流控芯片，其包括具有第一储存腔的第一储存腔体，第一储存腔用于储存第一试剂，第一储存腔体的顶部和底部分别设有与第一储存腔相通的第一入口和第一出口，第一试剂通过第一入口储存在第一储存腔内，第一试剂通过第一出口从第一储存腔释放，第一入口和第一出口上均密封有密封膜。本发明微流控芯片实现了在微流控芯片里储存和释放试剂。本发明微流控芯片中试剂的储存和释放方法利用激光对孔上的密封膜打孔的方式来实现试剂的释放，机动性强，可实施性好。

Description

微流控芯片及其试剂的储存和释放方法

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，尤其涉及一种微流控芯片及其试剂的储存和释放方法。

背景技术

1990年，科学家第一次提出了微型全分析系统这一个概念，在随后的13年中微流控技术不断发展，在2003年微流控技术被评为影响人类未来最重要的15个发明之一。作为生物、医药等领域检测的前沿技术，微流控具有高度自动化和集成化的优点，通过在固体芯片表面构建微型的反应和分析单元，可以实现对无机离子、有机物质、核酸、蛋白质和其他生化组份快速、准确的检测，所以也称微流控芯片为“芯片上的实验室(Lab on a chip)”。

但是，如何在微流控芯片里合理地储存和释放液体和冻干的试剂是一个非常关键的问题。传统的储存方式是将试剂单独存放在冰箱或者冷库中，待做试验的时候再取出进行试验，在一块芯片上液体和固体试剂不便于预装，这样微流控芯片就没法做到一体化、便携，使用上也会非常麻烦，难以产业化。

发明内容

为克服以上技术缺陷，本发明解决的技术问题是提供一种微流控芯片及其试剂的储存和释放方法，能够实现在微流控芯片里储存和释放试剂。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种微流控芯片，其包括具有第一储存腔的第一储存腔体，第一储存腔用于储存第一试剂，第一储存腔体的顶部和底部分别设有与第一储存腔相通的第一入口和第一出口，第一试剂通过第一入口储存在第一储存腔内，第一试剂通过第一出口从第一储存腔释放，第一入口和第一出口上均密封有密封膜。

进一步地，还包括具有第二储存腔的第二储存腔体，第二储存腔用于储存第二试剂，第二储存腔体的顶部设有与第二储存腔相通的第二入口，第二试剂通过第二入口储存在第二储存腔内，第一储存腔体底部嵌入并密封第二入口且第一入口伸入第二入口，第一试剂能够通过第一出口从第一储存腔释放并通过第二入口进入第二储存腔与第二试剂混合以获得整体试剂。

进一步地，第一储存腔体底部具有缩颈部，第二入口具有扩口部，缩颈部嵌入在扩口部内以使第一储存腔体底部嵌入并密封第二入口且第一入口伸入第二入口。

进一步地，第二储存腔体底部设有与第二储存腔相通的第二出口，整体试剂通过第二出口从第二储存腔释放，第二出口上密封有密封膜。

进一步地，第一储存腔体设有相通的排气口和出气口，排气口伸入第二入口，出气口与大气相通，排气口上密封有密封膜。

进一步地，第二储存腔体设有相通的排气口和出气口，排气口与第二储存腔相通，出气口能够与大气相通，出气口上密封有密封膜。

进一步地，第二储存腔体顶部由透明材料制成，密封膜为深色密封膜。

进一步地，第一试剂为液体试剂，第二试剂为冻干试剂。

本发明还相应地提供了一种上述微流控芯片中试剂的储存和释放方法，其包括：

储存步骤：用密封膜密封第一出口，将第一试剂从第一入口注入第一储存腔并用密封膜密封第一入口；

释放步骤：用激光击穿第一出口上的密封膜，以使第一试剂通过第一出口从第一储存腔释放。

进一步地，在释放步骤中，用激光击穿第一出口上的密封膜之后还包括：用激光击穿第一入口上的密封膜并通过第一入口向第一储存腔内吹气。

进一步地，微流控芯片还包括具有第二储存腔的第二储存腔体，第二储存腔体的顶部设有与第二储存腔相通的第二入口；

在储存步骤中还包括：将第二试剂通过第二入口注入第二储存腔；

在释放步骤中还包括：将第一储存腔体底部嵌入并密封第二入口且第一入口伸入第二入口，用激光击穿第一出口上的密封膜，以使第一试剂通过第一出口从第一储存腔释放并通过第二入口进入第二储存腔与第二试剂混合以获得整体试剂。

进一步地，第一储存腔体设有相通的排气口和出气口，排气口伸入第二入口，出气口与大气相通，排气口上密封有密封膜；

在释放步骤中，用激光击穿第一出口上的密封膜之后还包括：用激光击穿排气口上的密封膜。

进一步地，第二储存腔体设有相通的排气口和出气口，排气口与第二储存腔相通，出气口能够与大气相通，出气口上密封有密封膜；

在释放步骤中，用激光击穿第一出口上的密封膜之后还包括：用激光击穿出气口上的密封膜。

进一步地，第二储存腔体底部设有与第二储存腔相通的第二出口，第二出口上密封有密封膜；

在释放步骤中，获得整体试剂之后还包括：用激光击穿第二出口上的密封膜。

进一步地，在释放步骤中，用激光击穿第二出口上的密封膜之后还包括：通过第一入口向第一储存腔内吹气。

由此，基于上述技术方案，本发明提供的微流控芯片通过在第一储存腔体的第一入口和第一出口上均密封密封膜，实现了在微流控芯片里储存和释放试剂。本发明微流控芯片中试剂的储存和释放方法利用激光对孔上的密封膜打孔的方式来实现试剂的释放，机动性强，可实施性好。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明仅用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为本发明微流控芯片第一实施例中第一储存腔体的正视结构示意图；

图2和图3分别为本发明微流控芯片第一实施例中第二储存腔体的正视和左视结构示意图；

图4为本发明微流控芯片第一实施例的整体结构示意图；

图5为本发明微流控芯片第一实施例中释放试剂的原理示意图；

图6为本发明微流控芯片第一实施例中密封膜的结构示意图；

图7为本发明微流控芯片第二实施例中第一储存腔体的正视结构示意图；

图8为本发明微流控芯片第二实施例中第二储存腔体的正视结构示意图；

图9为本发明微流控芯片第三实施例中释放试剂的原理示意图。

各附图标记分别代表：

1，1′、第一储存腔体；2、第二储存腔体；3、密封膜；11，11′、第一入口；12，12′、第一出口；13，13′、排气口；14，14′、出气口；21、第二出口；22、第二入口；A，A′、第一储存腔；B、第二储存腔；200、激光器；300、吸盘。

具体实施方式

下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。

本发明的具体实施方式是为了便于对本发明的构思、所解决的技术问题、构成技术方案的技术特征和带来的技术效果有更进一步的说明。需要说明的是，对于这些实施方式的说明并不构成对本发明的限定。此外，下面所述的本发明的实施方式中涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

作为在本发明微流控芯片的第一实施例，如图1～5所示，微流控芯片包括具有第一储存腔A的第一储存腔体1，第一储存腔A用于储存第一试剂，第一储存腔体1的顶部和底部分别设有与第一储存腔A相通的第一入口11和第一出口12，第一试剂通过第一入口11储存在第一储存腔A内，第一试剂通过第一出口12从第一储存腔A释放，第一入口11和第一出口12上均密封有密封膜3。

在该示意性的实施例中，通过在第一储存腔体1的第一入口11和第一出口12上均密封密封膜，实现了在微流控芯片里储存和释放试剂。相较于将试剂单独存放在冰箱或者冷库的形式，机动性较高，可实施性好，实现了试剂的一体化存储和释放。

在上述第一实施例中，如图2～图4所示，微流控芯片还优选地包括具有第二储存腔B的第二储存腔体2，第二储存腔B用于储存第二试剂，第二储存腔体2的顶部设有与第二储存腔B相通的第二入口22，第二试剂通过第二入口22储存在第二储存腔A内，第一储存腔体1底部嵌入并密封第二入口22且第一入口11伸入第二入口22，第一试剂能够通过第一出口12从第一储存腔A释放并通过第二入口22进入第二储存腔B与第二试剂混合以获得整体试剂。其中，第一试剂为液体试剂，第二试剂为冻干试剂。通过设置第二储存腔体2，第一试剂和第二试剂分别在第一储存腔A和第二储存腔B分开独立储存，第一储存腔体1底部嵌入并密封第二入口22，在进行边缘密封的同时，实现了第二试剂的密封，防止第二试剂遇到空气中的水蒸气等物质溶解或者污染，这样的结构抛弃了在一块芯片上液体试剂盒固体试剂不好预装的弊端，解决了液体试剂和固体试剂的密封问题。当需要混合溶解时，即可击穿第一出口12上的密封膜，从而将第一试剂从第一储存腔A释放并通过第二入口22进入第二储存腔B与第二试剂混合以获得整体试剂，实现第一试剂释放的同时实现两种试剂的混合。

上述在微流控芯片中的液体试剂和冻干试剂储存释放方式克服了冻干试剂不好在芯片中预装的困难，采用冻干试剂和液体试剂独立分装但又镶嵌在一起的方式，使得试剂的分装灵活，既能够实现单独液体的释放，也能够实现液体和固体的混匀之后的释放，机动性强，可以根据实验的不同项目选择不同的试剂和冻干物，做到即插即用，并且腔室的材料也可以独立，防止试剂在腔室里面冻干时候脆性材料容易发生炸裂。

对于第一储存腔体1底部如何嵌入并密封第二入口22，在一个优选的实施例中，如图2～图4所示，第一储存腔体1底部具有缩颈部，第二入口22具有扩口部，缩颈部嵌入在扩口部内以使第一储存腔体1底部嵌入并密封第二入口22且第一入口11伸入第二入口22。该结构形式的第一储存腔体1和第二储存腔体2能够实现即插即用，可实施性较高。

同理地，在上述第一实施例中，优选地如图2～图4所示，第二储存腔体2底部设有与第二储存腔B相通的第二出口21，整体试剂通过第二出口21从第二储存腔B释放，第二出口21上密封有密封膜3。第二出口21的设置能够便于整体试剂的释放，具有较高的可实施性。

在上述第一实施例中，优选地如图4和图5所示，第一储存腔体1设有相通的排气口13和出气口14，排气口13伸入第二入口22，出气口14与大气相通，排气口13上密封有密封膜3。排气口13和出气口14的设置使得第一试剂流畅地由第一出口12和第二入口22进入第二储存腔B与第二试剂混合，避免第二储存腔B内的空气无法排除而阻碍第一试剂的进入。

当然，排气口和出气口也可以设置在第二储存腔体上，作为可替代的第二实施例，如图7和图8所示，第二储存腔体2设有相通的排气口13′和出气口14′，排气口13′与第二储存腔B相通，出气口14′能够与大气相通，出气口14′上密封有密封膜3。排气口13′和出气口14′的设置使得第一试剂流畅地由第一出口12和第二入口22进入第二储存腔B与第二试剂混合，避免第二储存腔B内的空气无法排除而阻碍第一试剂的进入。

在上述两个实施例中，对于如何击穿密封膜3来打开上述入口、出口以及排气口或出气口，可以利用激光器200产生激光来击穿，考虑到第一入口11伸入第二入口22，优选地，第二储存腔体2顶部由透明材料制成，使得激光能够充分穿过第二储存腔体2而不损失能量，且不会损坏腔体结构，相应地，如图6所示，密封膜3为深色密封膜，使得激光易于击穿密封膜3来打开上述入口、出口以及排气口。

图7示出了本发明微流控芯片的第三实施例的整体结构，微流控芯片包括具有第一储存腔A′的第一储存腔体1′，第一储存腔A′用于储存第一试剂，第一储存腔体1′的顶部和底部分别设有与第一储存腔A′相通的第一入口11′和第一出口12′，第一试剂通过第一入口11′储存在第一储存腔A′内，第一试剂通过第一出口12′从第一储存腔A′释放，第一入口11′和第一出口12′上均密封有密封膜3。与第一实施例不同的是，第二实施例实现了单一试剂的储存和释放，当不需要试剂混合时，第一储存腔体1′的腔室又能够实现试剂单独的简单释放。

本发明相应地提供了一种上述微流控芯片中试剂的储存和释放方法，结合图1～图7所示的微流控芯片，其包括：

储存步骤：用密封膜3密封第一出口12、12′，将第一试剂从第一入口11、11′注入第一储存腔A、A′并用密封膜3密封第一入口11、11′；

释放步骤：用激光击穿第一出口12、12′上的密封膜3，以使第一试剂通过第一出口12、12′从第一储存腔A、A′释放。

在该示意性的实施例中，本发明微流控芯片中试剂的储存和释放方法实现了在微流控芯片里储存和释放试剂。相较于将试剂单独存放在冰箱或者冷库的形式，机动性较高，可实施性好，实现了试剂的一体化存储和释放。进一步地，在释放步骤中，用激光击穿第一出口12、12′上的密封膜3之后还包括：用激光击穿第一入口11、11′上的密封膜3并通过第一入口11、11′向第一储存腔A、A′内吹气。从第一入口11、11′向第一储存腔A、A′内吹气产生正压力，即可将第一试剂顺利地从第一储存腔A、A′释放。如图5和图7所示，向第一储存腔A、A′内吹气可利用吸盘300贴合第一入口11、11′并向内吹气来实现。

上述方法实施例给出了单一试剂的储存和释放，对于两个或两个以上的试剂的混合，在一个优选的实施例中，微流控芯片还包括具有第二储存腔B的第二储存腔体2，第二储存腔体2的顶部设有与第二储存腔B相通的第二入口22；在储存步骤中还包括：将第二试剂通过第二入口22注入第二储存腔A；在释放步骤中还包括：将第一储存腔体1底部嵌入并密封第二入口22且第一入口11伸入第二入口22，用激光击穿第一出口12上的密封膜3，以使第一试剂通过第一出口12从第一储存腔A释放并通过第二入口22进入第二储存腔B与第二试剂混合以获得整体试剂。

在该优选实施例中，通过将第一储存腔体1底部嵌入并密封第二入口22，在进行边缘密封的同时，实现了第二试剂的密封，防止第二试剂遇到空气中的水蒸气等物质溶解或者污染，这样的结构抛弃了在一块芯片上液体试剂盒固体试剂不好预装的弊端，解决了液体试剂和固体试剂的密封问题。当需要混合溶解时，即可击穿第一出口12上的密封膜，从而将第一试剂从第一储存腔A释放并通过第二入口22进入第二储存腔B与第二试剂混合以获得整体试剂，实现第一试剂释放的同时实现两种试剂的混合。

对于如图2和图4所示的第一储存腔体1设有相通的排气口13和出气口14的结构形式，排气口13伸入第二入口22，出气口14与大气相通，排气口13上密封有密封膜3；在一个优选的实施例中，

在释放步骤中，用激光击穿第一出口12上的密封膜3之后还包括：用激光击穿排气口13上的密封膜3，使得第一试剂流畅地由第一出口12和第二入口22进入第二储存腔B与第二试剂混合，避免第二储存腔B内的空气无法排除而阻碍第一试剂的进入。

可选择地，对于如图7和图8所示的第二储存腔体2设有相通的排气口13′和出气口14′的结构形式，排气口13′与第二储存腔B相通，出气口14′能够与大气相通，出气口14′上密封有密封膜3；

在释放步骤中，用激光击穿第一出口12上的密封膜3之后还包括：用激光击穿出气口14′上的密封膜3，使得第一试剂流畅地由第一出口12和第二入口22进入第二储存腔B与第二试剂混合，避免第二储存腔B内的空气无法排除而阻碍第一试剂的进入。

相应地，对于第二储存腔体2底部设有与第二储存腔B相通的第二出口21的结构形式，第二出口21上密封有密封膜3；在一个优选的实施例中，在释放步骤中，获得整体试剂之后还包括：用激光击穿第二出口21上的密封膜3，便于整体试剂的释放，具有较高的可实施性。进一步地，在释放步骤中，用激光击穿第二出口21上的密封膜3之后还包括：通过第一入口11、11′向第一储存腔A、A′内吹气，从第一入口11、11′向第一储存腔A、A′内吹气产生正压力，继而第二储存腔B产生正压力，实现液体的驱动，即可将整体试剂顺利地从第二储存腔B向下排出释放。

上述微流控芯片中试剂的储存和释放方法克服了冻干试剂不好在芯片中预装的困难，采用冻干试剂和液体试剂独立分装但又镶嵌在一起的方式，使得试剂的分装灵活，既能够实现单独液体的释放，也能够实现液体和固体的混匀之后的释放，机动性强，可以根据实验的不同项目选择不同的试剂和冻干物，做到即插即用，并且腔室的材料也可以独立，防止试剂在腔室里面冻干时候脆性材料容易发生炸裂。，通过激光器对孔上薄膜打孔的方式以及吸盘抽吸的方式来实现液体的释放，机动性强。

以上结合的实施例对于本发明的实施方式做出详细说明，但本发明不局限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本发明的原理和实质精神的情况下对这些实施方式进行多种变化、修改、等效替换和变型仍落入在本发明的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括具有第一储存腔(A、A′)的第一储存腔体(1、1′)，所述第一储存腔(A、A′)用于储存第一试剂，所述第一储存腔体(1、1′)的顶部和底部分别设有与所述第一储存腔(A、A′)相通的第一入口(11、11′)和第一出口(12、12′)，所述第一试剂通过所述第一入口(11、11′)储存在所述第一储存腔(A、A′)内，所述第一试剂通过所述第一出口(12、12′)从所述第一储存腔(A、A′)释放，所述第一入口(11、11′)和所述第一出口(12、12′)上均密封有密封膜(3)。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，还包括具有第二储存腔(B)的第二储存腔体(2)，所述第二储存腔(B)用于储存第二试剂，所述第二储存腔体(2)的顶部设有与所述第二储存腔(B)相通的第二入口(22)，所述第二试剂通过所述第二入口(22)储存在所述第二储存腔(A)内，所述第一储存腔体(1)底部嵌入并密封所述第二入口(22)且所述第一入口(11)伸入所述第二入口(22)，所述第一试剂能够通过所述第一出口(12)从所述第一储存腔(A)释放并通过所述第二入口(22)进入所述第二储存腔(B)与所述第二试剂混合以获得整体试剂。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一储存腔体(1)底部具有缩颈部，所述第二入口(22)具有扩口部，所述缩颈部嵌入在所述扩口部内以使所述第一储存腔体(1)底部嵌入并密封所述第二入口(22)且所述第一入口(11)伸入所述第二入口(22)。

4.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述第二储存腔体(2)底部设有与所述第二储存腔(B)相通的第二出口(21)，所述整体试剂通过所述第二出口(21)从所述第二储存腔(B)释放，所述第二出口(21)上密封有密封膜(3)。

5.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一储存腔体(1)设有相通的排气口(13)和出气口(14)，所述排气口(13)伸入所述第二入口(22)，所述出气口(14)与大气相通，所述排气口(13)上密封有密封膜(3)。

6.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述第二储存腔体(2)设有相通的排气口(13′)和出气口(14′)，所述排气口(13′)与所述第二储存腔(B)相通，所述出气口(14′)能够与大气相通，所述出气口(14′)上密封有密封膜(3)。

7.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述第二储存腔体(2)顶部由透明材料制成，所述密封膜(3)为深色密封膜。

8.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一试剂为液体试剂，所述第二试剂为冻干试剂。

9.一种权利要求1所述的微流控芯片中试剂的储存和释放方法，其特征在于，包括：

储存步骤：用密封膜(3)密封所述第一出口(12、12′)，将第一试剂从所述第一入口(11、11′)注入所述第一储存腔(A、A′)并用密封膜(3)密封所述第一入口(11、11′)；

释放步骤：用激光击穿所述第一出口(12、12′)上的密封膜(3)，以使所述第一试剂通过所述第一出口(12、12′)从所述第一储存腔(A、A′)释放。

10.根据权利要求9所述的微流控芯片中试剂的储存和释放方法，其特征在于，在所述释放步骤中，所述用激光击穿所述第一出口(12、12′)上的密封膜(3)之后还包括：用激光击穿所述第一入口(11、11′)上的密封膜(3)并通过所述第一入口(11、11′)向所述第一储存腔(A、A′)内吹气。

11.根据权利要求9所述的微流控芯片中试剂的储存和释放方法，其特征在于，所述微流控芯片还包括具有第二储存腔(B)的第二储存腔体(2)，所述第二储存腔体(2)的顶部设有与所述第二储存腔(B)相通的第二入口(22)；

在所述储存步骤中还包括：将第二试剂通过所述第二入口(22)注入所述第二储存腔(A)；

在所述释放步骤中还包括：将所述第一储存腔体(1)底部嵌入并密封所述第二入口(22)且所述第一入口(11)伸入所述第二入口(22)，用激光击穿所述第一出口(12)上的密封膜(3)，以使所述第一试剂通过所述第一出口(12)从所述第一储存腔(A)释放并通过所述第二入口(22)进入所述第二储存腔(B)与所述第二试剂混合以获得整体试剂。

12.根据权利要求11所述的微流控芯片中试剂的储存和释放方法，其特征在于，所述第一储存腔体(1)设有相通的排气口(13)和出气口(14)，所述排气口(13)伸入所述第二入口(22)，所述出气口(14)与大气相通，所述排气口(13)上密封有密封膜(3)；

在所述释放步骤中，所述用激光击穿所述第一出口(12)上的密封膜(3)之后还包括：用激光击穿所述排气口(13)上的密封膜(3)。

13.根据权利要求11所述的微流控芯片中试剂的储存和释放方法，其特征在于，第二储存腔体(2)设有相通的排气口(13′)和出气口(14′)，所述排气口(13′)与所述第二储存腔(B)相通，所述出气口(14′)能够与大气相通，所述出气口(14′)上密封有密封膜(3)；

在所述释放步骤中，所述用激光击穿所述第一出口(12)上的密封膜(3)之后还包括：用激光击穿所述出气口(14′)上的密封膜(3)。

14.根据权利要求11所述的微流控芯片中试剂的储存和释放方法，其特征在于，所述第二储存腔体(2)底部设有与所述第二储存腔(B)相通的第二出口(21)，所述第二出口(21)上密封有密封膜(3)；

在所述释放步骤中，所述获得整体试剂之后还包括：用激光击穿所述第二出口(21)上的密封膜(3)。

15.根据权利要求14所述的微流控芯片中试剂的储存和释放方法，其特征在于，在所述释放步骤中，所述用激光击穿所述第二出口(21)上的密封膜(3)之后还包括：通过所述第一入口(11、11′)向所述第一储存腔(A、A′)内吹气。