CN111054456A - 一种可实现圆珠自动封堵液体的离心力微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种实现圆珠自动封堵液体的结构，以解决样品检测中，有无圆珠封堵液体通道状态的转换，圆珠封堵液体通道状态下，反应物存在于储液腔中，便于实现生化反应；圆珠未封堵液体通道的状态下，储液腔与液体通道联通，便于通过离心力排出储液腔内的液体。
Description
技术领域：
本发明涉及样品检测领域及微流控芯片领域，具体涉及一种微流控芯片中用于样品检测的圆珠自动封堵液体结构。
背景技术：
芯片实验室或微流控芯片技术是把化学及生物样品的处理、分析及检测过程集成到一块微米尺度的流体芯片上，由微流道形成网络，可以控制流体贯穿整个系统的技术，能够实现低成本、快速、高效、高通量的分析检测，是现代生物和化学科学的一个重要的信息采集和处理平台。微流控芯片不仅能够完成传统化学和生物中的自动化操作、检测与分析，还可以顺利实现传统生物学和化学手段下很难完成或不能完成的某些实验。微流控芯片技术以其将各种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成等优势，在制药、临床诊断、食品检测、环境检测等领域已得到了广泛的应用。
发明内容：
本发明提供了一种实现圆珠自动封堵液体的结构，以解决样品检测中，有无圆珠封堵液体通道状态的转换，圆珠封堵液体通道状态下，反应物存在于储液腔中，便于实现生化反应；圆珠未封堵液体通道的状态下，储液腔与液体通道联通，便于通过离心力排出储液腔内的液体。
本发明提供的圆珠自动封堵液体离心力微流控芯片主要由芯片体、旋转轴与圆珠组成，芯片体上设置有储液腔与液体通道。
本发明中，旋转轴与芯片体通过固定装置固定，为实现圆珠封堵通道的切换，旋转轴进行顺时针转动，瞬间加速度使得圆珠移动到储液腔中弧形凹面B位置，此时通道处于关闭状态；旋转轴进行逆时针转动，瞬间加速度使得圆珠移动到储液腔中弧形凹面A位置，此时通道处于开启状态；通过切换旋转轴转动方向，完成圆珠封堵液体通道的开启与关闭。
本发明的优点在于：本发明生产工艺较为简单，转换速度较快，能够实现芯片体上样品的便携式控制。
附图说明:
附图用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与本发明的实施例一起用于解释本发明，并不构成对本发明的限制。在附图中：
1、图1是圆珠自动封堵结构平面示意图，图中1表示旋转轴，2表示储液腔，储液腔拥有A、B两个弧形凹面结构，3表示封堵液体用的圆珠，圆珠位于储液腔内，当前圆珠处于弧形凹面A位置（通道关闭）。
2、图2是圆珠自动封堵结构侧面示意图，图中1表示旋转轴，2表示储液腔与A、B两个弧形凹面结构，3表示封堵液体用的圆珠，圆珠位于储液腔内，当前圆珠处于弧形凹面A位置（通道关闭），4表示储液腔连接的液体通道。
3、图3是圆珠自动封堵结构应用示意图1/2，图中1表示旋转轴，2表示储液腔，储液腔拥有A、B两个弧形凹面结构，3表示封堵液体用的圆珠，当前圆珠处于弧形凹面A位置（通道关闭），4表示连接储液腔与检测腔的液体通道，5表示检测腔。在此示意图状态下，储液腔内液体不能通过离心力通过液体通道进入检测腔。
4、图4是圆珠自动封堵结构应用示意图2/2，当前圆珠处于弧形凹面B位置（通道开启），在此示意图状态下，储液腔内液体能够通过离心力通过液体通道进入检测腔。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的实施方式案例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
一种简易的圆珠自动封堵液体离心力微流控芯片结构，包括芯片体、芯片旋转轴与圆珠，芯片体上设置有储液腔与液体通道。具体结构图如图1、图2所示，具体实施方式由图3、图4所示。结构1为旋转轴，通过与电机连接起来控制芯片的转动速度以及转动方向，与芯片体相固定，结构2为位于芯片体上的储液腔，拥有A、B两个弧形凹面结构，结构3为封堵液体用的圆珠，存放于储液腔中，结构4为连接储液腔与检测腔的液体通道，该通道两端贯通，其横截面面积小于圆珠的最大横截面面积，结构5表示检测腔，与液体通道相连。
具体实现圆珠封堵液体操作过程：假设储液腔内存有反应液体。
1. 当储液腔内液体进行孵育反应时，通过旋转轴转动给芯片体一个逆时针旋转加速度，芯片体随着旋转轴转动，与此同时，圆珠进入储液腔的弧形凹面A区域，封堵连接储液腔与检测腔的液体通道，此时液体被限制于储液腔内；
2. 当储液腔内液体需要进入检测腔时，改变旋转轴加速度方向，通过旋转轴转动给芯片体一个顺时针旋转加速度，芯片体随着旋转轴移动，与此同时，圆珠进入储液腔的弧形凹面B区域，连接储液腔与检测腔的液体通道贯通，此时液体随着转速的增加，达到一定转速后，会通过液体通道进入检测腔。
由此可见，若想实现储液腔中圆珠封堵液体状态的切换，只需要将旋转轴旋转方向切换即可，方便快捷，并可以实现多次的转换。
Claims (7)
1.一种可实现圆珠自动封堵液体的离心力微流控芯片，所述微流控芯片包括芯片体、旋转轴与圆珠，芯片体上设置有储液腔与液体通道，所述旋转轴垂直于芯片体平面，其特征在于，芯片体上还设置有一个或多个圆珠自动封堵结构，所述圆珠自动封堵结构包含圆珠和“3”形结构，所述“3”形结构由2个弧形并列组成形状如数字“3”的腔壁，所述“3”形结构开口侧朝向芯片的旋转轴，构成储液腔的远旋转轴侧的腔壁，其中一个弧形凹面A弧顶位置设置小孔，所述小孔与液体通道连通，另一个弧形凹面B弧顶位置不设置小孔，所述圆珠可在构成“3”形结构的2个弧形凹面A、B中移动，圆珠处于弧形凹面A中，则堵住液体通道，圆珠处于弧形凹面B中，则液体通道开放。
2.根据权利要求1所述的可实现圆珠自动封堵液体的离心力微流控芯片，其特征在于，所述圆珠表面采用橡胶材料包裹。
3.根据权利要求1所述的可实现圆珠自动封堵液体的离心力微流控芯片，其特征在于，所述弧形凹面A弧顶位置设置的小孔，设置成漏斗形，圆珠进入漏斗形结构中，能更严密地封堵液体。
4.根据权利要求1、2或3所述的可实现圆珠自动封堵液体的离心力微流控芯片，其特征在于，所述圆珠的材质是磁性金属，所述圆珠可在磁场操控下在“3”形结构中移动。
5.根据权利要求4所述的可实现圆珠自动封堵液体的离心力微流控芯片，其特征在于，所述圆珠的材质为铁合金、铁、钴、镍或钆。
6.根据权利要求4所述的可实现圆珠自动封堵液体的离心力微流控芯片，其特征在于，在所述芯片上方或下方设置独立的磁体，通过磁体的引导，实现圆珠的移动，从而达到圆珠自动封堵结构的开放与关闭。
7.根据权利要求5所述的可实现圆珠自动封堵液体的离心力微流控芯片，其特征在于，在所述芯片上方或下方设置独立的磁体，通过磁体的引导，实现圆珠的移动，从而达到圆珠自动封堵结构的开放与关闭。
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2021218399A1 (zh) * | 2020-04-27 | 2021-11-04 | 京东方科技集团股份有限公司 | 微流控芯片和检测系统 |
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2020
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