CN111167528A - 一种微流控芯片的反应腔室 - Google Patents

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Abstract

本发明公开一种微流控芯片的反应腔室，包括反应腔以及设置在反应腔一侧的进液口，反应腔包括：混匀腔，混匀腔与进液口连通；以及，设置在混匀腔一侧的、用于进行光学检测的检测腔，检测腔与混匀腔连通；检测腔内还设置有用于减少检测腔容积的扰流支柱；扰流支柱内设置有排气通道；通过检测腔设置扰流支柱，扰流支柱减少检测腔容积，使检测腔能够储液容积相对较小，相对于原先完整的检测腔室，更易完全充满形成完整的待检测液柱，使检测结果相对于现有更准确，保证了检测的精度；通过扰流支柱内设置有排气通道，对检测腔内部的待检测液柱中的气泡进行及时排出，避免气泡对检测结果产生影响，保证了检测的精度。

Description

一种微流控芯片的反应腔室
技术领域
本发明属于生物蛋白分析领域，具体涉及一种微流控芯片的反应腔室。
背景技术
微流控芯片指的是将化学和生物等领域中所涉及的样本制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规化学或生物实验室的各种功能。目前为了提高检测的精度，微流控芯片的检测试剂通常为按一定比例预装的液体检测试剂。待检测的样本与液体检测试剂在反应腔内混匀、并进行充分的免疫反应之后，再利用不同类型的光学分析仪对反应腔内的液体进行检测，就可以得到想要的检测结果。
但是检测结果的准确性与充满过光孔的待测液柱的厚度和形状、以及液柱内气泡的含量有直接的联系。液柱的成形情况差或者液柱内有气泡则会导致检测结果不准确。
目前，微流控芯片的反应腔室多为具有固定容积的圆柱形，检测液体会填充满整个反应腔。这种反应腔只能检测固定容积的反应液，反应腔体内产生的气泡无法排出。因此，使用这种结构的反应腔进行光学检测，使得微流控芯片最终得到的检测结果不准确。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种微流控芯片的反应腔室，解决了现有技术中微流控芯片光学检测中检测部位反应液成形不完整或者检测部位反应液存在气泡影响检测结结果的问题。
本发明的目的可以通过以下技术方案实现：
一种微流控芯片的反应腔室，包括反应腔以及设置在所述反应腔一侧的进液口，所述反应腔包括：混匀腔，所述混匀腔与所述进液口连通；以及，设置在所述混匀腔一侧的、用于进行光学检测的检测腔，所述检测腔与所述混匀腔连通；所述检测腔内还设置有用于减少所述检测腔容积的扰流支柱；所述扰流支柱内设置有排气通道。
进一步地，所述扰流支柱远离所述混匀腔的一侧向靠近所述混匀腔的方向凹陷形成凹陷部。
进一步地，所述排气通道的进气口设置在扰流支柱的凹陷部底部、靠近微流控芯片旋转中心的位置。
进一步地，所述检测腔与所述混匀腔之间设置有至少两条混匀通道，所述混匀通道分别设置在所述扰流支柱相对的两侧。
进一步地，所述排气通道设置有至少两个，其中扰流支柱的顶端以及底端分别对应排气通道一个进气口。
进一步地，所述检测腔设置在所述混匀腔远离所述进液口的一侧，所述检测腔远离所述混匀腔的一端向中部呈缩口状。
进一步地，所述扰流支柱的顶端面与所述检测腔的顶端面平齐。
进一步地，所述检测腔底部开设有光通道，所述光通道设置在所述扰流支柱远离所述混匀腔的一侧。
进一步地，所述扰流支柱靠近所述光通道一侧的端面与所述光通道靠近所述扰流支柱的端面相贴合。
本发明的有益效果：
1、本发明通过检测腔设置扰流支柱，扰流支柱减少检测腔容积，使检测腔能够储液的容积相对较小，相对于原先完整的检测腔室更容易被完全充满，且扰流支柱靠近光通道的侧端面方便待检测液体附着，进而更容易在光通道内形成完整的待检测液柱，使检测结果相对于现有更准确，保证了检测的精度；
2、本发明通过扰流支柱内设置有排气通道，对检测腔内部的待检测液柱中的气泡进行及时排出，避免气泡对检测结果产生影响，保证了检测的精度；
3、本发明通过混匀通道连通了混匀腔和检测腔，当芯片进行正转或者反转时，反应腔内的液体在混匀腔和检测腔之间循环往复流动，使得混匀腔内的液体的晃动幅度更大，进而使得反应腔内的各种液体的混合更均匀，更进一步保证样本与试剂充分反应。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例的整体结构示意图；
图2是本发明实施例的仰视图；
图3是本发明实施例的不同视角结构示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1至图3所示，一种微流控芯片的反应腔室，包括反应腔1以及设置在反应腔1一侧的进液口，进液口从微流控芯片的底端贯穿至顶端，在进液口底端的开口处开设有横截面为矩形的导流槽，在进液口顶端开设有将进液口与反应腔连通的导流槽，进液口的顶端呈扩口状。反应腔1包括：混匀腔2，混匀腔2与进液口连通；以及，设置在混匀腔2一侧的、用于进行光学检测的检测腔3，检测腔3与混匀腔2连通，混匀腔2与检测腔3均为一体注塑成型，混匀腔2的容积大于检测腔3的容积；检测腔3内还设置有用于进一步减少检测腔3 容积的扰流支柱4，扰流支柱4一体成型在检测腔3内；扰流支柱4内设置有排气通道5，排气通道5连通检测腔3和混匀腔2，在本实施例中排气通道5为横截面为矩形的直通槽，在其他实施例中排气通道5还可以为其他形状的通槽、通孔或者从扰流支柱4上端面延伸至下端的裂缝。
在本实施例中检测腔3与混匀腔2之间设置有两条混匀通道21，在其他实施例中，混匀通道21还可以有更多条，混匀通道21的横截面积,沿从混匀腔2 至检测腔3的方向逐渐减小。两条混匀通道21分别设置在扰流支柱4相对的两侧呈对称状布置，通过通过混匀通道21连通了混匀腔2和检测腔3，当芯片进行正转或者反转时，反应腔1内的液体在混匀腔2和检测腔3之间循环往复流动，使得混匀腔2内的液体的晃动幅度更大，进而使得反应腔1内的各种液体的混合更均匀，在本实施例中，反应腔1内的液体为样本液、R1试剂和R2试剂的混合物，进而更进一步保证样本与试剂能进行充分反应。
检测腔3设置在混匀腔2远离进液口的一侧，检测腔3整体呈扇形，检测腔3远离混匀腔2的一端向中部呈缩口状，通过检测腔3的缩口状结构便于反应腔1内的液体朝扇形的顶点部位汇集，当微流控芯片高速旋转时，反应腔1 内的液体在离心力的作用下，朝检测腔3的顶点部位汇集。
扰流支柱4的顶端面与检测腔3的顶端面平齐，扰流支柱4的底端面与检测腔3的底端面平齐，在本实施例中，这种结构的扰流支柱4使得汇集在检测腔3顶点部位的液体无法从扰流支柱4的上端面或者下端面上回流至混匀腔2 内，进而能保持存留在检测腔3顶点部位的液柱在其厚度方向的完整性。
检测腔3内开设有光通道6，光通道6为贯穿检测腔3的通孔，通孔的横截面为圆形。光通道6设置在扰流支柱4远离混匀腔2的一侧，光通道6设置在检测腔3的顶点部位。扰流支柱4靠近光通道6一侧的端面呈圆弧状，扰流支柱4靠近光通道6一侧的端面与光通道6靠近扰流支柱4的端面相贴合。
使用时，旋转微流控芯片样本液和检测试剂从进液口进入至反应腔1的混匀腔2内，并在混匀腔2内进行充分混合和反应，避免样本和试剂因混合不均匀导致反应不充分，充分反应后的混合液在离心力的作用下朝检测腔3内汇集，并最终聚集在检测腔3的顶点部位。芯片停止转动之后，在分子力的作用下部分液体会附着在检测腔3内壁和扰流支柱4的侧壁上。由于扰流支柱4与检测腔3之间的间隙较小，因此此间隙内的液体会融合成成体并在分子力的作用下维持柱状形成待检测液柱，在本实施例中，微流控芯片的主体部分由亲水材料注塑而成，与水分子之间具有较大的分子力。检测光源的检测光通过光通道6 由下往上穿透检测腔3，对检测腔3内的待检测液柱进行光学检测。其中扰流支柱4减少检测腔3容积，使检测腔能够储液的容积相对较小，相对于原先完整的检测腔室更容易被完全充满，且扰流支柱靠近光通道的侧端面方便待检测液体附着，进而更容易在光通道内形成完整的待检测液柱，使检测结果相对于现有更准确，保证了检测的精度。
扰流支柱4远离混匀腔2的一侧向靠近混匀腔2的方向凹陷形成凹陷部41，此凹陷部41呈圆弧状，通过凹陷部41利于液体在扰流支柱4上进行附着，并向检测腔3顶点部位聚拢形成完整的液柱。
当微流控芯片进行转动混匀时，液体在检测腔3和混匀腔2之间流动会形成大量气泡。由于气泡的质量比液体的质量轻，当微流控芯片向同一个方向旋转，液体向检测腔3顶点部位汇集时，光通道6处液体内的气泡会向向靠近扰流支柱4的方向移动直至与扰流支柱4抵触。当微流控芯片停止转动时，位于检测腔3内待检测液柱中的气泡漂浮聚集在扰流支柱4的凹陷部41处，尤其聚集在最接近芯片的旋转中心处的凹陷部41处。将排气通道5的进气口设置在扰流支柱4的凹陷部41底部、靠近微流控芯片旋转中心的位置，使得汇聚于此的气泡能从排气通道5内浮动至混匀腔2内，更有效的将待检测液柱内的气泡排出，保证待检测液柱的完整度，进一步提高光学检测结果的准确性。
本发明优选排气通道5设置有两个，其中扰流支柱4的顶端以及底端分别对应排气通道5一个进气口，两个排气通道5在检测腔3底端面上的投影重合。通过多个排气通道5更快速和彻底将扰流支柱4内的气泡进行排出，更佳保证检测精度。
工作原理：本发明在检测腔3设置扰流支柱4，扰流支柱4减少检测腔3容积，使检测腔3能够储液容积相对较小，相对于原先完整的检测腔3室，更易完全充满形成完整的待检测液柱，使检测结果相对于现有更准确，同时扰流支柱4内设置有排气通道5，对检测腔3内部的待检测液柱中的气泡进行及时排出，避免气泡对检测结果产生影响，保证了检测的精度；
本发明通过混匀通道21连通了混匀腔2和检测腔3，当芯片进行正转或者反转时，反应腔1内的液体在混匀腔2和检测腔3之间循环往复流动，使得混匀腔2内的液体的晃动幅度更大，进而使得反应腔1内的各种液体的混合更均匀，更进一步保证样本与试剂充分反应；
本发明检测腔3的缩口状结构和扰流支柱4的凹陷部41结构设计，更利于反应液进行附着，更进一步确保最终能在检测腔3内形成完整的待检测液柱。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。

Claims (9)

1.一种微流控芯片的反应腔室，包括反应腔(1)以及设置在所述反应腔(1)一侧的进液口，其特征在于，所述反应腔(1)包括：混匀腔(2)，所述混匀腔(2)与所述进液口连通；以及，设置在所述混匀腔(2)一侧的、用于进行光学检测的检测腔(3)，所述检测腔(3)与所述混匀腔(2)连通；所述检测腔(3)内还设置有用于减少所述检测腔(3)容积的扰流支柱(4)；所述扰流支柱(4)内设置有排气通道(5)。
2.如权利要求1所述的微流控芯片的反应腔室，其特征在于，所述扰流支柱(4)远离所述混匀腔(2)的一侧向靠近所述混匀腔(2)的方向凹陷形成凹陷部(41)。
3.如权利要求2所述的微流控芯片的反应腔室，其特征在于，所述排气通道(5)的进气口设置在扰流支柱(4)的凹陷部(41)底部、靠近微流控芯片旋转中心的位置。
4.如权利要求1所述的微流控芯片的反应腔室，其特征在于，所述检测腔(3)与所述混匀腔(2)之间设置有至少两条混匀通道(21)，所述混匀通道(21)分别设置在所述扰流支柱(4)相对的两侧。
5.如权利要求3所述的微流控芯片的反应腔室，其特征在于，所述排气通道(5)设置有至少两个，其中扰流支柱(4)的顶端以及底端分别对应排气通道(5)一个进气口。
6.如权利要求1所述的微流控芯片的反应腔室，其特征在于，所述检测腔(3)设置在所述混匀腔(2)远离所述进液口的一侧，所述检测腔(3)远离所述混匀腔(2)的一端向中部呈缩口状。
7.如权利要求1所述的微流控芯片的反应腔室，其特征在于，所述扰流支柱(4)的顶端面与所述检测腔(3)的顶端面平齐。
8.如权利要求1所述的微流控芯片的反应腔室，其特征在于，所述检测腔(3)底部开设有光通道(6)，所述光通道(6)设置在所述扰流支柱(4)远离所述混匀腔(2)的一侧。
9.如权利要求8所述的微流控芯片的反应腔室，其特征在于，所述扰流支柱(4)靠近所述光通道(6)一侧的端面与所述光通道(6)靠近所述扰流支柱(4)的端面相贴合。
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