CN112547142B - 用于离心释液的储液结构及离心微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本申请涉及用于离心释液的储液结构及离心微流控芯片，其中，所述储液结构包括弹性封口件及具有出口的储存容器；弹性封口件封闭出口且在受目标离心力状态下与出口之间形成开放空间。通过利用弹性封口件的弹性收缩作用，高贴合度地对内部装有液体试剂的储存容器的出口进行密封，从而具有良好的液体密封性，能够适应长时间的液体试剂储存，无论是水平放置或竖直放置均可集成在离心微流控芯片上，且在离心平台的特定转速作用下，达到释放液体目的；能解决离心微流控中液体试剂的预存储与释放问题，使得设备简单易用，实现样本进结果出；对于运输要求更低；同时试剂释放更简单，批量加工工艺也更简洁，易于批量生产和组装，成本更低廉。

Description

用于离心释液的储液结构及离心微流控芯片

技术领域

本申请涉及离心微流控领域，特别是涉及用于离心释液的储液结构及离心微流控芯片。

背景技术

微流控(Microfluidics)是指在亚毫米尺度上操控液体。它将生物和化学领域所涉及的基本操作单位，甚至于把整个化验室的功能，包括采样、稀释、反应、分离、检测等集成在一个小型芯片上，故又称芯片实验室(Lab-on-a-Chip)。这种芯片一般是由各种储液池和相互连接的微通道网络组成，能很大程度缩短样本处理时间，并通过精密控制液体流动，实现试剂耗材的最大利用效率。微流控为生物医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测等众多领域的应用提供了极为广阔的前景。特别地，微流控能很好地满足即时诊断(Point-of-care testing，POCT)小型化仪器的需求，所以被广泛的应用在POCT中。在产业化中，微流控一般分为以下几大类型：压力(气压或者液压)驱动式微流控、离心微流控、液滴微流控、数字化微流控、纸质微流控等。

微流控系统，是指在亚毫米尺度(一般几微米到几百微米)上操控液体的装置。离心微流控隶属于微流控的一个分支，特指通过转动离心微流控芯片来使用离心力在亚毫米尺度上操控液体的流动。它将生物和化学领域所涉及的基本操作单位集成在一个小型碟式的(disc-shaped)芯片上。除了微流控所特有的优点外，由于离心微流控只需要一个电机来提供液体操控所需要的力，所以整个设备更为简洁紧凑。而碟片式芯片上的无处不在的离心场既能使得液体驱动更为有效，确保管道内没有残留液体，又能有效地实现基于密度差异的样本分离，也能让并行处理更为简单。因此，离心微流控也被越来越多的应用在即时诊断中。

对于基于微流控的即时诊断(POCT)设备，“样本进结果出”(’sample-to-answer’)是这种设备的重要目标。要实现“样本进结果出”，就要做要试剂的预存储。这是因为在一个POCT设备中，参与反应的试剂往往远不止一种，这些试剂如果都是需要手工加入，那么设备的易用性就大大打折扣。对于离心微流控芯片的试剂预存储，一般分为干粉和液体试剂形态的预存储。干粉试剂预存储的释放一般需要借助稀释液，稀释液可以是加入的液体样本本身。当然，很多情况下，稀释液要单独的以液态形式预存储在芯片内部。另外，对于某些不太适合用干粉形态预存储的试剂，也要考虑以液态形式直接预存储在离心微流控芯片内部。与此同时，还要能保证预存储的液体试剂在需要时能有效释放。所以液体试剂的预存储与释放在离心微流控中至关重要。

发明内容

基于此，有必要提供一种用于离心释液的储液结构及离心微流控芯片。

一种用于离心释液的储液结构，其包括弹性封口件及具有出口的储存容器；所述弹性封口件封闭所述出口设置，且所述弹性封口件用于在受目标离心力状态下与所述出口之间形成开放空间。

上述储液结构通过利用弹性封口件的弹性收缩作用，高贴合度地对内部装有液体试剂的储存容器的出口进行密封，从而具有良好的液体密封性，能够适应长时间的液体试剂储存，无论是水平放置或竖直放置均可集成在离心微流控芯片上，且在离心平台的特定转速作用下，达到释放液体目的；一方面能解决离心微流控中液体试剂的预存储与释放问题，使得设备能做到简单易用，真正实现“样本进结果出”；另一方面，对比于传统技术，本申请的储液结构的试剂预存储更为稳定，对于运输要求更低；同时，试剂释放更简单，批量加工工艺也更为简洁，易于批量生产和组装，成本更为低廉。

进一步地，在其中一个实施例中，所述弹性封口件具有长条形状且其侧面封闭所述出口设置。

在其中一个实施例中，所述储存容器具有形变结构，所述形变结构用于在第一转速状态下具有第一形变状态，所述弹性封口件用于在第一转速状态下因所述形变结构处于所述第一形变状态的挤压力而与所述出口之间形成开放空间。

在其中一个实施例中，所述弹性封口件用于在第二转速状态下具有第二形变状态，且所述第二形变状态与所述出口之间形成开放空间。

在其中一个实施例中，所述开放空间为在第二转速状态下所述弹性封口件与所述出口之间的缝隙，或者，在第一转速状态下所述弹性封口件与所述储存容器之间的空位。

在其中一个实施例中，所述储存容器具有用于匹配安装于离心微流控芯片的安装位置的安装面，所述安装面用于与所述安装位置之间提供所述开放空间。

在其中一个实施例中，所述安装面为安装平面；所述储存容器具有部分的圆柱体结构且所述圆柱体结构的轴线平行于所述安装平面；进一步地，在其中一个实施例中，所述安装平面远离目标旋转中心设置，且所述出口位于所述安装平面或者所述出口根据转动方向邻近所述安装平面。

在其中一个实施例中，所述储存容器具有部分的球体结构、椭球体结构或胶囊体结构；进一步地，在其中一个实施例中，所述储存容器还设有固定板，且所述固定板的一面为用于匹配安装于离心微流控芯片的安装位置的安装面；进一步地，在其中一个实施例中，所述固定板开设有用于穿过所述弹性封口件的通道以免所述弹性封口件与所述出口之间存在间隙；进一步地，在其中一个实施例中，所述出口位于所述储存容器的远离目标旋转中心的位置。进一步地，在其中一个实施例中，所述储存容器具有与所述固定板相对的顶部位置且所述出口邻近所述顶部位置设置。

在其中一个实施例中，所述出口的数量为一个、两个或多个；及/或，所述出口朝向离心方向或者所述出口根据转动方向邻近离心方向设置；及/或，所述出口的通过面为圆形、椭圆形、至少二段弧线的组合形状、或者至少一段弧线与至少一段直线的组合形状；及/或，所述出口位于所述储存容器的壁部且邻近所述储存容器的底部；及/或，所述弹性封口件与所述出口的释液面相平或者所述弹性封口件部分嵌入于所述出口中。

一种离心微流控芯片，其包括任一项所述储液结构以及用于容纳所述储液结构的安装位置，所述安装位置具有容纳所述开放空间的冗余位。

在其中一个实施例中，所述安装位置具有竖直放置位或水平放置位，所述竖直放置位用于容纳竖直的所述储液结构，所述水平放置位用于容纳水平的所述储液结构，所述安装位置具有竖直放置位及水平放置位且所述竖直放置位及所述水平放置位置至少部分重合设置；进一步地，所述安装位置包括预置腔底部结构、中部拓展空间以及液体流出缓冲区，所述预置腔底部结构用于抵接所述储存容器且固定所述储存容器的位置，所述中部拓展空间用于提供所述开放空间，所述液体流出缓冲区用于提供液体试剂流出空间。

附图说明

图1A为本申请一实施例的储液结构及其所处离心环境的工作原理示意图。

图1B为图1A所示实施例的储存容器结构示意图。

图1C为图1B所示实施例配合弹性封口件形成的储液结构示意图。

图2A为本申请另一实施例的竖直放置的储存容器结构示意图。

图2B为图2A所示实施例的储存容器结构示意图。

图2C为图2A所示实施例的弹性封口件结构示意图。

图2D为图2A所示实施例的A-A方向剖视示意图。

图3A为本申请另一实施例的水平放置的储存容器结构示意图。

图3B为图3A所示实施例的储存容器结构示意图。

图3C为图3B所示实施例的B-B方向剖视示意图。

图4A为本申请另一实施例的离心微流控芯片结构示意图。

图4B为图4A所示实施例的另一方向示意图。

图4C为图4B所示实施例的999位置的放大示意图。

图4D为图4A所示实施例的另一方向示意图。

图4E为图4A所示实施例的另一方向示意图。

图5A为本申请另一实施例的离心微流控芯片的剖视示意图。

图5B为图5A所示实施例的888位置的放大示意图。

图6为本申请另一实施例的离心微流控芯片的竖直放置的储液容器的释放过程示意图。

图7为本申请另一实施例的离心微流控芯片的水平放置的储储液容器的释放过程示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本申请一个实施例中，一种用于离心释液的储液结构，其包括弹性封口件及具有出口的储存容器；所述弹性封口件封闭所述出口设置，且所述弹性封口件用于在受目标离心力状态下与所述出口之间形成开放空间。上述储液结构通过利用弹性封口件的弹性收缩作用，高贴合度地对内部装有液体试剂的储存容器的出口进行密封，从而具有良好的液体密封性，能够适应长时间的液体试剂储存，无论是水平放置或竖直放置均可集成在离心微流控芯片上，且在离心平台的特定转速作用下，达到释放液体目的；一方面能解决离心微流控中液体试剂的预存储与释放问题，使得设备能做到简单易用，真正实现“样本进结果出”；另一方面，对比于传统技术，本申请的储液结构的试剂预存储更为稳定，对于运输要求更低；同时，试剂释放更简单，批量加工工艺也更为简洁，易于批量生产和组装，成本更为低廉。

在其中一个实施例中，一种用于离心释液的储液结构，其包括以下实施例的部分结构或全部结构；即，所述储液结构包括以下的部分技术特征或全部技术特征。在其中一个实施例中，一种用于离心释液的储液结构，其包括弹性封口件及具有出口的储存容器。其中，离心释液即为在离心的过程中释出液体试剂(亦即液态试剂)，从而配合液体试剂的流通管道可以实现液体试剂的加载控制，进而保证预存储的液体试剂在需要时能有效释放。各实施例中，所述储存容器用于预存储液体试剂。

采用弹性封口件封闭出口是本申请各实施例的重要发明点。在其中一个实施例中，所述弹性封口件封闭所述出口设置，且所述弹性封口件用于在受目标离心力状态下与所述出口之间形成开放空间。进一步地，在其中一个实施例中，所述弹性封口件于其一面封闭所述出口设置。进一步地，在其中一个实施例中，所述弹性封口件具有长条形状且其侧面封闭所述出口设置。在其中一个实施例中，所述弹性封口件为环形的长条形状，其大小匹配所述储存容器设置，以配合封闭所述出口且在受目标离心力状态下与所述出口之间形成开放空间。开放空间配合弹性封口件是本申请各实施例的重要发明点，本申请的核心原理在于利用高贴合度的弹性项圈的弹性收缩作用，对内部装有液体试剂的储存容器的出口进行密封，待离心转速达到一定程度时，弹性项圈受到离心力及液体试剂的压力，产生形变且与所述出口之间形成开放空间，开放空间可以是一条缝隙或者是一个开口，只需不影响液体试剂释出即可。进一步地，在其中一个实施例中，所述开放空间用于连通离心微流控芯片的至少一试剂加载管道。这样的设计，储液结构所释出的液体试剂通过至少一试剂加载管道进入到离心微流控芯片的功能腔室例如反应腔室或者清洗腔室等中；一方面能解决离心微流控中液体试剂的预存储与释放问题，使得设备能做到简单易用，真正实现“样本进结果出”。另一方面，对比于现有技术，这种新型装置的试剂预存储更为稳定，对于运输要求更低；同时，试剂释放更简单，批量加工工艺也更为简洁，成本更为低廉。

在离心时的离心力作用中，弹性封口件与出口之间形成开放空间可以采用多种方式实现，下面给出一类实施方式。在其中一个实施例中，所述储存容器具有形变结构，所述形变结构用于在第一转速状态下具有第一形变状态，所述弹性封口件用于在第一转速状态下因所述形变结构处于所述第一形变状态的挤压力而与所述出口之间形成开放空间。进一步地，在其中一个实施例中，所述第一转速状态为离心时的转速大于第一转速；在其中一个实施例中，所述第一转速为500rpm、1000rpm、1500rpm或2000rpm等，在其中一个实施例中，所述第一转速根据所述形变结构的形变需求而设置或调整，这样的设计，不仅易于调整，而且易于进行离心控制。在离心时，例如转速大于500rpm、转速大于1000rpm、转速大于1500rpm或转速大于2000rpm或其他转速所对应的目标离心力作用下，所述形变结构发生形变，形成第一形变状态，对所述弹性封口件进行挤压，从而使所述弹性封口件发生形变，进而使所述弹性封口件与所述出口之间形成开放空间。在其中一个实施例中，所述开放空间为在第一转速状态下所述弹性封口件与所述储存容器之间的空位。进一步地，在其中一个实施例中，所述形变结构具有形变位置，所述形变结构用于在受目标离心力状态下于所述形变位置具有第一形变状态；进一步地，在其中一个实施例中，所述形变位置的数量为至少二个，所述出口的数量为一个，且各所述形变位置围绕所述出口设置；或者，所述形变位置的数量为多个，所述出口的数量为至少二个，每一所述出口旁设置至少一个所述形变位置；或者，所述形变位置的数量为所述出口的数量的至少二倍，对于每一所述出口，至少二个所述形变位置围绕一个所述出口设置，即每一所述出口旁设置至少二个所述形变位置。这样的设计，可以确保在具有形变结构的储存容器发生形变时，弹性封口件与出口之间形成开放空间以达到释放液体试剂的目的，真正实现“样本进结果出”的检测结果。进一步地，在其中一个实施例中，所述储存容器全部为所述形变结构，或者，所述储存容器完全采用形变材料制成一个完整的所述形变结构。这样的设计，可以简化生产工艺，减少生产工序，提升生产效率。

在离心时的离心力作用中，弹性封口件与出口之间形成开放空间可以采用多种方式实现，下面给出另一类实施方式，可以理解的是，在具体应用中还可以设计其他类型的实施方式。在其中一个实施例中，所述弹性封口件用于在第二转速状态下具有第二形变状态，且所述第二形变状态与所述出口之间形成开放空间。在其中一个实施例中，所述第二形变状态全部受自身目标离心力状态下产生，或者，所述第二形变状态部分受自身目标离心力及部分受待释放液体试剂的作用力而共同产生。进一步地，在其中一个实施例中，所述第二转速状态为离心时的转速大于第二转速；在其中一个实施例中，所述第二转速为500rpm、1000rpm、1500rpm或2000rpm等，在其中一个实施例中，所述第二转速根据所述弹性封口件的形变需求而设置或调整，可以理解的是，所述第二转速与所述第一转速可以相同，亦可相异，主要根据释出液体试剂的目标而定。在其中一个实施例中，所述第二形变状态的位置为所述弹性封口件远离该离心的旋转中心的位置。在其中一个实施例中，所述开放空间为在第二转速状态下所述弹性封口件与所述出口之间的缝隙。进一步地，在其中一个实施例中，所述弹性封口件用于在第二转速状态下局部具有第二形变状态，在其中一个实施例中，所述弹性封口件用于在第二转速状态下覆盖所述出口的位置处具有第二形变状态。这样的设计，一方面利用弹性封口件的弹性收缩作用，高贴合度地对内部装有液体试剂的储存容器的出口进行密封，另一方面又同样利用弹性封口件的弹性收缩作用，在离心平台的特定转速作用下即大于第二转速时达到释放液体试剂目的；再一方面试剂预存储较为稳定，对于运输要求较低，可谓是方便易用。

储存容器相对于离心微流控芯片可以垂直放置。在其中一个实施例中，所述储存容器具有用于匹配安装于离心微流控芯片的安装位置的安装面，所述安装面用于与所述安装位置之间提供所述开放空间。进一步地，在其中一个实施例中，所述安装面与所述安装位置之间的空间大于或等于目标大小的所述开放空间。安装面与安装位置不是紧密贴合的，两者之间留有一定的空位或者间隙，这个空位或者这个间隙用于在离心时亦即离心环境下，让弹性封口件有位置来形成开放空间。这样的设计，这个空位就可以作为在第一转速状态下所述弹性封口件与所述储存容器之间的空位，这个间隙就可以作为在第二转速状态下所述弹性封口件与所述出口之间的缝隙。在其中一个实施例中，所述安装面为安装平面；所述储存容器具有部分的圆柱体结构且所述圆柱体结构的轴线平行于所述安装平面；部分的圆柱体结构即为一个完整圆柱体结构的一部分。进一步地，在其中一个实施例中，所述安装位置为或者包括匹配所述圆柱体结构的圆柱形腔体，这样的设计，所述安装平面与所述圆柱形腔体之间就形成了一定的空位或者间隙，用于提供或者作为所述开放空间。进一步地，在其中一个实施例中，所述安装平面远离目标旋转中心设置，且所述出口位于所述安装平面或者所述出口根据转动方向邻近所述安装平面。这样的设计，有利于液体试剂在离心力作用下从远离目标旋转中心的出口释出。并且，上述实施例，尤其适合所述储存容器垂直于旋转平面或垂直于地面放置，即所述储存容器的中轴线或者类似于中轴线的规则线垂直于旋转平面或垂直于地面。

储存容器相对于离心微流控芯片可以水平放置。在其中一个实施例中，所述储存容器具有部分的球体结构、椭球体结构或胶囊体结构；部分的球体结构即为一个完整球体结构的一部分，其余依此类推。进一步地，在其中一个实施例中，所述储存容器还设有固定板，且所述固定板的一面为用于匹配安装于离心微流控芯片的安装位置的安装面，所述固定板用于在将所述储存容器整体放置到离心微流控芯片的安装位置时，具有一定的固定作用，通常匹配离心微流控芯片的盖板或者盖部或者封盖结构使用；在其中一个实施例中，所述固定板位或具有平板结构。进一步地，在其中一个实施例中，所述固定板开设有用于穿过所述弹性封口件的通道以免所述弹性封口件与所述出口之间存在间隙，以免由于固定板导致所述储存容器产生的不规则曲面影响弹性封口件与出口之间的封闭效果。进一步地，在其中一个实施例中，所述出口位于所述储存容器的远离目标旋转中心的位置。进一步地，在其中一个实施例中，所述储存容器具有与所述固定板相对的顶部位置且所述出口邻近所述顶部位置设置；即，所述储存容器具有与所述固定板相对的顶部位置且所述出口邻近所述顶部位置设置，并且，所述出口位于所述储存容器的远离目标旋转中心的位置；这样的设计是考虑到在离心状态下，液体挤压导致液面倾斜与水平方向存在一定的角度，有利于尽可能释出液体试剂确保液体试剂的体积参与后续步骤的准确度。并且，上述实施例，尤其适合所述储存容器平行于旋转平面或平行于地面放置，即所述储存容器的中轴线或者类似于中轴线的规则线平行于旋转平面或平行于地面。

在其中一个实施例中，用于离心释液的储液结构及其所处离心环境的工作原理如图1A所示，离心环境的旋转方向A为逆时针，储存容器1沿离心方向B放置；储存容器1的制造材料可以采用但不限于玻璃，石英，以及具有一定弹性的高分子聚合物，如PC、PMMA、PET、PP、EVA、PA、PDMS等等，形状可以但不限于是长管状，内部空腔可以存放预置液体试剂2。液体储存容器1的侧壁的特定位置有一个或是多个出口4，能够加入预存试剂液体进行封装，并能够通过适当的方式使液体流出。出口4形状通常情况下采用但不限于圆型开孔。储存容器及其中的出口如图1B所示，装上弹性封口件后得到的储液结构如图1C所示。该实施例中，弹性封口件为圆环形，类似于一项圈，因此可称为弹性项圈。液体试剂装载后，需要用单个或者多个弹性项圈3对特定位置的出口4进行封口并束紧，因此在制造过程中需要严格控制弹性项圈3的内径、宽度和内圈形状与出口4所在的曲面贴合，完全包裹出口4并具备一定收缩的弹性张力，以保证液体不会从出口4流出或挥发。弹性封口件例如弹性项圈3可以采用但不限于热塑性弹性塑料如：SBS、SIS、TPU、POE、TPEA、EVA、TPO等等；或者橡胶如：硅橡胶、氟橡胶、金属橡胶、PTFT橡胶等等。其必须具备一定弹性张力，保证容器束紧，并具备低渗透性能，防止液体透过。

储存容器1预先按特定取向放置固定在离心微流控芯片上，当液体试剂2需要释放时，有两种释放方案。第一种方案中，芯片转动驱动储存容器1中的液体试剂2朝离心力方向运动，挤压出口4，使弹性项圈3扩张，液体试剂2从储存容器1和扩张后的弹性项圈3的缝隙中通过释放。第二种方案中，芯片转动前，按弹性材料制成的储存容器1，使液体试剂2挤压出口4，使弹性项圈3扩张，液体释放。具体的实施过程，储存容器和封口的弹性项圈根据需要调整至特定的结构，并预置在能够容纳储存容器和弹性项圈的芯片预置腔内。这样的设计，提出了一种利用项圈弹性的束紧作用进行封口的试剂预存储方案，并提供了两种液体可释放的逻辑。并且实现了一种水平放置或竖直放置的可集成在离心微流控芯片上的液体试剂预存储装置的具体实施方案，使离心微流控平台在特定转速下就能够达到弹性项圈的突破压力，使液体释放至后续接受腔中；而且储液结构作为试剂预存储装置的结构易于批量生产和组装，以及离心微流控芯片的结构易于批量生产和组装，成本较低。

在其中一个实施例中，一种储液结构如图2A所示，该实施例的储液结构通常相对于离心微流控芯片竖直放置，其A-A方向的剖视图如图2D所示，其中，储存容器如图2B所示，弹性封口件如图2C所示，储存容器11为具有竖直截面12的圆柱体结构，内部空腔15装有液体试剂，弹性封口件14外形贴合竖直储存容器11侧壁，将出口13的外周的外圈壁面完全包裹并束紧封住，防止液体渗出。出口13为圆形通孔，底部相切于内部空腔15的底面即底部在底面上且与底面相邻，以保证液体尽可能多地流出，减少残留。

在其中一个实施例中，一种储液结构如图3A所示，该实施例的储液结构通常相对于离心微流控芯片水平放置，储存容器如图3B所示，其B-B方向的剖视图如图3C所示，所述储存容器具有部分的胶囊体结构亦可称为柱状胶囊结构；储存容器16底部带有固定板18，相对的顶部开设有圆形通孔17作为所述出口；离心过程中，储存容器16处于倒置状态，即圆形通孔17相对于固定板18更接近地面或者操作面，考虑到液体挤压导致液面倾斜与水平方向存在一定的角度，因此如图3B所示，圆形通孔17不是设置在水平储存容器16的顶部，而是留有一定距离保证液体尽可能多的流出，这个距离根据经验设置或者根据实际情况调整即可。液体试剂封装时，需要将弹性封口件19完全包裹柱体侧壁并压盖圆形通孔17，防止液体渗漏。因此为了使弹性封口件19能够完全贴合水平储存容器16的侧壁，在固定板18中间留有一定宽度的间隙以形成所述通道，防止弹性封口件19在束紧过程中，因不规则曲面而导致与壁面存在一定间隙，进而增加了液体泄露风险。

各实施例中，出口的数量、形状及大小不受限制，根据需求设计即可。在其中一个实施例中，所述出口的数量为一个、两个或多个；在其中一个实施例中，所述出口朝向离心方向或者所述出口根据转动方向邻近离心方向设置；在其中一个实施例中，所述出口的通过面为圆形、椭圆形、至少二段弧线的组合形状、或者至少一段弧线与至少一段直线的组合形状；在其中一个实施例中，所述出口位于所述储存容器的壁部且邻近所述储存容器的底部，进一步地，在其中一个实施例中，所述出口位于所述储存容器的壁部且邻近所述储存容器的底部，并且位于所述储存容器的远离目标旋转中心的位置；在其中一个实施例中，所述储存容器具有壁板及底板，所述出口开设于所述储存容器的壁板且邻近所述储存容器的底板；其余实施例以此类推。在其中一个实施例中，所述弹性封口件与所述出口的释液面相平或者所述弹性封口件部分嵌入于所述出口中。在其中一个实施例中，所述出口的数量为一个、两个或多个；及，所述出口朝向离心方向或者所述出口根据转动方向邻近离心方向设置；及，所述出口的通过面为圆形、椭圆形、至少二段弧线的组合形状、或者至少一段弧线与至少一段直线的组合形状；及，所述出口位于所述储存容器的壁部且邻近所述储存容器的底部；及，所述弹性封口件与所述出口的释液面相平或者所述弹性封口件部分嵌入于所述出口中。在其中一个实施例中，所述出口的数量为一个，所述出口朝向离心方向，所述出口的通过面为圆形，所述弹性封口件与所述出口的释液面相平。在其中一个实施例中，所述出口的数量为两个，两个所述出口均根据转动方向邻近离心方向设置，两个所述出口的通过面分别为圆形及椭圆形，所述弹性封口件与两个所述出口的释液面相平。其余实施例以此类推。本申请试制了多个实施例并且组织了多次测试，测试结果能够确保该储存装置具有良好的液体密封性，能够适应长时间的液体试剂储存，且具有在离心平台转子或外力驱动下，例如在一定的转速下，达到释放目的的功能。

在其中一个实施例中，一种离心微流控芯片，其包括任一实施例所述储液结构以及用于容纳所述储液结构的安装位置，所述安装位置具有容纳所述开放空间的冗余位。在其中一个实施例中，一种离心微流控芯片结构，其包括所述储液结构各实施例的部分结构或全部结构；即，离心微流控芯片结构包括以上的部分技术特征或全部技术特征。在其中一个实施例中，所述安装位置具有竖直放置位，所述竖直放置位用于容纳竖直的所述储液结构；或者，所述安装位置具有水平放置位，所述水平放置位用于容纳水平的所述储液结构，在其中一个实施例中，所述安装位置具有竖直放置位及水平放置位且所述竖直放置位及所述水平放置位置至少部分重合设置。进一步地，在其中一个实施例中，所述安装位置包括预置腔底部结构、中部拓展空间以及液体流出缓冲区，所述预置腔底部结构用于抵接所述储存容器且固定所述储存容器的位置，所述中部拓展空间用于提供所述开放空间，所述液体流出缓冲区用于提供液体试剂流出空间，以防止流出的液体因为弹性项圈的扩张而导致液体流出空间过小而形成毛细结构，而导致影响液体释放压力。竖直的所述储液结构即所述储液结构的中轴线或者类似于中轴线的规则线垂直于旋转平面或垂直于地面，水平的所述储液结构即所述储存容器的中轴线或者类似于中轴线的规则线平行于旋转平面或平行于地面。这样的设计，一个安装位置可以适用两种储存容器、同一储存容器的两种放置方式或者两种储存容器的放置方式，增强了离心微流控芯片的通用性，尤其是可以配合使用不同剂量的储存容器。

在其中一个实施例中，一种离心微流控芯片如图4A所示，其采用但不限于厚度为2mm的热塑性塑料，如：PC、PDMS、PMMA、PS、COC等。芯片成型工艺采用但不限于吹塑、吸塑或者注塑，形成如图4A所示的结构，为了能够达到一定条件下释放的目的，其背面如图4D及4E所示。请一并参阅图4B，在该实施例的芯片设计结构中，芯片基板5包括水平放置槽6等，水平放置槽6用于容纳如图3B所示的储存容器16，在水平放置槽的中部设有一个凸起的竖直放置槽7，竖直放置槽7能够用于容纳如图2B所示的储存容器11，即所述竖直放置位及所述水平放置位置部分重合设置；两个放置槽集成在一个预置腔内，以适应不同储存容器的预置要求。请一并参阅图4C，其中竖直放置槽7包括预置腔底部结构7a、中部拓展空间7b以及液体流出缓冲区7c；预置腔底部结构7a用以固定竖直储存容器的位置；中部拓展空间7b预留出大于弹性封口件厚度的空间，即提供所述开放空间，防止弹性封口件贴卡在储存容器和预置腔壁面之间，导致弹性封口件无法有效扩张；液体流出缓冲区7c用于防止流出的液体因为弹性封口件的扩张而导致液体流出空间过小而形成毛细结构，影响液体释放压力，如图5A及图5B所示。液体封装完成后，将竖直储存容器11或者水平储存容器16固定至芯片基板5中，还可以进一步用一种透明压敏胶20粘合芯片基板5以作为盖部或者封盖结构。值得注意的是，为了平衡芯片腔室内的气压，在预置腔6和接受腔8之间留有两条气体管路10，气体管路10与预置腔6的连接处所处位置，需要比管路9和预置腔7的连接处更接近中心，防止离心释放过程中液体堵住气体管路10。

在其中一个实施例中，竖直的储存容器11的释放过程中，如图2D、图5A、图5B及图6所示，加速离心，内部空腔15中的液体压迫弹性项圈14，致使其扩张，液体从缝隙流出至缓冲区7c中；随后液体通过管路9进入接受腔8中，完成液体释放。

在其中一个实施例中，在水平的储存容器16的释放过程中，如图3A、图5A、图5B及图7所示，加速离心，水平储存容器16内部空腔中的液体在离心力作用下，挤压弹性项圈19，致使其扩张，液体从两侧缝隙流出至预置腔7中；随后液体通过管路9进入接受腔8中，完成液体释放。该实施例中，水平放置的容器中液体从弹性项圈的侧面流出。

这样的设计，分别以一种竖直放置的储存容器和一种水平放置的储存容器的实施例设计了一种可以集成该两种储存容器的芯片结构，以实现在一定离心速度下液体试剂释放的功能，从而实现了在外加作用力或是平台离心力的驱动下，液体试剂释放的功能。这种弹性封口件卡紧式液体储存装置的核心在于控制弹性封口件束紧液体储存装置的出口，保证通常情况下液体的密封性能，并在离心或外力作用下能够挤出液体。该液体储存装置可根据需要设计成不同规格和形状，以适应集成的离心微流控芯片的试剂预存储和释放。

需要说明的是，本申请的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的用于离心释液的储液结构及离心微流控芯片。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (13)

1.一种用于离心释液的储液结构，其特征在于，包括弹性封口件及具有出口的储存容器；

所述弹性封口件封闭所述出口设置，且所述弹性封口件用于在受目标离心力状态下与所述出口之间形成开放空间；

所述储存容器还设有固定板，且所述固定板的一面为用于匹配安装于离心微流控芯片的安装位置的安装面，所述固定板开设有用于穿过所述弹性封口件的通道以免所述弹性封口件与所述出口之间存在间隙，以免由于固定板导致所述储存容器产生的不规则曲面影响弹性封口件与出口之间的封闭效果。

2.根据权利要求1所述储液结构，其特征在于，所述储存容器具有形变结构，所述形变结构用于在第一转速状态下具有第一形变状态，所述弹性封口件用于在第一转速状态下因所述形变结构处于所述第一形变状态的挤压力而与所述出口之间形成开放空间。

3.根据权利要求2所述储液结构，其特征在于，所述开放空间为在第一转速状态下所述弹性封口件与所述储存容器之间的空位。

4.根据权利要求1所述储液结构，其特征在于，所述弹性封口件用于在第二转速状态下局部具有第二形变状态，且所述第二形变状态与所述出口之间形成开放空间。

5.根据权利要求4所述储液结构，其特征在于，所述开放空间为在第二转速状态下所述弹性封口件与所述出口之间的缝隙。

6.根据权利要求1所述储液结构，其特征在于，所述储存容器具有部分的球体结构、椭球体结构或胶囊体结构。

7.根据权利要求6所述储液结构，其特征在于，所述出口位于所述储存容器的远离目标旋转中心的位置。

8.根据权利要求7所述储液结构，其特征在于，所述储存容器具有与所述固定板相对的顶部位置且所述出口邻近所述顶部位置设置。

9.根据权利要求1至8中任一项所述储液结构，其特征在于，所述出口的数量为一个、两个或多个；及/或，

所述出口朝向离心方向或者所述出口根据转动方向邻近离心方向设置；及/或，

所述出口的通过面为圆形、椭圆形、至少二段弧线的组合形状、或者至少一段弧线与至少一段直线的组合形状；及/或，

所述出口位于所述储存容器的壁部且邻近所述储存容器的底部；及/或，

所述弹性封口件与所述出口的释液面相平或者所述弹性封口件部分嵌入于所述出口中。

10.一种离心微流控芯片，其特征在于，包括如权利要求1至9中任一项所述储液结构以及用于容纳所述储液结构的安装位置，所述安装位置具有容纳所述开放空间的冗余位。

11.根据权利要求10所述离心微流控芯片，其特征在于，所述安装位置具有竖直放置位或水平放置位，所述竖直放置位用于容纳竖直的所述储液结构，所述水平放置位用于容纳水平的所述储液结构。

12.根据权利要求11所述离心微流控芯片，其特征在于，所述安装位置具有竖直放置位及水平放置位且所述竖直放置位及所述水平放置位置至少部分重合设置。

13.根据权利要求12所述离心微流控芯片，其特征在于，所述安装位置包括预置腔底部结构、中部拓展空间以及液体流出缓冲区，所述预置腔底部结构用于抵接所述储存容器且固定所述储存容器的位置，所述中部拓展空间用于提供所述开放空间，所述液体流出缓冲区用于提供液体试剂流出空间。

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