CN112774745A - 微流控芯片以及用于挤压微流控芯片的可动部件 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微流控芯片以及用于挤压微流控芯片的可动部件，微流控芯片包括：基底、开关层以及容纳腔层；基底设置有互不连通的第一微流通道与第二微流通道；开关层设置有第一通孔与第二通孔，第一通孔与第一微流通道连通，第二通孔与第二微流通道连通；容纳腔层设置有容纳腔，第一通孔与第二通孔均与容纳腔连通，至少第一通孔远离基底的一端在容纳腔层的正投影位于容纳腔内；容纳腔层具有第一状态与第二状态；在第一状态时，容纳腔层封堵第一通孔；在第二状态时，容纳腔层使第一微流通道、第一通孔、容纳腔、第二通孔以及第二微流通道依次连通形成通路。根据本发明实施例，第一微流通道与第二微流通道内的液体阻断效果彻底，避免了交叉感染。

Description

微流控芯片以及用于挤压微流控芯片的可动部件

技术领域

本发明涉及生物检测技术领域，尤其涉及一种微流控芯片以及用于挤压微流控芯片的可动部件。

背景技术

微流控芯片又称为芯片实验室(Lab-on-a-chip)，是指把生物、化学和医学等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块具有微米尺度微通道的芯片上，自动完成反应和分析的全过程。基于微流控芯片实现的分析检测装置的优点是：样本用量少，分析速度快，便于制成便携式仪器，非常适用于即时、现场分析。

即时检测所用微流控芯片，通常需要将液态试剂预存在芯片中，使用时再定量释放。芯片中会存放多种试剂，不同试剂的释放时间不同，试剂释放前和试剂释放后微通道需要关闭，避免试剂间的交叉感染。

基于上述需求，目前市面上出现的高度集成化的微流控芯片，在不同试剂的流道间都设计了流道的开关阀结构。然而，上述开关阀结构在阻断液体时，阻断效果不彻底。

发明内容

本发明提供一种微流控芯片以及用于挤压微流控芯片的可动部件，以解决相关技术中的不足。

为实现上述目的，本发明实施例的第一方面提供一种微流控芯片，包括：

基底，所述基底设置有互不连通的第一微流通道与第二微流通道；

开关层，所述开关层设置有第一通孔与第二通孔，所述第一通孔与所述第一微流通道连通，所述第二通孔与所述第二微流通道连通；

容纳腔层，所述容纳腔层设置有容纳腔，所述第一通孔与所述第二通孔均与所述容纳腔连通，至少所述第一通孔远离所述基底的一端在所述容纳腔层的正投影位于所述容纳腔内；所述容纳腔层具有第一状态与第二状态，在位于所述第一状态时，所述容纳腔层封堵所述第一通孔；在位于所述第二状态时，所述容纳腔层使所述第一微流通道、所述第一通孔、所述容纳腔、所述第二通孔以及所述第二微流通道依次连通形成通路。

可选地，所述第二通孔远离所述基底的一端在所述容纳腔层的正投影位于所述容纳腔内，或所述第二通孔远离所述基底的一端在所述容纳腔层的正投影的部分区域位于所述容纳腔内。

可选地，所述容纳腔层为一体成型结构，所述容纳腔层采用弹性材料制成。

可选地，所述容纳腔层包括：

开口层，所述开口层具有贯通开口；

以及密封层，所述密封层贴附于所述开口层，以封堵所述贯通开口的底部形成所述容纳腔；所述密封层采用弹性材料制成。

可选地，所述第一通孔靠近所述基底的一端在所述基底上的正投影位于所述第一微流通道内，所述第二通孔靠近所述基底的一端在所述基底上的正投影位于所述第二微流通道内。

可选地，所述第一微流通道的宽度范围为：0.01mm～10mm，所述第一通孔的直径范围为：0.1mm～10mm；和/或所述第二微流通道的宽度范围为：0.01mm～10mm，所述第二通孔的直径范围为：0.1mm～10mm。

可选地，所述开关层为弹性件或非弹性件。

可选地，所述开关层通过双面胶粘结在所述基底上。

可选地，所述容纳腔为圆形、方形或椭圆形。

本发明实施例的第二方面提供一种用于挤压上述任一项所述的微流控芯片的可动部件，所述可动部件抵压在所述容纳腔层上，使所述容纳腔层位于所述第一状态。

可选地，所述可动部件为弹性件。

可选地，所述可动部件为弹性顶杆。

可选地，所述可动部件的抵压端的横截面积小于所述容纳腔的横截面积，大于所述第一通孔的横截面积。

根据本发明的上述实施例，微流控芯片包括：基底、开关层以及容纳腔层；基底设置有互不连通的第一微流通道与第二微流通道；开关层设置有第一通孔与第二通孔，第一通孔与第一微流通道连通，第二通孔与第二微流通道连通；容纳腔层设置有容纳腔，第一通孔与第二通孔均与容纳腔连通，至少第一通孔远离基底的一端在容纳腔层的正投影位于容纳腔内；容纳腔层具有第一状态与第二状态，在位于第一状态时，容纳腔层封堵第一通孔；在位于第二状态时，容纳腔层使第一微流通道、第一通孔、所述容纳腔、第二通孔以及第二微流通道依次连通形成通路。容纳腔层结合开关层不但实现了选择性导通与切断第一微流通道与第二微流通道，而且第一通孔远离基底的一端在容纳腔层的正投影完全位于容纳腔内，相对于相关技术中省略开关层，直接采用可动部件封堵容纳腔的方案，封堵第一通孔可避免第一微流通道内的液体经容纳腔的边缘进入第二微流通道，因而阻断效果彻底，避免了交叉感染。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本发明。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

图1是本发明第一实施例的微流控芯片以及用于挤压微流控芯片的可动部件的分解结构示意图；

图2是图1中的微流控芯片以及可动部件的俯视图；

图3是图1中的微流控芯片以及可动部件组装后，沿着AA线的剖视图；

图4是图3中的微流控芯片以及可动部件在容纳腔层处于第一状态时的结构示意图；

图5是本发明第二实施例的微流控芯片以及用于挤压微流控芯片的可动部件的截面结构示意图；

图6是本发明第三实施例的微流控芯片以及用于挤压微流控芯片的可动部件的截面结构示意图；

图7是本发明第四实施例的微流控芯片的容纳腔层的立体结构示意图。

附图标记列表：

微流控芯片1、3 基底11

第一微流通道111 第二微流通道112

开关层12 第一通孔121

第二通孔122 容纳腔层13、13'

容纳腔130 可动部件2、2'

开口层131 贯通开口131a

密封层132

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本发明相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本发明的一些方面相一致的装置和方法的例子。

图1是本发明第一实施例的微流控芯片以及用于挤压微流控芯片的可动部件的分解结构示意图；图2是图1中的微流控芯片以及可动部件的俯视图。图3是图1中的微流控芯片以及可动部件组装后，沿着AA线的剖视图。图4是图3中的微流控芯片以及可动部件在容纳腔层处于第一状态时的结构示意图。

参照图1至图4所示，微流控芯片1包括：

基底11，基底11设置有互不连通的第一微流通道111与第二微流通道112；

开关层12，开关层12设置有第一通孔121与第二通孔122，第一通孔121与第一微流通道111连通，第二通孔122与第二微流通道112连通；

容纳腔层13，容纳腔层13设置有容纳腔130，第一通孔121与第二通孔122均与容纳腔130连通，第一通孔121远离基底11的一端在容纳腔层13的正投影位于容纳腔130内；容纳腔层13具有第一状态与第二状态；在位于第一状态时，容纳腔层13封堵第一通孔121；在位于第二状态时，容纳腔层13使第一微流通道111、第一通孔121、容纳腔130、第二通孔122以及第二微流通道112依次连通形成通路。

基底11的材料可以为聚丙烯(PP)，聚碳酸酯(PC)，或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等材料。参照图1与图2所示，本实施例中，第一微流通道111与第二微流通道112可通过隔断区隔开。第一微流通道111与第二微流通道112的宽度范围都可以为：0.01mm～10mm。

参照图3所示，本实施例中，第一通孔121靠近基底11的一端与远离基底11的一端的尺寸相同。其它实施例中，第一通孔121靠近基底11的一端与远离基底11的一端的尺寸也可以不同。

参照图2所示，本实施例的开关层12中，第一通孔121靠近基底11的一端在基底11上的正投影位于第一微流通道111内，即第一通孔121的直径小于第一微流通道111的宽度；第二通孔122靠近基底11的一端在基底11上的正投影位于第二微流通道112内，即第二通孔122的直径小于第二微流通道112的宽度。

其它实施例中，第一通孔121靠近基底11的一端在基底11上的正投影可与第一微流通道111部分重叠，即第一通孔121的直径大于第一微流通道111的宽度；或第二通孔122靠近基底11的一端在基底11上的正投影与第二微流通道112部分重叠，即第二通孔122的直径大于第二微流通道112的宽度。

第一通孔121与第二通孔122的直径范围都可以为：0.1mm～10mm。

本实施例中，参照图2所示，第一通孔121与第二通孔122为椭圆形。其它实施例中，第一通孔121和/或第二通孔122还可以为方形或圆形。本发明的实施例不限定第一通孔121与第二通孔122的形状。

开关层12可以为薄膜，该薄膜可以为弹性件，材料例如为：硅胶、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等；也可以为非弹性件材料例如为；聚氯乙烯(PVC)，聚碳酸酯(PC)，或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。

开关层12可以采用热压密封、超声波焊接、激光焊接或双面胶粘结等方法与基底11进行粘结。

参照图1与图3所示，本实施例中，容纳腔层13包括：

开口层131，开口层131具有贯通开口131a；

以及密封层132，密封层132贴附于开口层131，以封堵贯通开口131a的底部形成容纳腔130。

开口层131可以为薄膜，该薄膜可以为弹性件，材料例如为：硅胶、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等；也可以为非弹性件材料例如为；聚丙烯(PP)，聚氯乙烯(PVC)，聚碳酸酯(PC)，或聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)等。

密封层132可以为薄膜，该薄膜采用弹性材料制成，以使得受挤压时可变形，挤压力撤掉后，密封层132可弹开恢复原状。例如，可动部件2抵压在密封层132上时，密封层132可变形；可动部件2撤掉后，密封层132可弹开恢复原状。密封层132的材料可以为：硅胶、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等。

密封层132可以采用热压密封、超声波焊接、激光焊接或双面胶粘结等方法与开口层131进行粘结。

本实施例中，参照图2所示，容纳腔130为圆形。其它实施例中，容纳腔130还可以为方形或椭圆形。本发明的实施例不限定容纳腔130的形状。

参照图2所示，本实施例中，第一通孔121与第二通孔122远离基底11的一端在容纳腔层13的正投影都位于容纳腔130内。因而，第一通孔121与第二通孔122远离基底11的一端的面积都小于容纳腔130的横截面积，具体地，第一通孔121与第二通孔122远离基底11的一端的面积都可以远小于容纳腔130的横截面积。

本实施例中的横截面是指：平行基底11所在的平面。

本实施例中，可动部件2为顶杆，顶杆的抵压端的横截面积大于容纳腔130的横截面积，以使得顶杆可完全封堵容纳腔130。

此外，本实施例中，可动部件2优选为弹性件，以提高封堵的密封性。

当第一微流通道111与第二微流通道112需导通时，参照图3所示，可动部件2远离容纳腔层13或虽然接触容纳腔层13，但两者之间无挤压。本实施例中，具体地，可动部件2远离密封层132或虽然接触密封层132，但两者之间无挤压；密封层132不发生形变，第一微流通道111内的液体可依次流经第一通孔121、容纳腔130、第二通孔122，进入第二微流通道112。

需要说明的是，本实施例不限定液体的流向，即液体可以自第一微流通道111流向第二微流通道112，也可以自第二微流通道112流向第一微流通道111。

当第一微流通道111与第二微流通道112需切断时，参照图4所示，可动部件2抵压在容纳腔层13上，挤压密封层132；密封层132发生形变，贴附在开关层12上，封堵第一通孔121和第二通孔122，第一微流通道111内的液体无法进入第二微流通道112。

可以看出，可动部件2结合密封层132与开关层12，形成了开关阀。

相关技术中，若省略开关层12，可动部件2挤压密封层132，实现封堵容纳腔130，会出现：第一微流通道111内的液体经容纳腔130的边缘进入第二微流通道112，阻断效果不彻底。不同于上述方案，本实施例的微流控芯片1设置了开关层12，开关层12中的第一通孔121与第二通孔122的尺寸远小于容纳腔130的尺寸，封堵第一通孔121和第二通孔122可避免第一微流通道111内的液体经容纳腔130的边缘进入第二微流通道112，因而阻断效果彻底，避免了交叉感染。此外，结构简单，便于大规模制造。

一些实施例中，微流控芯片1也可以单独生产或销售。

图5是本发明第二实施例的微流控芯片以及用于挤压微流控芯片的可动部件的截面结构示意图。参照图5所示，本实施例二的微流控芯片3以及用于挤压微流控芯片3的可动部件2与实施例一的微流控芯片1以及用于挤压微流控芯片1的可动部件2大致相同，区别在于：微流控芯片3中，第二通孔122远离基底11的一端在容纳腔层13的正投影的部分区域位于容纳腔130内。

对于本实施例的微流控芯片3，当第一微流通道111与第二微流通道112需切断时，可动部件2挤压密封层132；密封层132发生形变，贴附在开关层12上，即使第二微流通道112内的液体可经第二通孔122的边缘进入容纳腔130，但由于第一通孔121被封堵，因而容纳腔130内的液体无法继续进入第一微流通道111。

图6是本发明第三实施例的微流控芯片以及用于挤压微流控芯片的可动部件的截面结构示意图。参照图6所示，本实施例三的微流控芯片1以及用于挤压微流控芯片1的可动部件2'与实施例一、二的微流控芯片1、3以及用于挤压微流控芯片1、3的可动部件2大致相同，区别在于：可动部件2'的抵压端的横截面积大于第一通孔121的面积，小于容纳腔130的横截面积。换言之，可动部件2可封堵第一通孔121即可。

本实施例中的横截面是指：平行基底11所在的平面。

图7是本发明第四实施例的微流控芯片的容纳腔层的立体结构示意图。参照图7所示，本实施例四的微流控芯片与实施例一、二、三的微流控芯片1、3大致相同，区别在于：容纳腔层13'为一体成型结构，容纳腔层13'采用弹性材料制成，以使得受挤压时可形变，封堵第一通孔121。例如受可动部件2挤压时，封堵第一通孔121。

容纳腔层13'的材料可以为：硅胶、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)等，其中的容纳腔130可在容纳腔层13'形成时通过注塑工艺或压塑工艺同时形成。

需要指出的是，在附图中，为了图示的清晰可能夸大了层和区域的尺寸。而且可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“上”时，它可以直接在其他元件上，或者可以存在中间的层。另外，可以理解，当元件或层被称为在另一元件或层“下”时，它可以直接在其他元件下，或者可以存在一个以上的中间的层或元件。另外，还可以理解，当层或元件被称为在两层或两个元件“之间”时，它可以为两层或两个元件之间唯一的层，或还可以存在一个以上的中间层或元件。通篇相似的参考标记指示相似的元件。

在本发明中，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本领域技术人员在考虑说明书及实践这里公开的公开后，将容易想到本发明的其它实施方案。本发明旨在涵盖本发明的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本发明的一般性原理并包括本发明未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本发明的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本发明并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本发明的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：

基底，所述基底设置有互不连通的第一微流通道与第二微流通道；

开关层，所述开关层设置有第一通孔与第二通孔，所述第一通孔与所述第一微流通道连通，所述第二通孔与所述第二微流通道连通；

容纳腔层，所述容纳腔层设置有容纳腔，所述第一通孔与所述第二通孔均与所述容纳腔连通，至少所述第一通孔远离所述基底的一端在所述容纳腔层的正投影位于所述容纳腔内；所述容纳腔层具有第一状态与第二状态，在位于所述第一状态时，所述容纳腔层封堵所述第一通孔；在位于所述第二状态时，所述容纳腔层使所述第一微流通道、所述第一通孔、所述容纳腔、所述第二通孔以及所述第二微流通道依次连通形成通路。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第二通孔远离所述基底的一端在所述容纳腔层的正投影位于所述容纳腔内，或所述第二通孔远离所述基底的一端在所述容纳腔层的正投影的部分区域位于所述容纳腔内。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述容纳腔层为一体成型结构，所述容纳腔层采用弹性材料制成。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述容纳腔层包括：

开口层，所述开口层具有贯通开口；

以及密封层，所述密封层贴附于所述开口层，以封堵所述贯通开口的底部形成所述容纳腔；所述密封层采用弹性材料制成。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一通孔靠近所述基底的一端在所述基底上的正投影位于所述第一微流通道内，所述第二通孔靠近所述基底的一端在所述基底上的正投影位于所述第二微流通道内。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一微流通道的宽度范围为：0.01mm～10mm，所述第一通孔的直径范围为：0.1mm～10mm；和/或所述第二微流通道的宽度范围为：0.01mm～10mm，所述第二通孔的直径范围为：0.1mm～10mm。

7.一种用于挤压如权利要求1-6任一项所述的微流控芯片的可动部件，其特征在于，所述可动部件抵压在所述容纳腔层上，使所述容纳腔层位于所述第一状态。

8.根据权利要求7所述的用于挤压微流控芯片的可动部件，其特征在于，所述可动部件的抵压端的横截面积小于所述容纳腔的横截面积，大于所述第一通孔的横截面积。

9.根据权利要求7所述的用于挤压微流控芯片的可动部件，其特征在于，所述可动部件为弹性件。

10.根据权利要求9所述的用于挤压微流控芯片的可动部件，其特征在于，所述可动部件为弹性顶杆。

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