CN113413936B - 一种流量调节结构及微流体芯片 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种流量调节结构及微流体芯片，其中，所述流量调节结构包括壳体以及多岐板，所述壳体内形成有一容腔，所述壳体在其长度方向上形成有相对的进口和出口，所述进口用于连通所述微流体芯片的原料槽与所述容腔，所述出口用于连通所述微流体芯片的流道与所述容腔，自所述进口至所述出口，所述容腔的截面逐渐减小设置。在本发明的技术方案中，通过流量调节结构控制单次自所述原料槽流入所述流道的原材料的个数，从而提高单个单细胞样品成型质量。

Description

一种流量调节结构及微流体芯片

技术领域

本发明涉及单细胞文库制备技术领域，尤其是一种流量调节结构及微流体芯片。

背景技术

近年来，随着测序技术的不断进步，高深度的单细胞测序朝着更高通量的应用方向发展。在整个单细胞测序流程中，除了本身的碱基读取之外，样本cDNA合成和文库的制备则是另一个重要的成本组成部分。而每个细胞的cDNA添加标签并建库通常要经过对数千上万个细胞的独立分封，逆转录，添加标签序列，建库等流程使用单细胞文库制备系统完成。

在单细胞样品成型过程中，多数都是在微流体芯片上完成成型作业，微流体芯片有多个原料槽、一个成型槽、以及连通多个原料槽与成型槽的流道，在多个原料槽中分别放置不同的原材料，在单细胞文库制备系统开启后，可驱动多个所述原料槽内的各原材料进入流道成型为单个单细胞样本，并流入成型槽中，由于单次流入流道的原材料数量不定，导致单个单细胞样本中，可能没有单细胞，也可能包含多个单细胞，降低单个单细胞样本成型质量。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种流量调节结构及微流体芯片，旨在解决现有由于单次流入流道的原材料数量不定，导致单个单细胞样本中，可能没有单细胞，也可能包含多个单细胞，降低单个单细胞样本成型质量的问题。

为实现上述目的，本发明提出一种流量调节结构，用于设于所述微流体芯片的原料槽与所述微流体芯片的流道之间，所述流量调节结构包括壳体，所述壳体内形成有一容腔，所述壳体在其长度方向上形成有相对的进口和出口，所述进口用于连通所述微流体芯片的原料槽与所述容腔，所述出口用于连通所述微流体芯片的流道与所述容腔，自所述进口至所述出口，所述容腔的截面面积逐渐减小设置。

可选地，所述流量调节结构还包括设于所述容腔的内壁的弹性薄膜，所述弹性薄膜对应所述出口设置，以隔断所述容腔与所述流道；

所述弹性薄膜上开设有通孔，所述通孔用于连通所述容腔与所述流道，以供单个所述原材料自所述容腔流入所述流道。

可选地，所述弹性薄膜的材质为聚二甲基硅氧烷、硅胶、聚氨酯橡胶聚合物中的一种。

可选地，所述弹性薄膜的厚度为T，其中，5μm≦T≦10μm。

可选地，所述容腔在所述壳体的宽度方向形成有相对的第一内壁和第二内壁；

所述流量调节结构还包括第一弹性凸起，所述第一弹性凸起设于所述第一内壁，且对应所述出口设置，所述第一弹性凸起上形成有第一形变部，所述第一形变部朝向所述第二内壁的一侧设置，所述第一形变部具有远离所述第二内壁的第一形变位置，且在所述第一形变位置上，所述第一形变部与所述第二内壁之间形成第一通过间隙，以供单个所述原材料自所述容腔流入所述流道。

可选地，所述流量调节结构还包括第二弹性凸起，所述第二弹性凸起设于所述第二内壁，所述第二弹性凸起上形成有第二形变部，所述第二形变部对应所述第一形变部设置，所述第二形变部具有远离所述第一内壁的第二形变位置，且在所述第二形变位置上，所述第二形变部与所述第一形变部之间形成第二通过间隙，以供单个所述原材料自所述容腔流入所述流道。

可选地，所述流量调节结构还包括：

软管，用于设于所述出口与所述微流体芯片的流道之间；

环形壳体，套设于所述软管外，所述环形壳体的内壁与所述软管的外壁之间形成有密封腔，所述环形壳体的外壁开设有进气孔，用于连通所述密封腔与多岐板，以形成供气管路；以及，

阀门，设于所述供气管路上，以使所述供气管路间歇性通断。

可选地，所述阀门设置为压力调节阀。

可选地，所述容腔的内壁上形成有多个凹部，每一所述凹部用于在所述原材料自所述容腔流入所述流道时，容纳至少部分的所述原材料。

本发明还提供一种微流体芯片，所述微流体芯片包括流量调节结构，所述流量调剂结构包括：

壳体，所述壳体内形成有一容腔，所述壳体在其长度方向上形成有相对的进口和出口，所述进口用于连通所述微流体芯片的原料槽与所述容腔，所述出口用于连通所述微流体芯片的流道与所述容腔，自所述进口至所述出口，所述容腔的截面逐渐减小设置；以及，

多岐板，形成有第一供气管路，所述第一供气管路用于连通所述微流体芯片的原料槽，以驱动原材料自所述微流体芯片的原料槽经所述容腔流入所述微流体芯片的流道。

本发明的技术方案中，在微流体芯片的原料槽与微流体芯片的流道之间设置一壳体，壳体内形成有一容腔，壳体在其长度方向上形成有相对的进口和出口，进口用于连通微流体芯片的原料槽与容腔，出口用于连通微流体芯片的流道与容腔，在多岐板向微流体芯片的原料槽中输送气体时，原材料在压力的驱动下自微流体芯片的原料槽经容腔流入微流体芯片的流道，由于自进口至出口，容腔的截面逐渐减小设置，用于控制单次自微流体芯片的原料槽流入微流体芯片的流道的原材料的个数，通过流量调节结构控制流入微流体芯片的流道的原材料的个数，避免了由于单次流入流道的原材料数量不定，导致单个单细胞样本中，可能没有单细胞，也可能包含多个单细胞的问题，从而提高了单个单细胞样本成型质量。

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，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明提供的流量调节结构（第一实施例）的平面示意图；

图2为图1中的局部A的放大示意图；

图3为本发明提供的流量调节结构（第二实施例）的平面示意图；

图4为本发明提供的流量调节结构（第三实施例）的平面示意图；

图5为本发明提供的流量调节结构（第四实施例）的平面示意图。

本发明提供的实施例附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	流量调节结构	42	第一通过间隙
1	壳体	5	第二弹性凸起
				11	容腔	51	第二形变部
111	第一内壁	52	第二通过间隙
				112	第二内壁	6	软管
2	弹性薄膜	7	环形壳体
				21	通孔	71	密封腔
3	凹部	a	微流体芯片的原料槽
				4	第一弹性凸起	b	微流体芯片的流道
41	第一形变部

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

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的一部分实施例，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他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示（诸如上、下、左、右、前、后……），则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态（如附图所示）下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“第一方案和/或第二方案”为例，包括第一方案、或第二方案、或第一方案和第二方案同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。

在单细胞样品成型过程中，多数都是在微流体芯片上完成成型作业，微流体芯片有多个原料槽、一个成型槽、以及连通多个原料槽与成型槽的流道，在多个原料槽中分别放置不同的原材料，在单细胞文库制备系统开启后，可驱动多个所述原料槽内的各原材料进入流道成型为单个单细胞样本，并流入成型槽中，由于单次流入流道的原材料数量不定，导致单个单细胞样本中，可能没有单细胞，也可能包含多个单细胞，降低单个单细胞样本成型质量。

鉴于此，本发明提供一种流量调节结构及微流体芯片。图1至图2为本发明提供的流量调节结构（第一实施例）的平面示意图；图3为本发明提供的流量调节结构（第二实施例）的平面示意图；图4为本发明提供的流量调节结构（第三实施例）的平面示意图；图5为本发明提供的流量调节结构（第四实施例）的平面示意图。

请参阅图1至图2，所述流量调节结构100包括包括壳体1，所述壳体1内形成有一容腔11，所述壳体1在其长度方向上形成有相对的进口和出口，所述进口用于连通所述微流体芯片的原料槽a与所述容腔11，所述出口用于连通所述微流体芯片的流道b与所述容腔11，自所述进口至所述出口，所述容腔11的截面面积逐渐减小设置。

本发明的技术方案中，在所述微流体芯片的原料槽a与所述微流体芯片的流道b之间设置所述壳体1，所述壳体1内形成所述容腔11，所述壳体1在其长度方向上形成有相对的所述进口和所述出口，所述进口用于连通所述微流体芯片的原料槽a与所述容腔11，所述出口用于连通所述微流体芯片的流道b与所述容腔11，在多岐板向所述微流体芯片的原料槽a中输送气体时，原材料在压力的驱动下自所述微流体芯片的原料槽a经容腔11流入所述微流体芯片的流道b，由于自所述进口至所述出口，所述容腔11的截面逐渐减小设置，用于控制单次自所述微流体芯片的原料槽a流入所述微流体芯片的流道b的原材料的个数，避免了由于单次流入所述微流体芯片的流道b的原材料数量不定，导致单个单细胞样本中，可能没有单细胞，也可能包含多个单细胞的问题，从而提高了单个单细胞样本成型质量。

进一步参阅图2，在本实施例中，所述流量调节结构100还包括设于所述容腔11的内壁的弹性薄膜2，所述弹性薄膜2对应所述出口设置，以隔断所述容腔11与所述微流体芯片的流道b；所述弹性薄膜2上开设有通孔21，所述通孔21用于连通所述容腔11与所述微流体芯片的流道b，以供单个所述原材料自所述容腔11流入所述微流体芯片的流道b，所述多岐板向所述微流体芯片的原料槽a内输送气体，驱动所述原材料向所述微流体芯片的流道b流动，所述通孔21在压力的发生变大，容许单个原材料通过，由于弹性薄膜具有较好的弹性，当单个原材料通过后，压力减小或者消失，所述通孔21恢复，如此，在所述出口设置带所述通孔21的弹性薄膜2，使得原材料可以依次单个自所述微流体芯片的原料槽a中进入所述微流体芯片的流道b，避免了由于单次流入流道的原材料数量不定，导致单个单细胞样本中，可能没有单细胞，也可能包含多个单细胞的问题。

需要说明的是，在本实施例中，所述弹性薄膜2的材质为聚二甲基硅氧烷、硅胶、聚氨酯橡胶聚合物中的一种，使用上述材质制成的所述弹性薄膜2有较好的弹性，当前原材料通过时，压力可让所述通孔21发生形变，在当前原材料通过后，压力伴随减弱，所述通孔21立即恢复，阻止下一个原材料通过，如此反复，使得单次只会有一个原材料可流入所述流道。

具体地，所述弹性薄膜2的厚度为T，其中，5μm≦T≦10μm，如此设置，既保证了所述弹性薄膜2的强度，也使得原材料因所述弹性薄膜2太厚而无法穿过所述通孔21。

在本实施例中，所述容腔11的内壁上形成有多个凹部3，每一所述凹部3用于在所述原材料自所述容腔11流入所述微流体芯片的流道b时，容纳至少部分的所述原材料，由于在所述多岐板的驱动下，所述原材料自所述微流体芯片的原料槽a流入所述容腔11，在所述容腔11的内壁上形成多个所述凹部3，以容纳至少部分的所述原材料，从而减少流向所述出口的原材料的数量，避免过多的原材料聚集在所述开口，进而使得所述流量调节结构100的调节更有效。

请参阅图3，在本实施例中，所述容腔11在所述壳体1的宽度方向形成有相对的第一内壁111和第二内壁112；所述流量调节结构100还包括第一弹性凸起4，所述第一弹性凸起4设于所述第一内壁111，且对应所述出口设置，所述第一弹性凸起4上形成有第一形变部41，所述第一形变部41朝向所述第二内壁112的一侧设置，所述第一形变部41具有远离所述第二内壁112的第一形变位置，且在所述第一形变位置上，所述第一形变部41与所述第二内壁112之间形成第一通过间隙42，以供单个所述原材料自所述容腔11流入所述微流体芯片的流道b，也即，在本实施例中，在所述第一内壁111设置所述第一弹性凸起4，所述第一弹性凸起4上形成有朝向所述第二内壁112设置的第一形变部41，当所述多岐板向所述微流体芯片的原料槽a内输送气体，所述原材料受到驱动流向所述出口，所述第一形变部41在压力作用下形变至所述第一形变位置，且与所述第二内壁112之间形成第一通过间隙42，以供单个所述原材料自所述容腔11流入所述微流体芯片的流道b，在单个原材料通过后，压力减小或者消失，所述第一形变部41快速复位，阻止下一个原材料通过，如此，在所述出口设置所述第一弹性凸起4，使得所述原材料可以依次自所述容腔11进入所述微流体芯片的流道b，避免了由于单次流入流道的原材料数量不定，导致单个单细胞样本中，可能没有单细胞，也可能包含多个单细胞的问题。

请参阅图4，在本实施例中，所述流量调节结构100还包括第二弹性凸起5，所述第二弹性凸起5设于所述第二内壁112，所述第二弹性凸起5上形成有第二形变部51，所述第二形变部51对应所述第一形变部41设置，所述第二形变部51具有远离所述第一内壁111的第二形变位置，且在所述第二形变位置上，所述第二形变部51与所述第一形变部41之间形成第二通过间隙52，以供单个所述原材料自所述容腔11流入所述微流体芯片的流道b，也即，在本实施例中，所述第一内壁111和所述第二内壁112上分别设置有第一弹性凸起4和第二弹性凸起5，所述第一弹性凸起4和所述第二弹性凸起5上形成有相对设置的第一形变部41和第二形变部51，在所述多岐板向所述微流体芯片的原料槽a内输送气体时，所述原材料受到驱动流向所述出口，所述第一形变部41和所述第二形变部51在压力作用下分别形变至所述第一形变位置与所述第二形变位置，且在两者之间形成所述第二通过间隙52，以供单个所述原材料自所述容腔11流入所述微流体芯片的流道b，在单个原材料通过后，压力减小或者消失，所述第一形变部41和所述第二形变部51快速复位，阻止下一个原材料通过，如此，在所述出口设置第一弹性凸起4和所述第二弹性凸起5，使得原材料可以依次单个自所述原料槽中进入所述流道，避免了由于单次流入流道的原材料数量不定，导致单个单细胞样本中，可能没有单细胞，也可能包含多个单细胞的问题。

请参阅图5，在本实施例中，所述流量调节结构100还包括软管6、环形壳体7以及阀门（图中未示出），所述软管6用于设于所述出口与所述微流体芯片的流道b之间；所述环形壳体7套设于所述软管6外，所述环形壳体7的内壁与所述软管6的外壁之间形成有密封腔71，所述环形壳体7的外壁开设有进气孔，用于连通所述密封腔71与所述多岐板，以形成供气管路；所述阀门设于所述供气管路上，以使所述供气管路间歇性通断，需要说明的是，所述出口处设置所述软管6，所述环形壳体7的内壁与所述软管6的外壁之间形成有密封腔71，所述多岐板可以分别与所述微流体芯片的原料槽a和所述密封腔71连通，并同时向所述微流体芯片的原料槽a和所述密封腔71中输入气体，所述密封腔71输入气体后，所述软管6在压力作用下发生形变，同时由于所述微流体芯片的原料槽a连通所述容腔11，也即所述微流体芯片的原料槽a与所述容腔11一侧的容积大于所述软管6的容积，在输入等量气体后，所述软管6内的压强大于所述微流体芯片的原料槽a与所述容腔11内的压强，使得所述容腔11内与所述软管6内形成压强差，使得所述原材料可以自所述容腔11经所述软管6流入所述微流体芯片的流道b，同时，由于在所述第二供气管路上设置有阀门，使得所述第二供气管路能够间歇性通断，可以通过控制所述阀门，来调整所述第二供气管路的通断频率，进而使得单次只有单个所述原材料自所述容腔11经所述软管6流入所述微流体芯片的流道b。

为了时所述流量调节结构100的调整更精确，所述阀门设置为压力调节阀，所述压力调节阀根据所述容腔11内和所述软管6内的压强，来调整其阀门开度，从而调整所述第二供气管路的通断频率，进而使得单次只有单个所述原材料自所述容腔11经所述软管6流入所述微流体芯片的流道b。

本发明还提供一种微流体芯片，包括上述流量调节结构100，所述流量调节结构100设于所述微流体芯片的原料槽a与所述微流体芯片的流道b之间，所述微流体芯片包括上述的流量调节结构100的全部技术特征，因此，也具有上述全部技术特征带来的技术效果，此处不再一一赘述。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种流量调节结构，用于设于微流体芯片的原料槽与所述微流体芯片的流道之间，其特征在于，所述流量调节结构包括壳体，所述壳体内形成有一容腔，所述壳体在其长度方向上形成有相对的进口和出口，所述进口用于连通所述微流体芯片的原料槽与所述容腔，所述出口用于连通所述微流体芯片的流道与所述容腔，自所述进口至所述出口，所述容腔的截面面积逐渐减小设置；

其中，所述容腔在所述壳体的宽度方向形成有相对的第一内壁和第二内壁；

所述流量调节结构还包括第一弹性凸起，所述第一弹性凸起设于所述第一内壁，且对应所述出口设置，所述第一弹性凸起上形成有第一形变部，所述第一形变部朝向所述第二内壁的一侧设置，所述第一形变部具有远离所述第二内壁的第一形变位置，且在所述第一形变位置上，所述第一形变部与所述第二内壁之间形成第一通过间隙，以供单个原材料自所述容腔流入所述微流体芯片的流道。

2.根据权利要求1所述的流量调节结构，其特征在于，所述流量调节结构还包括设于所述容腔的内壁的弹性薄膜，所述弹性薄膜对应所述出口设置，以隔断所述容腔与所述微流体芯片的流道；

所述弹性薄膜上开设有通孔，所述通孔用于连通所述容腔与所述微流体芯片的流道，以供单个所述原材料自所述容腔流入所述微流体芯片的流道。

3.根据权利要求2所述的流量调节结构，其特征在于，所述弹性薄膜的材质为聚二甲基硅氧烷、硅胶、聚氨酯橡胶聚合物中的一种。

4.根据权利要求2所述的流量调节结构，其特征在于，所述弹性薄膜的厚度为T，其中，5μm≦T≦10μm。

5.根据权利要求1所述的流量调节结构，其特征在于，所述容腔的内壁上形成有多个凹部，每一所述凹部用于在所述原材料自所述容腔流入所述微流体芯片的流道时，容纳至少部分的所述原材料。

6.根据权利要求1所述的流量调节结构，其特征在于，所述流量调节结构还包括第二弹性凸起，所述第二弹性凸起设于所述第二内壁，所述第二弹性凸起上形成有第二形变部，所述第二形变部对应所述第一形变部设置，所述第二形变部具有远离所述第一内壁的第二形变位置，且在所述第二形变位置上，所述第二形变部与所述第一形变部之间形成第二通过间隙，以供单个所述原材料自所述容腔流入所述微流体芯片的流道。

7.根据权利要求1所述的流量调节结构，其特征在于，所述流量调节结构还包括：

软管，用于设于所述出口与所述微流体芯片的流道之间；

环形壳体，套设于所述软管外，所述环形壳体的内壁与所述软管的外壁之间形成有密封腔，所述环形壳体的外壁开设有进气孔，用于连通所述密封腔与多岐板，以形成供气管路；以及，

阀门，设于所述供气管路上，以使所述供气管路间歇性通断。

8.根据权利要求7所述的流量调节结构，其特征在于，所述阀门设置为压力调节阀。

9.一种微流体芯片，其特征在于，包括如权利要求1至8中任意一项所述的流量调节结构。

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