CN113877644A - 一种实现开关阀门的微流控装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种实现开关阀门的微流控装置，包括微流控芯片本体以及用于容纳物料的容纳瓶体，微流控芯片本体内构造有微流控流道，微流控芯片本体上具有瓶套，容纳瓶体处于瓶套内，容纳瓶体的瓶口设有第一胶塞，微流控芯片本体上设有具有针口的针体，针口与微流控流道连通，针体插接于第一胶塞内以形成密封针口的第一密封状态，当容纳瓶体的底部施力时，容纳瓶体能够靠近针体运动以形成使针口能够与容纳瓶体的内部容纳空间连通的导通状态。本发明以施加外力并结合针头刺破的方式实现装置的通断，可以绝对保证流体的密封，易于集成在微流控芯片上，结构及控制简单、成本低。

Description

一种实现开关阀门的微流控装置
技术领域
本发明属于微流控技术领域，具体涉及一种实现开关阀门的微流控装置。
背景技术
微流控(microfluidics)是一种精确控制和操控微尺度流体，以在微纳米尺度空间中对流体进行操控为主要特征的科学技术，具有将生物、化学等实验室的基本功能诸如样品制备、反应、分离和检测等缩微到一个几平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。是一个涉及了工程学、物理学、化学、微加工和生物工程等领域的交叉学科。
在微流控技术中要想实现流体的精确控制，其中一个重要的结构就是流体控制中的开关阀门结构。微阀的种类多种多样，可分为两大类：被动阀与主动阀。被动型微阀门是通过设计流体管道，并结合亲疏水处理，利用液体表面张力实现流体的通断和分配，虽然其不需要额外的仪器控制，但其不太稳定，很依赖液体的流速和其性质，而且也无法实现对流体的主动控制。主动型微阀主要是借鉴了宏观尺度阀门的工作原理，利用气动挤压、电磁开关、热力等方式进行主动控制，但这些器件一般很难做小，而且需要复杂的控制仪器，从整体上使得整个微阀结构更加复杂化，制作工艺也更加困难，成本较高，不易大量应用于微流控芯片。
发明内容
因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种实现开关阀门的微流控装置，其以施加外力并结合针头刺破的方式实现装置的通断，可以绝对保证流体的密封，易于集成在微流控芯片上，结构及控制简单、成本低。
为了解决上述问题，本发明提供一种实现开关阀门的微流控装置，包括微流控芯片本体以及用于容纳物料的容纳瓶体，所述微流控芯片本体内构造有微流控流道，所述微流控芯片本体上具有瓶套，所述容纳瓶体处于所述瓶套内，所述容纳瓶体的瓶口设有第一胶塞，所述微流控芯片本体上设有具有针口的针体，所述针口与所述微流控流道连通，所述针体插接于所述第一胶塞内以形成密封所述针口的第一密封状态，当所述容纳瓶体的底部施力时，所述容纳瓶体能够靠近所述针体运动以形成使所述针口能够与所述容纳瓶体的内部容纳空间连通的导通状态。
优选地，所述容纳瓶体内还设有第二胶塞，所述第二胶塞处于所述容纳瓶体的底部，当所述容纳瓶体的底部施力时，所述针口还可以插装于所述第二胶塞内以形成密封所述针口的第二密封状态。
优选地，所述容纳瓶体的瓶口还设有密封帽，所述密封帽连接于所述第一胶塞的外侧。
优选地，所述密封帽与所述容纳瓶体的瓶口超声键合连接。
优选地，所述密封帽具有中心通孔。
优选地，所述第一胶塞具有背离所述容纳瓶体的内部容纳空间一侧凸出的凸起柱体，所述凸起柱体插装于所述中心通孔内。
优选地，所述瓶套与所述微流控芯片本体之间卡扣或者超声键合连接。
优选地，所述针体具有多个，所述微流控流道具有多个，且所述微流控流道的数量与所述针体的数量相匹配。
优选地，多个所述微流控流道彼此独立形成隔离。
本发明提供的一种实现开关阀门的微流控装置，当所述容纳瓶体的底部被朝向瓶口一侧施力时，所述针体的针头将刺破所述第一胶塞的剩余部分，从而使所述针体由所述第一密封状态转换为导通状态，也即本发明的技术方案以施加外力并结合针头刺破的方式实现装置的通断，可以绝对保证流体的密封，易于集成在微流控芯片上，结构及控制简单、成本低。
附图说明
图1为本发明实施例的实现开关阀门的微流控装置的结构示意图(剖面)，图中箭头为施力方向示意，图中的针体处于第一密封状态；
图2为图1中容纳瓶体的组装结构示意图；
图3为图1中的微流控芯片本体与针体及瓶套的组装结构示意图；
图4为针体处于导通状态的示意图，图中箭头为施力方向示意；
图5为针体处于第二密封状态的示意图，图中箭头为施力方向示意。
附图标记表示为：
1、容纳瓶体；2、第二胶塞；3、第一胶塞；4、密封帽；5、瓶套；6、微流控芯片本体；7、针体；71、针口；8、微流控流道。
具体实施方式
结合参见图1至图5所示，根据本发明的实施例，提供一种实现开关阀门的微流控装置，包括微流控芯片本体6以及用于容纳物料的容纳瓶体1，所述微流控芯片本体6内构造有微流控流道8，所述微流控芯片本体6上具有瓶套5，所述容纳瓶体1处于所述瓶套5内，所述容纳瓶体1的瓶口设有第一胶塞3从而使所述容纳瓶体1的内部容纳空间为一个密闭空间，所述微流控芯片本体6上设有具有针口71的针体7，所述针口71与所述微流控流道8连通，所述针体7插接于所述第一胶塞3内以形成密封所述针口71的第一密封状态，当所述容纳瓶体1的底部施力时，所述容纳瓶体1能够靠近所述针体7运动以形成使所述针口71能够与所述容纳瓶体1的内部容纳空间连通的导通状态。该技术方案中，当所述容纳瓶体1的底部被朝向瓶口一侧施力时，所述针体7的针头将刺破所述第一胶塞3的剩余部分，从而使所述针体7由所述第一密封状态转换为导通状态，也即本发明的技术方案以施加外力并结合针头刺破的方式实现装置(也可以理解为开关)的通断，可以绝对保证流体的密封，易于集成在微流控芯片上，结构及控制简单、成本低。在一些实施方式中，所述容纳瓶体1内还设有第二胶塞2，所述第二胶塞2处于所述容纳瓶体1的底部，当所述容纳瓶体1的底部施力时，所述针口71还可以插装于所述第二胶塞2内以形成密封所述针口71的第二密封状态，也即，当所述容纳瓶体1的瓶底持续施力时，所述容纳瓶体1将继续向下移动，刺破所述第一胶塞3的针体7将最终与下行的所述第二胶塞2接触并插入所述第二胶塞2内，所述第二胶塞2从而实现对所述针口71的再次密封，可以理解的，这一过程对应于将所述内部容纳空间中的试剂排出完毕后的再次密封，以防止在所述微流控流道8与其他的容纳瓶体1串联时其他试剂的窜入。
在一些实施方式中，所述容纳瓶体1的瓶口还设有密封帽4，所述密封帽4连接于所述第一胶塞3的外侧，能够有效防止所述第一胶塞3脱出所述瓶口，所述密封帽4优选与所述容纳瓶体1的瓶口超声键合连接。所述密封帽4例如可以采用质地相对较软的材料以利于所述针体7对此能够轻松刺破，当然，其也可以采用质地相对较硬的材料，此时，优选地，所述密封帽4具有中心通孔，所述针体7能够通过所述中心通孔对所述第一胶塞3形成插入乃至刺破。
所述第一胶塞3具有背离所述容纳瓶体1的内部容纳空间一侧凸出的凸起柱体(图中未标引)，所述凸起柱体插装于所述中心通孔内，所述凸起柱体的设计能够在不减小所述内部容纳空间的情况下，使所述第一胶塞3具有较大的轴向厚度，这有利于所述针体7在所述第一胶塞3内的可靠密封。
在一些实施方式中，所述瓶套5与所述微流控芯片本体6之间卡扣或者超声键合连接。
所述针体7具有多个，所述微流控流道8具有多个，且所述微流控流道8的数量与所述针体7的数量相匹配，最好的，多个所述微流控流道8彼此独立形成隔离，例如作为一个具体的实施例，所述针体7具有两个，所述微流控流道8也对应设置两个，两个所述微流控流道8彼此独立隔离，而可以理解的是，两个所述微流控流道8是可以通过所述内部容纳空间实现连通的，如此，能够通过所述内部容纳空间实现对另外的容纳瓶体中的试剂的存储、混合等作业。
需要说明的是，图1中仅示出了所述微流控芯片本体6的一个局部，根据实际的需要，所述微流控芯片本体6上可以对应设置多个所述瓶套5，多个所述瓶套5内分别对应装设有一个所述容纳瓶体1。
以下对本发明的实现开关阀门的微流控装置的应用过程进一步阐述：
在所述微流控装置未使用前，容纳瓶体1放于瓶套5和微流控芯片本体6所形成的密闭空间，由于其位置的限定，位于微流控芯片本体6的针体7此时正好插入容纳瓶体1的第一胶塞3内部，对针口71形成了密封，故微流控装置此时处于关闭状态(也即前述的第一密封状态)，如图1所示。
当启用微流控装置时，在容纳瓶体1上部(也即容纳瓶体的底部上方)施加压力F，由于整个容纳瓶体1是刚性结构，其会整体向下运动，两个针体7刺破容纳瓶体1内的第一胶塞3，其与第一胶塞3内部的管道(也即前述的内部容纳空间)连通，此时微流控装置处于打开状态，如图4所示。
当微流控装置打开后，流道连通，流体通过后，根据需求选择是否再次关闭微流控装置，如果需要再次关闭微流控装置，则继续在容纳瓶体1上部施加压力F，容纳瓶体1继续向下运动，针体7扎入容纳瓶体1底部的第二胶塞2，对针口71实现了密封，此时微流控装置处于关闭状态，如图5所示。
本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (9)

1.一种实现开关阀门的微流控装置，其特征在于，包括微流控芯片本体(6)以及用于容纳物料的容纳瓶体(1)，所述微流控芯片本体(6)内构造有微流控流道(8)，所述微流控芯片本体(6)上具有瓶套(5)，所述容纳瓶体(1)处于所述瓶套(5)内，所述容纳瓶体(1)的瓶口设有第一胶塞(3)，所述微流控芯片本体(6)上设有具有针口(71)的针体(7)，所述针口(71)与所述微流控流道(8)连通，所述针体(7)插接于所述第一胶塞(3)内以形成密封所述针口(71)的第一密封状态，当所述容纳瓶体(1)的底部施力时，所述容纳瓶体(1)能够靠近所述针体(7)运动以形成使所述针口(71)能够与所述容纳瓶体(1)的内部容纳空间连通的导通状态。
2.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述容纳瓶体(1)内还设有第二胶塞(2)，所述第二胶塞(2)处于所述容纳瓶体(1)的底部，当所述容纳瓶体(1)的底部施力时，所述针口(71)还可以插装于所述第二胶塞(2)内以形成密封所述针口(71)的第二密封状态。
3.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述容纳瓶体(1)的瓶口还设有密封帽(4)，所述密封帽(4)连接于所述第一胶塞(3)的外侧。
4.根据权利要求3所述的微流控装置，其特征在于，所述密封帽(4)与所述容纳瓶体(1)的瓶口超声键合连接。
5.根据权利要求3所述的微流控装置，其特征在于，所述密封帽(4)具有中心通孔。
6.根据权利要求5所述的微流控装置，其特征在于，所述第一胶塞(3)具有背离所述容纳瓶体(1)的内部容纳空间一侧凸出的凸起柱体，所述凸起柱体插装于所述中心通孔内。
7.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述瓶套(5)与所述微流控芯片本体(6)之间卡扣或者超声键合连接。
8.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述针体(7)具有多个，所述微流控流道(8)具有多个，且所述微流控流道(8)的数量与所述针体(7)的数量相匹配。
9.根据权利要求8所述的微流控装置，其特征在于，多个所述微流控流道(8)彼此独立形成隔离。
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