CN114768899B - 应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置 - Google Patents

应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置 Download PDF

Info

Publication number
CN114768899B
CN114768899B CN202210310455.8A CN202210310455A CN114768899B CN 114768899 B CN114768899 B CN 114768899B CN 202210310455 A CN202210310455 A CN 202210310455A CN 114768899 B CN114768899 B CN 114768899B
Authority
CN
China
Prior art keywords
chamber
change valve
phase change
microfluidic chip
chip body
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN202210310455.8A
Other languages
English (en)
Other versions
CN114768899A (zh
Inventor
陈锦河
白孟斌
万惠芳
冷杰
张香玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Guangzhou Dekang Technology Co ltd
Original Assignee
Guangzhou Dekang Technology Co ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Guangzhou Dekang Technology Co ltd filed Critical Guangzhou Dekang Technology Co ltd
Priority to CN202210310455.8A priority Critical patent/CN114768899B/zh
Publication of CN114768899A publication Critical patent/CN114768899A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN114768899B publication Critical patent/CN114768899B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502723—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by venting arrangements
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B01L2200/027—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0832—Geometry, shape and general structure cylindrical, tube shaped
    • B01L2300/0838—Capillaries
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0861—Configuration of multiple channels and/or chambers in a single devices
    • B01L2300/0877—Flow chambers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1805—Conductive heating, heat from thermostatted solids is conducted to receptacles, e.g. heating plates, blocks

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

本发明涉及一种应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置，应用相变阀的微流控芯片包括芯片本体与相变阀。第一流道包括形成于第一表面上并与第一腔室连通的第一分体段，以及由第一表面贯穿至第二表面并与第一分体段相连通的第二分体段。第二分体段还与溢流腔室相连通。溢流腔室通过第二流道与第二腔室相连通。相变阀设置于第二分体段内部。由于相变阀在加热变为液态后会进入到溢流腔室并冷却固定于溢流腔室的内部，这样相变阀通过加热方式开启后第一流道便始终处于流通的状态，不再因为温度降低后会重新关闭第一流道，即无需如传统技术中需要持续对相变阀进行加热，能够保证相变阀保持于正常开启状态，进而能大大提升产品性能。

Description

应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置
技术领域
本发明涉及微流控芯片技术领域，特别是涉及一种应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置。
背景技术
体外诊断(In Vitro Diagnosis，IVD)是指将血液、体液、组织等样本从人体中取出，使用体外检测试剂、仪器等对样本进行检测与校验，以便对疾病进行预防、诊断、治疗检测、后期观察、健康评价、遗传疾病预测等的过程。微流控芯片技术(Microfluidics)能把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成芯片上，自动完成分析全过程，极大的提高了检测效率，同时具有小型化，自动化等优点，因而POCT领域中应有越来越广泛。
在微流控芯片中，开关阀包括但不限于机械阀与相变阀，发挥着很大的作用，通过控制微流道的开启和闭合，从而操控流体的流动。其中，对于相变阀而言，工作时，通过对相变阀进行加热，将相变阀的温度升高到大于相变阀的熔点使得相变阀发生溶解，相变阀溶解后相关液体便可以穿过微流道进入到下一个腔室进行下一步工作。当不再对相变阀进行加热时，相变阀随着温度降低恢复到原始状态关闭微流道路。为了保证相变阀在某个时间段(例如输送稀释液)均处于打开状态，需要使得相变阀持续受热或者反复多次受热，才能保证相变阀保持于开启状态而不影响微流道路内的流体顺畅流动，操作较为麻烦，并容易出现相变阀堵塞微流道路而无法传输流体的缺陷，产品性能较差。
发明内容
基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置，它能够保证相变阀保持于正常开启状态，大大提升产品性能。
其技术方案如下：一种应用相变阀的微流控芯片，所述应用相变阀的微流控芯片包括：芯片本体与相变阀；所述芯片本体设有相对设置的第一表面与第二表面，所述芯片本体上还形成有第一腔室、第一流道、溢流腔室、第二流道与第二腔室，所述第一腔室形成于所述第一表面上，所述溢流腔室形成于所述第二表面上，所述第一流道包括形成于所述第一表面上并与所述第一腔室连通的第一分体段，以及由所述第一表面贯穿至所述第二表面并与所述第一分体段相连通的第二分体段；所述第二分体段还与所述溢流腔室相连通；所述溢流腔室通过所述第二流道与所述第二腔室相连通；所述相变阀设置于所述第二分体段内部。
在其中一个实施例中，所述第一腔室、所述溢流腔室与所述第二腔室到所述芯片本体转动中心的距离呈增大趋势。
在其中一个实施例中，所述第二分体段在沿着其液体流动方向上为内径逐渐增大的通道。
在其中一个实施例中，所述第二腔室形成于所述第一表面上；所述第二流道包括由所述第二表面贯穿至所述第一表面并与所述溢流腔室相连通的第三分体段，以及形成于所述第一表面并与所述第三分体段相连通的第四分体段；所述第四分体段还与所述第二腔室连通。
在其中一个实施例中，所述芯片本体上还设有第一排气通道，所述第一排气通道的一端与所述溢流腔室连通，所述第一排气通道的另一端延伸到所述芯片本体的中心部位并与外界环境连通。
在其中一个实施例中，所述溢流腔室上连通所述第一流道的部位中心到所述芯片本体转动中心的距离定义为第一距离，所述溢流腔室上连通所述第二流道的部位中心到所述芯片本体转动中心的距离定义为第二距离，所述溢流腔室上连通所述第一排气通道的部位中心到所述芯片本体转动中心的距离定义为第三距离，所述第一距离与所述第三距离均小于所述第二距离。
在其中一个实施例中，所述第一排气通道为两个，其中一个所述第一排气通道的进端设置于所述第一流道的出端侧部；另一个所述第一排气通道的进端设置于所述第二流道的进端侧部。
在其中一个实施例中，所述第一排气通道呈弧形状。
在其中一个实施例中，所述溢流腔室远离于所述芯片本体转动中心的内壁设有弧形壁面。
在其中一个实施例中，所述芯片本体上还设有第三流道、废液腔室、第一毛细管与混匀腔室；所述第二腔室靠近于所述芯片本体转动中心的一侧与所述第三流道的一端相连，所述第三流道另一端与所述废液腔室相连通；所述第二腔室远离于所述芯片本体转动中心的一侧与所述第一毛细管的一端相连，所述第一毛细管另一端与所述混匀腔室相连通。
在其中一个实施例中，所述混匀腔室的内壁上设有至少一个凸部。
在其中一个实施例中，所述混匀腔室的侧壁设有间隔的至少两个所述凸部，和/或，所述混匀腔室的底壁设有间隔的至少两个所述凸部。
在其中一个实施例中，所述芯片本体上还设有第二毛细管、缓冲腔室、第四流道以及与所述第四流道相连的至少两个检测腔室，所述混匀腔室通过所述第二毛细管与所述缓冲腔室连通，所述缓冲腔室与所述第四流道连通。
一种体外诊断装置，所述体外诊断装置包括所述的应用相变阀的微流控芯片。
上述的应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置，当需要将第一腔室内的液体输送到第二腔室时，对相变阀进行加热并控制加热温度高于相变阀的熔点，相变阀加热后由固态变为液态即由关闭状态切换到开启状态，终端发出指令驱动动力源工作，在动力源的作用下，第一腔室内的液体冲破液态的相变阀进入溢流腔室，液态的相变阀也同步在动力源的驱动下以及自身重力作用下从第二分体段移动到溢流腔室内部。由于溢流腔室的温度远小于相变阀的熔点，进入到溢流腔室内的相变阀相应由液态变为固态，不再继续流动，留在溢流腔室的内部。稀释液继续通过第二流道进入到第二腔室。如此可见，由于相变阀在加热变为液态后会进入到溢流腔室并冷却固定于溢流腔室的内部，这样相变阀通过加热方式开启后第一流道便始终处于流通的状态，不再因为温度降低后会重新关闭第一流道，即无需如传统技术中需要持续对相变阀进行加热，能够保证相变阀保持于正常开启状态，进而能大大提升产品性能。
附图说明
构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例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获得其他的附图。
图1为本发明一实施例应用相变阀的微流控芯片的第一表面的结构示意图；
图2为本发明一实施例应用相变阀的微流控芯片的第二表面的结构示意图；
图3为本发明一实施例应用相变阀的微流控芯片的第二表面的另一视角结构示意图；
图4为本发明另一实施例应用相变阀的微流控芯片的第一表面的结构示意图；
图5为本发明又一实施例应用相变阀的微流控芯片的第一表面的结构示意图；
图6为本发明再一实施例应用相变阀的微流控芯片的第一表面的结构示意图；
图7为本发明再一实施例应用相变阀的微流控芯片的第二表面的结构示意图。
10、芯片本体；11、第一腔室；12、第一流道；121、第一分体段；122、第二分体段；13、溢流腔室；131、弧形壁面；14、第二流道；141、第三分体段；142、第四分体段；15、第二腔室；16、第一排气通道；17、镂空口；181、第三流道；182、废液腔室；183、第一毛细管；184、混匀腔室；1841、凸部；185、第二毛细管；186、缓冲腔室；187、第四流道；188、检测腔室；191、第五流道；1911、第一注液孔；192、第六流道；1921、第一排气孔；193、注样孔；194、第二排气通道；195、第七流道；1951、第二排气孔。
具体实施方式
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明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发明。但是本发明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发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
参阅图1至图3，图1示出了本发明一实施例应用相变阀的微流控芯片的第一表面的结构示意图，图2示出了本发明一实施例应用相变阀的微流控芯片的第二表面的结构示意图，图3示出了本发明一实施例应用相变阀的微流控芯片的第二表面的另一视角结构示意图。本发明一实施例提供的一种应用相变阀的微流控芯片，应用相变阀的微流控芯片包括芯片本体10与相变阀(图中未示出)。芯片本体10设有相对设置的第一表面(如图1所示的表面)与第二表面(如图2所示的表面)，芯片本体10上还形成有第一腔室11、第一流道12、溢流腔室13、第二流道14与第二腔室15。第一腔室11形成于第一表面上，溢流腔室13形成于第二表面上。第一流道12包括形成于第一表面上并与第一腔室11连通的第一分体段121，以及由第一表面贯穿至第二表面并与第一分体段121相连通的第二分体段122。第二分体段122还与溢流腔室13相连通。溢流腔室13通过第二流道14与第二腔室15相连通。相变阀设置于第二分体段122内部。
上述的应用相变阀的微流控芯片，当需要将第一腔室11内的液体输送到第二腔室15时，对相变阀进行加热并控制加热温度高于相变阀的熔点，相变阀加热后由固态变为液态即由关闭状态切换到开启状态，终端发出指令驱动动力源工作，在动力源的作用下，第一腔室11内的液体冲破液态的相变阀进入溢流腔室13，液态的相变阀也同步在动力源的驱动下以及自身重力作用下从第二分体段122移动到溢流腔室13内部。由于溢流腔室13的温度远小于相变阀的熔点，进入到溢流腔室13内的相变阀相应由液态变为固态，不再继续流动，留在溢流腔室13的内部。稀释液继续通过第二流道14进入到第二腔室15。如此可见，由于相变阀在加热变为液态后会进入到溢流腔室13并冷却固定于溢流腔室13的内部，这样相变阀通过加热方式开启后第一流道12便始终处于流通的状态，不再因为温度降低后会重新关闭第一流道12，即无需如传统技术中需要持续对相变阀进行加热，能够保证相变阀保持于正常开启状态，进而能大大提升产品性能。
需要说明的是，对相变阀进行加热并控制加热温度高于相变阀的熔点的具体方式包括：使用陶瓷加热片或其他升温装置，贴紧相变阀给相变阀进行点动加热即可，加热时长包括但不限于为0.5S-30S，加热温度高于相变阀的熔点包括但不限于为5℃-10℃。
需要说明的是，第一腔室11内储存的液体包括但不限于为稀释液，还可以是其它液体，根据实际需求灵活调整与设置。
请参阅图1，在一个实施例中，第一腔室11、溢流腔室13与第二腔室15到芯片本体10转动中心的距离呈增大趋势。如此，由于第一腔室11、溢流腔室13与第二腔室15到芯片本体10转动中心的距离呈增大趋势，也即第一腔室11、溢流腔室13与第二腔室15相对于芯片本体10转动中心的离心距离呈增大趋势。这样上述的动力源采用离心力实现。具体而言，芯片本体10转动过程中，在离心力的作用下，能实现第一腔室11内的液体经过第一流道12、溢流腔室13、第二流道14输送到第二腔室15内。作为一个示例，当需要将第一腔室11内的液体输送到第二腔室15时，对相变阀进行加热并控制加热温度高于相变阀的熔点，相变阀加热后由固态变为液态即由关闭状态切换到开启状态，终端发出指令驱动离心平台的芯片本体10开始旋转，转速包括但不限于为1000rpm-6000rpm，在离心力的作用下，第一腔室11内的液体冲破液态的相变阀进入溢流腔室13。由于溢流腔室13的温度远小于相变阀的熔点，进入到溢流腔室13内的相变阀相应由液态变为固态，不再继续流动，留在溢流腔室13的内部。稀释液继续通过第二流道14进入到第二腔室15。
当然，作为一个可选的方案，上述的动力源还可以是通过例如真空泵对第一流道12施加的抽吸力，由抽吸力来实现第一腔室11的液体经过第一流道12、溢流腔室13、第二流道14输送到第二腔室15内；当然也可以是通过例如气源机构提供的推压力，由推压力来实现第一腔室11的液体经过第一流道12、溢流腔室13、第二流道14输送到第二腔室15内。
具体而言，第二分体段122的延伸方向包括但不限于垂直于芯片本体10的第二表面，例如还可以是与垂直于芯片本体10的第二表面的方向形成有30°以内的夹角。如此，将芯片本体10水平地放置于离心平台上作业时，将第二分体段122内部的相变阀进行加热到液态后，由于第二分体段122是沿着竖向方向设置，即第二分体段122内部的相变阀不仅在离心力的作用下，还在自身重力作用下流动，能便于进入到溢流腔室13内部，从而有利于保证相变阀受热开启后第一流道12始终保持于开启状态。
请参阅图3，在一个实施例中，第二分体段122在沿着其液体流动方向上为内径逐渐增大的通道。如此，一方面，当将相变阀加热到液态时，由于第二分体段122的内径逐渐增大，使得液态的相变阀能便于进入到溢流腔室13内部，从而有利于保证相变阀受热开启后第一流道12始终保持于开启状态；另一方面，将相变阀封装到微流控芯片内部过程中，使得第二表面朝上，第一表面朝下布置，采用例如移液枪将液态的相变阀通过第二分体段122直径较大的一端注入到第二分体段122，熔融的相变阀基于自身重力，聚集在第二分体段122内径较小的端部，并由于通道的温度小于相变阀的熔点，相变阀在瞬间内变为固体，密封住第二分体段122。
具体而言，第二分体段122包括但不限于为锥形通道或者其它不规则的通道，只要其内径在沿着液体流动方向呈增大趋势即可，可以根据实际需求灵活设置与调整，在此不进行限定。
请参阅图1至图3，在一个实施例中，第二腔室15形成于第一表面上。第二流道14包括由第二表面贯穿至第一表面并与溢流腔室13相连通的第三分体段141，以及形成于第一表面并与第三分体段141相连通的第四分体段142。第四分体段142还与第二腔室15连通。如此，当相变阀受热由固态变为液态并进入到溢流腔室13内部后，大部分会通过降温冷却的方式变成固态固定于溢流腔室13内部。通过将溢流腔室13与第二腔室15分别布置于芯片本体10的两个相对表面，以及使得第三分体段141贯穿芯片本体10的布置方式，使得溢流腔室13到第二腔室15的第二流道14较为曲折，能进一步地避免及减小溢流腔室13内部的液态相变阀在离心力作用下通过第二流道14进入到第二腔室15内而影响到第二腔室15的液体定量，使得只有液体从溢流腔室13通过第二流道14进入到第二腔室15内。
请参阅图1至图3，在一个实施例中，芯片本体10上还设有第一排气通道16。第一排气通道16的一端与溢流腔室13连通，第一排气通道16的另一端延伸到芯片本体10的中心部位并与外界环境连通。如此，当液体及液态的相变阀进入到溢流腔室13后，能将溢流腔室13内部的气体通过第一排气通道16向外排放，从而能实现顺利进入到溢流腔室13。
当然，作为一个可选的方案，也可以无需设置与溢流腔室13的第一排气通道16，在液体及液态的相变阀进入到溢流腔室13时，溢流腔室13内部的气体会通过第二流道14进入到第二腔室15中。
请参阅图1与图2，具体而言，芯片本体10的中心区域形成有镂空口17。第一排气通道16的另一端延伸到镂空口17，从而实现与外界环境连通。
请参阅图1至图3，在一个实施例中，溢流腔室13上连通第一流道12的部位中心到芯片本体10转动中心的距离定义为第一距离(如图3中的S1)，溢流腔室13上连通第二流道14的部位中心到芯片本体10转动中心的距离定义为第二距离(如图3中的S2)，溢流腔室13上连通第一排气通道16的部位中心到芯片本体10转动中心的距离定义为第三距离(如图3中的S3)，第一距离与第三距离均小于第二距离。如此，进入到溢流腔室13内部的液体在离心力的作用下顺利通过第二流道14进入到第二腔室15，而不会通过第一排气通道16向外排。
需要说明的是，溢流腔室13上连通第一流道12的部位中心指的是几何中心，例如溢流腔室13上连通第一流道12的部位为圆形口时，溢流腔室13上连通第一流道12的部位中心即为圆形口的圆心；溢流腔室13上流通第一流道12的部位为方形口时，溢流腔室13上连通第一流道12的部位中心即为方形口对角线连线的交点。溢流腔室13上连通第二流道14的部位中心、溢流腔室13上连通第一排气通道16的部位中心做类似的理解，不再进行赘述。
需要说明的是，第一距离与第三距离间的大小不进行限定，两个可以根据实际需求进行灵活调整与设置。
需要说明的是，第一排气通道16的数量包括但不限于为一个、两个、三个或其它数量，其具体数量在此不进行限定，可以根据实际需求进行灵活调整与设置。当第一排气通道16的设置数量越多时，溢流腔室13的排气效果更好，同时也能避免液态的相变阀进入到第一排气通道16内部导致第一排气通道16发生堵塞现象。
请参阅图1至图3，在一个实施例中，第一排气通道16为两个，其中一个第一排气通道16的进端设置于第一流道12的出端侧部。另一个第一排气通道16的进端设置于第二流道14的进端侧部。如此，当液体及液态的相变阀通过第一流道12进入到溢流腔室13时，第一排气通道16不仅能将溢流腔室13内部的气体向外排放到环境中；此外，对于进端位于第一流道12的出端侧部的第一排气通道16而言，液态的相变阀的一部分会优先进入到第一排气通道16内部，从而能避免液态的相变阀通过第二流道14进入到第二腔室15内；类似地，对于进端位于第二流道14的进端侧部的第一排气通道16而言，液态的相变阀的一部分也会进入到第一排气通道16内部，从而能避免液态的相变阀通过第二流道14进入到第二腔室15内。
请参阅图3，在一个实施例中，第一排气通道16呈弧形状。如此，当液态的相变阀进入到第一排气通道16时，液态的相变阀在离心力的作用下沿着第一排气通道16远离于芯片本体10转动中心的一侧流动，这样能避免第一排气通道16出现堵塞现象。
请参阅图3，在一个实施例中，溢流腔室13远离于芯片本体10转动中心的内壁设有弧形壁面131。如此，弧形壁面131对溢流腔室13内部的液体起到导向作用，即在离心力的作用下，第一流道12的出端向外排出的液体经过弧形壁面131导向沿着弧形壁面131移动，移动到第二流道14的进端时通过第二流道14的进端顺利地进入到第二流道14内部。
请参阅图1至图3，在一个实施例中，芯片本体10上还设有第三流道181、废液腔室182、第一毛细管183与混匀腔室184。第二腔室15靠近于芯片本体10转动中心的一侧与第三流道181的一端相连，第三流道181另一端与废液腔室182相连通。第二腔室15远离于芯片本体10转动中心的一侧与第一毛细管183的一端相连，第一毛细管183另一端与混匀腔室184相连通。如此，芯片本体10离心工作时，第一腔室11内部的液体经第一流道12、溢流腔室13、第二流道14进入到第二腔室15，当第二腔室15内装满液体时，多余的液体会通过第三流道181进入到废液腔室182内，即第二腔室15相当于为定量腔室。接着，当芯片本体10停止转动时，在第一毛细管183的虹吸作用下，会使得第二腔室15内部的液体通过第一毛细管183进入到混匀腔室184内部。当第一毛细管183内充满液体后，再驱动芯片本体10绕其转动中心转动，从而便能实现将第二腔室15内部的液体逐渐转移到混匀腔室184内。进入到混匀腔室184内部的液体与混匀腔室184内部的样本在混匀腔室184内相互混匀。
请参阅图4与图5，在一个实施例中，混匀腔室184的内壁上设有至少一个凸部1841。如此，液体进入到混匀腔室184后与混匀腔室184内部的样本进行混匀过程中，凸部1841能增加液体流动的阻碍，使两种或多种液体之间的不同分子接触的概率增大，从而提高液体混匀效果，能够显著降低混匀过程中的转速。
请参阅图4与图5，在一个实施例中，混匀腔室184的侧壁设有间隔的至少两个凸部1841(如图4所示)，和/或，混匀腔室184的底壁设有间隔的至少两个凸部1841(如图5所示)。
请参阅图1至图3，在一个实施例中，芯片本体10上还设有第二毛细管185、缓冲腔室186、第四流道187以及与第四流道187相连的至少两个检测腔室188，混匀腔室184通过第二毛细管185与缓冲腔室186连通，缓冲腔室186与第四流道187连通。如此，混匀腔室184内部的混合液会通过第二毛细管185进入到缓冲腔室186，由缓冲腔室186通过第四流道187分别进入到至少两个检测腔室188中，在检测腔室188中完成对样本的相关检测操作。
请参阅图1至图3，进一步地，芯片本体10上还设有与第一腔室11连通的第五流道191，第五流道191设有第一注液孔1911。如此，液体(例如稀释液体)通过第一注液孔1911经第五流道191注入到第一腔室11内。需要说明的是，当第一腔室11形成于第一表面上时，在第一表面上会设置有贴膜进行密封，因此通常将第一注液孔1911形成于第二表面上。
请参阅图1至图3，进一步地，芯片本体10上还设有与废液腔室182连通的第六流道192，第六流道192设有第一排气孔1921。如此，当液体进入到废液腔室182内过程中，由于废液腔室182内的气体通过第一排气孔1921向外排放，从而保证液体能顺利进入到废液腔室182内部。
请参阅图1至图3，进一步地，芯片本体10上还设有与混匀腔室184连通的注样孔193，通过注样孔193将样本液输送到混匀腔室184内部。
请参阅图1至图3，进一步地，芯片本体10上还设有与混匀腔室184连通的第二排气通道194，当液体进入到混匀腔室184内部后，混匀腔室184内部的气体顺势向外排出，从而保证外部的液体能正常注入到混匀腔室184内。
请参阅图1至图3，进一步地，芯片本体10上还设有与第四流道187相连通的第七流道195，以及与第七流道195相连通的第二排气孔1951。如此，当混合液体进入到第四流道187内部后，第四流道187内部的气体通过第七流道195与第二排气孔1951向外排出，从而保证混合液体顺利进入并填满第四流道187。
请参阅图6与图7，图6与图7分别示出了本发明再一实施例应用相变阀的微流控芯片的第一表面与第二表面的结构示意图。图1与图2所示的应用相变阀的微流控芯片看做一个单元结构时，图6与图7所示的应用相变阀的微流控芯片可以是例如为至少两个以上单元结构，具体数量可以根据实际需求灵活调整与设置，具体如图示意出的三个单元结构，并绕芯片本体10转动中心等间隔布置。
在一个实施例中，一种体外诊断装置，体外诊断装置包括上述任一实施例的应用相变阀的微流控芯片。
上述的体外诊断装置，当需要将第一腔室11内的液体输送到第二腔室15时，对相变阀进行加热并控制加热温度高于相变阀的熔点，相变阀加热后由固态变为液态即由关闭状态切换到开启状态，终端发出指令驱动动力源工作，在动力源的作用下，第一腔室11内的液体冲破液态的相变阀进入溢流腔室13，液态的相变阀也同步在动力源的驱动下以及自身重力作用下从第二分体段122移动到溢流腔室13内部。由于溢流腔室13的温度远小于相变阀的熔点，进入到溢流腔室13内的相变阀相应由液态变为固态，不再继续流动，留在溢流腔室13的内部。稀释液继续通过第二流道14进入到第二腔室15。如此可见，由于相变阀在加热变为液态后会进入到溢流腔室13并冷却固定于溢流腔室13的内部，这样相变阀通过加热方式开启后第一流道12便始终处于流通的状态，不再因为温度降低后会重新关闭第一流道12，即无需如传统技术中需要持续对相变阀进行加热，能够保证相变阀保持于正常开启状态，进而能大大提升产品性能。
在一个实施例中，相变阀采用相变材料制备。进一步地，相变阀具有石蜡或者相变阀为石蜡，各实施例中，相变材料可以是蜡，例如，蜡可以是石蜡，微晶蜡，合成蜡或天然蜡。或者，相变材料也可以是凝胶或热塑性树脂。凝胶可以是聚丙烯酰胺，聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯，或聚乙烯胺。热塑性树脂可以是环状的烯烃共聚物(COC)，聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)，聚碳酸酯(PC)，聚苯乙烯(PS)，聚甲醛(POM)，全氟烷氧基(PFA)，聚氯乙烯(PVC)，聚丙烯(PP)，聚乙烯对苯二甲酸酯(PET)，聚醚醚酮(PEEK)，聚丙烯酸酯(PA)，聚砜(PSU)或聚乙烯二烯氟化物(PVDF)等。
需要说明的是，该“凸部1841”可以为“芯片本体10的一部分”，即“凸部1841”与“芯片本体10的其他部分”一体成型制造；也可以与“芯片本体10的其他部分”可分离的一个独立的构件，即“凸部1841”可以独立制造，再与“芯片本体10的其他部分”组合成一个整体。
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发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
此外，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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
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”、“上”、“下”、“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。

Claims (13)

1.一种应用相变阀的微流控芯片，其特征在于，所述应用相变阀的微流控芯片包括：芯片本体与相变阀；
所述芯片本体设有相对设置的第一表面与第二表面，所述芯片本体上还形成有第一腔室、第一流道、溢流腔室、第二流道与第二腔室，所述第一腔室形成于所述第一表面上，所述溢流腔室形成于所述第二表面上，所述第一流道包括形成于所述第一表面上并与所述第一腔室连通的第一分体段，以及由所述第一表面贯穿至所述第二表面并与所述第一分体段相连通的第二分体段；所述第二分体段还与所述溢流腔室相连通；所述溢流腔室通过所述第二流道与所述第二腔室相连通；所述相变阀设置于所述第二分体段内部。
2.根据权利要求1所述的应用相变阀的微流控芯片，其特征在于，所述第二分体段在沿着其液体流动方向上为内径逐渐增大的通道。
3.根据权利要求1所述的应用相变阀的微流控芯片，其特征在于，所述第二腔室形成于所述第一表面上；所述第二流道包括由所述第二表面贯穿至所述第一表面并与所述溢流腔室相连通的第三分体段，以及形成于所述第一表面并与所述第三分体段相连通的第四分体段；所述第四分体段还与所述第二腔室连通。
4.根据权利要求1所述的应用相变阀的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体上还设有第一排气通道，所述第一排气通道的一端与所述溢流腔室连通，所述第一排气通道的另一端延伸到所述芯片本体的中心部位并与外界环境连通。
5.根据权利要求4所述的应用相变阀的微流控芯片，其特征在于，所述溢流腔室上连通所述第一流道的部位中心到所述芯片本体转动中心的距离定义为第一距离，所述溢流腔室上连通所述第二流道的部位中心到所述芯片本体转动中心的距离定义为第二距离，所述溢流腔室上连通所述第一排气通道的部位中心到所述芯片本体转动中心的距离定义为第三距离，所述第一距离与所述第三距离均小于所述第二距离。
6.根据权利要求4所述的应用相变阀的微流控芯片，其特征在于，所述第一排气通道为两个，其中一个所述第一排气通道的进端设置于所述第一流道的出端侧部；另一个所述第一排气通道的进端设置于所述第二流道的进端侧部。
7.根据权利要求4所述的应用相变阀的微流控芯片，其特征在于，所述第一排气通道呈弧形状。
8.根据权利要求1所述的应用相变阀的微流控芯片，其特征在于，所述溢流腔室远离于所述芯片本体转动中心的内壁设有弧形壁面。
9.根据权利要求1所述的应用相变阀的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体上还设有第三流道、废液腔室、第一毛细管与混匀腔室；所述第二腔室靠近于所述芯片本体转动中心的一侧与所述第三流道的一端相连，所述第三流道另一端与所述废液腔室相连通；所述第二腔室远离于所述芯片本体转动中心的一侧与所述第一毛细管的一端相连，所述第一毛细管另一端与所述混匀腔室相连通。
10.根据权利要求9所述的应用相变阀的微流控芯片，其特征在于，所述混匀腔室的内壁上设有至少一个凸部。
11.根据权利要求10所述的应用相变阀的微流控芯片，其特征在于，所述混匀腔室的侧壁设有间隔的至少两个所述凸部，和/或，所述混匀腔室的底壁设有间隔的至少两个所述凸部。
12.根据权利要求9所述的应用相变阀的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体上还设有第二毛细管、缓冲腔室、第四流道以及与所述第四流道相连的至少两个检测腔室，所述混匀腔室通过所述第二毛细管与所述缓冲腔室连通，所述缓冲腔室与所述第四流道连通。
13.一种体外诊断装置，其特征在于，所述体外诊断装置包括如权利要求1至12任意一项所述的应用相变阀的微流控芯片。
CN202210310455.8A 2022-03-28 2022-03-28 应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置 Active CN114768899B (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210310455.8A CN114768899B (zh) 2022-03-28 2022-03-28 应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202210310455.8A CN114768899B (zh) 2022-03-28 2022-03-28 应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN114768899A CN114768899A (zh) 2022-07-22
CN114768899B true CN114768899B (zh) 2024-04-16

Family

ID=82425417

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202210310455.8A Active CN114768899B (zh) 2022-03-28 2022-03-28 应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN114768899B (zh)

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101126465A (zh) * 2006-08-16 2008-02-20 三星电子株式会社 阀单元,具有该阀单元的反应装置以及在通道中形成阀的方法
KR20080022025A (ko) * 2006-09-05 2008-03-10 삼성전자주식회사 원심력 기반의 핵산 추출용 미세유동 장치 및 상기미세유동 장치를 포함한 미세유동 시스템
CN205824328U (zh) * 2016-06-30 2016-12-21 北京同方生物芯片技术有限公司 一种微流控芯片及应用于微流控芯片的磁性塞体微阀门
CN107061863A (zh) * 2017-06-13 2017-08-18 河北工业大学 一种生成控制驻停气泡的微阀系统及生成控制方法
CN108843855A (zh) * 2018-08-31 2018-11-20 湖南乐准智芯生物科技有限公司 一种微流控系统及常闭微阀、控制方法
CN109780318A (zh) * 2019-01-09 2019-05-21 中国科学院理化技术研究所 液态金属微阀装置以及设有该装置的微流控系统
CN110452802A (zh) * 2019-08-07 2019-11-15 深圳市刚竹医疗科技有限公司 全提取分子诊断微流控芯片及微流控系统
CN212533012U (zh) * 2020-04-16 2021-02-12 Tdk株式会社 核酸检测装置的温控系统和核酸检测装置
CN217490918U (zh) * 2022-03-28 2022-09-27 广州万德康科技有限公司 应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101126465A (zh) * 2006-08-16 2008-02-20 三星电子株式会社 阀单元,具有该阀单元的反应装置以及在通道中形成阀的方法
KR20080022025A (ko) * 2006-09-05 2008-03-10 삼성전자주식회사 원심력 기반의 핵산 추출용 미세유동 장치 및 상기미세유동 장치를 포함한 미세유동 시스템
CN205824328U (zh) * 2016-06-30 2016-12-21 北京同方生物芯片技术有限公司 一种微流控芯片及应用于微流控芯片的磁性塞体微阀门
CN107061863A (zh) * 2017-06-13 2017-08-18 河北工业大学 一种生成控制驻停气泡的微阀系统及生成控制方法
CN108843855A (zh) * 2018-08-31 2018-11-20 湖南乐准智芯生物科技有限公司 一种微流控系统及常闭微阀、控制方法
CN109780318A (zh) * 2019-01-09 2019-05-21 中国科学院理化技术研究所 液态金属微阀装置以及设有该装置的微流控系统
CN110452802A (zh) * 2019-08-07 2019-11-15 深圳市刚竹医疗科技有限公司 全提取分子诊断微流控芯片及微流控系统
CN212533012U (zh) * 2020-04-16 2021-02-12 Tdk株式会社 核酸检测装置的温控系统和核酸检测装置
CN217490918U (zh) * 2022-03-28 2022-09-27 广州万德康科技有限公司 应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置

Also Published As

Publication number Publication date
CN114768899A (zh) 2022-07-22

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US10252267B2 (en) Microfluidic device for simultaneously conducting multiple analyses
JP3725834B2 (ja) ミクロ流体工学システムでの流動運動を駆動するために向心的加速を使用するための装置および方法
US8057757B2 (en) Sample mixing on a microfluidic device
EP2439262B1 (en) Centrifugal force-based microfluidic device for blood chemistry analysis
EP1946830B1 (en) Microreactor
TWI666398B (zh) 流體控制裝置
US8911684B2 (en) Microfluidic element for analyzing a liquid sample
US20020009392A1 (en) Methods of reducing fluid carryover in microfluidic devices
JP6861206B2 (ja) マイクロ流体バルブおよびマイクロ流体バルブを備えたチップ、ならびにマイクロ流体バルブの使用方法
CN113528295B (zh) 一种可多步时序反应的微流控芯片、微流控方法及其应用
JP2008253261A (ja) 温度駆動型マイクロ流体バルブ
CN217490918U (zh) 应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置
CN114768899B (zh) 应用相变阀的微流控芯片以及体外诊断装置
JP2007330857A (ja) 送液装置及び送液方法
CN1477400A (zh) 一种微流体系统及控制微流体在微流体系统中运动的方法
WO2024041209A1 (zh) 微流控芯片
CN111389474B (zh) 一种用于样本分散的微流控芯片及其制备方法与应用
KR101780429B1 (ko) 정량주입 가능한 바이오칩
JP4819945B2 (ja) チャンバを含む流路部位を有する基板、およびそれを用いて液体を移送する方法
CN113492024A (zh) 一种带自驱动单元的微流控芯片、微流控方法及其应用
WO2020204067A1 (ja) 流路デバイス、及び検査システム
CN116515617B (zh) 一种离心式pcr-荧光多靶标检测芯片
CN2596363Y (zh) 一种微流体系统
CN117181326A (zh) 一种流道结构、离心微流控芯片及其使用方法
JP2023051246A (ja) 液体取扱装置および液体取扱システム

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
GR01 Patent grant
GR01 Patent grant