CN115518698A - 微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种微流控芯片，包括芯片本体、至少一个微流控阀门和分别与微流控阀门一一对应的进液腔和反应腔，芯片本体具有旋转中心轴，微流控阀门包括特斯拉阀管路，特斯拉阀管路的相对两端分别具有进液口和出液口，进液口与旋转中心轴的距离小于出液口与旋转中心轴的距离，且特斯拉阀管路被配置为能够对从进液口向出液口流动的流体形成预设阻力，进液腔与对应的微流控阀门的特斯拉阀管路的进液口连通，反应腔与对应的微流控阀门的特斯拉阀管路的出液口连通。上述微流控芯片，由于特斯拉阀管路能够对进液口向出液口流动的流体形成预设阻力，从而能够通过改变芯片本体绕旋转中心轴转动的转速，改变离心力的大小，实现微流控阀门的稳定开闭。
Description
技术领域
本申请涉及微流控技术领域，特别是涉及一种微流控芯片。
背景技术
微流控芯片(microfluidic chip)是当前微全分析系统(miniaturized totalanalysis systems)发展的热点领域，指将多种生物、化学、医学等领域的中所涉及的一系列实验，包括样品前处理、样品反应和结果读取等操作整合到一张具有微纳尺寸结构的芯片上。其中，离心微流控芯片，指的是利用离心力为动力驱动样品或试剂在芯片微管道中运动，从而进行检测的一类芯片。为了控制离心微流控芯片上液路的通断，相关技术中提供了一种微流控阀门，通过在微流控芯片上通过特殊的结构设计，如毛细管、表面改性、薄膜等结构起到抑制流体流动的作用，从而通过控制微流控阀门开闭实现液路的通断。
然而，相关技术中的微流控阀门存在难以稳定开闭的问题。
发明内容
基于此，有必要针对相关技术微流控阀门难以稳定开闭的问题，提供一种使微流控阀门能够稳定开闭的微流控芯片。
根据本申请的一个方面，提供一种微流控芯片，包括：
芯片本体，具有旋转中心轴；
至少一个微流控阀门，所述微流控阀门包括特斯拉阀管路，所述特斯拉阀管路的相对两端分别具有进液口和出液口，所述进液口与所述旋转中心轴的距离小于所述出液口与所述旋转中心轴的距离，且所述特斯拉阀管路被配置为能够对从所述进液口向所述出液口流动的流体形成预设阻力；以及
分别与所述微流控阀门一一对应的进液腔和反应腔，所述进液腔与对应的所述微流控阀门的所述特斯拉阀管路的所述进液口连通，所述反应腔与对应的所述微流控阀门的所述特斯拉阀管路的所述出液口连通。
上述微流控芯片，通过设置微流控阀门包括特斯拉阀管路，特斯拉阀管路靠近旋转中心轴的一端具有进液口，特斯拉阀管路远离旋转中心轴的一端具有出液口，使当芯片本体绕旋转中心轴转动时，流体在离心力的作用下的流向为从进液口向出液口流动。而由于特斯拉阀管路被配置为能够对进液口向出液口流动的流体形成预设阻力，从而使微流控芯片需要以较高的转速绕旋转中心轴旋转，使流体受到的离心力大于预设阻力，才能使进液口的流体克服预设阻力流动至出液口，即，使微流控阀门打开。而当流体受到的离心力小于预设阻力时，流体无法从进液口流至出液口，微流控阀门关闭。因此，能够通过改变芯片本体绕旋转中心轴转动的转速，改变离心力的大小，实现微流控阀门稳定开闭。
在其中一实施例中，所述特斯拉阀管路包括沿其延伸方向布设并彼此连通的多个特斯拉阀单元组，所述特斯拉阀单元组包括至少一个特斯拉阀单元；
每一所述特斯拉阀单元沿所述进液口指向所述出液口方向上的两端分别具有逆向进口端和逆向出口端，每一所述特斯拉阀单元被配置为能够阻挡流体从所述逆向进口端向所述逆向出口端流动，以使所述特斯拉阀管路被配置为能够对从所述进液口向所述出液口流动的流体形成预设阻力。
在其中一实施例中，所述特斯拉阀单元包括第一通道和位于所述第一通道一侧的第二通道，所述第一通道的出口与所述第二通道的出口朝向彼此靠近的一侧延伸，并交汇形成汇合通道。
在其中一实施例中，每一所述特斯拉阀单元组包括沿第一方向设置的至少两个所述特斯拉阀单元，同一所述特斯拉阀单元组中相邻的两个所述特斯拉阀单元彼此连通；
其中，所述第一方向与所述特斯拉阀管路的延伸方向相交设置。
在其中一实施例中，所述特斯拉阀管路包括沿其延伸方向布设并彼此连通的多个特斯拉阀单元；
每一所述特斯拉阀单元包括彼此相对设置且沿所述进液口指向所述出液口方向上错位布设的两个管道，所述两个管道均具有沿所述进液口指向所述出液口方向上的第一端和第二端；
所述两个管道包括第一管道和第二管道，第N个所述特斯拉阀单元的所述第一管道的所述第二端朝第N个所述特斯拉阀单元的所述第二管道延伸，并连接于第N+1个所述特斯拉阀单元的第一管道；第N个所述特斯拉阀单元的所述第二管道的所述第一端连接于第N个所述特斯拉阀单元的所述第一管道上位于第一端和所述第二端之间的部位，第N个所述特斯拉阀单元的所述第二管道的所述第二端朝第N+1个所述特斯拉阀单元的所述第一管道延伸，并连接于第N+1个所述特斯拉阀单元的第二管道上位于第一端和所述第二端之间的部位；第N+1个所述特斯拉阀单元的所述第一管道的所述第一端连接于第N个所述特斯拉阀单元的所述第二管道。
在其中一实施例中，第N个所述特斯拉阀单元的所述第一管道的第二端位于第N+1个所述特斯拉阀单元的所述第一管道的第一端和第N+1个所述特斯拉阀单元的所述第二管道的第一端之间；
第N个所述特斯拉阀单元的所述第二管道的第二端位于第N+1个所述特斯拉阀单元的所述第二管道的第一端和第N+2个所述特斯拉阀单元的所述第一管道的第一端之间。
在其中一实施例中，所述管道包括具有彼此连通的进液段和出液段，所述管道的所述第一端设置于所述进液段远离所述出液段的一端，所述管道的所述第二端设置于所述出液段远离所述进液段的一端，所述进液段被构造为呈直线状，所述出液段被构造为呈圆弧状。
在其中一实施例中，所述微流控阀门沿所述芯片本体的径向延伸。
在其中一实施例中，所述微流控阀门的数量为多个；
多个所述微流控阀门环绕所述旋转中心轴彼此间隔设置。
在其中一实施例中，所述微流控阀门包括毛细阀或疏水阀。
附图说明
图1为本申请一实施例中微流控芯片的结构示意图；
图2为图1所示实施例中微流控阀门、进液腔和反应腔的结构示意图；
图3为图2所示实施例中一个特斯拉阀单元的结构示意图；
图4为图2所示实施例中第N至N+2个特斯拉阀单元的结构示意图；
图5为本申请另一实施例中微流控阀门的结构示意图；
图6为图5所示实施例中一个特斯拉阀单元的结构示意图；
图7为本申请又一实施例中微流控阀门的结构示意图；
图8为本申请再一实施例中微流控阀门的结构示意图。
附图标记说明：
1、芯片本体；2、微流控阀门；20、特斯拉阀管路；21、进液口；22、出液口；23、特斯拉阀单元组；24、特斯拉阀单元；231、逆向进口端；232、逆向出口端；233、第一通道；234、第二通道；235、汇合通道；240、管道；241、第一管道；242、第二管道；2401、第一端；2402、第二端；2403、进液段；2404、出液段；30、进液腔；40、反应腔；50、分配管道；60、加样仓；70、虹吸阀；80、废液通道；A、第一方向。
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。
在本申请的描述中，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申请和简化描述，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申请的限制。
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。在本申请的描述中，“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。
在本申请中，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申请中的具体含义。
在本申请中，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。
图1为本申请一实施例中微流控芯片的结构示意图；图2为图1所示实施例中微流控阀门、进液腔和反应腔的结构示意图。
参阅图1-2，本申请一实施例中提供的微流控芯片，包括芯片本体1、至少一个微流控阀门2和分别与微流控阀门2一一对应的进液腔30和反应腔40。
芯片本体1具有旋转中心轴，微流控阀门2包括特斯拉阀管路20，特斯拉阀管路20的相对两端分别具有进液口21和出液口22，进液口21与旋转中心轴的距离小于出液口22与旋转中心轴的距离，且特斯拉阀管路20被配置为能够对从进液口21向出液口22流动的流体形成预设阻力。进液腔30与对应的微流控阀门2的特斯拉阀管路20的进液口21连通，反应腔40与对应的微流控阀门2的特斯拉阀管路20的出液口22连通。
上述微流控芯片，通过设置微流控阀门2包括特斯拉阀管路20，特斯拉阀管路20靠近旋转中心轴的一端具有进液口21，特斯拉阀管路20远离旋转中心轴的一端具有出液口22，使当芯片本体1绕旋转中心轴转动时，流体在离心力的作用下的流向为从进液口21向出液口22流动。而由于特斯拉阀管路20被配置为能够对进液口21向出液口22流动的流体形成预设阻力，从而使芯片本体1需要以较高的转速绕旋转中心轴旋转，使流体受到的离心力大于预设阻力，才能使进液口21的流体克服预设阻力流动至出液口22，即，使微流控阀门2打开。而当流体受到的离心力小于预设阻力时，流体无法从进液口21流至出液口22，微流控阀门2关闭。因此，能够通过改变芯片本体1绕旋转中心轴转动的转速，改变离心力的大小，实现微流控阀门2的打开或关闭，并使得微流控阀门2能分别在一定的转速范围内稳定地保持打开状态或关闭状态。
在实际使用过程中，先将试剂加入进液腔30，再通过控制芯片本体1绕旋转中心轴的转速，控制微流控阀门2的打开或关闭，即控制试剂能否进入反应腔40内。因此，上述实施例中的微流控芯片，能够更精确地控制芯片本体1上试剂的加入顺序和反应步骤，控制孵育时间，从而实现复杂的多步化学反应。
基于不同结构的特斯拉阀管路20提供如下实施例：
实施例一：
图3为图2所示实施例中一个特斯拉阀单元的结构示意图；图4为图2所示实施例中第N至N+2个特斯拉阀单元的结构示意图。
一些实施例中，结合图2-3所示，特斯拉阀管路20包括沿其延伸方向布设并彼此连通的多个特斯拉阀单元24，每一特斯拉阀单元24包括彼此相对设置且沿进液口21指向出液口22方向上错位布设的两个管道240，两个管道240均具有沿进液口21指向出液口22方向上的第一端2401和第二端2402。如图4所示，两个管道240包括第一管道241和第二管道242，第N个特斯拉阀单元24的第一管道241的第二端2412朝第N个特斯拉阀单元24的第二管道242延伸，并连接于第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241。第N个特斯拉阀单元24的第二管道242的第一端2421连接于第N个特斯拉阀单元24的第一管道241上位于第一端2411和第二端2412之间的部位，第N个特斯拉阀单元24的第二管道242的第二端2422朝第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241延伸，并连接于第N+1个特斯拉阀单元24的第二管道242上位于第一端2421和第二端2422之间的部位。第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241的第一端2411连接于第N个特斯拉阀单元24的第二管道242。
如此，上述实施例中通过设置每一特斯拉阀单元24包括两个管道240，且两个管道240均具有沿进液口21指向出液口22方向上的第一端2401和第二端2402(见图3)，使当芯片本体1绕旋转中心轴转动时，流体的流向为从每一管道240的第一端2401向同一管道240的第二端2402流动。通过设置第N个特斯拉阀单元24的第一管道241的第二端2412朝第N个特斯拉阀单元24的第二管道242延伸，使在流体从进液口21向出液口22流动时，流动至第N个特斯拉阀单元24的第一管道241的第二端2412内的流体的流速，与流动至第N个特斯拉阀单元24的第二管道242内的流体的流速不同向。并且由于设置第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241的第一端2411与第N个特斯拉阀单元24的第二管道242连接，使当流体从进液口21向出液口22流动时，进入第N个特斯拉阀单元24的第二管道242的流体一部分从同一第二管道242的第二端2402流出，另一部分进入第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241的第一端2401。又由于第N个特斯拉阀单元24的第一管道241的第二端2412与第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241连接，使在第N个特斯拉阀单元24的第一管道241的第二端2412与第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241的连接处相遇的流体的流速反向，从而使第N个特斯拉阀单元24的第一管道241的第二端2412流出的流体与第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241内的流体相遇时，对第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241内的流体起到阻挡流动的作用。同样地，第N个特斯拉阀单元24的第二管道242的第二端2422流出的流体与第N+1个特斯拉阀单元24的第二管道242内的流体相遇时，对第N+1个特斯拉阀单元24的第二管道242内的流体起到阻挡流动的作用。因此，通过设置特斯拉阀管路20包括沿其延伸方向布设并彼此连通的多个特斯拉阀单元24，使当流体从第N个特斯拉阀单元24流进第N+1个特斯拉阀单元24时，第N个特斯拉阀单元24与第N+1个特斯拉阀单元24的连接处对流体形成阻力，从而使特斯拉阀管路20对从进液口21向出液口22流动的流体形成预设阻力。
具体地，N为正整数。
需要说明的是，两股流体的流速同向，指两股流体的运动方向相同，两股流体的流速反向，指两股流体的运动方向相反。
具体地，如图4所示，第N个特斯拉阀单元24的第一管道241的第二端2402位于第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241的第一端2401和第N+1个特斯拉阀单元24的第二管道242的第一端2401之间。第N个特斯拉阀单元24的第二管道242的第二端2402位于第N+1个特斯拉阀单元24的第二管道242的第一端2401和第N+2个特斯拉阀单元24的第一管道241的第一端2401之间。如此，通过设置第N个特斯拉阀单元24的第一管道241的第二端2402位于第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241的第一端2401和第N+1个特斯拉阀单元24的第二管道242的第一端2401之间，使当流体流进第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241的第一端2401后，就受到从第N个特斯拉阀单元24的第一管道241的第二端2402中流出的流体的阻挡。即，在第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241内的流体分流进第N+1个特斯拉阀单元24的第二管道242之前，第N+1个特斯拉阀单元24的第一管道241内的流体的流速降低，从而降低了分流进第N+1个特斯拉阀单元24的第二管道242内的流体的流速，进一步提高了特斯拉阀管路20对从进液口21向出液口22流动的流体形成的预设阻力。
可以理解的是，当特斯拉阀管路20对从进液口21向出液口22流动的流体形成的预设阻力提高，则需要较大的离心力才能使流体从进液口21流动至出液口22，因此，当芯片本体1绕旋转中心轴转动的转速大于与预设阻力对应的临界转速时，微流控阀门2开启，当芯片本体1绕旋转中心轴转动的转速大于与预设阻力对应的临界转速时，微流控阀门2打开。由此可知，上述实施例中，通过提高特斯拉阀管路20对从进液口21向出液口22流动的流体形成的预设阻力，也就提高了芯片本体1在高转速条件下工作时，微流控阀门2关闭的稳定性和可靠性。
其中，临界转速为使微流控阀门2打开时，芯片本体1绕旋转中心轴转动的转速值。
一些实施例中，如图2-4所示，管道240包括具有彼此连通的进液段2403和出液段2404，管道240的第一端2401设置于进液段2403远离出液段2404的一端，管道240的第二端2402设置于出液段2404远离进液段2403的一端，进液段2403被构造为呈直线状，出液段2404被构造为呈圆弧状。如此，通过设置出液段2404呈圆弧状，使同一管道240的出液段2404的延伸方向与进液段2403的延伸方向不同，从而使第一管道241的第二端2412能够朝同一特斯拉阀单元24的第二管道242延伸。
实施例二：
图5为本申请另一实施例中微流控阀门的结构示意图；图6为图5所示实施例中一个特斯拉阀单元的结构示意图；图7为本申请又一实施例中微流控阀门的结构示意图。
一些实施例中，如图5-6所示，特斯拉阀管路20包括沿其延伸方向布设并彼此连通的多个特斯拉阀单元组23，特斯拉阀单元组23包括至少一个特斯拉阀单元24。每一特斯拉阀单元24沿进液口21指向出液口22方向上的两端分别具有逆向进口端231和逆向出口端232，每一特斯拉阀单元24被配置为能够阻挡流体从逆向进口端231向逆向出口端232流动，以使特斯拉阀管路20被配置为能够对从进液口21向出液口22流动的流体形成预设阻力。如此，使流体从进液口21向出液口22流动时，流体流经多个特斯拉阀单元组23，而当流体流经每一特斯拉阀单元组23时，流体从特斯拉阀单元组23的特斯拉阀单元24的逆向进口端231向逆向出口端232流动，从而受到特斯拉阀单元24形成的阻挡作用，使流体的流速降低。而由于流体从进液口21流进特斯拉阀管路20后，需要经过多组特斯拉阀单元组23才能流至出液口22，从而使特斯拉阀管路20对流体形成较大的预设阻力，使芯片本体1在高转速条件下工作时，微流控阀门2能够稳定可靠地关闭。
此外，上述实施例中通过设置特斯拉阀管路20包括沿其延伸方向布设并彼此连通的多个特斯拉阀单元组23，还使得第一次使流体通过特斯拉阀管路20后，残留在特斯拉阀管路20内的流体在离心力作用下沉积到特斯拉阀管路20的靠近出液口22的一段。此时，特斯拉阀管路20靠近进液口21的一段内保持通畅，因此特斯拉阀管路20内未形成闭塞的液滴，从而使微流控阀门2的两端的气体自由运动，微流控阀门2的两端的气压平衡。如此，当需要第二次使流体通过微流控阀门2时，使微流控阀门2打开的离心力与上一次的离心力相同，因此，使多次打开微流控阀门2的离心力保持恒定，从而便于微流控阀门2的重复使用，能够进行多步化学反应。例如，在实际使用过程中，可以将不同种类的试剂按照实验反应需要的顺序加入进液腔30内，并在每次向进液腔30内加入一种或多种试剂后，使微流控阀门2打开，从而使不同种类的试剂能够按照实验反应需要的顺序进入反应体系，控制孵育时间，以精确控制液流的次序及反应过程，提高微流控芯片中化学反应的复杂程度，拓展微流控芯片中化学反应的类别。
具体地，如图6所示，特斯拉阀单元24包括第一通道233和位于第一通道233一侧的第二通道234，第一通道233的出口与第二通道234的出口朝向彼此靠近的一侧延伸，并交汇形成汇合通道235。如此，使从第一通道233的出口流出的流体的流速与从第二通道234的出口流出的流体的流速反向，从而分别降低了从第一通道233的出口流出的流体的流速，以及从第二通道234的出口流出的流体的流速，因此使流体从逆向进口端231指向逆向出口端232的方向流过每一特斯拉阀单元24时，均受到阻挡作用，使流体的流速降低。
图8为本申请再一实施例中微流控阀门的结构示意图。
一些实施例中，如图7-8所示，每一特斯拉阀单元组23包括沿第一方向设置的至少两个特斯拉阀单元24，同一特斯拉阀单元组23中相邻的两个特斯拉阀单元24彼此连通。其中，第一方向与特斯拉阀管路20的延伸方向相交设置。如此，通过设置每一特斯拉阀单元组23包括沿第一方向设置的至少两个特斯拉阀单元24，使特斯拉阀管路20中相邻组的特斯拉阀单元24的连接处的数量增加，使得当流体从进液口21指向出液口22的方向流经特斯拉阀管路20时，流体所经过的分叉口和汇合口的数量增加。需要说明，当流体在流道内流动时，其前端的流道面积突然增大或减小都会产生阻力，因此，当流体经过分叉口和汇合口时产生较大的液阻。因此，通过设置每一特斯拉阀单元组23包括沿第一方向设置的至少两个特斯拉阀单元24，使流体通过交错排列的多个分叉口和汇合口，从而进一步提高了特斯拉阀管路20对从进液口21向出液口22流动的流体形成的预设阻力，进一步提高了芯片本体1在高转速条件下工作时，微流控阀门2关闭的稳定性和可靠性。
具体地，如图7-8所示，同一特斯拉阀单元组23中相邻的两个特斯拉阀单元24沿第一方向交错布设，以使流体从一特斯拉阀单元组23中的特斯拉阀单元24流进相邻特斯拉阀单元组23中的特斯拉阀单元24时，流体前端的流道面积能够突然增大或减小。
可选地，如图5和图7-8所示，每一特斯拉阀单元组23包括的特斯拉阀单元24的数量可以是1个～3个。另一些实施例中，每一特斯拉阀单元组23包括的特斯拉阀单元24的数量也可以根据使用需要设置，只要能满足对特斯拉阀管路20对从进液口21向出液口22流动的流体形成的预设阻力大小的要求即可，在此不做限定。
一些实施例中，微流控阀门2包括毛细阀。
另一些实施例中，微流控阀门2包括疏水阀。需要说明的是，当微流控阀门2采用疏水阀时，对微流控阀门2的表面进行疏水改性。由于微流控阀门2中流道的高度会直接影响微流控阀门2的阻力，因此当需要设置打开微流控阀门2的临界转速极高时，对应的流道的高度极低，导致加工难度加大，此时通过进行疏水改性，能够适当增加微流控阀门2的流道的高度，降低加工难度。
基于图7所示实施例中提供的微流控阀门2，表一为在给定的圆心距位置上，进行测试，得到的与不同特斯拉阀管路20的高度对应的临界转速。其中，临界转速使微流控阀门2打开时，芯片本体1绕旋转中心轴转动的转速值。为了便于陈述，给定圆心距为旋转中心轴到特斯拉阀管路20的进液口21之间的距离，为3厘米。芯片本体1的材质为PMMA(polymethylmethacrylate聚甲基丙烯酸甲酯)，芯片本体1的厚度为1mm，不代表微流控阀门2只能在圆心距3厘米的空间上排布，亦不代表微流控阀门2只能在PMMA上使用，亦不代表芯片厚度只能为1mm。
表一
| 特斯拉阀管路20的高度 | 临界转速(rpm) |
| 50微米 | >3000 |
| 100微米 | 1500 |
| 200微米 | 600 |
| 400微米 | 300 |
| 600微米 | 200 |
| 1000微米 | 100 |
基于图7所示实施例中提供的微流控阀门2，表二为给定特斯拉阀管路20的高度，进行测试，得到的与不同的圆心距对应的临界转速。为了便于陈述，其中，给定特斯拉阀管路20的高度为100微米，芯片本体1的材质为PMMA，芯片本体1的厚度为1mm。
表二
基于图7所示实施例中提供的微流控阀门2，表三为给定给定圆心距和特斯拉阀管路20的高度，对六个微流控阀门2测试其稳定性。为了便于陈述，其中，圆心距为3厘米，特斯拉阀管路20的高度为100微米，芯片本体1的材质为PMMA，芯片本体1的厚度为1mm。
表三
| 转速(rpm) | 微流控阀门2的稳定性 |
| 1000 | 6个阀门均关闭 |
| 2000 | 6个阀门均打开 |
由表三可知，上述实施例中微流控阀门2具有较高的稳定性，即能够分别在不同的转速下保持稳定关闭或稳定打开。
一些实施例中，如图1所示，微流控阀门2的数量为多个，多个微流控阀门2环绕旋转中心轴彼此间隔设置。如此，能够将作为不同样品的试剂分别放入与多个微流控阀门2对应的多个进液腔30内，使当芯片本体1绕旋转中心轴转动时，能够实现多样品的检测。
可选地，多个微流控阀门2关于旋转中心轴旋转对称，从而当芯片本体1绕旋转中心轴转动时，彼此对称的微流控阀门2同步打开或关闭，使芯片本体1上的对称单元执行相同操作。
一些实施例中，如图1所示，微流控阀门2沿芯片本体1的径向延伸，以便于更好地利用芯片本体1上的空间。另一些实施例中，微流控阀门2的延伸方向也可以与芯片本体1的径向交叉设置，只要使特斯拉阀管路20的进液口21与旋转中心轴的距离小于特斯拉阀管路20的出液口22与旋转中心轴的距离即可，在此不做限定。
一些实施例中，如图1所示，微流控阀门2的数量为多个，微流控芯片还包括分别与多个进液腔30连通的至少一个分配管道50，以及一一对应地与分配管道50连通的加样仓60，分配通道位于对应的加样仓60远离旋转中心轴的一侧。如此，通过设置加样仓60，以加入试剂，并使试剂通过分配管道50进入对应的进液腔30内。
可选地，连接于同一分配通道的多个进液腔30的容积相同。
一些实施例中，如图1所示，微流控芯片还包括与反应腔40一一对应连通的虹吸阀70，以使反应腔40内的流体能够在芯片本体1停转后，在毛细力作用下通过虹吸阀70流出反应腔40。
进一步地，如图1所示，微流控芯片还包括与分配通道一一对应的废液通道80，废液通道80与对应的反应腔40连通，以收容完成反应后从反应腔40经过虹吸阀70流出反应腔40的流体。
基于上述实施例中提供的微流控芯片，提供一种微流控芯片的使用方法：
S110：将磁珠及酶冻干球预置于进液腔30内，将样本血浆与配套稀释液稀释混匀后加入到加样仓60，加样量为100-500ul；
S120：使芯片本体1以小于临界转速的第一预设转速绕旋转中心轴转动第一预设转动时间；
如此，使加样仓60内的流体在离心力作用下通过分配通道，填满进液腔30。可选地，临界转速为1200rpm～2000rpm，第一预设转速为500rpm～1000rpm，第一预设转动时间为20s～60s。
S130：使芯片本体1以大于临界转速的第二预设转速绕旋转中心轴转动第二预设转动时间；
如此，使微流控阀门2打开，进液腔30内的流体通过微流控阀门2流进对应的反应腔40内，开始反应。可选地，第二预设转速为1500rpm。
S140：使芯片本体1绕旋转中心轴转动第三预设转动时间，且芯片本体1的转速在第一预设转速区间内交替变化。
如此，促进冻干球溶解及混匀操作。可选地，第一预设转速区间为1000rpm～3000rpm，第三预设转动时间为10分钟～15分钟。
S150：使芯片本体1停止转动，且芯片本体1停止转动的时长为第一预设停转时间。
如此，使流体在毛细力作用下通过虹吸阀70。可选地，第一预设停转时间为10s～30s。
S160：使芯片本体1以第一预设转速绕旋转中心轴转动20s，使流体进入废液通道80。
进一步地，微流控芯片的使用方法还包括：
将清洗液加入加样仓60，加样量为100-500ul，使芯片本体1以第一预设转速绕旋转中心轴转动20s～60s，使清洗液填满进液腔30。再使芯片本体1以第二预设转速绕旋转中心轴转动，使清洗液进入反应腔40，进行交替变加速顺时针旋转，芯片本体1的转速在第一预设转速区间内交替变化，持续时间为3分钟。停止10-30s，使清洗液在毛细力作用下通过虹吸阀70。使芯片本体1以第一预设转速绕旋转中心轴转动20s，使液体到达废液通道80。重复2-3次。
添加底物至加样仓60，加样量为100-500ul。使芯片本体1以第一预设转速绕旋转中心轴转动20s～60s，使底物通过分配管道50，填满进液腔30。再使芯片本体1以第二预设转速绕旋转中心轴转动，使底物进入反应腔40，在此进行交替变加速顺时针旋转，转速在1分钟内维持1000-3000rpm交替变化，持续时间为3分钟。停止5分钟后进行检测。
以上所述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。
以上所述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，本申请专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：
芯片本体，具有旋转中心轴；
至少一个微流控阀门，所述微流控阀门包括特斯拉阀管路，所述特斯拉阀管路的相对两端分别具有进液口和出液口，所述进液口与所述旋转中心轴的距离小于所述出液口与所述旋转中心轴的距离，且所述特斯拉阀管路被配置为能够对从所述进液口向所述出液口流动的流体形成预设阻力；以及
分别与所述微流控阀门一一对应的进液腔和反应腔，所述进液腔与对应的所述微流控阀门的所述特斯拉阀管路的所述进液口连通，所述反应腔与对应的所述微流控阀门的所述特斯拉阀管路的所述出液口连通。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述特斯拉阀管路包括沿其延伸方向布设并彼此连通的多个特斯拉阀单元组，所述特斯拉阀单元组包括至少一个特斯拉阀单元；
每一所述特斯拉阀单元沿所述进液口指向所述出液口方向上的两端分别具有逆向进口端和逆向出口端，每一所述特斯拉阀单元被配置为能够阻挡流体从所述逆向进口端向所述逆向出口端流动，以使所述特斯拉阀管路被配置为能够对从所述进液口向所述出液口流动的流体形成预设阻力。
3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述特斯拉阀单元包括第一通道和位于所述第一通道一侧的第二通道，所述第一通道的出口与所述第二通道的出口朝向彼此靠近的一侧延伸，并交汇形成汇合通道。
4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，每一所述特斯拉阀单元组包括沿第一方向设置的至少两个所述特斯拉阀单元，同一所述特斯拉阀单元组中相邻的两个所述特斯拉阀单元彼此连通；
其中，所述第一方向与所述特斯拉阀管路的延伸方向相交设置。
5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述特斯拉阀管路包括沿其延伸方向布设并彼此连通的多个特斯拉阀单元；
每一所述特斯拉阀单元包括彼此相对设置且沿所述进液口指向所述出液口方向上错位布设的两个管道，所述两个管道均具有沿所述进液口指向所述出液口方向上的第一端和第二端；
所述两个管道包括第一管道和第二管道，第N个所述特斯拉阀单元的所述第一管道的所述第二端朝第N个所述特斯拉阀单元的所述第二管道延伸，并连接于第N+1个所述特斯拉阀单元的第一管道；第N个所述特斯拉阀单元的所述第二管道的所述第一端连接于第N个所述特斯拉阀单元的所述第一管道上位于第一端和所述第二端之间的部位，第N个所述特斯拉阀单元的所述第二管道的所述第二端朝第N+1个所述特斯拉阀单元的所述第一管道延伸，并连接于第N+1个所述特斯拉阀单元的第二管道上位于第一端和所述第二端之间的部位；第N+1个所述特斯拉阀单元的所述第一管道的所述第一端连接于第N个所述特斯拉阀单元的所述第二管道。
6.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，第N个所述特斯拉阀单元的所述第一管道的第二端位于第N+1个所述特斯拉阀单元的所述第一管道的第一端和第N+1个所述特斯拉阀单元的所述第二管道的第一端之间；
第N个所述特斯拉阀单元的所述第二管道的第二端位于第N+1个所述特斯拉阀单元的所述第二管道的第一端和第N+2个所述特斯拉阀单元的所述第一管道的第一端之间。
7.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，所述管道包括具有彼此连通的进液段和出液段，所述管道的所述第一端设置于所述进液段远离所述出液段的一端，所述管道的所述第二端设置于所述出液段远离所述进液段的一端，所述进液段被构造为呈直线状，所述出液段被构造为呈圆弧状。
8.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控阀门沿所述芯片本体的径向延伸。
9.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控阀门的数量为多个；
多个所述微流控阀门环绕所述旋转中心轴彼此间隔设置。
10.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控阀门包括毛细阀或疏水阀。
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