CN116237102A - 一种微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本申请提供一种微流控芯片，涉及微流控技术领域，包括芯片本体，芯片本体上设置有容置池，容置池上设置进口以通过进口向容置池内加入样本液和油液；芯片本体上还设置有反应池和流道，反应池通过流道和容置池连通，以使容置池内的样本液和油液通过流道进入反应池中，在反应池与容置池之间还连通有气道，在容置池内设置有挡墙，挡墙至少阻隔于进口与容置池的气道连接口之间。一个容置池同时容置样本液和油液，通过一个流道进入反应池后形成油包水液滴；向容置池中加入样本液和油液不需等待，节省操作时间，提高检测效果，利于芯片小型化。挡墙在外部承压状态下，阻挡液体通过气道进入反应池。

Description

一种微流控芯片

技术领域

本申请涉及微流控技术领域，具体涉及一种微流控芯片。

背景技术

离心微流体技术处理旋转系统中生成均匀的油包水的微液滴的方法已作为常规技术应用。通过该方法使样本液和油液进入池子，在离心旋转状态池子中形成油包水液滴。

现有技术中，样本液和油液这两种不相融的液体混合形成油包水液滴的方法需要分步骤操作，一般先加入油液，待确保液滴外层的油状液体先加入了池子中之后，再加入水状的样本液，从而使得样本液进入池子中能够被油层包覆，形成油包水液滴。但是这种分步加入油液和样本液的操作方法，使得分步加入时步骤之间需要频繁等待，换言之，先加入油液后，需等待油液进入池子后，再加入样本液，这样延长了工作时间，降低了检测效率。

发明内容

本申请实施例的目的在于提供一种微流控芯片，避免了现有技术中分步加入油液和样本液时步骤之间的等待过程，节省操作时间，提高检测效率。

本申请实施例的一方面，提供了一种微流控芯片，包括芯片本体，所述芯片本体上设置有容置池，所述容置池上设置进口以通过所述进口向所述容置池内加入样本液和油液；所述芯片本体上还设置有反应池和流道，所述反应池通过所述流道和所述容置池连通，以使所述容置池内的所述样本液和油液通过所述流道进入所述反应池中，在所述反应池与所述容置池之间还连通有气道，在所述容置池内设置有挡墙，所述挡墙至少阻隔于所述进口与所述容置池的气道连接口之间。

可选地，所述挡墙沿所述容置池在所述芯片本体上的轮廓的周向环形设置，通过所述进口进入所述容置池的所述样本液和所述油液位于所述挡墙的围合区域内；所述挡墙设置有至少一个开口，所述开口朝向所述流道设置。

可选地，所述开口与所述流道和所述反应池的连接口的距离小于所述开口与所述气道和所述反应池的连接口的距离。

可选地，所述容置池的气道连接口和所述芯片本体的旋转中心的距离小于所述容置池的流道连接口和所述芯片本体的旋转中心的距离。

可选地，所述反应池的气道连接口位于所述芯片本体在旋转离心状态下、所述反应池内的液面之上。

可选地，所述容置池的中心和所述芯片本体的旋转中心的距离大于所述反应池的中心和所述芯片本体的旋转中心的距离。

可选地，所述挡墙由所述容置池远离所述进口的一侧底面向上凸起，所述挡墙的凸起高度大于所述容置池的深度的二分之一、且小于所述容置池的深度。

可选地，所述流道包括总流道和至少一个与所述总流道连通的支流道，所述总流道和所述容置池连通，至少一个所述支流道和所述反应池连通。

可选地，所述支流道的数量为N，N个所述支流道之间的尺寸差异不超过80%，所述支流道的尺寸至少包括所述支流道的内径和所述支流道的长度。

本申请实施例提供的微流控芯片，芯片本体上设置有容置池和反应池，容置池设置进口，通过进口向容置池内加入样本液和油液，两种互不相融的液体可以一次性连续加入容置池，步骤之间不必相互等待；也可同步加入容置池，两种液体的加入顺序不限制；容置池和反应池通过流道连通，由于油的密度大于样本液的密度，当芯片本体在离心旋转运动开始后，在离心场作用下使得油液先进入流道，油液与样本液都是通过同一个流道进入反应池，根据两种液体的密度实现分层顺序进入反应池中，实现在反应池中形成油包水液滴。本申请仅设置一个容置池，同时容置样本液和油液，保证了样本液和油液通过一个流道进入反应池后，即可形成油包水液滴；向容置池中加入样本液和油液不需等待，可依次连续加入或同步加入两种液体，也不需限制两种液体的加入顺序，相较于现有技术，节省了操作时间，提高了检测效果；而且相较于现有技术两个容腔分别容置样本液和油液，通过两个流道分别进入反应池的设置来说，本申请一个容置池和一个流道的结构，对比现有技术节省了一个容腔和一个流道的设置，从而对芯片小型化以及芯片上的布局紧凑设计具有积极地贡献。

同时，在容置池和反应池之间还设置用于平衡压力的气道，并且，为了避免容置池中的样本液和油液进入气道，还在容置池内设置有挡墙，挡墙至少阻隔于进口与容置池的气道连接口之间，当通过容置池的进入向容置池加入液体后，在进口上盖合盖子时，盖子对容置池积压的压力，有可能使得刚加入的液体挤压入气道中，进而会影响油液先进入反应池而无法在反应池内形成油包水液滴，本申请通过挡墙的设置，在外部承压状态下，积压的压力会使得液体首先向流道方向流动，阻挡样本液或者油液通过气道进入反应池；除此之外，挡墙还能够对容置池提供厚度方向的强度的支撑，提高容置池的强度。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对本申请实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1是本实施例提供的微流控芯片结构示意图之一；

图2是本实施例提供的微流控芯片结构示意图之二；

图3是本实施例提供的微流控芯片结构示意图之三。

图标：10-芯片本体；100-容置池；100a-进口；100b-挡墙；100c-开口；101-反应池；101a-排气口；102-流道；1020-总流道；1021-支流道；102a-流道连接口；103-气道；103a-气道连接口。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。

在本申请的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”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，或者是该申请产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，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”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

现有技术中，通过混合两种不相融液体形成油包水液滴的方法，需要分步骤操作，先加入油液，待确保液滴外层的油状液体先加入池子之后，再加入水样的样本，从而使得样本液滴进入池子中能够被油层包覆，形成油包水液滴。目前这种形成油包水液滴的方式复杂，需要分别操作，步骤之间需要频繁等待，也延长了工作时间。

有鉴于此，为解决上述问题，请参照图1所示，本申请实施例提供一种微流控芯片，包括：芯片本体10，芯片本体10上设置有容置池100，容置池100上设置进口100a以通过进口100a向容置池100内加入样本液和油液；芯片本体10上还设置有反应池101和流道102，反应池101通过流道102和容置池100连通，以使容置池100内的样本液和油液通过流道102进入反应池101中，在反应池101与容置池100之间还连通有气道103，在容置池100内设置有挡墙100b，挡墙100b至少阻隔于进口100a与容置池100的气道连接口103a之间，用于阻挡样本液或者油液通过气道103进入反应池101。

芯片本体10上设置有多种不同功能的池子，本申请的容置池100和反应池101属于多种池子中的两种；容置池100设置进口100a，样本液和油液通过进口100a被注入到容置池100中；示例地，进口100a可以有一个，样本液和油液通过同一个进口100a依次连续加入到容置池100中，加入样本液的步骤和加入油液的步骤之间不必相互等待；进口100a还可以有两个，用于分别加入样本液和油液，此时，样本液和油液可分别通过两个进口100a同步加入至容置池100中。

容置池100通过流道102还连通反应池101，以使容置池100中的样本液和油液经同一个流道102进入反应池101中，当样本液和油液均进入反应池101后，芯片本体10通过旋转离心设备进行离心旋转，使得进入反应池101的样本液和油液在离心旋转的带动下形成油包水液滴。

其中，向容置池100中先加入样本液或者先加入油液均可，由于油的密度大于样本液的密度，从而在旋转离心开始后，在离心场作用下使得油液先进入流道102。由于油液与样本液都是通过同一个流道102进入反应池101，依据两种液体的密度实现分层顺序进入反应池101中以实现油包水液滴。

通过上述设置，能够保证在反应池101中形成油包水液滴的前提下，不必如现有技术中，需要先加入一种液体，等待确保液体进入反应池101中足够的量后，再加入另一种液体，而是可以同步或者连续的依次加入两种液体，节省了操作时间，提高了检测效率。

此外，反应池101与容置池100之间除了通过一个流道102连通外，两者之间还连通有一个气道103，以保持容置池100和反应池101之间的压力平衡。

在容置池100内还设置挡墙100b，挡墙100b沿容置池100的周向方向设置形成凸起，挡墙100b至少阻隔于进口100a与容置池100的气道连接口103a之间，用于阻挡样本液或者油液通过气道103进入反应池101。

挡墙100b是在容置池100内、由容置池100的底面向上形成的凸起，当通过容置池100的进口100a向容置池100内加入样本液或者油液后，可通过盖子盖合容置池100的进口100a，盖子对容置池100积压的压力，有可能使得刚加入的液体挤压入气道103中，影响油液先进入反应池101的要求；通过挡墙100b的设置，就是为了阻挡样本液或油液进入气道103，容置池100在外部承压状态下，积压的压力会使得油液首先向流道102方向流动。此外，挡墙100b的设置，还能够对容置池100提供厚度方向的强度的支撑。

由此，综上，本申请实施例提供的微流控芯片，芯片本体10上设置有容置池100和反应池101，容置池100设置进口100a，通过进口100a向容置池100内加入样本液和油液，两种互不相融的液体可以一次性连续加入容置池100，步骤之间不必相互等待；也可同步加入容置池100，两种液体的加入顺序不限制；容置池100和反应池101通过流道102连通，由于油的密度大于样本液的密度，当芯片本体10在离心旋转运动开始后，在离心场作用下使得油液先进入流道102，油液与样本液都是通过同一个流道102进入反应池101，根据两种液体的密度实现分层顺序进入反应池101中，实现在反应池101中形成油包水液滴。本申请仅设置一个容置池100，同时容置样本液和油液，保证了样本液和油液通过一个流道102进入反应池101后，即可形成油包水液滴；向容置池100中加入样本液和油液不需等待，可依次连续加入或同步加入两种液体，也不需限制两种液体的加入顺序，相较于现有技术，节省了操作时间，提高了检测效果；而且相较于现有技术两个容腔分别容置样本液和油液，通过两个流道102分别进入反应池101的设置来说，本申请一个容置池100和一个流道102的结构，对比现有技术节省了一个容腔和一个流道102的设置，从而对芯片小型化以及芯片上的布局紧凑设计具有积极地贡献。

同时，在容置池100和反应池101之间还设置用于平衡压力的气道103，并且，为了避免容置池100中的样本液和油液进入气道103，还在容置池100内设置有挡墙100b，挡墙100b至少阻隔于进口100a与容置池100的气道连接口103a之间，当通过容置池100的进入向容置池100加入液体后，在进口100a上盖合盖子时，盖子对容置池100积压的压力，有可能使得刚加入的液体挤压入气道103中，进而会影响油液先进入反应池101而无法在反应池101内形成油包水液滴，本申请通过挡墙100b的设置，在外部承压状态下，积压的压力会使得液体首先向流道102方向流动，阻挡样本液或者油液通过气道103进入反应池101；除此之外，挡墙100b还能够对容置池100提供厚度方向的强度的支撑，提高容置池100的强度。

进一步地，在本申请的一个实现方式中，如图2和图3所示，挡墙100b沿容置池100在芯片本体10上的轮廓的周向环形设置，通过进口100a进入容置池100的样本液和油液位于挡墙100b的围合区域内；挡墙100b设置有至少一个开口100c，开口100c朝向流道102设置。

挡墙100b沿容置池100一圈设置，容置池100与气道连接口103a位于挡墙100b外，从容置池100进口100a加入的样本液和油液进入挡墙100b所在的闭合区域，通过挡墙100b上的开口100c进入流道102、再进入反应池101。

挡墙100b设置有开口100c，开口100c可以有一个或者多个，开口100c靠近流道102和反应池101的连接口、远离气道103和反应池101的连接口。

这样一来，容置池100内的液体经挡墙100b的开口100c进入流道102，进而进入反应池101，而避免容置池100内的液体进入气道103。

在本申请的一个实施例中，开口100c与容置池100的流道连接口102a的距离小于开口100c与容置池100的气道连接口103a的距离。换言之，开口100c靠近容置池100的流道连接口102a、远离容置池100的气道连接口103a，便于挡墙100b内的液体经开口100c进入流道102。

示例地，容置池100为四边形结构，容置池100和反应池101的流道连接口102a与容置池100和反应池101的气道连接口103a对角设置，对角设置时，两个连接口的距离较远，而气道连接口103a通过挡墙100b被阻挡，因此使得容置池100内的液体均朝向流道连接口102a汇集，经流道102流入反应池101，而避免容置池100内的液体流入气道103。当然，四边形的容置池100仅仅是本申请的一个示例，本申请的容置池100和反应池101也可以为其他形状，其具体形状可不做限定，并不以上述为限。

气道103的设置是为了平衡容置池100和反应池101之间的压力，气道103内不应进入液体，因此反应池101的气道连接口103a位于芯片本体10在旋转离心状态下、反应池101内的液面之上。

容置池100中的样本液和油液进入反应池101后，芯片本体10在离心旋转状态下，使得进入反应池101的样本液和油液形成油包水液滴。因此反应池101的气道连接口103a要位于反应池101内的液面之上，避免离心旋转时，反应池101内的液体倒流进入气道103。

同理，反应池101上流道连接口102a也需位于芯片本体10在旋转离心状态下、反应池101内的液面之上，避免反应池101内的液体经过流道连接口102a而倒流进入流道102。

除此之外，在反应池101上也可设置排气口101a，以用于平衡反应池101内外的压差。

容置池100的气道连接口103a和芯片本体10的旋转中心的距离小于容置池100的流道连接口102a和芯片本体10的旋转中心的距离。也就是说，相较于容置池100的流道连接口102a来说，容置池100的气道连接口103a更靠近旋转中心，这样才能在离心旋转的时候，液体都会因为离心而远离转动中心，所以气道103能够在液面之上。

容置池100的中心和芯片本体10的旋转中心的距离小于反应池101的中心和芯片本体10的旋转中心的距离。容置池100更靠近芯片本体10的旋转中心、反应池101距离芯片本体10的旋转中心更远，也是进一步地提高了离心旋转作用力对反应池101的影响，使得反应池101内更好地形成油包水液滴。

进一步地，挡墙100b由容置池100远离进口100a的一侧的底面向上凸起，挡墙100b的凸起高度大于容置池100的深度的二分之一、且小于容置池100的深度。

挡墙100b的设置是为了避免容置池100内的样本液和油液流入气道103，因此挡墙100b需具有一定的高度，将其高度限制在容置池100深度的二分之一和容置池100的深度之间，这样通过挡墙100b阻挡液体流入气道103的效果加倍呈现。

容置池100中的液体进入反应池101时，液体的流动速度可以通过离心旋转的速度调节；也可以通过流道102连接反应池101的连接口的数量调节。

示例地，流道102包括总流道1020和至少一个与总流道1020连通的支流道1021，总流道1020和容置池100连通，至少一个支流道1021和反应池101连通。

支流道1021可以有一个,也可以有多个,当支流道1021有多个时,每个支流道1021和反应池101均有一个连接口，多个支流道1021就对应多个连接口，换言之，流道102和反应池101的连接口可以是一个至多个，支流道1021数量不同时，容置池100内的液体流入反应池101的速度不同，起到调节流速的作用。操作时，容置池100内的液体先进入同一个总流道1020，然后经总流道1020进入不同的支流道1021，从而进入反应池101。在此基础上，多个支流道1021之间的间距相等，以使多个支流道1021等间距排布。

并且，支流道1021的数量为N，N为大于等于1的整数，N个支流道1021之间的尺寸差异不超过80%，支流道1021的尺寸至少包括支流道1021的内径和支流道1021的长度，这样便于总流道1020内的液体的流量均衡地分布至各支流道1021，不因总流道1020内径和长度过小，而无法支持N个支流道1021的总流量，致使支流道1021断流，影响液体进入反应池101的速度。

进入反应池101的液体在反应池101内做离心旋转运动，反应池101远离旋转中心的侧壁至少包括垂直于反应池101的底面的平面、和反应池101的底面形成夹角的斜面或者弧面。

当芯片本体10在离心旋转状态时，反应池101内的液体贴合反应池101远离旋转中心的侧壁做离心旋转运动，该侧壁可以为平面、斜面或弧面等，具体不限。反应池101远离旋转中心的侧壁为斜面或弧面时，相较于平面来说，会使得贴合该侧壁做离心旋转运动时的速度更快，本领域技术人员可根据实际需要设置侧壁的具体形状。

以上所述仅为本申请的实施例而已，并不用于限制本申请的保护范围，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：芯片本体，所述芯片本体上设置有容置池，所述容置池上设置进口以通过所述进口向所述容置池内加入样本液和油液；所述芯片本体上还设置有反应池和流道，所述反应池通过所述流道和所述容置池连通，以使所述容置池内的所述样本液和油液通过所述流道进入所述反应池中，在所述反应池与所述容置池之间还连通有气道，在所述容置池内设置有挡墙，所述挡墙至少阻隔于所述进口与所述容置池的气道连接口之间。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述挡墙沿所述容置池在所述芯片本体上的轮廓的周向环形设置，通过所述进口进入所述容置池的所述样本液和所述油液位于所述挡墙的围合区域内；所述挡墙设置有至少一个开口，所述开口朝向所述流道设置。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述开口与所述容置池的流道连接口的距离小于所述开口与所述容置池的气道连接口的距离。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述容置池的气道连接口和所述芯片本体的旋转中心的距离小于所述容置池的流道连接口和所述芯片本体的旋转中心的距离。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述反应池的气道连接口位于所述芯片本体在旋转离心状态下、所述反应池内的液面之上。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述容置池的中心和所述芯片本体的旋转中心的距离小于所述反应池的中心和所述芯片本体的旋转中心的距离。

7.根据权利要求1至6任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述挡墙由所述容置池远离所述进口的一侧底面向上凸起，所述挡墙的凸起高度大于所述容置池的深度的二分之一、且小于所述容置池的深度。

8.根据权利要求1至6任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述流道包括总流道和至少一个与所述总流道连通的支流道，所述总流道和所述容置池连通，至少一个所述支流道和所述反应池连通。

9.根据权利要求8所述的微流控芯片，其特征在于，所述支流道的数量为N，N个所述支流道之间的尺寸差异不超过80%，所述支流道的尺寸至少包括所述支流道的内径和所述支流道的长度。

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