CN208500936U - 微流控芯片和生化检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及生化检测技术领域，特别涉及一种微流控芯片和生化检测装置。本实用新型所提供的微流控芯片，包括：反应腔；试剂进入流道，与反应腔液体连通，试剂经由试剂进入流道流入反应腔中；通断控制装置，设置于试剂进入流道上，并用于控制试剂进入流道的通断；和，气体容纳装置，具有气体容纳腔，气体容纳腔容量可变并密封地与反应腔气体连通，用于容纳反应腔排出的气体。通过设置气体容纳装置，本实用新型可以形成柔性密封方式，有效减小反应腔因热胀冷缩所受到的压力，提高微流控芯片的工作可靠性。

Description

微流控芯片和生化检测装置

技术领域

本实用新型涉及生化检测技术领域，特别涉及一种微流控芯片和生化检测装置。

背景技术

微流控芯片是在芯片上加工管路、反应腔室，并驱动试剂在管路和腔室中流动，以完成各种生物和化学过程的一种技术。近年来，微流控芯片开始向功能化和集成化方向飞速发展，诸如核酸扩增反应、免疫反应等重要的生物和化学过程成为新的热点。

伴随着生物化学反应在芯片上进行的同时，如何解决在芯片上产生的反应产物泄露对外界产生污染就是一个很关键的问题。目前通常的方法是用阀门来密封反应腔，阀门打开，试剂进入后，再封闭阀门，达到密闭的效果。但是这样反应腔和阀门之间至少需要两条流道，一条用于试剂进入，一条用于排出空气，设计会比较复杂。而且，这种情况下的密封是一种刚性密封，如果反应需要加热处理，则反应腔和阀门会因为热胀冷缩而受到压力，容易出现问题，降低微流控芯片的工作可靠性。

实用新型内容

本实用新型所要解决的一个技术问题是：提高微流控芯片的工作可靠性。

为了解决上述技术问题，本实用新型第一方面提供了一种微流控芯片，其包括：

反应腔；

试剂进入流道，与反应腔液体连通，试剂经由试剂进入流道流入反应腔中；

通断控制装置，设置于试剂进入流道上，并用于控制试剂进入流道的通断；和，

气体容纳装置，具有气体容纳腔，气体容纳腔容量可变并密封地与反应腔气体连通，用于容纳反应腔排出的气体。

可选地，气体容纳腔的腔壁为非弹性的。

可选地，气体容纳装置包括袋子。

可选地，袋子为塑料袋。

可选地，气体容纳腔的进气口设置于反应腔内的最高液面的上方。

可选地，气体容纳装置连通于反应腔的上部的两角中的一个，且试剂进入流道连通于反应腔的上部的两角中的另一个。

可选地，气体容纳装置热压或化学粘接于反应腔上。

可选地，通断控制装置包括阀。

可选地，微流控芯片为核酸扩增微流控芯片。

本实用新型第二方面还提供了一种生化检测装置，其包括本实用新型的微流控芯片。

本实用新型通过设置气体容纳装置，可以形成柔性密封方式，相对于现有的刚性密封方式，可以有效减小反应腔因热胀冷缩所受到的压力，减少热涨冷缩对反应腔的影响，提高微流控芯片的工作可靠性。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例进行详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1示出本实用新型一实施例的微流控芯片的结构示意简图。

图中：

1、反应腔；2、试剂进入流道；3、阀；4、塑料袋；41、进气口。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有开展创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

图1示出了本实用新型微流控芯片的一个实施例。参照图1，本实用新型所提供的微流控芯片，包括：

反应腔1；

试剂进入流道2，与反应腔1液体连通，试剂经由试剂进入流道2流入反应腔1中；

通断控制装置，设置于试剂进入流道2上，并用于控制试剂进入流道2的通断；和，

气体容纳装置，具有气体容纳腔I，气体容纳腔I容量可变并密封地与反应腔1气体连通，用于容纳反应腔1排出的气体。

基于上述设置，在需要试剂进入反应腔1时，可以打开通断控制装置，使试剂经由试剂进入流道2流入反应腔1中，反应腔1中因试剂流入而被挤压排出的气体则流入气体容纳腔I中，即，气体容纳腔I在试剂进入反应腔1的过程中容纳由反应腔1中排出的气体，这既方便试剂的顺利进入，又可以防止反应腔1内的气体在该过程中发生泄露；在试剂进入完成后，可以关闭通断控制装置，此时，在通断控制装置和气体容纳装置的配合下，反应腔1整体处于密封状态；而在检测试验过程中，若反应需要加热，则加热过程中，反应腔1内受热膨胀的气体会流入气体容纳腔I中，被气体容纳腔I容纳，使得气体因受热膨胀而对反应腔1增加的压力被释放掉，而冷却过程中，气体容纳腔I内的气体又会流回反应腔1中，填充反应腔1内气体因受冷收缩而空出的空间，使得气体因受冷收缩而对反应腔1减少的压力也得以弥补，可见，气体容纳装置可以释放掉被密封的反应腔1因热胀冷缩所受到的压力变化，防止反应腔1因承受压力变化而出现问题。

由上述分析可知，在本实用新型中，气体容纳装置可以通过与通断控制装置配合，对反应腔1形成柔性密封，降低反应腔1在反应过程中因受到热胀冷缩所带来的压力而出现问题的风险，有效提高微流控芯片的工作可靠性。

另外，不难理解，除了可以避免反应腔1因热胀冷缩而承受压力，本实用新型所设置的气体容纳装置同时也可以避免通断控制装置因热胀冷缩而承受压力，这有利于进一步提高微流控芯片的工作可靠性。

并且，由于气体容纳装置本身即可容纳由反应腔1排出的气体，因此，本实用新型无需再像现有技术一样在通断控制装置和反应腔1之间额外设置一条专门用于排出空气的流道，从而可以有效减少流道的数量，简化结构，方便实施。

本实用新型的气体容纳装置，其气体容纳腔I的腔壁可以设置为非弹性的，这样，由于相对于气体容纳腔I腔壁为弹性的情况，气体容纳腔I的容量变化并不依赖于自身腔壁的弹性变形，而是完全依赖于气体的进出，可以避免因气体容纳腔I腔壁弹性变形对反应腔1及通断控制装置产生反作用而影响反应腔1及通断控制装置的压力，因此，可以更可靠地减少反应腔1及通断控制装置在热胀冷缩过程中所受到的压力，从而更有效地提高微流控芯片的工作可靠性。

下面结合图1所示的实施例对本实用新型的微流控芯片予以进一步地说明。

如图1所示，在该实施例中，微流控芯片包括反应腔1、试剂进入流道2、阀3及塑料袋4。

其中，反应腔1为试剂发生反应的场所，其为生化反应提供发生空间。由图1可知，该实施例的反应腔1的纵截面呈矩形。

试剂进入流道2为试剂进入反应腔1的流经通道，其与反应腔1液体连通，使得试剂能够经由其流入反应腔1中。由图1可知，该实施例的试剂进入流道2连通于反应腔1的上部的两角中的一个(在图1中具体为反应腔1的左上角)。

阀3用作通断控制装置，其设置在试剂进入流道2上，用于控制试剂进入流道2的通断，以控制试剂是否进入反应腔1。其中，当阀3打开时，试剂进入流道2连通，试剂可以经由试剂进入流道2进入反应腔1；而当阀3关闭时，则试剂进入流道2断开，试剂无法再经由试剂进入流道2进入反应腔1，且使得反应腔1在进样口一侧被密闭。该实施例的阀3，可以为各种能够实现打开和关闭流道或连接和断开流道功能的并可以集成于微流控芯片上的阀门。

塑料袋4用作气体容纳装置，其内部空腔用作气体容纳腔I，该气体容纳空腔I通过其端部的进气口41与反应腔1密封地气体连通，用于容纳反应腔1排出的气体，随着气体进出而改变自身的容量，以实现对反应腔1内压力变化的释放，使反应腔1内的压力保持基本不变。由图1可知，塑料袋4连通于反应腔1的上部的两角中的另一个(在图1中具体为反应腔1的右上角)。

初始时，塑料袋4内几乎没有空气，呈扁平状。在微流控芯片的使用过程中，需要进液的时候，阀3打开，液体经由试剂进入流道2进入反应腔1，同时排出的空气进入塑料袋4的气体容纳腔I中，使得塑料袋4逐步充盈膨胀；进液完成之后，阀3关闭，封闭反应腔1的进液口，此时阀3与塑料袋4一起对整个反应腔1起到密封作用，且该密封由于塑料袋4的作用不再是刚性密封，而是一种柔性密封，因为这种情况下，如果反应过程需要加热或制冷，那么塑料袋4的气体容纳腔I能够容纳反应腔1排出的气体或者将气体重新排出至反应腔1中，释放掉压力，使得反应腔1和阀3不会因为密封而承受热胀冷缩过程中内部或者外部的压力，例如，在加热反应中，加热时，受热膨胀的空气会进入塑料袋4的气体容纳腔I中，使塑料袋4鼓起，此时反应腔1仍然在阀3和塑料袋4的作用下保持密封，且反应腔1和阀3不会因为密封而承受膨胀空气所带来的压力，而冷却时，塑料袋4又会扁下去，将气体容纳腔I中的气体重新释放至反应腔1中，防止反应腔1和阀3因为密封而承受收缩空气所带来的压力。

可见，该实施例的塑料袋4和阀3共同起到柔性密封的效果，其不仅能在进液过程中方便试剂进入反应腔1，还能在整个反应过程中保持整个反应腔1的密封，防止反应产物泄露引起污染，并能使得反应腔1和阀3不会因为密封后的热胀冷缩而承受内部或者外部的压力，从而可以有效防止反应腔1和阀3在需要加热或制冷的反应过程中出现问题，进而可以有效提高微流控芯片的工作可靠性。

并且，该实施例采用塑料袋4作为气体容纳装置，一方面，塑料袋4可以阻隔空气、水蒸汽及氧气等，达到良好的密封效果，另一方面，塑料袋4不会与反应腔1内的生化试剂反应，使用可靠性较高，使用寿命较长，再一方面，由于塑料袋4为非弹性的袋子，其气体容纳腔1的腔壁是非弹性的，因此，其可以避免因气体容纳腔I腔壁弹性变形对反应腔1及阀3产生反作用而影响反应腔1及阀3所承受的压力，从而可以更可靠地减少反应腔1及阀3在热胀冷缩过程中所受到的压力，更有效地提高微流控芯片的工作可靠性。当然，不难理解，除了采用塑料袋4，还可以采用其他材质的袋子，甚至袋子之外的其他结构作为气体容纳装置。

同时，由于塑料袋4可以容纳由反应腔1排出的气体，因此，反应腔1和阀3之间只需设置一条用于试剂进入的流道即可，而无需再额外设置一条专门用于排出空气的流道，具体地，由图1可知，该实施例的阀3与反应腔1之间只设置试剂进入流道2即可满足使用要求，结构更加简单。

而如前所述，在该实施例中，塑料袋4和试剂进入流道2分别连通于反应腔1的上部的两个角中的一个和另一个，这使得塑料袋4和试剂进入流道2均连接于反应腔1的上部，且二者位于反应腔1竖直中心线的两侧，布置合理，节约空间，且不仅便于试剂进入反应腔1，也便于气体进出气体容纳腔I，同时还有利于防止试剂进入塑料袋4对塑料袋4产生腐蚀等化学损伤。

另外，由图1可知，在该实施例中，进气口41被设置为高于反应腔1的顶壁，这使得进气口41能够始终位于反应腔1内最高液面的上方，可以更有效地避免反应腔1内的液体通过进气口41进入塑料袋4损伤塑料袋4，延长塑料袋4的使用寿命。

而为了使气体容纳腔I能够与反应腔1密封地气体连通，该实施例的塑料袋4热压于反应腔1上，具体地，塑料袋4热压于反应腔1的右上角，密封效果好，且工艺简单。但需要说明的是，除了采用热压方式，还可以采用化学粘接等其他方式，来实现气体容纳腔I与反应腔1之间的密封地气体连通。

综合上述可知，本实用新型的微流控芯片，密封性较好，且使用可靠性较高，其可以适用于各种微流控芯片，其中尤其适用于要求反应腔能够让试剂进入的同时又要求反应腔能在后续的反应过程中保持密封的微流控芯片，例如核酸扩增微流控芯片等。

将本实用新型的微流控芯片应用于生化检测装置，使其与进样装置等配合，可以实现生化检测装置更安全可靠地生化检测或试验过程。因此，本实用新型还提供了一种生化检测装置，其包括本实用新型的微流控芯片。

以上所述仅为本实用新型的示例性实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：

反应腔(1)；

试剂进入流道(2)，与所述反应腔(1)液体连通，试剂经由所述试剂进入流道(2)流入所述反应腔(1)中；

通断控制装置，设置于所述试剂进入流道(2)上，并用于控制所述试剂进入流道(2)的通断；和，

气体容纳装置，具有气体容纳腔(I)，所述气体容纳腔(I)容量可变并密封地与所述反应腔(1)气体连通，用于容纳所述反应腔(1)排出的气体。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述气体容纳腔(I)的腔壁为非弹性的。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述气体容纳装置包括袋子。

4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述袋子为塑料袋(4)。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述气体容纳腔(I)的进气口(41)设置于所述反应腔(1)内的最高液面的上方。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述气体容纳装置连通于所述反应腔(1)的上部的两角中的一个，且所述试剂进入流道(2)连通于所述反应腔(1)的上部的两角中的另一个。

7.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述气体容纳装置热压或化学粘接于所述反应腔(1)上。

8.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述通断控制装置包括阀(3)。

9.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片为核酸扩增微流控芯片。

10.一种生化检测装置，其特征在于，包括如权利要求1-9任一所述的微流控芯片。