CN210079553U - 试剂顺序加载结构、离心微流控装置及分析装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及试剂顺序加载结构、离心微流控装置及分析装置，试剂顺序加载结构包括出液管道、液控腔室、收集腔室及至少二加载腔室；出液管道连通液控腔室及收集腔室；各加载腔室分别对应设有液控管道及加载管道；收集腔室设有收集腔孔，液控腔室设有注液孔，与旋转中心的距离按从小到大顺序排列为：注液孔、出液管道的进液端、出液管道的出液端；加载腔室分别通过其对应的液控管道连通液控腔室，且各液控管道的连通端与注液孔的距离相异设置。适用于离心微流控装置，无需使用各种阀就能实现多种试剂顺序加载，降低了设计难度且节约了加工成本；可通过控制离心转速控制不同试剂加载的时间间隔，通过调整不同加载腔室的试剂就可实现试剂的顺序加载。

Description

试剂顺序加载结构、离心微流控装置及分析装置

技术领域

本申请涉及离心微流控领域，特别是涉及试剂顺序加载结构、离心微流控装置及分析装置。

背景技术

微流控(Microfluidics)是指在亚毫米尺度上操控液体，其中，亚毫米尺度一般为几微米到几百微米。微流控技术将生物和化学领域所涉及的基本操作单位，甚至于把整个化验室的功能，包括采样、稀释、反应、分离、检测等集成在一个小型芯片上，故又称芯片实验室(Lab-on-a-Chip)。这种芯片一般是由各种储液池和相互连接的微通道网络组成，能很大程度缩短样本处理时间，并通过精密控制液体流动，实现试剂耗材的最大利用效率。微流控为生物医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测等众多领域的应用提供了极为广阔的前景。微流控系统是指在亚毫米尺度上操控液体的装置。在产业化中，微流控一般分为以下几大类型：压力(气压或者液压) 驱动式微流控，离心微流控，液滴微流控，数字化微流控，纸质微流控等。离心微流控隶属于微流控的一个分支，特指通过转动离心微流控芯片来驱动液体的流动，从而实现使用离心力在亚毫米尺度上操控液体。离心微流控将生物和化学领域所涉及的基本操作单位集成在一个小型碟式的(disc-shaped)芯片上。除了微流控所特有的优点外，由于离心微流控只需要一个电机来提供液体操控所需要的力，所以整个设备更为简洁紧凑。而碟片式芯片上的无处不在的离心场既能使得液体驱动更为有效，确保管道内没有残留液体，又能有效的实现基于密度差异的样本分离，也能让并行处理更为简单。微流控能很好地满足即时诊断(Point-of-caretesting，POCT)小型化仪器的需求，因此，离心微流控也被越来越多的应用在即时诊断(POCT)中。

微流控应用在体外诊断领域时，非常重要而且关键的操作就是让试剂按照一定的顺序发生反应，最后得到诊断结果。而要想实现多种试剂按照一定顺序发生反应，前提条件就是要实现多种试剂按照一定顺序加载到指定的反应腔室。在离心微流控中，试剂的顺序加载主要依靠阀来实现，所述阀包括毛细阀，虹吸阀，石蜡阀等。微流控芯片按照设定的转速时序转动时，不同的试剂会依次突破不同的阀，从而实现试剂的顺序加载。但是阀的使用往往会增加整个微流控芯片的加工成本，而且用阀来实现的顺序加载往往重复性和可靠性难以得到保证。并且，在离心微流控中，这些阀的实现都不太容易。毛细阀对管道的加工精度要求很高，而且毛细阀本身会跟液体试剂在材料表面的接触角有关，往往不同的试剂需要不同的管道尺寸来实现毛细阀的效果；虹吸阀需要对虹吸管道做亲水性处理，这种处理的工艺要求很高，往往会大大增大芯片的加工成本；石蜡阀中石蜡的融化往往需要仪器进行对应温度控制，增加了仪器的设计难度。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种试剂顺序加载结构、离心微流控装置及分析装置。

一种试剂顺序加载结构，其用于设置在具有旋转中心的离心微流控装置中，所述试剂顺序加载结构包括出液管道、液控腔室、收集腔室及至少二加载腔室；所述出液管道的进液端连通所述液控腔室，所述出液管道的出液端连通所述收集腔室；所述出液管道具有增阻结构；所述试剂顺序加载结构于每一所述加载腔室分别对应设有液控管道及加载管道；所述收集腔室设有收集腔孔，所述液控腔室设有注液孔，所述注液孔与所述出液管道的进液端分别位于所述液控腔室的两端，且与所述旋转中心的距离按从小到大顺序排列为：所述注液孔、所述出液管道的进液端、所述出液管道的出液端；各所述加载腔室分别通过其对应的所述液控管道连通所述液控腔室，且每一所述液控管道具有与所述液控腔室相连通、且位于所述出液管道的进液端与所述注液孔之间的连通端，各所述连通端与所述注液孔的距离相异设置；各所述加载腔室还分别通过其对应的所述加载管道连通所述收集腔室，且与所述旋转中心的距离按从小到大顺序排列为：所述加载腔室与其所述液控管道相连通的位置、所述加载腔室、所述加载腔室与其所述加载管道相连通的位置。上述试剂顺序加载结构，适用于离心微流控装置中，设计非常巧妙，无需使用各种阀，只需要处在离心转动环境下就能够实现多种试剂顺序加载，实现简单，降低了设计难度且节约了加工成本；尤其是可以通过控制离心转速，从而控制不同试剂加载的时间间隔，给试剂反应或者试剂处理预留好时间；进一步地，通过调整不同试剂在不同加载腔室就可以实现任意种试剂的顺序加载。

在其中一个实施例中，所述收集腔孔位于所述收集腔室最接近所述液控腔室的位置且所述收集腔孔与所述出液管道的出液端间隔设置。在其中一个实施例中，所述加载腔室亦设有注液孔。在其中一个实施例中，所述加载腔室中设有储液容器且所述储液容器具有释液结构。

在其中一个实施例中，所述释液结构为旋转释液结构或热熔释液结构。

在其中一个实施例中，所述旋转释液结构包括膜层及其旋转破裂件。

在其中一个实施例中，所述加载腔室设有开口及盖设于所述开口的封盖部。

在其中一个实施例中，所述试剂顺序加载结构包括三个所述加载腔室，三个所述加载腔室分别为第一试剂加载腔室、第二试剂加载腔室及第三试剂加载腔室，且与所述注液孔的距离按从小到大顺序排列为：所述第一试剂加载腔室的连通端、所述第二试剂加载腔室的连通端、所述第三试剂加载腔室的连通端。

在其中一个实施例中，所述液控管道的通过面积为0.001至0.03平方毫米；所述增阻结构包括相连通的至少二处弯曲部及/或缩小设置的通过面积；所述试剂顺序加载结构具有疏水性塑料本体，所述出液管道、所述液控腔室、所述收集腔室及各所述加载腔室均开设于所述疏水性塑料本体中；所述收集腔室包括收集腔、获取腔与废液腔，以所述收集腔的中心与所述旋转中心的连线为参照线，所述获取腔与所述废液腔分别位于所述参照线的两侧；各所述加载腔室分别通过其对应的所述加载管道连通所述收集腔，所述出液管道的出液端连通所述废液腔；所述收集腔通过获取管道连通所述获取腔，所述收集腔还通过废液管道连通所述废液腔；所述获取腔设有获取腔孔，所述获取腔孔位于所述获取腔靠近所述旋转中心的位置且与所述获取管道间隔设置；所述废液腔设有废液腔孔，所述废液腔孔位于所述废液腔最接近所述液控腔室的位置且与所述出液管道的出液端间隔设置；所述收集腔设有出口，所述收集腔通过所述出口分别连通所述获取腔及所述废液腔；所述出口设有滤膜；所述试剂顺序加载结构包括三个所述加载腔室，三个所述加载腔室分别为样本腔室、清洗液腔室及洗脱液腔室，且与所述注液孔的距离按从小到大顺序排列为：所述样本腔室的连通端、所述清洗液腔室的连通端、所述洗脱液腔室的连通端。

一种离心微流控装置，其包括任一项所述试剂顺序加载装置。

一种分析装置，其包括所述离心微流控装置。

附图说明

图1为本申请一实施例的结构示意图；图2为图1所示实施例的A处放大示意图；图3为图1所示实施例的另一方向示意图；图4为图1所示实施例的另一方向的缩小示意图；图5为图1所示实施例的另一方向示意图；图6为图5 所示实施例的B处放大示意图；图7为图1所示实施例的另一方向示意图；图8 为图7所示实施例的C处放大示意图；图9为本申请另一实施例的结构示意图；图10为图9所示实施例的另一方向的缩小示意图；图11为图9所示实施例的另一方向示意图；图12为图9所示实施例的另一方向示意图；图13为图12所示实施例的D处放大示意图；图14为图13所示实施例的F处放大示意图；图 15为图12所示实施例的E处放大示意图；图16为图9所示实施例的另一方向示意图；图17为图16所示实施例的G处放大示意图；图18为图16所示实施例的H处放大示意图。

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。在本申请一个实施例中，一种试剂顺序加载结构，其用于设置在具有旋转中心的离心微流控装置中，试剂顺序加载结构包括出液管道、液控腔室、收集腔室及至少二加载腔室；出液管道的进液端连通液控腔室，出液管道的出液端连通收集腔室；出液管道具有增阻结构；试剂顺序加载结构于每一加载腔室分别对应设有液控管道及加载管道；收集腔室设有收集腔孔，液控腔室设有注液孔，注液孔与出液管道的进液端分别位于液控腔室的两端，且与旋转中心的距离按从小到大顺序排列为：注液孔、出液管道的进液端、出液管道的出液端；各加载腔室分别通过其对应的液控管道连通液控腔室，且每一液控管道具有与液控腔室相连通、且位于出液管道的进液端与注液孔之间的连通端，各连通端与注液孔的距离相异设置；各加载腔室还分别通过其对应的加载管道连通收集腔室，且与旋转中心的距离按从小到大顺序排列为：加载腔室与其液控管道相连通的位置、加载腔室、加载腔室与其加载管道相连通的位置。上述试剂顺序加载结构，适用于离心微流控装置中，设计非常巧妙，无需使用各种阀，只需要处在离心转动环境下就能够实现多种试剂顺序加载，实现简单，降低了设计难度且节约了加工成本；尤其是可以通过控制离心转速，从而控制不同试剂加载的时间间隔，给试剂反应或者试剂处理预留好时间；进一步地，通过调整不同试剂在不同加载腔室就可以实现任意种试剂的顺序加载。在其中一个实施例中，试剂顺序加载结构包括以下实施例的部分结构或全部结构；即试剂顺序加载结构包括以下的部分技术特征或全部技术特征。在其中一个实施例中，如图1所示，一种试剂顺序加载结构，其用于设置在具有旋转中心999的离心微流控装置中，亦即试剂顺序加载结构具有旋转中心999或者可沿旋转中心999旋转。在其中一个实施例中，试剂顺序加载结构具有圆柱形本体100，在其中一个实施例中，试剂顺序加载结构具有扁平形状的圆柱形本体。在其中一个实施例中，试剂顺序加载结构具有矩形本体或中心对称结构本体例如正多边形本体。在其中一个实施例中，试剂顺序加载结构包括出液管道、液控腔室、收集腔室及至少二个加载腔室，其中，液控腔室用于通过加注液体及其在旋转时的液面位置来实现试剂顺序加载控制，收集腔室用于通过出液管道收集液控腔室中的液体，加载腔室用于容置需要加载的试剂，相异的加载腔室用于容置相异的试剂，各实施例中，试剂是液态的；在其中一个实施例中，如图1、图3及图5所示，试剂顺序加载结构包括出液管道220、液控腔室200、收集腔室600及三个加载腔室，在其中一个实施例中，按试剂加载顺序，三个加载腔室分别为第一试剂加载腔室300、第二试剂加载腔室400及第三试剂加载腔室500；且与注液孔210的距离按从小到大顺序排列为：第一试剂加载腔室的连通端、第二试剂加载腔室的连通端、第三试剂加载腔室的连通端；如图1至图3、及图5至图8所示，即第一试剂加载腔室300的连通端315 与注液孔210的距离小于第二试剂加载腔室400的连通端415与注液孔210的距离，第二试剂加载腔室400的连通端415与注液孔210的距离小于第三试剂加载腔室500的连通端515与注液孔210的距离，这是为了确保试剂加载顺序，先加第一试剂加载腔室中的第一试剂例如样本，再加第二试剂加载腔室中的第二试剂例如清洗液，最后加第三试剂加载腔室中的第三试剂例如洗脱液。可以理解的是，当需要调整试剂加载顺序时，只需调整加载腔室内的试剂位置，或者调整加载腔室即可，应用简单、方便。

在其中一个实施例中，试剂顺序加载结构具有疏水材料本体，出液管道220、液控腔室200、收集腔室600及各加载腔室均开设于疏水材料本体中。该实施例中，即圆柱形本体100为疏水材料本体。在其中一个实施例中，试剂顺序加载结构具有疏水性塑料本体，即圆柱形本体100为疏水性塑料本体，出液管道220、液控腔室200、收集腔室600及各加载腔室均开设于疏水性塑料本体中；疏水性塑料本体包括疏水性塑料的本体结构，或者进行了表面疏水化处理的塑料的本体结构。进一步地，在其中一个实施例中，疏水材料本体或疏水性塑料本体为 PMMA(polymethyl methacrylate，聚甲基丙烯酸甲酯)、PDMS(polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)、PC(Polycarbonate,聚碳酸酯)、ABS(Acrylonitrile-Butadiene-Styrene，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、COC (copolymersof cycloolefin，环烯烃共聚物)或COP(Cyclo Olefin Polymer，环烯烃聚合物)制件。采用疏水材料本体例如疏水性塑料本体的设计，有利于增强出液管道及液控管道的疏水性，从而避免液控腔室的液体尤其是水进入或者顺畅地进入出液管道及/或液控管道，进而一方面控制液控腔室的液体进入收集腔室或者废液腔的速率，以控制加样反应或加样处理的时间，另一方面避免液控腔室的液体通过液控管道进入加载腔室。疏水性塑料本体即为一种增阻结构。

在其中一个实施例中，请一并参考图6，出液管道220的进液端221连通液控腔室200，出液管道的出液端222连通收集腔室600；请一并参考图9，出液管道220的进液端221的通过面积大于第一连通端315、第二连通端415及第三连通端515中任一项的通过面积。这样的设计，有利于使得液控腔室200中的液体从出液管道220的进液端221流出。

在其中一个实施例中，试剂顺序加载结构于每一加载腔室分别对应设有液控管道及加载管道；如图1所示，试剂顺序加载结构于第一试剂加载腔室300 设有连通第一试剂加载腔室300的第一液控管道310及第一加载管道320，试剂顺序加载结构于第二试剂加载腔室400设有连通第二试剂加载腔室400的第二液控管道410及第二加载管道420，试剂顺序加载结构于第三试剂加载腔室500 设有连通第三试剂加载腔室500的第三液控管道510及第三加载管道520。在其中一个实施例中，各加载腔室分别通过其对应的液控管道连通液控腔室，且每一液控管道具有与液控腔室200相连通且位于出液管道220的进液端221与注液孔210之间的连通端，各连通端与注液孔210的距离相异设置；如图1至图3、及图5至图8所示，第一试剂加载腔室300通过第一液控管道310连通液控腔室200，通过第一加载管道320连通收集腔室600；第一液控管道310具有顺序连通的第一一连接管311、第一二连接管312、第一三连接管313及第一四连接管314，且于第一一连接管311的端部处具有第一连通端315，第一连通端315 连通液控腔室200，第一四连接管314连通第一试剂加载腔室300；第二试剂加载腔室400通过第二液控管道410连通液控腔室200，通过第二加载管道420连通收集腔室600；第二液控管道410具有顺序连通的第二一连接管411、第二二连接管412、第二三连接管414及第二四连接管414，且于第二一连接管411的端部处具有第二连通端415，第二连通端415连通液控腔室200，第二四连接管 414连通第二试剂加载腔室400；第三试剂加载腔室500通过第三液控管道510 连通液控腔室200，通过第三加载管道520连通收集腔室600；第三液控管道510 具有顺序连通的第三一连接管511、第三二连接管512、第三三连接管513及第三四连接管514，且于第三一连接管511的端部处具有第三连通端515，第三连通端515连通液控腔室200，第三四连接管514连通第三试剂加载腔室500。

请一并参考图6，第一液控管道310与液控腔室200相连通且具有第一连通端315，第二液控管道410与液控腔室200相连通且具有第二连通端415，第三液控管道510与液控腔室200相连通且具有第三连通端515，第一连通端315、第二连通端415及第三连通端515与注液孔210的距离相异设置，这样的设计，在试剂顺序加载结构转动时，液控腔室200液面从注液孔210至出液管道220 的进液端221缓慢下降，顺序降到第一连通端315、第二连通端415、第三连通端515；当液控腔室200中的液面降到第一连通端315以下时，第一液控管道 310通过第一连通端315、液控腔室200及注液孔210连通外部环境，在大气压力及离心力的共同作用下，第一试剂加载腔室300中的第一试剂从第一加载管道320进入收集腔室600；当液控腔室200中的液面降到第二连通端415以下时，第二液控管道410通过第二连通端415、液控腔室200及注液孔210连通外部环境，在大气压力及离心力的共同作用下，第二试剂加载腔室400中的第二试剂从第二加载管道420进入收集腔室600；当液控腔室200中的液面降到第三连通端515以下时，第三液控管道510通过第三连通端515、液控腔室200及注液孔 210连通外部环境，在大气压力及离心力的共同作用下，第三试剂加载腔室500 中的第三试剂从第三加载管道520进入收集腔室600；这样就实现了无需阀门控制或者称为水封闭式控制的试剂顺序加载效果，可以理解的是，本实施例是以三个加载腔室为例，实际应用中，加载腔室的数量可以为2、4、5、6或更多，本实施例的加载腔室的数量不应被理解为对于本申请的保护范围的限制。

在其中一个实施例中，请一并参阅图4，收集腔室600设有收集腔孔610，液控腔室200设有注液孔210，在其中一个实施例中，收集腔孔610与注液孔 210的相对位置根据试剂顺序加载结构的转动方向设置，或者试剂顺序加载结构的转动方向决定了收集腔孔610与注液孔210的相对位置，如图1所示，试剂顺序加载结构或圆柱形本体100顺时针旋转，液控腔室200中的液体慢慢沿出液管道220流入收集腔室600。在其中一个实施例中，如图1、图3及图7所示，收集腔孔610位于收集腔室600最接近液控腔室200的位置且收集腔孔610与出液管道220的出液端222间隔设置。

在其中一个实施例中，注液孔210与出液管道220的进液端221分别位于液控腔室200的两端，且与旋转中心的距离按从小到大顺序排列为：注液孔210、出液管道的进液端221、出液管道的出液端222；即，注液孔210与旋转中心的距离小于出液管道的进液端221与旋转中心的距离，出液管道的进液端221与旋转中心的距离小于出液管道的出液端222与旋转中心的距离；亦即，注液孔 210的转距小于出液管道的进液端221的转距，出液管道的进液端221的转距小于出液管道的出液端222的转距，其余实施例以此类推。这样，可以确保正常离心状态下，对于图1所示实施例，正常离心状态是顺时针旋转；此时液控腔室200中的液体能够从出液管道220的进液端221流到出液端222，而非从注液孔210溢出。如图1至图8所示，出液管道220的形状即为一种增阻结构。

在其中一个实施例中，各加载腔室还分别通过其对应的加载管道连通收集腔室，且与旋转中心的距离按从小到大顺序排列为：加载腔室与其液控管道相连通的位置、加载腔室、加载腔室与其加载管道相连通的位置。如图1所示，第一试剂加载腔室300通过第一加载管道320连通收集腔室600，第二试剂加载腔室400通过第二加载管道420连通收集腔室600，第三试剂加载腔室500通过第三加载管道520连通收集腔室600，第一液控管道310与第一试剂加载腔室 300相连通的位置距离旋转中心最近，第一加载管道320与第一试剂加载腔室 300相连通的位置距离旋转中心最远，第一试剂加载腔室300距离旋转中心居中，其余实施例以此类推。这样的试剂顺序加载结构，适用于离心微流控装置中，无需使用各种阀，只需要处在离心转动环境下就能够实现多种试剂顺序加载，通过调整不同试剂在不同加载腔室就可以实现任意种试剂的顺序加载，实现简单，降低了设计难度且节约了加工成本；尤其是可以通过控制离心转速，从而控制不同试剂加载的时间间隔，给试剂反应或者试剂处理预留好时间。

在其中一个实施例中，加载腔室亦设有注液孔，这样，可以直接通过注液孔向加载腔室注入液体，例如样本液、清洗液或洗脱液等。在其中一个实施例中，加载腔室中设有储液容器且储液容器具有释液结构。在其中一个实施例中，释液结构为旋转释液结构或热熔释液结构。旋转释液结构用于在旋转状态下释出储液容器中的液体。热熔释液结构用于在一定温度下释出储液容器中的液体。进一步地，在其中一个实施例中，储液容器具有开口及盖设于开口的石蜡封盖部，石蜡封盖部用于在一定温度下熔化且释出储液容器中的液体。这样的设计，可以方便地通过加热方式或者旋转方式释出储液容器中的液体。在其中一个实施例中，旋转释液结构包括膜层及其旋转破裂件。旋转破裂件用于在旋转即转动到了一定速率时，使膜层破裂以释出储液容器中的液体。在其中一个实施例中，储液容器设有开口区、刺破件、弹性件与膜层，膜层用于封闭开口区，弹性件一端连接刺破件，另一端固定于加载腔室中，刺破件用于在离心时配合弹性件产生位移以刺破膜层。进一步地，在其中一个实施例中，加载腔室中设有液态试剂。在其中一个实施例中，液态试剂设置于热熔包裹层中，热熔包裹层设置于加载腔室中。在其中一个实施例中，液态试剂设置于包裹层中，包裹层设置于加载腔室中且包裹层设有采用热熔层封闭的开口区。

在其中一个实施例中，加载腔室设有开口及盖设于开口的封盖部。这样的设计，可以直接开启封盖部，把样本或者其他需要加载的试剂通过开口置入加载腔室中，然后再通过封盖部进行封闭。这样的设计，可以方便地实现试剂置入加载腔室中。

在其中一个实施例中，液控管道的通过面积为0.001至0.03平方毫米；进一步地，在其中一个实施例中，液控管道具有圆形的通过截面，通过截面亦可称为横截面，其半径为0.01784毫米至0.09772毫米；或者，液控管道具有矩形的通过截面，其长度为0.05mm至0.3mm，宽度为0.02mm至0.1mm；进一步地，在其中一个实施例中，液控管道具有矩形的通过截面，其长度为0.2mm，宽度为0.1mm。对于通过面积的限定，有利于避免液控腔室中的液体沿液控管道流入加载腔室中，亦即，当液控管道的通过面积较小时，其对于液控腔室中的液体流入是有一定阻力作用的；尤其是配合采用疏水材料本体例如疏水性塑料本体，能够在液控腔室充满液体例如水的状态下，仍能阻止液控腔室中的液体沿液控管道流入加载腔室中，从而实现无需阀却具有阀作用的技术效果。在其中一个实施例中，如图1及图6所示，第一连通端315、第二连通端415及第三连通端515到旋转中心999的距离，均小于出液管道220的进液端221到旋转中心999的距离，亦均小于出液管道的出液端222到旋转中心999的距离，这样的设计，也是为了确保在转动时，液控腔室200中的液体通过出液管道220流出，而不会流入第一液控管道310、第二液控管道410及第三液控管道510中。

进一步地，在其中一个实施例中，出液管道的通过面积大于各液控管道的通过面积，这样的设计，有利于确保在转动时，液控腔室中的液体通过出液管道流出，而不会流入各液控管道中。在其中一个实施例中，出液管道具有增阻结构；增阻结构用于增加出液管道内部的液体流动阻力，使得液控腔室的液体不会过快地从出液管道流出到收集腔室或其废液腔中。在其中一个实施例中，增阻结构用于匹配旋转速度设置，以控制旋转时出液管道的通过速率。进一步地，在其中一个实施例中，增阻结构延长设置。在其中一个实施例中，增阻结构包括相连通的至少二处弯曲部或缩小设置的通过面积；在其中一个实施例中，增阻结构包括相连通的至少二处弯曲部及缩小设置的通过面积；进一步地，在其中一个实施例中，如图1至图8所示，增阻结构具有单个Z形或S形结构；或者增阻结构具有首尾相连的多个Z形或S形结构，即增阻结构包括相连通的多处弯曲部。在其中一个实施例中，增阻结构的通过面积为0.01至0.1平方毫米，例如0.0625平方毫米等。

在其中一个实施例中，如图9及图10所示，收集腔室包括收集腔700、获取腔800与废液腔900，以收集腔700的中心与旋转中心的连线为参照线，获取腔800与废液腔900分别位于参照线的两侧；各加载腔室分别通过其对应的加载管道连通收集腔700，请一并参阅图11及图12，出液管道的出液端222连通废液腔900；收集腔700通过获取管道720连通获取腔800，收集腔700还通过废液管道730连通废液腔900；获取腔800设有获取腔孔810，获取腔孔810位于获取腔800靠近旋转中心的位置且与获取管道720间隔设置；废液腔900设有废液腔孔910，废液腔孔910位于废液腔900最接近液控腔室200的位置且与出液管道的出液端222间隔设置；这样的设计，在顺时针转动时，液控腔室200 中的液体从出液管道220流入废液腔900中，收集腔700中的液体从废液管道 730流入废液腔900中，在逆时针转动时，收集腔700中的液体从获取管道720 流入获取腔800中。在其中一个实施例中，请一并参阅图15及图16，收集腔 700设有出口710，收集腔700通过出口710分别连通获取腔800及废液腔900；在其中一个实施例中，请一并参阅图15及图17，出口710设有滤膜740；进一步地，出口710设有一对安装孔，安装孔的结构及其封闭类似于注液孔，匹配滤膜的形状而设置，出口用于在安装滤膜时，开启一对安装孔，装入滤膜，然后封闭一对安装孔；在更换滤膜时，开启一对安装孔，捅出用过的滤膜，然后安装新滤膜，封闭一对安装孔。各实施例中，具体的滤膜种类和型号不作限制，适配离心微流控的目标对象即可。在其中一个实施例中，请一并参阅图9及图 18，第一连通端315与注液孔210的距离小于第二连通端415与注液孔210的距离，第二连通端415与注液孔210的距离小于第三连通端515与注液孔210 的距离，且第一连通端315、第二连通端415及第三连通端515到旋转中心999 的距离，均小于出液管道220的进液端221到旋转中心999的距离，亦均小于出液管道的出液端222到旋转中心999的距离。

在其中一个实施例中，液控管道的通过面积为0.001至0.03平方毫米；出液管道具有增阻结构；增阻结构包括相连通的至少二处弯曲部及/或缩小设置的通过面积；试剂顺序加载结构具有疏水性塑料本体，出液管道220、液控腔室200、收集腔室600及各加载腔室均开设于疏水性塑料本体中；收集腔室包括收集腔700、获取腔800与废液腔900，以收集腔700的中心与旋转中心的连线为参照线，获取腔800与废液腔900分别位于参照线的两侧；各加载腔室分别通过其对应的加载管道连通收集腔700，出液管道的出液端222连通废液腔900；收集腔700通过获取管道720连通获取腔800，收集腔700还通过废液管道730 连通废液腔900；获取腔800设有获取腔孔810，获取腔孔810位于获取腔800 靠近旋转中心的位置且与获取管道720间隔设置；废液腔900设有废液腔孔910，废液腔孔910位于废液腔900最接近液控腔室200的位置且与出液管道的出液端222间隔设置；收集腔700设有出口710，收集腔700通过出口710分别连通获取腔800及废液腔900；出口710设有滤膜740；试剂顺序加载结构包括三个加载腔室，三个加载腔室分别为用于容置样本液的样本腔室、用于容置清洗液的清洗液腔室及用于容置洗脱液的洗脱液腔室，且与注液孔210的距离按从小到大顺序排列为：样本腔室的连通端、清洗液腔室的连通端、洗脱液腔室的连通端；即，试剂顺序加载结构包括三个加载腔室，三个加载腔室分别为第一试剂加载腔室300、第二试剂加载腔室400及第三试剂加载腔室500，第一试剂加载腔室300为样本腔室，第二试剂加载腔室400为清洗液腔室，第三试剂加载腔室为洗脱液腔室，第一试剂加载腔室的连通端315为样本腔室的连通端，第二试剂加载腔室的连通端415为清洗液腔室的连通端，第三试剂加载腔室的连通端515为洗脱液腔室的连通端。

下面结合图1至图8继续说明试剂顺序加载结构及其具体应用，通过注液孔210往液控腔室200中注入液体，如水等，注入的液体的液面要高过第一液控管道310与液控腔室200的连接口即第一连通端315。第一试剂加载腔室300、第二试剂加载腔室400及第三试剂加载腔室500内预置有液体试剂，或者在其他实施例中试剂顺序加载结构于第一试剂加载腔室300、第二试剂加载腔室400 及第三试剂加载腔室500分别设有注液孔；注液完成后封好相应的注液孔，封孔的方式包括但不限于石蜡封，胶水封，胶带封等。本实施例中，第一试剂加载腔室300、第二试剂加载腔室400及第三试剂加载腔室500内均预置有储液容器，试剂预置在储液容器里。可以理解的是，本实施例的试剂顺序加载结构可以实现3种试剂顺序加载，在其他实施例中，本申请的试剂顺序加载结构可以实现多种试剂顺序加载，包括但不限于3种。在其中一个实施例中，以稀释步骤为例，其中一个加载腔室为稀释腔即稀释试剂加载腔室，稀释液设置于热熔包裹层中，热熔包裹层设置于稀释腔中。在其中一个实施例中，稀释液设置于包裹层中，包裹层设置于稀释腔中且包裹层设有采用热熔层封闭的开口。在其中一个实施例中，储液容器粘设于稀释腔中。在其中一个实施例中，各加载腔室中设有储液容器且储液容器具有释液结构/在其中一个实施例中，储液容器具有铝箔层。在其中一个实施例中，储液容器设有开口、刺件、弹性件与封膜，封膜用于封闭开口，弹性件一端连接刺件，另一端固定于加载腔室例如稀释腔中，刺件用于在离心时配合弹性件产生位移以刺破封膜。

在应用时，首先，对于具有热熔释液结构的储液容器，利用加热方式将第一试剂加载腔室300、第二试剂加载腔室400及第三试剂加载腔室500内的储液容器内的液体释放到对应腔室内。对于具有旋转释液结构的储液容器，利用离心方式例如以较高速度离心，将第一试剂加载腔室300、第二试剂加载腔室400 及第三试剂加载腔室500内的储液容器内的液体试剂释放到对应腔室内。

其次，由于第一液控管道310、第二液控管道410及第三液控管道510与液控腔室200之间的第一连通端315、第二连通端415、第三连通端515分别被液控腔室200内的液体密封，因此由于大气压力的作用，尤其是配合微小管道的阻碍作用例如疏水塑料本体等，第一试剂加载腔室300、第二试剂加载腔室400 及第三试剂加载腔室500内的液体试剂不会流入到收集腔室600中。

再次，由于注液孔210与旋转中心的距离小于任一加载腔室的连通端与旋转中心的距离，任一加载腔室的连通端与旋转中心的距离小于出液管道的进液端221与旋转中心的距离，出液管道的进液端221与旋转中心的距离小于出液管道的出液端222与旋转中心的距离，在中低速离心作用下，液控腔室200中的液体通过出液管道220流入到收集腔室600中。在其中一个实施例中，出液管道220设计为不断弯曲的蛇形管道。进一步地，在其中一个实施例中，出液管道220的设计需用于增大液体流动阻力，包括但不限于小尺寸管道或者蛇形管道的设计，以起到增大液体流动阻力的效果。

最后，液控腔室200液面从注液孔210至出液管道220的进液端221缓慢下降，顺序降到第一连通端315、第二连通端415、第三连通端515；当液控腔室200中的液面降到第一连通端315以下时，第一液控管道310通过第一连通端315、液控腔室200及注液孔210连通外部环境，在大气压力及离心力的共同作用下，第一试剂加载腔室300中的第一试剂从第一加载管道320进入收集腔室600；当液控腔室200中的液面降到第二连通端415以下时，第二液控管道 410通过第二连通端415、液控腔室200及注液孔210连通外部环境，在大气压力及离心力的共同作用下，第二试剂加载腔室400中的第二试剂从第二加载管道420进入收集腔室600；当液控腔室200中的液面降到第三连通端515以下时，第三液控管道510通过第三连通端515、液控腔室200及注液孔210连通外部环境，在大气压力及离心力的共同作用下，第三试剂加载腔室500中的第三试剂从第三加载管道520进入收集腔室600，从而实现了试剂的顺序加载。这样的设计，可以确保试剂加载顺序，先加第一试剂例如样本，再加第二试剂例如清洗液，最后加第三试剂例如洗脱液。在离心过程中，也可以通过控制离心转速，从而控制液控腔室200中的液体流动的快慢，从而控制第一试剂加载腔室300、第二试剂加载腔室400及第三试剂加载腔室500内液体试剂的释放的时间间隔。

下面以核酸纯化为例，结合图9至图18继续说明试剂顺序加载结构及其具体应用，在分子诊断过程中，核酸提取步骤中的核酸纯化非常关键，而且由于核酸纯化涉及到几种液体试剂的顺序加载，往往很难集成到微流控芯片或其他离心微流控装置中，而采用本申请相关实施例则可以方便地实现。

裂解后的样本，清洗液，洗脱液分别通过注液孔(注液孔图中未显示)加入到第一试剂加载腔室300、第二试剂加载腔室400及第三试剂加载腔室500内，而后密封注液孔。或者采用试剂预置的方法，将裂解后的样本，清洗液，洗脱液分别预置于三个储液容器内，三个储液容器再分别预置在第一试剂加载腔室 300、第二试剂加载腔室400及第三试剂加载腔室500中，第一试剂加载腔室300 作为用于容置样本液的样本腔室，第二试剂加载腔室400作为用于容置清洗液的清洗液腔室，第三试剂加载腔室500作为用于容置洗脱液的洗脱液腔室，具体试剂预置和释放方法如前，不再赘述。

随后通过注液孔210向液控腔室200内注入水，直到液面没过第一液控管道310与液控腔室200的接口即第一连通端315处。

将试剂顺序加载结构或其旋转中心固定于转动系中，例如将试剂顺序加载结构的旋转中心的位置固定在电机转动轴上；或者将试剂顺序加载结构所在的离心微流控装置固定于转动系中，例如将离心微流控装置的旋转中心的位置固定在电机转动轴上；本步骤与上一步骤可以互换顺序。

顺时针转动例如以1500rpm顺时针转动试剂顺序加载结构或离心微流控装置，液控腔室200内液体开始通过蛇形的出液管道220流入废液腔900中。当液控腔室200内液面低于第一液控管道310与液控腔室200的接口即第一连通端315处时，第一试剂加载腔室300通过注液孔210与大气连通，第一试剂加载腔室300内的裂解后的样本经第一加载管道320流出到收集腔700中，经过出口710的滤膜740时，裂解后的样本内的核酸例如DNA或者RNA等留置在了硅胶膜上，废液在科里奥利力(Coriolis force)的作用下经废液管道730全部进入废液腔900中。本实施例中，滤膜740为硅胶膜，具体型号和规格根据需求选用即可。科里奥利力是对旋转体系中进行直线运动的质点由于惯性相对于旋转体系产生的直线运动的偏移的一种描述。科里奥利力来自于物体运动所具有的惯性。当一个质点相对于惯性系做直线运动时，相对于旋转体系，其轨迹是一条曲线，根据牛顿力学的理论，以旋转体系为参照系，这种质点的直线运动偏离原有方向的倾向被归结为一个外加力的作用，即为科里奥利力。

继续转动，液控腔室200内液体继续通过蛇形的出液管道220流入废液腔 900中，当液控腔室200内液面低于第二液控管道410与液控腔室200的接口即第二连通端415处时，第二试剂加载腔室400通过注液孔210与大气连通，第二试剂加载腔室400内的清洗液经第二加载管道420流出到收集腔700中，经过出口710的滤膜740时，对滤膜740上的核酸(DNA或者RNA)进行清洗，废液在科里奥利力的作用下经废液管道730全部进入废液腔900中。

逆时针转动例如以1500rpm逆时针转动试剂顺序加载结构或离心微流控装置，液控腔室200内液体继续通过蛇形的出液管道220流入废液腔900中，当液控腔室200内液面低于第三液控管道510与液控腔室200的接口即第三连通端515处时，第三试剂加载腔室500通过注液孔210与大气连通，第三试剂加载腔室500中的洗脱液经第三加载管道520流出，到收集腔700中，经过出口 710的滤膜740时，对滤膜740上的核酸(DNA或者RNA)进行洗脱，洗脱后的核酸溶液在科里奥利力的作用下经获取管道720全部进入获取腔800中。

这样，就实现了简单的用于离心微流控多种试剂顺序加载的试剂顺序加载装置，使得多种试剂的顺序加载方式不需要额外的阀装置，实现简单，不会增加额外的加工工艺和成本，只需要微流控芯片处在恒定的离心转速下就可以实现试剂的顺序加载，且只需简单更改试剂位置或者加载腔室数量就可以实现任意种类试剂的顺序加载，还可以通过控制离心转速，从而控制不同试剂加载的时间间隔，给试剂反应或者试剂处理预留好时间。在其他实施例中，核酸的纯化需要两次清洗过程，试剂顺序加载结构设计四个加载腔室，其中两个分别作为清洗液腔室，其中容置清洗液即可；这样可以实现裂解后的样本、第一次清洗液、第二次清洗液及洗脱液的顺序加载，其余实施例以此类推。

在其中一个实施例中，一种离心微流控装置，其包括任一实施例试剂顺序加载装置。上述离心微流控装置，设计非常巧妙，无需使用各种阀，只需要处在离心转动环境下就能够实现多种试剂顺序加载，实现简单，降低了试剂顺序加载的设计难度且节约了加工成本；尤其是可以通过控制离心转速，从而控制不同试剂加载的时间间隔，给试剂反应或者试剂处理预留好时间；进一步地，通过调整不同试剂在不同加载腔室就可以实现任意种试剂的顺序加载。

在其中一个实施例中，一种分析装置，其包括任一实施例离心微流控装置。上述分析装置，能够用于核酸、蛋白、细胞、组织、病原体及病毒等分析，无需使用各种阀，只需要处在离心转动环境下就能够实现多种试剂顺序加载，实现简单，降低了试剂顺序加载的设计难度且节约了加工成本。在其中一个实施例中，分析装置为核酸分析装置，其包括任一实施例离心微流控装置。

需要说明的是，本申请的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的试剂顺序加载结构、离心微流控装置及分析装置。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申请专利范围的限制。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，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种试剂顺序加载结构，其用于设置在具有旋转中心的离心微流控装置中，其特征在于，所述试剂顺序加载结构包括出液管道、液控腔室、收集腔室及至少二加载腔室；

所述出液管道的进液端连通所述液控腔室，所述出液管道的出液端连通所述收集腔室；所述出液管道具有增阻结构；

所述试剂顺序加载结构于每一所述加载腔室分别对应设有液控管道及加载管道；

所述收集腔室设有收集腔孔，所述液控腔室设有注液孔，所述注液孔与所述出液管道的进液端分别位于所述液控腔室的两端，且与所述旋转中心的距离按从小到大顺序排列为：所述注液孔、所述出液管道的进液端、所述出液管道的出液端；

各所述加载腔室分别通过其对应的所述液控管道连通所述液控腔室，且每一所述液控管道具有与所述液控腔室相连通、且位于所述出液管道的进液端与所述注液孔之间的连通端，各所述连通端与所述注液孔的距离相异设置；

各所述加载腔室还分别通过其对应的所述加载管道连通所述收集腔室，且与所述旋转中心的距离按从小到大顺序排列为：所述加载腔室与其所述液控管道相连通的位置、所述加载腔室、所述加载腔室与其所述加载管道相连通的位置。

2.根据权利要求1所述试剂顺序加载结构，其特征在于，所述收集腔孔位于所述收集腔室最接近所述液控腔室的位置且所述收集腔孔与所述出液管道的出液端间隔设置。

3.根据权利要求1所述试剂顺序加载结构，其特征在于，所述加载腔室亦设有注液孔。

4.根据权利要求1所述试剂顺序加载结构，其特征在于，所述加载腔室中设有储液容器且所述储液容器具有释液结构。

5.根据权利要求4所述试剂顺序加载结构，其特征在于，所述释液结构为旋转释液结构或热熔释液结构。

6.根据权利要求5所述试剂顺序加载结构，其特征在于，所述旋转释液结构包括膜层及其旋转破裂件。

7.根据权利要求1所述试剂顺序加载结构，其特征在于，所述加载腔室设有开口及盖设于所述开口的封盖部。

8.根据权利要求1至7中任一项所述试剂顺序加载结构，其特征在于，所述液控管道的通过面积为0.001至0.03平方毫米；

所述增阻结构包括相连通的至少二处弯曲部及或缩小设置的通过面积；

所述试剂顺序加载结构具有疏水性塑料本体，所述出液管道、所述液控腔室、所述收集腔室及各所述加载腔室均开设于所述疏水性塑料本体中；

所述收集腔室包括收集腔、获取腔与废液腔，以所述收集腔的中心与所述旋转中心的连线为参照线，所述获取腔与所述废液腔分别位于所述参照线的两侧；各所述加载腔室分别通过其对应的所述加载管道连通所述收集腔，所述出液管道的出液端连通所述废液腔；所述收集腔通过获取管道连通所述获取腔，所述收集腔还通过废液管道连通所述废液腔；所述获取腔设有获取腔孔，所述获取腔孔位于所述获取腔靠近所述旋转中心的位置且与所述获取管道间隔设置；所述废液腔设有废液腔孔，所述废液腔孔位于所述废液腔最接近所述液控腔室的位置且与所述出液管道的出液端间隔设置；所述收集腔设有出口，所述收集腔通过所述出口分别连通所述获取腔及所述废液腔；所述出口设有滤膜；

所述试剂顺序加载结构包括三个所述加载腔室，三个所述加载腔室分别为样本腔室、清洗液腔室及洗脱液腔室，且与所述注液孔的距离按从小到大顺序排列为：所述样本腔室的连通端、所述清洗液腔室的连通端、所述洗脱液腔室的连通端。

9.一种离心微流控装置，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述试剂顺序加载装置。

10.一种分析装置，其特征在于，包括如权利要求9所述离心微流控装置。

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