CN210206903U - 微流控芯片组件 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了一种微流控芯片组件。该微流控芯片组件包括：包括固定组件和多个芯片；所述固定组件用于将所述多个芯片固定；所述芯片包括样本处理液添加口、流道、第一收集槽、样本添加槽、第一微流道、第二微流道、第三微流道、反应仓和样本处理仓；所述样本处理液添加口用于添加样本处理液；所述样本添加槽用于添加样本；所述样本处理液添加口通过所述流道和所述第一微流道连通于所述样本处理仓；所述样本添加槽通过所述第二微流道连通于所述样本处理仓；所述样本处理液和所述样本在第一离心力的作用下能够通过第一微流道和所述第二微流道分别进入所述样本处理仓并进行混合，混合后的混合液体能够经过所述第三微流道进入所述反应仓进行反应。
Description
技术领域
本申请涉及样品检测技术领域，特别是涉及一种微流控芯片组件。
背景技术
随着科学的进步和发展，在样品检测技术领域及其各种细分领域，例如生物医学分析、疾病诊断、土壤检测、水体检测、等领域，检验分析的手段逐步发展，业内在集成、便携、微型化等领域均取得了一定的进展。
微流控芯片技术是在微米尺度的流道中对少量的液体进行精确操控的技术，是现今为止的重要处理平台。应用于例如生物医学分析、疾病诊断等前述领域，其同时满足了集成、便携、微型化等要求。
微流控芯片技术是以芯片为操作平台,同时以分析化学为基础,以微机电加工技术为依托，以微管道网络为结构特征,以生命科学为目前主要应用对象，是当前微全分析系统领域发展的重点。它的目标是把整个化验室的功能,包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在微芯片上，且可以多次使用。
传统的微流控芯片由基板和盖板两部分组成，基板上制作有微流道，盖板将制作有微流道的基板封装起来，从而使得微流道形成相对密封的状态。当微流道芯片应用于光学检测时，将待检测样本与试剂在加长内测区域内使其反映，通过光学方法对检测反应过后生成的物质进行检测。
离心力驱动是利用芯片在微电机的带动之下做圆周运动时产生的离心力作为液流的驱动力，通过改变芯片旋转速度和设置不同的通道构型来调节和控制流体的动态特性，与其他微流体驱动方式相比，该方法具有加工方便、成本低、集成度高、高通量等优势。可以利用已有的转动平台(例如光盘机)进行驱动。图12所示为现有的转动平台的示意图，如图12所示，转动平台包括盘体100和转轴200，转轴200可以在电机的驱动之下进行转动，盘体100可以在转轴200的带动之下旋转，使得设置在盘体100上的微流控芯片组件转动，利用离心力实现液体驱动和检测。
离心力驱动的微流控芯片检测方法具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点，它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析,并且可以在线实现样品的预处理及分析全过程。但是目前微流控芯片的设计仍然有需要进步之处，例如出现结构设置不合理、功能不完善等问题，都是需要业内人士致力解决的问题。
发明内容
鉴于上述问题，本发明一实施例提出一种微流控芯片组件，以解决现有技术存在的问题。
为了解决上述问题，本申请一实施例公开一种微流控芯片组件，包括包括固定组件和多个芯片(30)；所述固定组件用于将所述多个芯片(30)固定；所述芯片包括样本处理液添加口(31)、流道(32)、第一收集槽(33)、样本添加槽(34)、第一微流道(35)、第二微流道(35a)、第三微流道(36)、反应仓(38)和样本处理仓(39)；
所述样本处理液添加口(31)用于添加样本处理液；所述样本添加槽(34)用于添加样本；所述样本处理液添加口(31)通过所述流道(32)和所述第一微流道(35)连通于所述样本处理仓(39)；
所述样本添加槽(34)通过所述第二微流道(35a)连通于所述样本处理仓(39)；所述样本处理液和所述样本在第一离心力的作用下能够通过第一微流道(35)和所述第二微流道(35a)分别进入所述样本处理仓(39)并进行混合，混合后的混合液体能够经过所述第三微流道(36)进入所述反应仓(38)进行反应。
在一实施例中，所述芯片还包括第一收集槽(33)，所述第一收集槽(33)连通于所述流道(32)，用于收集多余的样本处理液。
在一实施例中，所述芯片还包括第二收集槽(37)，用于收集液体，所述第二收集槽(37)包括深槽(37a)和浅槽(37b)。
在一实施例中，所述芯片还包括第四微流道(38a)，所述第四微流道(38a)用于连通所述第三微流道(36)和所述反应仓(38)。
在一实施例中，所述芯片还包括第三收集槽(39a)，连接于所述第三微流道(36)，用于收集废液。
在一实施例中，所述第三微流道(36)为U型槽，所述U形的底端相较于所述样本处理仓(39)更靠近所述芯片的转动中心。
在一实施例中，所述固定组件包括：固定栓(10)、上盖(20)和底座(40)；
所述上盖(20)和所述底座(40)用于从所述多个芯片(30)的两侧对所述芯片(30)进行固定；所述固定栓(10)用于连接所述上盖(20)、所述底座(40)和所述芯片(30)。
在一实施例中，所述固定组件还包括底座固定件(50)，所述底座固定件(50)用于与所述固定栓(10)连接并固定。
在一实施例中，所述芯片(30)具有凸缘(30d)，所述底座(40)具有底座本体(41)，所述凸缘(30d)和所述底座本体(41)能够容置在所述上盖(20)的镂空部分中.
在一实施例中，所述上盖具有第一肋条(22)和第一压块(23)；所述底座(40)具有第二肋条(42)和第二压块(43)；所述多个芯片(30)组合后形成圆形，所述芯片与芯片的临接处形成第一空间(30a)和第二空间(30b)，所述第一空间(30a)的位置与所述第一肋条(22)和第二肋条(42)对应；第二空间(30b)的位置与第一压块(23)和第二压块(43)对应，使得所述第一肋条(22)和所述第二肋条(42)能够至少部分地容置在所述第一空间(30a)内，所述第一压块(23)和所述第二压块(43)能够至少部分地容置在所述第二空间(30b)内。
由上述可知，本申请实施例提出的微流控芯片组件，通过改进的微流控芯片上的结构设计，使得微流控芯片中的试样能够在离心力的驱动之下反应从而实现检测。本申请的微流控芯片组件设计合理、安装简单、能够实现快速拆装，配合转动平台等离心力驱动的方式，能够获得快速而准确地检测的效果。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图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所示为本申请一实施例的微流控芯片组件的整体装配拆分图；
图2所示为本申请一实施例的微流控芯片组件的整体装配合并图；
图3所示为本申请一实施例的微流控芯片组件的螺栓和底座固定件的装配立体图；
图4所示为本申请一实施例的微流控芯片组件的螺栓和底座固定件的装配立体透视图；
图5所示为本申请一实施例的微流控芯片组件的上盖立体图；
图6所示为本申请一实施例的微流控芯片组件的底座立体图；
图7所示为本申请一实施例的微流控芯片组件的立体示意图；
图8所示为本申请一实施例的微流控芯片组件的扇形立体图；
图9所示为本申请一实施例的微流控芯片组件的混合槽1平面图；
图10所示为本申请一实施例的微流控芯片组件的混合槽的剖面图；
图11所示为本申请一实施例的微流控芯片组件的混合槽的剖面图。
图12所示为现有技术的配合微流控芯片组件转动的转动平台的示意图。
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，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
本发明实施例提出一种通过离心力驱动的微流控芯片组件。在一实施例中，该微流控芯片组件配合转动平台对样本进行检测。结合图12所示，微流控芯片组件可以设置在图12所示的转动平台上，转动平台由电机进行驱动，带动微流控芯片组件转动，实现微流控芯片中的液体流动和混合检测。
图1所示为本发明一个实施例的微流控芯片组件的装配结构拆分示意图，图2所示为图1对应的组装示意图。结合图1和图2所示，本申请一实施例提出的微流控芯片组件可以包括固定栓10，上盖20，芯片30，底座40。在上述结构中，上盖20和底座40分别从芯片30的两侧夹住芯片30，固定栓10用于固定上盖10和底座40，此外固定栓10还可以将芯片30固定在前述的转动平台上，使得芯片30与转动平台固定，防止芯片30在离心力的作用下沿着径向甩出。
芯片30可以为多个，在本实施例中示出8个扇形的，这8个芯片相互分离设置，组合在一起可以形成圆盘状。前述的固定栓10、上盖20、底座40可以作为固定组件，将多个芯片30固定在转动平台上。
以下就微流控芯片组件的具体结构进行介绍。值得注意的是，本发明的附图仅是为了示出组件中各部分的连接方式，并不限制各部件之间的具体形状和比例等。
如图1所示，固定栓10可以从上盖20的开孔中穿过，固定栓10的螺杆可以一直向下延伸，经过多个芯片30组成的开孔和底座40的开孔，直到与底座40下方的底座固定件50(见图3和图4)配合，将微流控芯片组件的上盖10、芯片30和底座40相对固定，并且将固定后的微流控芯片组件固定在转动品台上，使得这些结构可以与转动平台同步转动。固定的方式可以为螺栓固定，也可以是卡合固定、嵌合固定、过盈配合固定等方式，在此不再赘述。
底座40
图3和图4所示分别为本申请一实施例的固定栓10和底座固定件50的配合结构的立体图和透视图，图3和图4中省略和上盖10、芯片30和底座40，以便于清楚地示出固定栓10和底座固定件50的配合结构。
结合图3和图4所示，固定栓10包括栓头11和杆体12，杆体12上可以具有凸起部分12a；底座固定件50包括柱体和柱体中部的法兰盘52，其中柱体可以被法兰盘52分为上部柱体51和下部柱体53。柱体可具有通孔51a，通孔51a中具有与杆体12的凸起部分12b配合的收容槽51b。在装配时，通过对固定栓10或者底座固定件50施力，凸起部分12b和收容槽51b在力的作用下发生变形，二者卡合在一起，使得固定栓10的杆体12实现紧配合。
在图3和图4中固定栓10和底座固定件50通过卡合的方式配合，在其他实施例中，固定栓10可以具有螺纹，底座固定件50也可以具有对应的螺纹，以便二者通过螺纹进行配合。本领域还有多种可以配合方式，以及多种可以将微流控芯片组件进行固定的方式，在此并不赘述。
图5所示为上盖20的立体图，如图5所示，上盖20具有本体21和辐射状的第一肋条22。结合图2和图5所示，本体21类似瓶盖，部分镂空，其中镂空的部分用于容置芯片30的凸缘和底座40的凸缘。
第一肋条22用于从上盖20的本体21的径向方向辐射地延伸出，第一肋条22的尽头具有第一压块23，上盖20的边缘还具有和本体21同心设置的环状结构24。
图6所示为底座40的示意图，如图6所示，底座40上具有底座本体41，以及与上盖20对应的第二肋条42以及第二压块43，底座本体41中心具有开孔40a，开孔40a可供前述的底座固定件50的上部柱体51穿过，开孔40a的尺寸小于法兰盘52，因此不允许法兰盘52穿过。
图7所示为本申请实施例的芯片30的示意图，如图7所示，该实施例中的芯片30一组有8个，8个扇形的芯片拼接在一起形成圆形，在拼接之后，两个芯片30之间具有第一空间30a和第二空间30b。结合图2所示，第一空间30a的位置与第一肋条22和第二肋条42对应；第二空间30b的位置与第一压块23和第二压块43对应，使得第一肋条22和第二肋条42能够至少部分地容置在第一空间30a内，第一压块23和第二压块43能够至少部分地容置在第二空间30b内。
如图7所示，每一个芯片30包括本体30c、凸缘30d和微流道结构30e，微流道结构30e设置在本体30c上，凸缘30d设置在本体30c的一端，用于被上盖20和底座40进行固定。
图8所示为芯片30的微流道结构30e中各个部分结构的示意图，图9所示为扇形的芯片30的主视图。图10为图9中的H部分的放大示意图。图11为图10中的A-A剖视图。
如图8所示，微流道结构30e中包括：样本处理液添加口31、流道32、第一收集槽33、样本添加槽34、第一微流道35，第二微流道35a、第三微流道36、第二收集槽37、反应仓38及第四微流道38a、样本处理仓39、第三收集槽39a。
样本处理液添加口31设置在芯片30的靠近圆心的一端，即靠近凸缘30d的一端。样本处理液添加口31用于添加样本处理液。样本处理液用于对样本进行处理。在添加之后，当转动平台100转动时，芯片30在离心力的作用下，使得样本处理液沿着流道32流动，多余的样本处理液收集到第一收集槽33中。值得注意的是在一些实施例中，当流道32宽度足够时，可以不施加离心力而使样本处理液自然通过流道32流动。在另一些情况下，流道32可以为微流道，需要通过离心力驱动使得液体在内部流动。
样本添加槽34用于添加测试样本。在第一离心力的作用下，样本处理液和测试样本分别沿着对应第一微流道35和第二微流道35a流动，在样本处理仓39中进行混合并发生反应。在一些实施例中，第一微流道35和第二微流道35a为限制混合速度的微流道，通过尺寸的设计可以对混合速度进行限制；在其他实施例中，第一微流道35和第二微流道35a也可以是限制流量的微流道，通过尺寸的设计可以对混合速度进行限制。
当样本处理仓39中的混合液体溢出的时候，会通过第三微流道36流动到第二收集槽37中。第二收集槽37可以为废液收集槽，用来收集废液。如图8所示，第二收集槽37可以包括两部分，一部分为深槽37a、一部分为浅槽37b。深槽37a用于收集废液，浅槽37b用于实现缓冲。所述深槽相比于所述浅槽更靠近第三微流道36，即液体会先进入深槽。
第三微流道36用于第一离心力的条件下，对液体截留，防止溢出；第三微流道36可以设置为U形槽，U形的底端相较于样本处理仓39在径向上更靠近凸缘30d，即组合之后的芯片30的转动中心，例如转动平台的中心。通过U形的结构设置，起到防止气体对流、防止液体由反应槽溢出的作用。
样本处理仓39的结构可以见图9至图11。样本处理仓39具有台阶形状的结构，用于实现液体的缓冲。
反应仓38用于通过光化学反应等方式，对样本处理仓39中通过第三微流道36和第四微流道38a进入反应仓38的混合液体进行反应并显示反应结果。样本处理仓39中的混合液体可以在第二离心力的作用下，通过第三微流道36和第四微流道38a进入反应仓38。第一离心力和第二离心力可以设置为不同，以便控制液体的流动。第一离心力可以小于第二离心力。在芯片加工中，可以通过对微流道的宽度的设置，使得液体流动的阻力增大或减小，在离心力不超过某一阈值时液体无法通过微流道；只有离心力大于某一阈值时离心力才能使得液体通过对应的微流道。在芯片加工中，还可以在微流道中设置能够提供对应的阻力的薄膜，只有在离心力超过某一阈值时，对应的薄膜才能被冲破，使得液体能够流过对应的微流道。实践中本领域技术人员还有其他的设置方式，在此不再赘述。
反应仓38可以存储冻干反应试剂，例如酶制剂、抗原抗体、微球、磁微粒，以及可以包埋偶联载体，例如抗原、抗体、蛋白、脂类、核酸等具有结合检测作用的物质等。反应仓38可以是单个也可以是多个，当反应仓38为多个时，每个反应仓38中可以存储不同的反应试剂，用于针对同一种混合液体进行不同的反应。
第三微流道36进一步连接有第三收集槽39a。第三收集槽39a可以为废液收集槽，其作用至少在于：1，收集少量微流道溢出的液体，2，收集前端管路中残留没有充分处理的液体，3，收集前端用于管道润洗的液体。
通过上述结构，本申请实施例提出的微流控芯片组件，通过改进的微流控芯片上的结构设计，使得微流控芯片中的试样能够在离心力的驱动之下反应从而实现检测。本申请的微流控芯片组件设计合理、安装简单、能够实现快速拆装，配合转动平台等离心力驱动的方式，能够获得快速而准确地检测的效果。
尽管已描述了本申请实施例的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例做出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请实施例范围的所有变更和修改。
最后，还需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者终端设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者终端设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者终端设备中还存在另外的相同要素。
Claims (10)
1.一种微流控芯片组件，包括固定组件和多个芯片(30)；其特征在于，所述固定组件用于将所述多个芯片(30)固定；所述芯片包括样本处理液添加口(31)、流道(32)、第一收集槽(33)、样本添加槽(34)、第一微流道(35)、第二微流道(35a)、第三微流道(36)、反应仓(38)和样本处理仓(39)；
所述样本处理液添加口(31)用于添加样本处理液；所述样本添加槽(34)用于添加样本；所述样本处理液添加口(31)通过所述流道(32)和所述第一微流道(35)连通于所述样本处理仓(39)；
所述样本添加槽(34)通过所述第二微流道(35a)连通于所述样本处理仓(39)；所述样本处理液和所述样本在第一离心力的作用下能够通过第一微流道(35)和所述第二微流道(35a)分别进入所述样本处理仓(39)并进行混合，混合后的混合液体能够经过所述第三微流道(36)进入所述反应仓(38)进行反应。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片组件，其特征在于，所述芯片还包括第一收集槽(33)，所述第一收集槽(33)连通于所述流道(32)，用于收集多余的样本处理液。
3.根据权利要求2所述的微流控芯片组件，其特征在于，所述芯片还包括第二收集槽(37)，用于收集液体，所述第二收集槽(37)包括深槽(37a)和浅槽(37b)。
4.根据权利要求3所述的微流控芯片组件，其特征在于，所述芯片还包括第四微流道(38a)，所述第四微流道(38a)用于连通所述第三微流道(36)和所述反应仓(38)。
5.根据权利要求4所述的微流控芯片组件，其特征在于，所述芯片还包括第三收集槽(39a)，连接于所述第三微流道(36)，用于收集废液。
6.根据权利要求1所述的微流控芯片组件，其特征在于，所述第三微流道(36)为U型槽，所述U型的底端相较于所述样本处理仓(39)更靠近所述芯片的转动中心。
7.根据权利要求1所述的微流控芯片组件，其特征在于，所述固定组件包括：固定栓(10)、上盖(20)和底座(40)；
所述上盖(20)和所述底座(40)用于从所述多个芯片(30)的两侧对所述芯片(30)进行固定；所述固定栓(10)用于连接所述上盖(20)、所述底座(40)和所述芯片(30)。
8.根据权利要求7所述的微流控芯片组件，其特征在于，所述固定组件还包括底座固定件(50)，所述底座固定件(50)用于与所述固定栓(10)连接并固定。
9.根据权利要求8所述的微流控芯片组件，其特征在于，所述芯片(30)具有凸缘(30d)，所述底座(40)具有底座本体(41)，所述凸缘(30d)和所述底座本体(41)能够容置在所述上盖(20)的镂空部分中。
10.根据权利要求9所述的微流控芯片组件，其特征在于，所述上盖具有第一肋条(22)和第一压块(23)；所述底座(40)具有第二肋条(42)和第二压块(43)；所述多个芯片(30)组合后形成圆形，所述芯片与芯片的临接处形成第一空间(30a)和第二空间(30b)，所述第一空间(30a)的位置与所述第一肋条(22)和第二肋条(42)对应；第二空间(30b)的位置与第一压块(23)和第二压块(43)对应，使得所述第一肋条(22)和所述第二肋条(42)能够至少部分地容置在所述第一空间(30a)内，所述第一压块(23)和所述第二压块(43)能够至少部分地容置在所述第二空间(30b)内。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201921049085.7U CN210206903U (zh) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | 微流控芯片组件 |
Applications Claiming Priority (1)
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| CN201921049085.7U CN210206903U (zh) | 2019-07-05 | 2019-07-05 | 微流控芯片组件 |
Publications (1)
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|---|---|
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110180611A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-08-30 | 科赫生物科技（北京）有限公司 | 微流控芯片组件 |
-
2019
- 2019-07-05 CN CN201921049085.7U patent/CN210206903U/zh active Active
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110180611A (zh) * | 2019-07-05 | 2019-08-30 | 科赫生物科技（北京）有限公司 | 微流控芯片组件 |
| CN110180611B (zh) * | 2019-07-05 | 2024-03-08 | 宋禹 | 微流控芯片组件 |
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Legal Events
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Effective date of registration: 20200617 Address after: 300000 Hongda Street, Binhai New Area, Tianjin Patentee after: Song Yu Address before: 300000 Hongda Street, Binhai New Area, Tianjin Patentee before: KEHE BIOLOGICAL TECHNOLOGY (BEIJING) Co.,Ltd. |
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Effective date of registration: 20210802 Address after: 102600 Zone D, floor 4, No. 16, Chunlin street, Daxing biomedical industry base, Zhongguancun Science Park, Daxing District, Beijing Patentee after: KEHE BIOLOGICAL TECHNOLOGY (BEIJING) Co.,Ltd. Address before: 300000 No. 19, Hongda street, development of Binhai New Area, Tianjin Patentee before: Song Yu |