CN211665043U - 一种流控机构及含有该机构的系统 - Google Patents

Abstract

一种流控机构及含有该机构的系统，尤其是一种微流控机构和系统，该机构包括基座(1)和定量机构(2)，所述基座(1)和定量机构(2)可活动连接而形成包括第一相对状态和第二相对状态的两个或多个相对活动状态；所述基座(1)上设有流体输入端(11)和流体接收端(13)，所述定量机构(2)设有定量管道(21)；当处于第一相对状态时，所述流体输入端(11)和所述定量管道(21)相连通；当处于第二相对状态时，所述定量管道(21)和所述流体接收端(13)相连通。该微流控机构和系统可以对微量液流加以精准的控制，并且结构简单。

Description

一种流控机构及含有该机构的系统

技术领域

本实用新型涉及流控装置领域。具体涉及一种流控机构及含有该机构的系统，尤其是一种微流控机构和系统。

背景技术

在生物测试技术领域，由于被测试的物质一般体积较小，一般为微升级别的体积量，需要较为精确的定量。比如，在分子生物诊断领域，为了能同时进行多靶点DNA检测，需要将DNA样品稀释并分配到多个PCR反应试管中，经过PCR循环后再进行荧光检测。这样一个测试过程中的样品处理程序比较繁琐费时，且易出错。随着微流控技术和其它相关技术的发展，上述DNA检测步骤包括所有的样品处理程序基本上都可以集成到一个微小的塑料卡片中并实现全程自动化。在上述样品处理流程中，最关键的难点是如何将微量的DNA样品精确地分配到多个反应腔内。

几年来，研究者对于微流控系统装置如何控制和减小流体的分析样品体积做了较多研究。

CN101563562A公开了一种微流控装置，其为了获得准确小体积的流体样品，通过设计了优化死体积的结构单元来实现精确微流控。该装置包括设有微通道的基板、柔性膜和制动件，通过由覆盖阀区域的柔性膜可形成临时通道，流体在基板的下表面的发区域和柔性膜上表面之间被引导，由此制动件朝向基板下表面的移动导致阀动作，且该基板下表面相反地移动释放了室内的空间，柔性膜可以啮合到该空间内形成临时通道。然而，该装置本身结构仍不够简化，并且在液体流体样品的控流过程中无法排除气泡的干扰。

实用新型内容

本实用新型目的在于提供一种结构简单的流控机构。

本实用新型目的另一个目的在于提供一种体积节省的流控机构。

本实用新型的另一个目的在于提供一种定量准确的流控机构。

本实用新型目的进一步目的在于提供一种结构简单且定量准确的流控机构。

本实用新型的进一步目的在于提供一种体积节省且定量准确的流控机构。

本实用新型的进一步目的在于提供一种含有该流控的系统。

本实用新型的进一步目的在于提供一种应用于生物样品定量取样或检测的微流控系统。

本实用新型的进一步目的在于提供一种应用于PCR检测的微流控系统。

上述流控尤其涉及微流控机构。

实用新型通过以下技术方案实现。

一种流控机构，尤其是一种微流控机构，包括基座和定量机构，所述基座和定量机构可活动连接，两者能够形成包括第一相对状态和第二相对状态的两个或多个相对活动状态；所述基座上设有流体输入端和流体接收端，所述定量机构设有定量管道；当处于第一相对状态时，所述流体输入端和所述定量管道相连通；当处于第二相对状态时，所述定量管道和所述流体接收端相连通；在从第一相对状态切换至第二相对状态的过程中，所述定量管道的两端保持密封。

所述定量机构具有至少一个与所述基座相贴合的面；所述流体输入端和流体接收端设于基座与定量机构相贴合的面；优选地，所述相贴合的面是平滑的。

更优选地，基座分为两部分，定量机构具有两个与基座相贴合的面。在从第一相对状态切换至第二相对状态的过程中，所述定量管道的两端通过被基座所述的面覆盖性地贴合而保持密封。

进一步地，当处于第一相对状态时，流体输入端和定量管道实现的是无缝连接；当处于第二相对状态时，定量管道和流体接收端实现的是无缝连接。

上述的流体输入端是指流体输入端口、或者是具有延伸管道的端口，处于第一相对状态时，流体由该端流入定量管道。

同理，上述的流体接收端是指流体接收端口、或者是具有延伸管道的端口，处于第二相对状态时，定量管道中的流体经由该端口流出。

并且，当处于第一相对状态时，定量管道与流体接收端不相连通；当处于第二相对状态时，定量管道与流体输入端不相连通。

上述的不相连通可以通过流体输入端和流体接收端之间错位设置实现。所述错位设置是指：在任意相对位移状态下，流体输入端和流体接收端之间的连线不与定量管道重叠。

作为本实用新型一种特别优选的方案：

所述基座设有两个或多个流体输入端，所述定量机构设有两个或多个定量管道；当处于第一相对状态时，所述两个或多个流体输入端通过定量管道的介导形成串联通道。优选地，形成串联通道时流体输入端与定量管道交错排列地无缝连接。这可以通过例如同类管道或同类端口之间的等距设置实现。

为了实现在从第一相对状态切换至第二相对状态的过程中，所述定量管道的两端保持密封，此时，优选地，所述定量管道的两端通过被基座所述的面覆盖性地贴合而保持密封，在切换过程中，定量管道与基座所述相贴合的面产生的相对位移轨迹并不会经过任何空隙或间隙或空洞，也就是说，该轨迹不会经过任何其他的流体输入端，其所到达的第一个空隙或间隙或空洞，即是流体接收端，此时即已经是第二相对状态。这可以通过将流体输入端与流体接收端的相交替设置来实现，具体地讲是指，在相对活动轨迹的方向上，流体输入端与流体接收端呈交替式的逐个排列。

当然，作为非优选的但具有替代性的方案，如果在从第一相对状态切换至第二相对状态的过程中，该轨迹经过了某个空洞，例如经过了某一流体输入端的话，那么则需要暂时将该端口先封闭，以防定量管道中的流体在到达对应的流体接收端时即从其他空隙或间隙或空洞泄露。

此时，流体输入端(优选是具有延伸管道的)与定量管道相互间隔串联起来成为一个串联通路，此时流控机构处于流体充输状态(充液状态)，需要被定量取样的流体在同一个单一通路中连续通过多个间隔排列的流体输入端(延伸管道)、定量管道。

在完成流体充输过程(优选地是将整个串联通路充满，并且一部分流体从串联通道的最末端(最末端与外界直接或间接相同)溢出至废液容纳器)之后，流控机构切换至第二相对状态。

在第二相对状态，定量管道与相应的流体接收端(优选是具有延伸管道的) 无缝连接，形成定量管道+流体接收端组合，并且两个或多个定量管道+流体接收端组合之间是并列排布的，各个组合之间不相连接。

这样的结构对于实现精准的微流控是非常有利的。这是因为，微流控机构通常设置为小体积应用，例如微流控芯片，因而容纳的体积是有限的。

在液体流控技术应用中，充液(不管是推液或吸液)过程中，较先输出的那一部分液体容易含有气泡，由于微流控所取样的液体体积非常小，气泡的存在会对取样量的精准程度造成较大的影响。而为了减少这样的影响，每一管取液时优选要废弃掉前端一部分液体，此时需要有较多的供液，并且较大的废液储存空间。然而，微流控机构通常设置为小体积应用，例如微流控芯片，因而容纳的体积是有限的。

而本实用新型的串联通路，可以使得在一次推液或吸液过程中，连贯地实现多段定量管道的填充，这样，在多管取液时，仅需要废弃一段前端液体，大大节省了供液的需求量，以及大大节省了废液贮存空间(因为此时仅需要一个废液缸来接收一段前端液体，而不需要多个废液缸来接收多段前端液体)。

从理论上讲，串联的定量管道越多，对于排除气泡影响及体积的节省是越有利的。

作为示例性例子，本实用新型所设置的定量管道或其对应的流体输入端可以是3、4、5、6、7、8、9、10个，或者更多。

所述定量管道的横截面积为0.01～100mm²。

所述流体输入端和流体接收端均设于基座与定量机构相接的面。

优选地，在通过所述活动实现第一相对状态和第二相对状态的切换过程中，所述定量管道通过基座与定量机构相接的面保持密封。

优选地，所述定量管道的两端均设有密封部件。这样，在与流体接收端或流体接收端的相接过程中能更好地实现无缝连接，并且，在状态切换过程中，有利于始终保持无缝密封状态。

进一步地，所述的流体输入端与流体贮存装置相连；流体贮存装置用以存放将进行定量分流/定量取样的流体。

进一步地，所述的流体接收端与流体接收装置相连。当切换至第二相对状态时，定量管道不再与流体输入端相连通，而是相对位移成与流体接收装置相连通，此时通过重力、或所施加的外力(例如推力或吸力)的作用，流体从定量管道中经由流体接收端流至流体接收装置。通常，流体接收装置是定量加样后进行反应/检测的场所，或者是与其他样品的混合场所。

进一步地，所述流控机构还设有一个或多个第一压差机构；所述第一压差机构在流控机构处于第一相对状态时，使得定量管道连接流体输入端的一端的压力大于定量管道远离流体输入端一端的压力，从而形成压力差；

优选地，所述的第一压力差机构设于基座上；更优选地，所述的第一压力差机构为设于流体输入端一端的施压装置(例如泵、活塞)，或者设于定量管道远离流体输入端一端的负压装置(例如真空泵)。

或者，所述流控机构还设有第二压力差机构，所述第二压力差机构在流控机构处于第二相对状态时，使得定量管道连接流体接收端的一端的压力小于定量管道远离流体接收端一端的压力，从而形成压力差；

优选地，所述的第二压力差机构设于基座上；更优选地，所述的第二压力差机构为设于流体接收端的负压装置，或者设于定量管道远离流体接收端一端的施压装置(例如泵、活塞)。

上述第一压力差机构和第二压力差机构在系统中可以任意地存在一个，此时，或者第一相对状态所形成的串联通道是垂直方向的，或者第二相对状态时的定量管道是处于垂直方向的，则该垂直方向的管路通道可以通过重力的作用实现流体流动。但是优选地，是第一和第二压力差机构同时存在。

为了方便流体的流动，当处于第一相对状态时，定量管道远离流体输入端的一端末端设有排气口；优选地，所述的排气口设有自封闭膜；更优选地，在排气口之前还设有废液容纳器。

在本实用新型的一种实施方式中，所述的活动为平移。所述串联通道贯穿基座和定量机构形成串联通路。

作为一种优选的实施方式，本实用新型基座包含第一基座和第二基座，所述定量机构位于第一基座和第二基座之间；所述流体输入端具有延伸的流体输入管道；

优选地，含有多个流体输入端和多个定量管道；多个流体输入端在第一基座和第二基座上依顺序交替设置；当处于第一相对状态时，多个流体输入端延伸的流体输入管道通过定量管道的介导，贯穿第一基座、定量机构和第二基座形成来回迂回的通路(无缝连接的串联通路)。

在具有多个流体输入端的实施例中，处于非最前端的流体输入端所延伸的流体输入管道与所述的贴合的面(即相应流体输入端所在的基座面)的切点，与其前一个的流体输入端的连线位于与定量管道平行的方位上。

当定量机构在与定量管道呈垂直的方向上移动时，能够实现流控机构第一相对状态与第二相对状态的切换；该种实施方式是最优选的一种实施方式，其结构及活动机构最为简化，可以做成小体积的流控芯片。

在本实用新型的另一种实施方式中，所述的活动为旋转活动。定量机构为嵌于基座的两个或多个转盘。所述转盘的厚度大于所述定量管道的直径；优选地，转盘与基座之间形成环形的相互贴合的面，这里的环形是指圆柱体的侧面，该贴合的面优选是平滑的；

优选地，所有转盘的中心呈直线排列；定量管道设于转盘的中线，当旋转转盘使所述定量管道与所述直线重叠时，所述流控机构处于第一相对状态；

当旋转转盘使得所述定量管道与所述直线不重叠时，所述流控机构处于第二相对状态；

更优选地，当所述定量管道与所述直线成垂直状态时，所述流控机构处于第二相对状态。

在本实用新型的另一种实施方式中，所述流控具有n个交错排列的基座和 n-1个定量机构；它们之间形成2n-2个相互贴合的面；所述流控机构设有一组或多组流控组，每组流控组设有：

至少n-1个流体输入端并逐一分布在至少n-1个基座上，至少n-1个流体接收端并逐一分布在至少n-1个基座上；逐一设于每个定量机构的定量管道；

同一组中的每个定量管道排列在同一直线上；

处于非两端的基座中，每个流体输入端具有贯穿其所在的基座的流体输入管道，各流体输入管道与所述贴合的面的切点均处于一条与所述定量管道方位平行的直线上；由此，当处于第一相对状态时，所有的流体输入端(流体输入管道)通过多个定量管道的介导形成一个串联的通道

所述流体接收端的连线也处于一条与所述定量管道方位平行的直线上；

优选地，多个定量机构具有统一的活动机构，可以促使多个定量机构作同时的平移活动。

本实用新型进一步提供了含有上述流控机构的系统，其流体输入端连接流体贮存装置，所述流体贮存装置还进一步连接有预处理腔，用于对流体进行预处理。

优选地，在所述预处理腔远离流体贮存装置的一端设有施压装置，或者在流体贮存装置远离预处理腔的一端设有负压装置；这样更有利于将预处理后的流体引入流体贮存装置。

优选地，所述的流体贮存装置和预处理腔均位于基座上。

进一步优选地，所述的预处理腔与流体贮存装置之间通过管道连接；更优选地，通过设有过滤机构的管道连接；所述的过滤机构可以是过滤片、过滤网、过滤膜、过滤凝胶、或过滤柱等。

进一步优选地，所述预处理腔设有加热装置。

在包含第一基座和第二基座的实施方式中，预处理腔和流体贮存装置可以同时处于第一基座或同时处于第二基座；或者，预处理腔和流体贮存装置分别处于上/第二基座，两者通过设于定量机构的管道实现连通，该管道可以是定量管道中的一个，也可以是独立的其他管道。

进一步优选地，流体接收端还连接有有流体接收装置，所述的流体接收装置即反应腔；优选地，所述反应腔预装有预装料。这样，当流体通过流控机构定量输送至反应腔后，反应随即开始。

本实用新型还提供了上述系统的应用，所述的系统用于生物样品的定量取样或检测。

优选地，用于PCR的定量取样或检测；

更优选地，所述的反应腔预装有PCR反应试剂。

该微流控机构和系统可以对微流量的加以精准的控制，并且结构简单。

附图说明

图1是本实用新型的微流控机构的实施例1的结构示意图。

图2是本实用新型的微流控机构的实施例2的结构示意图。

图3是本实用新型的微流控机构的实施例3的结构示意图。

图4是本实用新型的微流控机构的实施例4的结构示意图。

图5是本实用新型的微流控机构的实施例5的结构示意图。

图6是本实用新型的微流控机构的实施例6的结构示意图的主视图。

图7是本实用新型的微流控机构的实施例6的结构示意图的左视图。

图8是本实用新型的微流控机构的实施例6的结构示意图的右视图。

图9是本实用新型一种微流控芯片的局部示意图。

图10A–图10C是本实用新型另一种微流控芯片的示意图，其中图10A是预处理状态示意图，图10B是第一相对状态示意图，图10C是第二相对状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本实用新型作进一步的详细描述。

实施例1

图1为本实用新型微流控机构的核心部分示例，包括基座1和定量机构2，两者可活动连接，基座1包括第一基座(上基座)和第二基座(下基座)，定量机构2处于上基座和下基座之间并可水平地沿所述相贴合面移动，移动可借助滑动机构，如滑轨等，从而实现第一相对状态和第二相对状态之间的切换。定量机构2的上表面与上基座的下表面相贴合，定量机构2的下表面与下基座的上表面相贴合。相贴合的面是平滑的。定量机构2中垂直地设有贯穿其上下表面的定量管道21。定量管道21为直管。上基座的下表面设有流体输入端11，下基座的上表面设有流体接收端13，流体输入端11具有向上延伸的管道，流体接收端13具有向下延伸的管道。流体输入端11以及流体接收端13错位设置，使得定量机构2滑动至任意位置时，流体输入端11和流体接收端13之间的连线均不与定量管道21重叠。

运作过程中，当流体输入端11与定量管道21连通时，形成第一相对状态，流体从流体输入端11经定量管道21充满，之后，定量机构2滑动，充满流体的定量管道21被推移，直至与流体接收端13相连通时，该机构处于第二相对状态，流体可借助外施的压力经由流体接收端13流出。

在推移的路径过程中，定量管道21的两端始终分别被上基座的下表面和下基座的上表面覆盖性地贴合着，从而保持两端密封。在优选的实施方式中，定量管道21的两端可以设有密封部件(图中未标出)。在第二相对状态下，定量管道21一端与流体接收端13的入口连通，使得流体能通过流体接收端13到达流体接收装置。

本实施例可以有多种变换方式。例如，第一基座、第二基座的上下设置变为左右设置。或者例如，第一基座或第二基座中的一个省略，而流体输入端和流体接收端13均设于同一基座上，在流体填充至定量管道之后，达到第二相对状态后，再优选地通过施压泵或真空泵(作为说明书中所述的第二压力差机构，图中未标出，可参考实施例2)的作用使其反方向返回输至流体接收端13。

实施例2

如图2所示，该实施例是在实施例1的核心机构的基础上，还设置有流体贮存装置、废液容纳器，以及压力差机构的实施例。

在实施例1的基础上，在上基座中，流体输入端11的管道连通流体贮存装置14，在下基座中，与流体输入端11相应的位置设有废液容纳器12，流体贮存装置14设有泵作为第一压力差机构15。在下基座中，流体接收端13的管道连通流体接收装置17，而与其垂直方向上对应的上基座则相应设有泵，作为第二压力差机构16。

机构的运作过程：当定量机构2滑动至流体输入端11与定量管道21连通时，形成第一相对状态，此时通过泵的作用，流体贮存装置14中的流体经流体输入端11输入定量管道21并将其充满，多余的部分则流入废液容纳器12。

之后，定量机构2再次滑动，充满流体的定量管道21被推移直至与流体接收端13相连通时，该机构处于第二相对状态。在第二相对状态下，定量管道21 的下端与流体接收端13连通，上端则与上基座的第二压力差机构16相对应，此时可以优选地通过泵的作用，使得流体压出，通过流体接收端13输出至流体接收装置17。

实施例3

图3为本实用新型微流控机构的核心部分的一种优选实施例，与实施例1 的区别在于：定量机构2设有三个定量管道21(图中标示为21(a)、21(b)、21(c))，基座1设有三个流体输入端11(图中标示为11(a)、11(b)、11(c))，均设于基座 1与定量机构2贴合的面上，并具有离开该面而延伸的管道；三个流体输入端 11在第一基座(上基座)和第二基座(下基座)上依顺序交替设置，例如，第一个流体输入端11(a)设于上基座上，则第二个流体输入端11(b)设于下基座，第三个流体输入端11(c)设于上基座，以此类推。每个流体输入端11中心虚拟垂直线(即图中长虚线所示)在下基座上表面各形成一个虚拟的交点，在各个交点的右侧均设有一个流体接收端13(图中标示为13(a)、13(b)、13(c))，各流体接收端13至其左方的交点的距离是等同的。

定量机构2上的各定量管道21(图中标示为21(a)、21(b)、21(c))，前后两个定量管道21之间的距离等同于其所对应的前后两个流体接收端13(图中标示为13(a)、13(b)、13(c))的距离。

运行过程中，在起始状态下，定量机构2所处的位置为各定量管道21对接于各流体输入端11，如图3所示，各个定量管道21的孔径大小与相应的流体输入端11开口的大小吻合，并且在位置上相对应。此时，第一个流体输入端11(a) 与第一个定量管道21(a)的上端相接，而第二个流体输入端11(b)在下基座延伸的管道末端与第一个定量管道21(a)的下端相接；第二个流体输入端11(b)与第二个定量管道21(b)的下端相接，第三个流体输入端11(c)在上基座上延伸的管道末端与第二个定量管道21的上端相接，系统处于第一相对状态，即此时三个流体输入端11及其延伸的管道已经与多个定量管道21间隔排列形成了串联通道，系统可进行连贯式的充液，即图3实线方式所示。

对应于最末端一个(如图3最左方的)流体输入端11(c)，在其对侧的下基座上设有废液容纳器12，并且该废液容纳器12设有排气口18。第一个流体输入端11(a)延伸的管道连通流体贮存装置14，流体贮存装置14连接有施压泵作为第一压力差机构15。在下基座中，每个流体接收端13(图中标示为13(a)、13(b)、 13(c))的管道连通一个流体接收装置17(图中标示为17(a)、17(b)、17(c))。而与其垂直方向上对应的上基座上则相应设有泵，作为第二压力差机构16(图中标示为16(a)、16(b)、16(c))。

机构的运作过程：当定量机构2滑动至对接于流体输入端11(如图中实线所示位置)，三个流体输入端11及其延伸的管道与多个定量管道21间隔排列形成了串联通道时，形成第一相对状态。此时通过作为第一压力差机构15的施压泵的作用，流体贮存装置14中的流体经由第一个流体输入端(a)、第一个定量管道21(a)、第二个流体输入端(b)、第二个定量管道21(b)、第三个流体输入端11(c)、第三个定量管道21(c)并将串联通道充满，多余的部分则流入废液容纳器12。

之后，定量机构2再次滑动，充满流体的三个定量管道21被推移，直至定量管道21(a)与流体接收端13(a)相连通、定量管道21(b)与流体接收端13(b)相连通、定量管道21(c)与流体接收端13(c)相连通时(即定量管道21移动至如图短虚线所示位置)，该机构处于第二相对状态。在第二相对状态下，每个定量管道 21下端与相应流体接收端13连通，上端则与上基座作为第二压力差机构16的泵(图中标示为16(a)、16(b)、16(c))相对应，通过泵的作用使得流体压出，通过对应的流体接收端13(图中标示为13(a)、13(b)、13(c))输出至流体接收装置 17(图中标示为17(a)、17(b)、17(c))。

实施例4

图4为本实用新型微流控机构的核心部分的另一种优选实施例。与实施例1 的区别在于，该机构相互交错设置有四个基座1(图中标示为1(a)、1(b)、1(c)、 1(d))以及三个定量机构2(图中标示为2(a)、2(b)、2(c))，它们之间形成六个相互贴合的面，三个定量机构2可沿贴合的面水平移动。其中，基座1(a)的下表面与定量机构2(a)的上表面相贴合，定量机构2(a)的下表面与基座1(b)的上表面相贴合，基座1(b)的下表面与定量机构2(b)的上表面相贴合，定量机构2(b)的下表面与基座1(c)的上表面相贴合，基座1(c)的下表面与定量机构2(c)的上表面相贴合，定量机构2(c)的下表面与基座1(d)的上表面相贴合。

基座1(a)、基座1(b)和基座1(c)的下表面均设有流体输入端11(分别为图中 11(a)、11(b)和11(c))，三个流体输入端11中心虚拟连线垂直于定量机构2。流体输入端11(a)具有向上延伸的管道，与流体贮存装置14相连。流体贮存装置 14与第一压力差机构15相连接。

定量机构2(a)设有定量管道21(a),定量机构2(b)设有定量管道21(b)，定量机构2(c)设有定量管道21(c)，三者可通过流体输入端11(b)和11(c)对应贯穿于基座1(b)和基座1(c)的流体输入管道相连接。定量管道21(a)上端与流体输入端 11(a)相连接。另外，对应于流体贮存装置14于基座1(d)设有废液容纳器12，废液容纳器12通过延伸管道可与上方的定量管道21(c)相连通。这样，流体贮存装置14与废液容纳器12可通过三个流体输入端11和三个定量管道21间隔设置所形成串联管道实现连通。

基座1(b)、基座1(c)和基座1(d)的上表面均设有流体接收端13(分别为13(a)、 13(b)和13(c))，三个流体接收端13中心虚拟连线亦垂直于定量机构2。三个流体接收端13(a)、13(b)、13(c)均具有向下延伸的管道，延伸管道分别与流体接收装置17(a)、17(b)和17(c)相连接。与流体接收装置17垂直方向上对应的基座1(a)、 1(b)、1(c)和1(d)相应设有泵，作为第二压力差机构16(图中标示为16(a)、16(b)、 16(c))。

流体输入端11以及流体接收端13错位设置，使得定量机构2滑动至任意位置时，流体输入端11和流体接收端13之间的连线均不与定量管道21重叠。

机构的运作过程：当定量机构2(a)、2(b)、2(c)滑动至对接于流体输入端11 (如图中实线所示位置)，三个流体输入端11(a)、11(b)、11(c)及其延伸的管道与多个定量管道21间隔排列形成了串联通道时，形成第一相对状态。此时通过作为第一压力差机构15的施压泵的作用，流体贮存装置14中的流体经由第一个流体输入端11(a)、第一个定量管道21(a)、第二个流体输入端11(b)、第二个定量管道21(b)、第三个流体输入端11(c)、第三个定量管道21(c)并将串联通道充满，多余的部分则流入废液容纳器12。

之后，定量机构2(a)、2(b)、2(c)再次滑动，充满流体的三个定量管道21被推移，直至定量管道21(a)与流体接收端13(a)相连通、定量管道21(b)与流体接收端13(b)相连通、定量管道21(c)与流体接收端13(c)相连通时(即定量管道21 移动至如图虚线所示位置)，该机构处于第二相对状态。在第二相对状态下，每个定量管道21下端与相应流体接收端13连通，上端则与相应位于上方的基座1 作为第二压力差机构16的泵(图中标示为16(a)、16(b)、16(c))相连通，通过泵的作用使得流体压出，通过对应的流体接收端13(图中标示为13(a)、13(b)、 13(c))输出至流体接收装置17(图中标示为17(a)、17(b)、17(c))。

实施例5

图5为本实用新型微流控机构核心部分的另一种优选实施例，包括基座1 和定量机构2，两者可活动连接。与实施例1的区别在于：基座1并不分为上下两部分，而是作为一个整体；设有三个流体输入端11(图中标示为11(a)、11(b)、 11(c))和三个流体接收端13(图中标示为13(a)、13(b)、13(c))，均设于同一基座上。设有三个定量机构2，为嵌于基座1的转盘，每个定量机构2设有一个沿转盘直径方向设置的定量管道21，转盘的厚度大于定量管道21的直径。

由于转盘是嵌套在基座1上的，相应于转盘的轮廓，基座1上具有与其对应的空缺空间，也就是说基座1上具有一定的呈扁平圆柱状的空缺空间，其限定出基座1上凹陷下去的圆柱体侧面及圆形底面。流体输入端11位于基座1所述的圆柱体侧面(即与转盘贴合面)。在该实施例中，具有三个定量机构2(即转盘)、三个流体输入端11和流体接收端13，如图4所示，三个流体输入端11 (11(a)、11(b)、11(c))均设于转盘的正左侧，三个流体接收端13(13(a)、13(b)、 13(c))均设于转盘的正下方。三个流体输入端11均具有向正左方延伸的管道。最末端一个转盘(最右方的一个)的正右侧相贴合的基座1所述的圆柱体侧面设有管道并进一步连接废液容纳器12，废液容纳器12可进一步设有排气口18。

第一个流体输入端11(a)延伸的管道连通流体贮存装置14，流体贮存装置 14连接有施压泵作为第一压力差机构15。

每个流体接收端13(13(a)、13(b)、13(c))延伸的管道均连通有作为流体接收装置的流体接收装置17(图中标示为17(a)、17(b)、17(c))。在各流体接收端 13对侧的转盘上方的基座1上均设有连接了泵(作为第二压力差机构16，图中标示为16(a)、16(b)、16(c))的管道，并且所述连接了泵的管道端口与各流体接收端13处于同一垂直线上。

运作过程中，在起始状态下，三个定量机构2(转盘)转至三个定量管道 21处于水平的一条直线上，各定量管道21对接于各流体输入端11，各个定量管道21的孔径大小与相应的流体输入端11开口的大小吻合。如图5实线方式所示，第一个流体输入端11(a)与第一个定量管道21(a)的左端相接，第一个定量管道21(a)的右端与第二个流体输入端11(b)的左延伸管道相接。第二个流体输入端11(b)与第二个定量管道21(a)的左端相接，第二个定量管道21(b)的右端与第二个流体输入端11(b)的左延伸管道相接。第三个流体输入端11(c)与第三个定量管道21(c)的左端相接，第三个定量管道21(c) 的右端与废液容纳器12通过延伸管道相接，此时系统处于第一相对状态，多个流体输入端11及其延伸的管道已经与多个定量管道21形成了串联通道，系统可进行连贯式的充液。

此时通过施压泵的作用，使得液体经第一个流体输入端11(a)、第一个定量管道21(a)、第二个流体输入端11(b)、第二个定量管道21(b)、第三个流体输入端11(c)、第三个定量管道21(c)，并将串联通道充满，多余的部分则流入废液容纳器12。

之后，定量机构2再次旋转，充满流体的定量管道21被旋转了90°，定量管道21(a)与流体接收端13(a)相连通、定量管道21(b)与流体接收端13(b)相连通、定量管道21(c)与流体接收端13(c)相连通时，该机构处于第二相对状态，即图5 定量管道21从实线方式移动到虚线方式。在第二相对状态下，每个定量管道21 下端与相应流体接收端13连通(即21(a)与13(a)相接，21(b)与13(b)相接，21(c) 与13(c)相接)，上端则与转盘上方作为第二压力差机构16的泵相对应(即分别与16(a)、16(b)、16(c))，通过泵的作用使得流体压出，通过流体接收端13(13(a)、 13(b)、13(c))输出至流体接收装置17(17(a)、17(b)、17(c))。

实施例6

实施例6是在实施例5的基础上，将定量机构2由一个转盘方式转动一个定量机构21变换为能带动多个定量管道21转动的转筒的实施方式，如主视图图6、左视图图7和右视图图8所示。与实施例5的区别在于：定量机构2为嵌于基座1的转筒。

相应地，基座1上具有与转筒轮廓对应的圆柱体型空缺。流体输入端11位于上述圆柱体侧面(即与转筒贴合面)。在该实施例中，对应于三个定量管道21 (图中标示为21(a)、21(b)、21(c))，设有三个流体输入端11(图中标示为11(a)、 11(b)、11(c))、三个流体接收端13(图中标示为13(a)、13(b)、13(c))以及三个废液容纳器12(图中标示为12(a)、12(b)、12(c))。每组定量管道21、流体输入端11、流体接收端13以及废液容纳器12设置方式如图6所示，即三个流体输入端11均设于转筒的正左侧，三个流体接收端13均设于转筒的正下方，三个废液容纳器12均与设于转筒正右侧延伸管道相连接，废液容纳器12进一步设有排气口18，每组上述机构中心所在平面均与转筒的圆柱体横截面切合。

在此基础上，可参照实施例2的方式，相应通过管道连接有流体贮存装置 14、作为第一压力差机构15的泵、作为第二压力差机构16的泵、作为流体接收装置的流体接收装置17，设置方向同前述实施例，如图6所示。

运作过程中，在起始状态下，定量机构2(转筒)带动三个定量管道21(图中标示为21(a)、21(b)、21(c))转至均处于水平的直线上，各定量管道21对接于各流体输入端11，各个定量管道21的孔径大小与相应的流体输入端11开口的大小吻合，如图6实线方式所示。流体输入端11(a)与定量管道21(a)的左端相接，定量管道21(a)的右端与废液容纳器12(a)通过延伸管道相接。其余两组亦同时处于此连通状态。此时系统处于第一相对状态，系统可进行充液。

此时通过施压泵的作用，使得液体经各个流体输入端11经相应定量管道21，将连通管道充满，多余部分则流入相应的废液容纳器12(图中标示为12(a)、12(b)、 12(c))。

之后，定量机构2(转筒)再次旋转，带动三个充满液体的定量管道21同时被旋转至90°，定量管道21(a)与流体接收端13(a)相连通、定量管道21(b)与流体接收端13(b)相连通、定量管道21(c)与流体接收端13(c)相连通时，该机构处于第二相对状态。即图6定量管道21从实现方式旋转到虚线方式，其余两组亦同。在第二相对状态下，每个定量管道21下端与相应流体接收端13连通，上端则与转盘上方作为第二压力差机构16(图中标示为16(a)、16(b)、16(c))的泵相对应，通过泵的作用使得流体压出，通过流体接收端13输出至流体接收装置17(图中标示为17(a)、17(b)、17(c))。

实施例7

本实施例是一种微流控芯片，在上述实施例的基础之上，还在流体贮存装置14进一步连接有预处理腔19，以及在流体贮存装置14与预处理腔19连接处设有过滤机构110的优选实施方式。

与实施例3的区别在于：如图9所示，基座1设有流体贮存装置14以及预处理腔19。流体贮存装置14与预处理腔19通过具有作为过滤机构的过滤片110 的管道连接。预处理腔19左方还连接有加样装置111，加样装置111正下方连接有施压泵112。预处理腔19还设置有加热装置(该图中未示出)。与流体接收端13向下延伸管道相接的流体接收装置17同时为反应腔。

以实施例3设置其余机构的方式为例。在运作过程中，起始状态下，可先将液体于预处理腔19内进行预先处理，并可利用加热装置使得液体具有一定反应所需的温度。经预处理腔19处理后的液体通过施压泵112的作用从预处理腔 19中被压出。液体在管道中经过滤片110过滤后，流入流体贮存装置14内，再通过第一压力差机构15的压力泵的作用下，流入第一个流体输入端11(a)。以第一组定量管道21(a)及其对应设置的机构为例，当处于第一相对状态的连接方式的机构被液体充满后，顺时针方向转动转盘90°至第二相对状态。液体在第二压力差机构16(a)的施压作用下经液体接收端13(a)流入反应腔中进行下一步反应。

实施例8

图10A–图10C显示了是另一种微流控芯片。该微流控芯片的微流控机构类似于实施例3，但其有四个流体输入端、四个流体接收端和四个定量管道，以及对应的四个第一压力差机构及泵，以及四个流体接收装置17(同时为反应腔)。

预处理腔19和流体贮存装置14分别处于第一基座和第二基座，两者通过设于定量机构2的管道实现连通，过滤机构110处于该管道上；预处理腔19设有加热装置(该图中未示出)。

如图10A所示，此时样品通过加样装置111及其施压泵112的作用进入预处理腔19之后在这里进行加热预处理，然后通过过滤机构110的过滤再进入流体贮存装置14。

之后，微流控芯片的处于图10B的状态，此时如实施例3的原理，机构处于连贯的充液状态。定量管道21全部充满液体之后，定量机构2再移动至下一个状态(图10C)。

在图10C所示的状态下，定量管道21与下方的流体接收端13相连通，通过第二压力差机构16的施压，流体流入流体接收装置17。

Claims (37)

1.一种流控机构，其特征在于，包括基座和定量机构，所述基座和定量机构可活动连接而形成包括第一相对状态和第二相对状态的两个或多个相对活动状态；所述基座上设有流体输入端和流体接收端，所述定量机构设有定量管道；当处于第一相对状态时，所述流体输入端和所述定量管道相连通；当处于第二相对状态时，所述定量管道和所述流体接收端相连通。

2.如权利要求1所述的流控机构，其特征在于，所述的流控机构为微流控机构。

3.如权利要求1所述的流控机构，其特征在于，所述的流体输入端和流体接收端之间错位设置；当处于第一相对状态时，定量管道与流体接收端不相连通；当处于第二相对状态时，定量管道与流体输入端不相连通；在从第一相对状态切换至第二相对状态的过程中，所述定量管道的两端保持密封。

4.如权利要求1所述的流控机构，其特征在于，所述基座具有至少一个与所述定量机构相贴合的面；所述流体输入端和流体接收端设于基座与定量机构相贴合的面。

5.如权利要求4所述的流控机构，其特征在于，所述相贴合的面是平滑的。

6.如权利要求4所述的流控机构，其特征在于，在从第一相对状态切换至第二相对状态的过程中，所述定量管道的两端通过被基座所述的面覆盖性地贴合而保持密封。

7.如权利要求1所述的流控机构，其特征在于，所述的活动为平移或旋转活动。

8.如权利要求1所述的流控机构，其特征在于，所述的流体输入端与流体贮存装置相连。

9.如权利要求1所述的流控机构，其特征在于，所述的流体接收端与流体接收装置相连。

10.如权利要求1所述的流控机构，其特征在于，所述流控机构还设有一个或多个第一压力差机构；所述第一压力差机构在流控机构处于第一相对状态时，使得定量管道连接流体输入端的一端的压力大于定量管道远离流体输入端一端的压力，从而形成压力差。

11.如权利要求10所述的流控机构，其特征在于，所述的第一压力差机构设于基座上。

12.如权利要求10所述的流控机构，其特征在于，所述的第一压力差机构为设于流体输入端一端的施压装置。

13.如权利要求10所述的流控机构，其特征在于，所述的第一压力差机构为设于定量管道远离流体输入端一端的负压装置。

14.如权利要求1所述的流控机构，其特征在于，所述流控机构还设有第二压力差机构，所述第二压力差机构在流控机构处于第二相对状态时，使得定量管道连接流体接收端的一端的压力小于定量管道远离流体接收端一端的压力，从而形成压力差。

15.如权利要求14所述的流控机构，其特征在于，所述的第二压力差机构设于基座上。

16.如权利要求14所述的流控机构，其特征在于，所述的第二压力差机构为设于流体接收端的负压装置。

17.如权利要求14所述的流控机构，其特征在于，所述的第二压力差机构为设于定量管道远离流体接收端一端的施压装置。

18.如权利要求1所述的流控机构，其特征在于，当处于第一相对状态时，定量管道远离流体输入端的一端末端设有排气口。

19.如权利要求18所述的流控机构，其特征在于，所述的排气口设有自封闭膜。

20.如权利要求18所述的流控机构，其特征在于，在排气口之前还设有废液容纳器。

21.如权利要求1所述的流控机构，其特征在于，所述流体输入端和流体接收端均设于基座与定量机构相接的面。

22.如权利要求21所述的流控机构，其特征在于，在通过所述活动实现第一相对状态和第二相对状态的切换过程中，所述定量管道通过基座与定量机构相接的面保持密封。

23.如权利要求1所述的流控机构，其特征在于，所述定量管道的两端均设有密封部件。

24.如权利要求1所述的流控机构，其特征在于，所述定量管道的横截面积为0.01～100mm²。

25.一种含有如权利要求1～24任一所述流控机构的流控系统，其特征在于，所述的流体输入端连接流体贮存装置，所述流体贮存装置还进一步连接有预处理腔。

26.如权利要求25所述的流控系统，其特征在于，在所述预处理腔远离流体贮存装置的一端设有施压装置。

27.如权利要求25所述的流控系统，其特征在于，在流体贮存装置远离预处理腔的一端设有负压装置。

28.如权利要求25所述的流控系统，其特征在于，所述的流体贮存装置和预处理腔均位于基座上。

29.如权利要求25所述的流控系统，其特征在于，所述的预处理腔与流体贮存装置之间通过管道连接。

30.如权利要求25所述的流控系统，其特征在于，所述的预处理腔与流体贮存装置之间通过设有过滤机构的管道连接。

31.如权利要求25所述的流控系统，其特征在于，所述预处理腔设有加热装置。

32.如权利要求30所述的流控系统，其特征在于，所述的过滤机构为过滤片、过滤网、过滤膜、过滤凝胶、或过滤柱。

33.如权利要求25所述的流控系统，其特征在于，所述的基座包含第一基座和第二基座，所述预处理腔和流体贮存装置同时处于第一基座或同时处于第二基座。

34.如权利要求25所述的流控系统，其特征在于，所述的基座包含第一基座和第二基座，预处理腔和流体贮存装置分别处于所述第一基座和所述第二基座，两者通过设于定量机构的管道实现连通。

35.如权利要求25所述的流控系统，其特征在于，所述的流体接收端还连接有流体接收装置，所述的流体接收装置即反应腔。

36.如权利要求35所述的流控系统，其特征在于，所述反应腔预装有预装料。

37.如权利要求35所述的流控系统，其特征在于，所述的反应腔预装有PCR反应试剂。

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