CN218863335U - 一种微流控阀门及其微流控试剂盒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微流控阀门，包括连接通道、包含磁性颗粒的可熔化固体材料，包含磁性颗粒的可熔化固体材料设置在所述连接通道上，且所述包含磁性颗粒的可熔化固体材料用于在熔化后控制所述连接通道贯通。本发明增加了阀门打开的驱动力‑磁力，磁性颗粒受到磁铁的吸引力约为6×10^‑2N，是原驱动力的百倍之多，大大增大了阀门打开的成功率；另外磁铁吸引磁性颗粒在离开阀门时，会形成一定的负压，如此，液体流动的驱动力不仅有自身全部重力，还有一定的负压吸力，流动成功率更高，速度更快，同时阀门打开时间的离散度由32%减小到12%以内。

Description

一种微流控阀门及其微流控试剂盒

技术领域

本发明涉及生物医疗领域，尤其是涉及一种微流控阀门及其微流控试剂盒，该微流控试剂盒用于核酸扩增检测。

背景技术

微流控试剂盒可以对核酸试剂进行试剂裂解、混匀、扩增等检测程序，快速得到核酸试剂的检测结果。一般地，微流控试剂盒会通过蜡阀来控制微流控试剂盒中的气道通断，使得试剂盒内的液体从一个腔室流动到下一个腔室。仅靠在蜡阀融化之后，试剂盒内的液体在重力的作用下，推动气体，压缩熔融态的蜡移动来打开阀门，驱动力小（50微升左右的液体），重力仅有5×10^-4N，还需要克服流动阻力，实际驱动蜡阀打开的力远小于其重力，液体流到指定区域的成功率不高，流动到下一腔室所需时间离散度非常大。

发明内容

有鉴于此，本申请实施例致力于提供一种微流控阀门及其微流控试剂盒，其可以有效提高液体流到指定区域的流动成功率，时间离散度小。

本发明的具体技术方案如下：

一种微流控阀门，包括连接通道、包含磁性颗粒的可熔化固体材料，包含磁性颗粒的可熔化固体材料设置在所述连接通道上，且所述包含磁性颗粒的可熔化固体材料用于在熔化后控制所述连接通道贯通。

进一步的，所述连接通道上设有容纳槽，包含磁性颗粒的可熔化固体材料设在该容纳槽内。

进一步的，所述容纳槽呈锥形，锥形的轴线与连接通道垂直，所述锥形的小端通过开孔与连接通道连通，包含磁性颗粒的可熔化固体材料设在锥形的小端；包含磁性颗粒的可熔化固体材料熔化时磁性颗粒在磁力的作用下朝向锥形的大端运动将连接通道贯通。

进一步的，所述磁性颗粒为钢球，钢球的直径略大于开孔的直径。

进一步的，所述连接通道的宽度为0.4～0.6mm，深度为0.1～0.3mm，开孔的直径为0.7～0.9mm。

本发明还涉及一种微流控试剂盒，包括本体，所述本体上设置有依次连通的加样口、核酸释放区、混匀区以及反应区，所述本体上还设置有连通所述核酸释放区和所述加样口的第一气道以及与连通所述混匀区和所述加样口的第二气道，所述第一气道和第二气道上均设置有前面所述的微流控阀门。

本发明在连接通道内设置包含磁性颗粒的可熔化固体材料，将连接通道密封，形成了一个封堵的阀门。随后将试剂盒放在带磁铁的检测仪器上，使用加热片加热试剂盒，磁性颗粒和可熔化固体材料受热，可熔化固体材料发生局部熔化，磁性颗粒在磁力的作用下，挣脱可熔化固体材料对其的作用力，脱离可熔化固体材料，形成磁性颗粒尺寸大小的通道；另外磁性颗粒脱离可熔化固体材料时，带动可熔化固体材料与连接通道分离，形成一个通道，满足试剂盒内液体从一个区域流动到下一个区域的需求。

连接通道仅靠在蜡熔化之后，试剂盒内的液体在重力的作用下，推动气体，压缩熔融态的蜡移动来打开阀门，驱动力小（50微升左右的液体），重力仅有5×10^-4N，还需要克服流动阻力，实际驱动蜡阀打开的里远小于其重力。本发明增加了阀门打开的驱动力-磁力，磁性颗粒受到磁铁的吸引力约为6×10^-2N，是原驱动力的百倍之多，大大增大了阀门打开的成功率；另外磁铁吸引磁性颗粒在离开阀门时，会形成一定的负压，如此，液体流动的驱动力不仅有自身全部重力，还有一定的负压吸力，流动成功率更高，速度更快，同时阀门打开时间的离散度由32%减小到8%以内。

附图说明

图1为本发明提供的微流控试剂盒本体的结构示意图；

图2为图1中的A-A剖面图；

图3为图2中的A部放大图；

图4为图1背面的结构示意图；

图5为图4中的B部放大图；

图6为微流控试剂盒使用时的状态图。

附图说明：1-加样口，3-第一气道，4-核酸释放区，5-第三支路通道，6-混匀区，7-第二控制阀，7-1 第二支路，7-2 第二主通道，8-第一控制阀，8-1 第一支路，8-2第一主通道，9-反应区，10-微流控阀门，11-第四支路通道，12-第二气道，14-包含磁性颗粒的可熔化固体材料，15-连接通道，16-容纳腔，17-第二支路通道，18-第一支路通道，19-容纳槽，20-钢球，21-开孔，22-磁铁，23-加热片，24-背壳。

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在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。

本发明所述的“磁性颗粒”是指可以被磁铁吸引的颗粒。

参见图1至图5所示，本发明提供的微流控试剂盒可以包括本体，本体的前面采用透明密封膜进行密封，本体的背部设有背壳24，使得整个微流控试剂盒处于封闭状态。本体内设置有第一气道3和第二气道12，第一气道3和第二气道12可以供气体流动，以使得核酸试剂流动至不同的位置。

如图1所示，该本体内还可以设置有依次连通的加样口1、核酸释放区4、混匀区6以及反应区9。具体地，微流控试剂盒在图1所示的放置状态下，在加样口1、核酸释放区4、混匀区6以及反应区9的四者之中，加样口1位于最上方，反应区9位于最下方，核酸释放区4和混匀区6均位于加样口1和反应区9之间，其中，核酸释放区4位于混匀区6的上方。应当理解的是，样本在重力作用下，可以从加样口1进入到核酸释放区4内，然后再从核酸释放区4进入到混匀区6内，然后再从混匀区6进入到反应区9内。

核酸释放区4内容置有核酸释放冻干试剂，样本由加样口1进入到核酸释放区4，完成裂解释放出核酸。混匀区6预存有PCR冻干试剂，核酸释放区4的液体进入混匀区6，在混匀区6内完成样本与PCR试剂的混匀。混匀区6内的液体进入到反应区9后，对反应区9对应的位置加热，完成扩增反应后，通过光学检测得到检测结果。

如图1所示，该微流控试剂盒还可以包括微流控阀门10，第一气道3和第二气道12内均设置有微流控阀门10，其中，第一气道3上设置的微流控阀门10为第一微流控阀门，第二气道12上设置的微流控阀门10为第二微流控阀门，第一微流控阀门可以控制第一气道3的通断，第二微流控阀门可以控制第二气道12的通断。

具体地，如图1所示，微流控阀门10可以包括连接通道15，对于第一微流控阀门而言，第一微流控阀门的连接通道15可以作为第一气道3的其中一部分，连接通道15在贯通的情况下，第一气道3处于贯通的状态，连接通道15在被断开的情况下，第一气道3也被断开。对第二微流控阀门而言，第二微流控阀门的连接通道15可以作为第二气道12的其中一部分，连接通道15在贯通的情况下，第二气道12处于贯通的状态，连接通道在被断开的情况下，第二气道12也被断开。

在一实施例中，第一微流控阀门的连接通道15也可以作为独立通道连接在第一气道3中。第二微流控阀门的连接通道12也可以作为独立通道连接在第二气道12中。

如图1所示，微流控阀门10还可以包括包含磁性颗粒的可熔化固体材料14，所述的可熔化固体材料为在加热时，可变为熔融状态，冷却后，可凝固的材料，如石蜡等，包含磁性颗粒的可熔化固体材料14设置连接通道15上，包含磁性颗粒的可熔化固体材料14在未被加热的情况下，为固态结构，可以断开连接通道15。包含磁性颗粒的可熔化固体材料14内设有磁性颗粒，与该微流控试剂盒配套的检测仪器中，对应位置设有加热片23和磁铁22，参见图6所示，使用加热片23加热试剂盒，包含磁性颗粒的可熔化固体材料14受热，包含磁性颗粒的可熔化固体材料14发生熔化，磁性颗粒在磁铁22磁力的作用下，挣脱可熔化固体材料对其的作用力，脱离可熔化固体材料，将连接通道贯通。对于磁性颗粒的材质及其大小没有特别的要求，只要可熔化固体材料发生熔化时、磁性颗粒在磁铁22的吸附下挣脱可熔化固体材料能够将连接通道贯通即可。

在一实施例中，连接通道上设有容纳槽19，包含磁性颗粒的可熔化固体材料14设在该容纳槽19内。容纳槽19呈锥形，锥形的轴线与连接通道垂直，所述锥形的小端通过开孔21与连接通道15连通，包含磁性颗粒的可熔化固体材料14设在锥形的小端；锥形的大端与背壳24连通，包含磁性颗粒的可熔化固体材料14熔化时磁性颗粒在磁力的作用下朝向锥形的大端运动将连接通道贯通，磁性颗粒在磁力的作用下吸附在背壳24上。连接通道的宽度优选为0.4～0.6mm，深度优选为0.1～0.3mm，开孔的直径优选为0.7～0.9mm。磁性颗粒优选为钢球，钢球20的直径略大于开孔21的直径，能覆盖开孔21并不会进入开孔处即可。可熔化固体材料熔化时钢球在磁力的作用下朝向锥形的大端运动，形成钢球尺寸大小的通道将连接通道贯通；另外钢球脱离可熔化固体材料时，带动可熔化固体材料与连接通道分离，形成一个通道，满足试剂盒内液体从一个区域流动到下一个区域的需求。采用上述结构后，避免温度过高导致可熔化固体材料熔化，在表面张力的作用下堵住气道。另外可熔化固体材料的温度比较好控制，在不熔化的情况下就可打开阀门，避免液态可熔化固体材料堵住气道，同时增大了气道的截面积，便于气道流通。

沿气流方向，第一气道3和第二气道12均分为上游段和下游段。相应地，第一微流控阀门通过第一气道3的上游段经混匀区6与核酸释放区4相连通，第一微流控阀门通过第一气道3的下游段与加样口1相连通，其中，第一支路通道18、第二支路通道17与容纳腔16连通，容纳腔16与背壳24连通，第一支路通道18、第二支路通道17并入第一气道3的下游段。

第二微流控阀门通过第二气道12的上游段与反应区9相连通，第二微流控阀门通过第二气道12的下游段与加样口1相连通，其中，第三支路通道5、第四支路通道11与容纳腔16连通，容纳腔16与背壳24连通，第三支路通道5、第四支路通道11并入第二气道12下游段。

如图1所示，第二气道12上设置有第一控制阀8，第一控制阀8包括设置在第二气道12上的第一主通道8-2和与第一主通道8-2相连的第一支路8-1，第一支路8-1内设置有可熔化固体材料。

具体地，第一支路8-1内的可熔化固体材料在没有被加热的情况下为固态结构，加热可熔化固体材料后，可熔化固体材料变成熔融状态，流入到第一主通道8-2内，将第一主通道8-2封闭，从而封闭第二气道12。

混匀区6和反应区9之间的通道上设置第二控制阀7，第二控制阀7包括设置在混匀区6和反应区9之间的通道上的第二主通道7-2、与第二主通道7-2相连的第二支路7-1，第二支路7-1内设置有可熔化固体材料。

具体地，第二支路7-1内的可熔化固体材料在没有被加热的情况下为固态结构，加热可熔化固体材料后，可熔化固体材料变成熔融状态，流入到第二主通道7-2内，将第二主通道7-2封闭，从而封闭混匀区6和反应区9之间的通道。

在第二气道12被封闭以及第二主通道7-2被封闭后，反应区9处于封闭状态，这样可以避免核酸试剂在加热过程中流动至其它部位，有利于保证核酸检测结果的准确性。

以上所述仅为本申请的具体实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种微流控阀门，其特征在于包括连接通道、包含磁性颗粒的可熔化固体材料，包含磁性颗粒的可熔化固体材料设置在所述连接通道上，且所述包含磁性颗粒的可熔化固体材料用于在熔化后控制所述连接通道贯通。

2.根据权利要求1所述的微流控阀门，其特征在于，所述连接通道上设有容纳槽，包含磁性颗粒的可熔化固体材料设在该容纳槽内。

3.根据权利要求2所述的微流控阀门，其特征在于，所述容纳槽呈锥形，锥形的轴线与连接通道垂直，所述锥形的小端通过开孔与连接通道连通，包含磁性颗粒的可熔化固体材料设在锥形的小端；包含磁性颗粒的可熔化固体材料熔化时磁性颗粒在磁力的作用下朝向锥形的大端运动将连接通道贯通。

4.根据权利要求3所述的微流控阀门，其特征在于，所述磁性颗粒为钢球，钢球的直径略大于开孔的直径。

5.根据权利要求3所述的微流控阀门，其特征在于，所述连接通道的宽度为0.4～0.6mm，深度为0.1～0.3mm，开孔的直径为0.7～0.9mm。

6.一种微流控试剂盒，其特征在于，包括本体，所述本体上设置有依次连通的加样口、核酸释放区、混匀区以及反应区，所述本体上还设置有连通所述核酸释放区和所述加样口的第一气道以及与连通所述混匀区和所述加样口的第二气道，所述第一气道和第二气道上均设置有权利要求1至5中任一项所述的微流控阀门。

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