CN220803314U - 离心式微流控芯片和检测设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种离心式微流控芯片和检测设备，所述离心式微流控芯片包括：旋转孔，用于和驱动器配合；多个检测模块，绕所述旋转孔的周向环形阵列分布在同一半径弧上；混匀模块，用于容纳待检测液，沿所述旋转孔的径向位于所述检测模块的内侧；变径流道，呈弧形设置并和所述混匀模块连通，所述检测模块沿所述旋转孔的径向位于所述变径流道外侧并和所述变径流道连通，且所述变径流道的弧面半径自靠近所述混匀模块向远离所述混匀模块的方向逐渐增大。本实用新型中的离心式微流控芯片通过混匀模块、变径流道和多个检测模块的连接和布局，提高了每个检测模块地检测灵敏度，保证了离心式微流控芯片的整体检测灵敏稳定性。

Description

离心式微流控芯片和检测设备

技术领域

本实用新型属于微流控技术领域，尤其涉及一种离心式微流控芯片和检测设备。

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。但现有的离心式微流控芯片在待检测液进入到各检测模块的过程中，由于检测模块与进液流道的分布缺陷，容易导致每个检测模块中的待检测液不均的情况，使每个检测模块中的检测目标不对等，严重影响检测的灵敏度。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提出一种离心式微流控芯片和检测设备，旨在解决现有技术中离心式微流控芯片检测灵敏度不高且不稳定的技术问题。

为了实现上述目的，本实用新型提供一种离心式微流控芯片，所述离心式微流控芯片包括：旋转孔，用于和驱动器配合；多个检测模块，绕所述旋转孔的周向环形阵列分布在同一半径弧上；混匀模块，用于容纳待检测液，沿所述旋转孔的径向位于所述检测模块的内侧；变径流道，呈弧形设置并和所述混匀模块连通，所述检测模块沿所述旋转孔的径向位于所述变径流道外侧并和所述变径流道连通，且所述变径流道的弧面半径自靠近所述混匀模块向远离所述混匀模块的方向逐渐增大。

在本实用新型实施例中，所述离心式微流控芯片还包括连通于所述混匀模块和所述变径流道之间的阻流流道，所述阻流流道用于截流从所述变径流道向所述混匀模块流动的溶液。

在本实用新型实施例中，所述阻流流道上设置有容纳密封石蜡的第一石蜡阀，所述第一石蜡阀用于在常温状态下封闭所述阻流流道，在加热状态下导通所述阻流流道。

在本实用新型实施例中，所述阻流流道还包括连通于所述第一石蜡阀和所述变径流道之间的截流腔，所述截流腔用于收集所述第一石蜡阀内融化的密封石蜡。

在本实用新型实施例中，所述变径流道远离所述混匀模块的一端设置有稳压腔，所述截流腔位于所述变径流道靠近所述混匀模块的一端，所述稳压腔和所述截流腔均用于容纳所述检测模块溢出的多余待检测液。

在本实用新型实施例中，所述检测模块包括：检测腔，容纳有检测试剂，所述检测腔的一端和所述变径流道连通；扩增腔，所述检测腔的另一端和所述扩增腔连通，所述扩增腔沿所述旋转孔的径向位于所述检测腔的外侧，且所述检测腔和所述扩增腔通过毛细流道连通。

在本实用新型实施例中，多个所述检测腔的长度自靠近所述混匀模块的一端，向远离所述混匀模块的方向逐渐减小，并使多个所述扩增腔绕所述旋转中心的周向环形阵列分布在同一半径弧上。

在本实用新型实施例中，所述变径流道连通有容纳密封石蜡的第二石蜡阀，所述第二石蜡阀用于在常温状态下导通所述变径流道，并在加热状态下封闭所述变径流道。

在本实用新型实施例中，所述离心式微流控芯片还包括均与所述混匀模块连通的样本仓、试剂模块、洗涤模块，所述样本仓用于容纳样本液，所述试剂模块容纳有预处理试剂，所述洗涤模块容纳有洗涤液和洗脱液。

本实用新型还提出一种检测设备，所述检测设备包括如上所述的离心式微流控芯片。

通过上述技术方案，本实用新型实施例所提供的离心式微流控芯片具有如下的有益效果：

在使用离心式微流控芯片进行待检测液检测时，可通过驱动器驱动离心式微流控芯片绕旋转孔的旋转中心进行离心转动，使得混匀模块中的待检测液进入变径流道，混匀模块内的待检测液进入到变径流道后，由于变径流道靠近混匀模块的弧面半径较小，变径流道远离混匀模块的弧面半径较大，使远离混匀模块的部分变径流道受到的离心力较大，多个检测模块沿变径流道的延伸方向间隔设置，且多个检测模块绕旋转孔的周向环形阵列分布在同一半径弧上，能均衡变径流道向多个检测模块输送的待检测液量，克服了因流道与检测模块分布而造成的多个检测模块中待检测液不均的问题。本实用新型中的离心式微流控芯片通过混匀模块、变径流道和多个检测模块的连接和布局，避免了每个检测模块中的待检测液不均而导致影响检测灵敏度的情况，提高了每个检测模块地检测灵敏度，保证了离心式微流控芯片的整体检测灵敏稳定性。

本实用新型的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本实用新型的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本实用新型，但并不构成对本实用新型的限制。在附图中：

图1是根据本实用新型一实施例中离心式微流控芯片在一视角下的部分结构示意图；

图2是根据本实用新型一实施例中离心式微流控芯片在另一视角下的结构示意图；

图3是根据本实用新型一实施例中离心式微流控芯片的截面结构示意图；

图4是根据本实用新型一实施例中离心式微流控芯片的部分结构示意图。

附图标记说明

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本实用新型，并不用于限制本实用新型。

下面参考附图描述根据本实用新型的离心式微流控芯片。

如图1至图3所示，在本实用新型的实施例中，离心式微流控芯片100包括旋转孔1、混匀模块3、变径流道4和多个检测模块2；旋转孔1用于和驱动器配合；多个检测模块2绕旋转孔1的周向环形阵列分布在同一半径弧上；混匀模块3用于容纳待检测液，沿旋转孔1的径向位于检测模块2的内侧；变径流道4呈弧形设置并和混匀模块3连通，检测模块2沿旋转孔1的径向位于变径流道4外侧并和变径流道4连通，且变径流道4的弧面半径自靠近混匀模块3向远离混匀模块3的方向逐渐增大。

可以理解地，本实施例中的离心式微流控芯片100主要用于唾液等样本液的核酸检测，离心式微流控芯片100可包括芯片基板10和密封芯片基板10的芯片底板20，芯片基板10和芯片底板20配合形成多个流道和腔体结构。在一实施例中，混匀模块3包括沿旋转孔1周向设置的混匀腔31和收纳腔32，混匀腔31和收纳腔32可通过过柱阀33连通，过柱阀33主要用于核酸吸附。

在使用本实施例中的离心式微流控芯片100进行待检测液检测时，可通过驱动器驱动离心式微流控芯片100绕旋转孔1的旋转中心进行离心转动，使得混匀模块3中的待检测液进入变径流道4，变径流道4内的待检测液进入到变径流道4后，由于变径流道4靠近变径流道4的弧面半径较小，变径流道4远离变径流道4的弧面半径较大，使远离变径流道4的部分变径流道4受到的离心力较大，多个检测模块2沿变径流道4的延伸方向间隔设置，且多个检测模块2绕旋转孔1的周向环形阵列分布在同一半径弧上，能均衡变径流道4向多个检测模块2输送的待检测液量，克服了因流道与检测模块2分布而造成的多个检测模块2中待检测液不均的问题。本实施例中的离心式微流控芯片100通过混匀模块3、变径流道4和多个检测模块2的连接和布局，避免了每个检测模块2中的待检测液不均而导致影响检测灵敏度的情况，提高了每个检测模块2地检测灵敏度，保证了离心式微流控芯片100的整体检测灵敏稳定性。

如图1所示，离心式微流控芯片100还包括连通于混匀模块3和变径流道4之间的阻流流道5，阻流流道5用于截流从变径流道4向混匀模块3流动的溶液。本实施例中的阻流流道5上可设置有虹吸阀结构，混匀模块3和变径流道4沿旋转孔1的周向间隔设置，阻流流道5位于变径流道4和混匀模块3之间，并自混匀模块3向靠近变径流道4的方向延伸，阻流流道5设置有向旋转中心靠近的阻流弯，在离心转动速度达到指定速度的情况下，待检测液能突破阻流弯进入变径流道4内，本实施例中通过阻流流道5能保证待检测液进入变径流道4的顺畅性，还能避免待检测液回流的情况，提高了离心式微流控芯片100的检测稳定性。

如图1和图2所示，离心式微流控芯片100还包括均与混匀模块连通的样本仓6、试剂模块7、洗涤模块8，样本仓6用于容纳样本液，试剂模块7容纳有预处理试剂，洗涤模块8容纳有洗涤液和洗脱液。洗涤模块8可包括容纳有洗涤液的洗涤腔81和容纳有洗脱液的洗脱腔82，试剂模块7可包括多个相互独立且容纳有预处理试剂的试剂腔71，预处理试剂可为蛋白酶K、裂解液、无水乙醇和缓冲液，预处理试剂能对进入混匀模块3内的样本液进行预处理，洗涤液和洗脱液能对预处理后的溶液进行纯化，从而获得待检测液。

在一实施例中，样本仓6、试剂模块7、洗涤模块8沿旋转孔1的周向依次间隔设置，且样本仓6、试剂模块7、洗涤模块8均和混匀模块3的进液端连通，多个试剂腔71沿旋转孔1的径向依次间隔设置，洗涤模块8包括洗脱腔82和多个洗涤腔81，洗脱腔82和多个洗涤腔81沿旋转孔1的周向依次间隔设置，能提高离心式微流控芯片100的质量分布均衡性，从而方便离心式微流控芯片100的离心控制。

在一实施例中，阻流流道5上设置有容纳密封石蜡的第一石蜡阀51，第一石蜡阀51用于在常温状态下封闭阻流流道5，在加热状态下导通阻流流道5。在无需将混匀模块3内的待检测液甩入变径流道4内时，可将第一石蜡阀51保持在常温状态，使常温状态封闭阻流流道5，能避免离心操作导致的误操作，在需要将混匀模块3内的待检测液甩入变径流道4内时，可加热第一石蜡阀51，使第一石蜡阀51导通阻流流道5，方便待检测液进入变径流道4能，能提高样本检测的精确性。

具体地，阻流流道5还包括连通于第一石蜡阀51和变径流道4之间的截流腔52，截流腔52用于收集第一石蜡阀51内融化的密封石蜡。本实施例中的截流腔52向远离旋转孔1的方向延伸，且截流腔52呈内小外大的水滴状，能方便密封石蜡流入的同时，还能避免密封石蜡被甩出的情况，提高了离心式微流控芯片100的使用稳定性。

在另一实施例中，变径流道4远离混匀模块3的一端设置有稳压腔42，截流腔52位于变径流道4靠近混匀模块3的一端，稳压腔42和截流腔52均用于容纳所述检测模块2溢出的多余待检测液。本实施例中的稳压腔42和混匀模块3相对设置于变径流道4的两侧，在待检测液过多导致检测模块2内压强变大的情况下，稳压腔42和截流腔52均能容纳多余的待检测液，从而均衡检测模块2内的液压。

如图1至图3所示，检测模块2包括检测腔21和扩增腔22；检测腔21容纳有检测试剂，检测腔21的一端和变径流道4连通；检测腔21的另一端和扩增腔22连通，扩增腔22沿旋转孔1的径向位于检测腔21的外侧，且检测腔21和扩增腔22通过毛细流道连通。检测腔21内可预埋有冻干试剂作为检测试剂，在待检测液流入检测腔21后可融化冻干试剂，检测腔21和扩增腔22沿旋转孔1的径向向外依次设置，且检测腔21和扩增腔22通过毛细流道连通，能方便离心式微流控芯片100在离心作用下，检测腔21内溶液进入扩增腔22内。

并且收纳腔32的出液端连通有废液腔9，废液腔9沿旋转孔1的径向位于混匀模块3的外侧，废液腔9和检测模块2沿旋转孔1的周向间隔设置，且检测模块2的外侧腔壁边界位于废液腔9的外腔壁边界外侧，在离心作用下能将收纳腔32的废液甩入废液腔9内，从而方便后续溶液进入混匀模块3。

需要说明的是，如图4所示，多个检测腔21的长度自靠近变径流道4的一端，向远离变径流道4的方向逐渐减小，并使多个扩增腔22绕旋转中心的周向环形阵列分布在同一半径弧上。靠近变径流道4的检测腔21长度较长，远离变径流道4的检测腔21长度较短，并使多个扩增腔22绕旋转中心的周向环形阵列分布在同一半径弧上，能保证多个扩增腔22内最终进入的待检测液较为均衡。

在一实施例中，变径流道4连通有容纳有密封石蜡的第二石蜡阀41，第二石蜡阀41用于在常温状态下导通变径流道4，并在加热状态下封闭变径流道4。在待检测液进入扩增腔22后，可加热融化第二石蜡阀41内的密封石蜡，使密封石蜡封闭变径流道4，从而保证待检测液在扩增腔22内处于完全封闭的扩增环境，提高了检测的精确性。

本实用新型还提出一种检测设备，检测设备包括如上的离心式微流控芯片100，该离心式微流控芯片100的具体结构参照上述实施例。由于检测设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述实施例的技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。本实施例中的检测设备主要应用于核酸检测。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种离心式微流控芯片，其特征在于，所述离心式微流控芯片(100)包括：

旋转孔(1)，用于和驱动器配合；

多个检测模块(2)，绕所述旋转孔(1)的周向环形阵列分布在同一半径弧上；

混匀模块(3)，用于容纳待检测液，沿所述旋转孔(1)的径向位于所述检测模块(2)的内侧；

变径流道(4)，呈弧形设置并和所述混匀模块(3)连通，所述检测模块(2)沿所述旋转孔(1)的径向位于所述变径流道(4)外侧并和所述变径流道(4)连通，且所述变径流道(4)的弧面半径自靠近所述混匀模块(3)向远离所述混匀模块(3)的方向逐渐增大。

2.根据权利要求1所述的离心式微流控芯片，其特征在于，所述离心式微流控芯片(100)还包括连通于所述混匀模块(3)和所述变径流道(4)之间的阻流流道(5)，所述阻流流道(5)用于截流从所述变径流道(4)向所述混匀模块(3)流动的溶液。

3.根据权利要求2所述的离心式微流控芯片，其特征在于，所述阻流流道(5)上设置有容纳密封石蜡的第一石蜡阀(51)，所述第一石蜡阀(51)用于在常温状态下封闭所述阻流流道(5)，在加热状态下导通所述阻流流道(5)。

4.根据权利要求3所述的离心式微流控芯片，其特征在于，所述阻流流道(5)还包括连通于所述第一石蜡阀(51)和所述变径流道(4)之间的截流腔(52)，所述截流腔(52)用于收集所述第一石蜡阀(51)内融化的密封石蜡。

5.根据权利要求4所述的离心式微流控芯片，其特征在于，所述变径流道(4)远离所述混匀模块(3)的一端设置有稳压腔(42)，所述截流腔(52)位于所述变径流道(4)靠近所述混匀模块(3)的一端，所述稳压腔(42)和所述截流腔(52)均用于容纳所述检测模块(2)溢出的多余待检测液。

6.根据权利要求1至5中任意一项所述的离心式微流控芯片，其特征在于，所述检测模块(2)包括：

检测腔(21)，容纳有检测试剂，所述检测腔(21)的一端和所述变径流道(4)连通；

扩增腔(22)，所述检测腔(21)的另一端和所述扩增腔(22)连通，所述扩增腔(22)沿所述旋转孔(1)的径向位于所述检测腔(21)的外侧，且所述检测腔(21)和所述扩增腔(22)通过毛细流道连通。

7.根据权利要求6所述的离心式微流控芯片，其特征在于，多个所述检测腔(21)的长度自靠近所述混匀模块(3)的一端向远离所述混匀模块(3)的方向逐渐减小，并使多个所述扩增腔(22)绕所述旋转孔(1)的周向环形阵列分布在同一半径弧上。

8.根据权利要求1至5中任意一项所述的离心式微流控芯片，其特征在于，所述变径流道(4)连通有容纳密封石蜡的第二石蜡阀(41)，所述第二石蜡阀(41)用于在常温状态下导通所述变径流道(4)，并在加热状态下封闭所述变径流道(4)。

9.根据权利要求1至5中任意一项所述的离心式微流控芯片，其特征在于，所述离心式微流控芯片(100)还包括均与所述混匀模块(3)连通的样本仓(6)、试剂模块(7)、洗涤模块(8)，所述样本仓(6)用于容纳样本液，所述试剂模块(7)容纳有预处理试剂，所述洗涤模块(8)容纳有洗涤液和洗脱液。

10.一种检测设备，其特征在于，所述检测设备包括权利要求1至9中任意一项所述的离心式微流控芯片(100)。