TWI671515B - 一種流控裝置及含有該裝置的系統 - Google Patents

Abstract

本發明涉及流控裝置領域。具體涉及一種流控裝置及含有該裝置的系統，尤其是一種微流控裝置和系統，該裝置包括基座和定量裝置，所述基座和定量裝置可活動連接而形成包括第一相對狀態和第二相對狀態的兩個或多個相對活動狀態；所述基座上設有流體輸入端和流體接收端，所述定量裝置設有定量管道；當處於第一相對狀態時，所述流體輸入端和所述定量管道相連通；當處於第二相對狀態時，所述定量管道和所述流體接收端相連通。該微流控裝置和系統可以對微量液流加以精准的控制，並且結構簡單。

Description

一種流控裝置及含有該裝置的系統

本發明涉及流控裝置領域。具體涉及一種流控裝置及含有該裝置的系統，尤其是一種微流控裝置和系統。

在生物測試技術領域，由於被測試的物質一般體積較小，一般為微升級別的體積量，需要較為精確的定量。比如，在分子生物診斷領域，為了能同時進行多靶點DNA檢測，需要將DNA樣品稀釋並分配到多個PCR反應試管中，經過PCR迴圈後再進行螢光檢測。這樣一個測試過程中的樣品處理常式比較繁瑣費時，且易出錯。隨著微流控技術和其它相關技術的發展，上述DNA檢測步驟包括所有的樣品處理常式基本上都可以集成到一個微小的塑膠卡盒中並實現全程自動化。在上述樣品處理流程中，最關鍵的難點是如何將微量的DNA樣品精確地分配到多個反應腔內。

近年來，研究者對於微流控系統裝置如何控制和減小流體的分析樣品體積做了較多研究。

CN101563562A公開了一種微流控裝置，其為了獲得準確小體積的流體樣品，通過設計了優化死體積的結構單元來實現精確微流控。該裝置包括設有微通道的基板、柔性膜和制動件，通過由覆蓋閥區域的柔性膜可形成臨時通道，流體在基板的下表面的區域和柔性膜上表面之間被引導，由此制動件朝向基板下表面的移動導致閥動作，且該基板下表面相反地移動釋放了室內的空間，柔性膜可以嚙合到該空間內形成臨時通道。然而，該裝置本身結構仍不夠簡化，並且在液體流體樣品的控流過程中無法排除氣泡的干擾。

本發明目的在於提供一種結構簡單的流控裝置。

本發明目的另一個目的在於提供一種體積節省的流控裝置。

本發明的另一個目的在於提供一種定量準確的流控裝置。

本發明目的進一步目的在於提供一種結構簡單且定量準確的流控裝置。

本發明的進一步目的在於提供一種體積節省且定量準確的流控裝置。

本發明的進一步目的在於提供一種含有該流控的系統。

本發明的進一步目的在於提供一種應用於生物樣品定量取樣或檢測的微流控系統。

本發明的進一步目的在於提供一種應用於PCR檢測的微流控系統。

上述流控尤其涉及微流控裝置。

發明通過以下技術方案實現。

一種流控裝置，尤其是一種微流控裝置，包括基座和定量裝置，所述基座和定量裝置可活動連接，兩者能夠形成包括第一相對狀態和第二相對狀態的兩個或多個相對活動狀態；所述基座上設有流體輸入端和流體接收端，所述定量裝置設有定量管道；當處於第一相對狀態時，所述流體輸入端和所述定量管道相連通；當處於第二相對狀態時，所述定量管道和所述流體接收端相連通；在從第一相對狀態切換至第二相對狀態的過程中，所述定量管道的兩端保持密封。

所述定量裝置具有至少一個與所述基座相貼合的面；所述流體輸入端和流體接收端設於基座與定量裝置相貼合的面；優選地，所述相貼合的面是平滑的。

更優選地，基座分為兩部分，定量裝置具有兩個與基座相貼合的面。在從第一相對狀態切換至第二相對狀態的過程中，所述定量管道的兩端通過被基座所述的面覆蓋性地貼合而保持密封。

進一步地，當處於第一相對狀態時，流體輸入端和定量管道實現的是無縫連接；當處於第二相對狀態時，定量管道和流體接收端實現的是無縫連接。

上述的流體輸入端是指流體輸入埠、或者是具有延伸管道的埠，處於第一相對狀態時，流體由該端流入定量管道。

同理，上述的流體接收端是指流體接收埠、或者是具有延伸管道的埠，處於第二相對狀態時，定量管道中的流體經由該埠流出。

並且，當處於第一相對狀態時，定量管道與流體接收端不相連通；當處於第二相對狀態時，定量管道與流體輸入端不相連通。

上述的不相連通可以通過流體輸入端和流體接收端之間錯位設置實現。所述錯位設置是指：在任意相對位移狀態下，流體輸入端和流體接收端之間的連線不與定量管道重疊。

作為本發明一種特別優選的方案：

所述基座設有兩個或多個流體輸入端，所述定量裝置設有兩個或多個定量管道；當處於第一相對狀態時，所述兩個或多個流體輸入端通過定量管道的介導形成串聯通道。優選地，形成串聯通道時流體輸入端與定量管道交錯排列地無縫連接。這可以通過例如同類管道或同類埠之間的等距設置實現。

為了實現在從第一相對狀態切換至第二相對狀態的過程中，所述定量管道的兩端保持密封，此時，優選地，所述定量管道的兩端通過被基座所述的面覆蓋性地貼合而保持密封，在切換過程中，定量管道與基座所述相貼合的面產生的相對位移軌跡並不會經過任何空隙或間隙或空洞，也就是說，該軌跡不會經過任何其他的流體輸入端，其所到達的第一個空隙或間隙或空洞，即是流體接收端，此時即已經是第二相對狀態。這可以通過將流體輸入端與流體接收端的相交替設置來實現，具體地講是指，在相對活動軌跡的方向上，流體輸入端與流體接收端呈交替式的逐個排列。

當然，作為非優選的但具有替代性的方案，如果在從第一相對狀態切換至第二相對狀態的過程中，該軌跡經過了某個空洞，例如經過了某一流體輸入端的話，那麼則需要暫時將該埠先封閉，以防定量管道中的流體在到達對應的流體接收端時即從其他空隙或間隙或空洞洩露。

此時，流體輸入端（優選是具有延伸管道的）與定量管道相互間隔串聯起來成為一個串聯通路，此時流控裝置處於流體充輸狀態（充液狀態），需要被定量取樣的流體在同一個單一通路中連續通過多個間隔排列的流體輸入端（延伸管道）、定量管道。

在完成流體充輸過程（優選地是將整個串聯通路充滿，並且一部分流體從串聯通道的最末端（最末端與外界直接或間接相同）溢出至廢液容納器）之後，流控裝置切換至第二相對狀態。

在第二相對狀態，定量管道與相應的流體接收端（優選是具有延伸管道的）無縫連接，形成定量管道+流體接收端組合，並且兩個或多個定量管道+流體接收端組合之間是並列排布的，各個組合之間不相連接。

這樣的結構對於實現精准的微流控是非常有利的。這是因為，微流控裝置通常設置為小體積應用，例如微流控晶片，因而容納的體積是有限的。

在液體流控技術應用中，充液(不管是推液或吸液)過程中，較先輸出的那一部分液體容易含有氣泡，由於微流控所取樣的液體體積非常小，氣泡的存在會對取樣量的精准程度造成較大的影響。而為了減少這樣的影響，每一管取液時優選要廢棄掉前端一部分液體，此時需要有較多的供液，並且較大的廢液儲存空間。然而，微流控裝置通常設置為小體積應用，例如微流控晶片，因而容納的體積是有限的。

而本發明的串聯通路，可以使得在一次推液或吸液過程中，連貫地實現多段定量管道的填充，這樣，在多管取液時，僅需要廢棄一段前端液體，大大節省了供液的需求量，以及大大節省了廢液貯存空間(因為此時僅需要一個廢液缸來接收一段前端液體，而不需要多個廢液缸來接收多段前端液體)。

從理論上講，串聯的定量管道越多，對於排除氣泡影響及體積的節省是越有利的。

作為示例性例子，本發明所設置的定量管道或其對應的流體輸入端可以是3、4、5、6、7、8、9、10個，或者更多。

所述定量管道的橫截面積為0.01~100mm²。

所述流體輸入端和流體接收端均設於基座與定量裝置相接的面。

優選地，在通過所述活動實現第一相對狀態和第二相對狀態的切換過程中，所述定量管道通過基座與定量裝置相接的面保持密封。

優選地，所述定量管道的兩端均設有密封部件。這樣，在與流體接收端或流體接收端的相接過程中能更好地實現無縫連接，並且，在狀態切換過程中，有利於始終保持無縫密封狀態。

進一步地，所述的流體輸入端與流體貯存裝置相連；流體貯存裝置用以存放將進行定量分流/定量取樣的流體。

進一步地，所述的流體接收端與流體接收裝置相連。當切換至第二相對狀態時，定量管道不再與流體輸入端相連通，而是相對位移成與流體接收裝置相連通，此時通過重力、或所施加的外力(例如推力或吸力)的作用，流體從定量管道中經由流體接收端流至流體接收裝置。通常，流體接收裝置是定量加樣後進行反應/檢測的場所，或者是與其他樣品的混合場所。

進一步地，所述流控裝置還設有一個或多個第一壓差裝置；所述第一壓差裝置在流控裝置處於第一相對狀態時，使得定量管道連接流體輸入端的一端的壓力大於定量管道遠離流體輸入端一端的壓力，從而形成壓力差； 優選地，所述的第一壓力差裝置設於基座上；更優選地，所述的第一壓力差裝置為設於流體輸入端一端的施壓裝置(例如泵、活塞)，或者設於定量管道遠離流體輸入端一端的負壓裝置(例如真空泵)。

或者，所述流控裝置還設有第二壓力差裝置，所述第二壓力差裝置在流控裝置處於第二相對狀態時，使得定量管道連接流體接收端的一端的壓力小於定量管道遠離流體接收端一端的壓力，從而形成壓力差； 優選地，所述的第二壓力差裝置設於基座上；更優選地，所述的第二壓力差裝置為設於流體接收端的負壓裝置，或者設於定量管道遠離流體接收端一端的施壓裝置(例如泵、活塞)。

上述第一壓力差裝置和第二壓力差裝置在系統中可以任意地存在一個，此時，或者第一相對狀態所形成的串聯通道是垂直方向的，或者第二相對狀態時的定量管道是處於垂直方向的，則該垂直方向的管路通道可以通過重力的作用實現流體流動。但是優選地，是第一和第二壓力差裝置同時存在。

為了方便流體的流動，當處於第一相對狀態時，定量管道遠離流體輸入端的一端末端設有排氣口；優選地，所述的排氣口設有自封閉膜；更優選地，在排氣口之前還設有廢液容納器。

在本發明的一種實施方式中，所述的活動為平移。所述串聯通道貫穿基座和定量裝置形成串聯通路。

作為一種優選的實施方式，本發明基座包含第一基座和第二基座，所述定量裝置位於第一基座和第二基座之間；所述流體輸入端具有延伸的流體輸入管道；

優選地，所述流控裝置含有多個流體輸入端和多個定量管道；多個流體輸入端在第一基座和第二基座上依順序交替設置；當處於第一相對狀態時，多個流體輸入端延伸的流體輸入管道通過定量管道的介導，貫穿第一基座、定量裝置和第二基座形成來回迂回的通路（無縫連接的串聯通路）。

在具有多個流體輸入端的實施例中，處於非最前端的流體輸入端所延伸的流體輸入管道與所述的貼合的面（即相應流體輸入端所在的基座面）的切點，與其前一個的流體輸入端的連線位於與定量管道平行的方位上。

當定量裝置在與定量管道呈垂直的方向上移動時，能夠實現流控裝置第一相對狀態與第二相對狀態的切換；該種實施方式是最優選的一種實施方式，其結構及活動裝置最為簡化，可以做成小體積的流控晶片。

在本發明的另一種實施方式中，所述的活動為旋轉活動。定量裝置為嵌於基座的至少一個轉盤。作為優選的方案，所述定量裝置含有兩個或多個轉盤。優選地所述轉盤的厚度大於所述定量管道的直徑；優選地，轉盤與基座之間形成環形的相互貼合的面，這裡的環形是指圓柱體的側面，該貼合的面優選是平滑的；

優選地，所有轉盤的中心呈直線排列；定量管道設於轉盤的中線，當旋轉多個轉盤使所述定量管道與所述直線重疊時，所述流控裝置處於第一相對狀態；

當旋轉轉盤使得所述定量管道與所述直線不重疊時，所述流控裝置處於第二相對狀態；

更優選地，當所述定量管道與所述直線成垂直狀態時，所述流控裝置處於第二相對狀態。

在本發明的另一種實施方式中，所述流控具有n個交錯排列的基座和n-1個定量裝置；它們之間形成2n-2個相互貼合的面；所述流控裝置設有一組或多組流控組，每組流控組設有：

至少n-1個流體輸入端並逐一分佈在至少n-1個基座上，至少n-1個流體接收端並逐一分佈在至少n-1個基座上；逐一設於每個定量裝置的定量管道；

同一組中的每個定量管道排列在同一直線上；

處於非兩端的基座中，每個流體輸入端具有貫穿其所在的基座的流體輸入管道，各流體輸入管道與所述貼合的面的切點均處於一條與所述定量管道方位平行的直線上；由此，當處於第一相對狀態時，所有的流體輸入端（流體輸入管道）通過多個定量管道的介導形成一個串聯的通道。

所述流體接收端的連線也處於一條與所述定量管道方位平行的直線上；

優選地，多個定量裝置具有統一的活動裝置，可以促使多個定量裝置作同時的平移活動。

本發明進一步提供了含有上述流控裝置的系統，其流體輸入端連接流體貯存裝置，所述流體貯存裝置還進一步連接有預處理腔，用於對流體進行預處理。

優選地，在所述預處理腔遠離流體貯存裝置的一端設有施壓裝置，或者在流體貯存裝置遠離預處理腔的一端設有負壓裝置；這樣更有利於將預處理後的流體引入流體貯存裝置。

優選地，所述的流體貯存裝置和預處理腔均位於基座上。

進一步優選地，所述的預處理腔與流體貯存裝置之間通過管道連接；更優選地，通過設有過濾裝置的管道連接；所述的過濾裝置可以是過濾片、過濾網、過濾膜、過濾凝膠、或過濾柱等。

進一步優選地，所述預處理腔設有加熱裝置。

在包含第一基座和第二基座的實施方式中，預處理腔和流體貯存裝置可以同時處於第一基座或同時處於第二基座；或者，預處理腔和流體貯存裝置分別處於上/第二基座，兩者通過設於定量裝置的管道實現連通，該管道可以是定量管道中的一個，也可以是獨立的其他管道。

進一步優選地，流體接收端還連接有有流體接收裝置，所述的流體接收裝置即反應腔；優選地，所述反應腔預裝有預裝料。這樣，當流體通過流控裝置定量輸送至反應腔後，反應隨即開始。

本發明還提供了上述系統的應用，所述的系統用於生物樣品的定量取樣或檢測。

優選地，用於PCR的定量取樣或檢測；

更優選地，所述的反應腔預裝有PCR反應試劑。

該機構裝置和系統可以對微量液流加以精准的控制，並且結構簡單。

下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步的詳細描述。 實施例1

圖1為本發明微流控裝置的核心部分示例，包括基座1和定量裝置2，兩者可活動連接，基座1包括第一基座（上基座）和第二基座（下基座），定量裝置2處於上基座和下基座之間並可水準地沿所述相貼合面移動，移動可借助滑動裝置（圖未標示），如滑軌等，從而實現第一相對狀態和第二相對狀態之間的切換。定量裝置2的上表面與上基座的下表面相貼合，定量裝置2的下表面與下基座的上表面相貼合。相貼合的面是平滑的。定量裝置2中垂直地設有貫穿其上下表面的定量管道21。定量管道21為直管。上基座的下表面設有流體輸入端11，下基座的上表面設有流體接收端13，流體輸入端11具有向上延伸的管道，流體接收端13具有向下延伸的管道。流體輸入端11以及流體接收端13錯位設置，使得定量裝置2滑動至任意位置時，流體輸入端11和流體接收端13之間的連線均不與定量管道21重疊。

運作過程中，當流體輸入端11與定量管道21連通時，形成第一相對狀態，流體從流體輸入端11經定量管道21充滿，之後，定量裝置2滑動，充滿流體的定量管道21被推移，直至與流體接收端13相連通時，該裝置處於第二相對狀態，流體可借助外施的壓力經由流體接收端13流出。

在推移的路徑過程中，定量管道21的兩端始終分別被上基座的下表面和下基座的上表面覆蓋性地貼合著，從而保持兩端密封。在優選的實施方式中，定量管道21的兩端可以設有密封部件（圖中未標出）。在第二相對狀態下，定量管道21一端與流體接收端13的入口連通，使得流體能通過流體接收端13到達流體接收裝置。

本實施例可以有多種變換方式。例如，第一基座、第二基座的上下設置變為左右設置。或者例如，第一基座或第二基座中的一個省略，而流體輸入端和流體接收端13均設於同一基座上，在流體填充至定量管道之後，達到第二相對狀態後，再優選地通過施壓泵或真空泵（作為說明書中所述的第二壓力差裝置，圖中未標出，可參考實施例2）的作用使其反方向返回輸至流體接收端13。 實施例2

如圖2所示，該實施例是在實施例1的核心裝置的基礎上，還設置有流體貯存裝置、廢液容納器，以及壓力差裝置的實施例。

在實施例1的基礎上，在上基座中，流體輸入端11的管道連通流體貯存裝置14，在下基座中，與流體輸入端11相應的位置設有廢液容納器12，流體貯存裝置14設有泵作為第一壓力差裝置15。在下基座中，流體接收端13的管道連通流體接收裝置17，而與其垂直方向上對應的上基座則相應設有泵，作為第二壓力差裝置16。

裝置的運作過程：當定量裝置2滑動至流體輸入端11與定量管道21連通時，形成第一相對狀態，此時通過泵的作用，流體貯存裝置14中的流體經流體輸入端11輸入定量管道21並將其充滿，多餘的部分則流入廢液容納器12。

之後，定量裝置2再次滑動，充滿流體的定量管道21被推移直至與流體接收端13相連通時，該裝置處於第二相對狀態。在第二相對狀態下，定量管道21的下端與流體接收端13連通，上端則與上基座的第二壓力差裝置16相對應，此時可以優選地通過泵的作用，使得流體壓出，通過流體接收端13輸出至流體接收裝置17。 實施例3

圖3為本發明微流控裝置的核心部分的一種優選實施例，與實施例1的區別在於：定量裝置2設有三個定量管道21（圖中標示為21(a)、21(b)、21(c)），基座1設有三個流體輸入端11（圖中標示為11(a)、11(b)、11(c)），均設於基座1與定量裝置2貼合的面上，並具有離開該面而延伸的管道；三個流體輸入端11在第一基座（上基座）和第二基座（下基座）上依順序交替設置，例如，第一個流體輸入端11(a)設於上基座上，則第二個流體輸入端11(b)設於下基座，第三個流體輸入端11(c)設於上基座，以此類推。每個流體輸入端11中心虛擬垂直線（即圖中長虛線所示）在下基座上表面各形成一個虛擬的交點，在各個交點的右側均設有一個流體接收端13（圖中標示為13(a)、13(b)、13(c)），各流體接收端13至其左方的交點的距離是等同的。

定量裝置2上的各定量管道21（圖中標示為21(a)、21(b)、21(c)），前後兩個定量管道21之間的距離等同於其所對應的前後兩個流體接收端13（圖中標示為13(a)、13(b)、13(c)）的距離。

運行過程中，在起始狀態下，定量裝置2所處的位置為各定量管道21對接於各流體輸入端11，如圖3所示，各個定量管道21的孔徑大小與相應的流體輸入端11開口的大小吻合，並且在位置上相對應。此時，第一個流體輸入端11(a)與第一個定量管道21(a)的上端相接，而第二個流體輸入端11(b)在下基座延伸的管道末端與第一個定量管道21(a)的下端相接；第二個流體輸入端11(b)與第二個定量管道21(b)的下端相接，第三個流體輸入端11(c)在上基座上延伸的管道末端與第二個定量管道21的上端相接，系統處於第一相對狀態，即此時三個流體輸入端11及其延伸的管道已經與多個定量管道21間隔排列形成了串聯通道，系統可進行連貫式的充液，即圖3實線方式所示。

對應於最末端一個（如圖3最左方的）流體輸入端11(c)，在其對側的下基座上設有廢液容納器12，並且該廢液容納器12設有排氣口18。第一個流體輸入端11(a)延伸的管道連通流體貯存裝置14，流體貯存裝置14連接有施壓泵作為第一壓力差裝置15。在下基座中，每個流體接收端13（圖中標示為13(a)、13(b)、13(c)）的管道連通一個流體接收裝置17（圖中標示為17(a)、17(b)、17(c)）。而與其垂直方向上對應的上基座上則相應設有泵，作為第二壓力差裝置16（圖中標示為16(a)、16(b)、16(c)）。

裝置的運作過程：當定量裝置2滑動至對接於流體輸入端11（如圖中實線所示位置），三個流體輸入端11及其延伸的管道與多個定量管道21間隔排列形成了串聯通道時，形成第一相對狀態。此時通過作為第一壓力差裝置15的施壓泵的作用，流體貯存裝置14中的流體流經第一個流體輸入端11(a)、第一個定量管道21(a)、第二個流體輸入端11(b)、第二個定量管道21(b)、第三個流體輸入端11(c)、第三個定量管道21(c)並將串聯通道充滿，多餘的部分則流入廢液容納器12。

之後，定量裝置2再次滑動，充滿流體的三個定量管道21被推移，直至定量管道21(a)與流體接收端13(a)相連通、定量管道21(b)與流體接收端13(b)相連通、定量管道21(c)與流體接收端13(c)相連通時（即定量管道21移動至如圖短虛線所示位置），該裝置處於第二相對狀態。在第二相對狀態下，每個定量管道21下端與相應流體接收端13連通，上端則與上基座作為第二壓力差裝置16的泵（圖中標示為16(a)、16(b)、16(c)）相對應，通過泵的作用使得流體壓出，通過對應的流體接收端13（圖中標示為13(a)、13(b)、13(c)）輸出至流體接收裝置17（圖中標示為17(a)、17(b)、17(c)）。 實施例4

圖4為本發明微流控裝置的核心部分的另一種優選實施例。與實施例1的區別在於，該裝置相互交錯設置有四個基座1（圖中標示為1(a)、1(b)、1(c)、1(d)）以及三個定量裝置2（圖中標示為2(a)、2(b)、2(c)），它們之間形成六個相互貼合的面，三個定量裝置2可沿貼合的面水準移動。其中，基座1(a)的下表面與定量裝置2(a)的上表面相貼合，定量裝置2(a)的下表面與基座1(b)的上表面相貼合，基座1(b)的下表面與定量裝置2(b)的上表面相貼合，定量裝置2(b)的下表面與基座1(c)的上表面相貼合，基座1(c)的下表面與定量裝置2(c)的上表面相貼合，定量裝置2(c)的下表面與基座1(d)的上表面相貼合。

基座1(a)、基座1(b)和基座1(c)的下表面均設有流體輸入端11（分別為圖中11(a)、11(b)和11(c)），三個流體輸入端11中心虛擬連線垂直於定量裝置2。流體輸入端11(a)具有向上延伸的管道，與流體貯存裝置14相連。流體貯存裝置14與第一壓力差裝置15相連接。

定量裝置2(a)設有定量管道21(a), 定量裝置2(b)設有定量管道21(b)，定量裝置2(c)設有定量管道21(c)，三者可通過流體輸入端11(b)和11(c)與對應貫穿於基座1(b)和基座1(c)的流體輸入管道相連接。定量管道21(a)上端與流體輸入端11(a)相連接。另外，對應於流體貯存裝置14於基座1(d)設有廢液容納器12，廢液容納器12通過延伸管道可與上方的定量管道21(c)相連通。這樣，流體貯存裝置14與廢液容納器12可通過三個流體輸入端11和三個定量管道21間隔設置所形成串聯管道實現連通。

基座1(b)、基座1(c)和基座1(d)的上表面均設有流體接收端13（分別為13(a)、13(b)和13(c)），三個流體接收端13中心虛擬連線亦垂直於定量裝置2。三個流體接收端13(a)、13(b)、13(c)均具有向下延伸的管道，延伸管道分別與流體接收裝置17(a)、17(b)和17(c)相連接。與流體接收裝置17垂直方向上對應的基座1(a)、1(b)、1(c)和1(d)相應設有泵，作為第二壓力差裝置16（圖中標示為16(a)、16(b)、16(c)）。

流體輸入端11以及流體接收端13錯位設置，使得定量裝置2滑動至任意位置時，流體輸入端11和流體接收端13之間的連線均不與定量管道21重疊。

裝置的運作過程：當定量裝置2(a)、2(b)、2(c)滑動至對接於流體輸入端11（如圖中實線所示位置），三個流體輸入端11(a)、11(b)、11(c)及其延伸的管道與多個定量管道21間隔排列形成了串聯通道時，形成第一相對狀態。此時通過作為第一壓力差裝置15的施壓泵的作用，流體貯存裝置14中的流體流經第一個流體輸入端11(a)、第一個定量管道21(a)、第二個流體輸入端11(b)、第二個定量管道21(b)、第三個流體輸入端11(c)、第三個定量管道21(c)並將串聯通道充滿，多餘的部分則流入廢液容納器12。

之後，定量裝置2(a)、2(b)、2(c)再次滑動，充滿流體的三個定量管道21被推移，直至定量管道21(a)與流體接收端13(a)相連通、定量管道21(b)與流體接收端13(b)相連通、定量管道21(c)與流體接收端13(c)相連通時（即定量管道21移動至如圖虛線所示位置），該裝置處於第二相對狀態。在第二相對狀態下，每個定量管道21下端與相應流體接收端13連通，上端則與相應位於上方的基座1作為第二壓力差裝置16的泵（圖中標示為16(a)、16(b)、16(c)）相連通，通過泵的作用使得流體壓出，通過對應的流體接收端13（圖中標示為13(a)、13(b)、13(c)）輸出至流體接收裝置17（圖中標示為17(a)、17(b)、17(c)）。 實施例5

圖5為本發明微流控裝置核心部分的另一種優選實施例，包括基座1和定量裝置2，兩者可活動連接。與實施例1的區別在於：基座1並不分為上下兩部分，而是作為一個整體；設有三個流體輸入端11（圖中標示為11(a)、11(b)、11(c)）和三個流體接收端13（圖中標示為13(a)、13(b)、13(c)），均設於同一基座上。設有三個定量裝置2，為嵌於基座1的轉盤，每個定量裝置2設有一個沿轉盤直徑方向設置的定量管道21，轉盤的厚度大於定量管道21的直徑。

由於轉盤是嵌套在基座1上的，相應於轉盤的輪廓，基座1上具有與其對應的空缺空間，也就是說基座1上具有一定的呈扁平圓柱狀的空缺空間，其限定出基座1上凹陷下去的圓柱體側面及圓形底面。流體輸入端11位於基座1所述的圓柱體側面（即與轉盤貼合面）。在該實施例中，具有三個定量裝置2（即轉盤）、三個流體輸入端11和流體接收端13，如圖4所示，三個流體輸入端11（11(a)、11(b)、11(c)）均設於轉盤的正左側，三個流體接收端13（13(a)、13(b)、13(c)）均設於轉盤的正下方。三個流體輸入端11均具有向正左方延伸的管道。最末端一個轉盤（最右方的一個）的正右側相貼合的基座1所述的圓柱體側面設有管道並進一步連接廢液容納器12，廢液容納器12可進一步設有排氣口18。

第一個流體輸入端11（a）延伸的管道連通流體貯存裝置14，流體貯存裝置14連接有施壓泵作為第一壓力差裝置15。

每個流體接收端13（13(a)、13(b)、13(c)）延伸的管道均連通有作為流體接收裝置的流體接收裝置17（圖中標示為17(a)、17(b)、17(c)）。在各流體接收端13對側的轉盤上方的基座1上均設有連接了泵（作為第二壓力差裝置16，圖中標示為16(a)、16(b)、16(c)）的管道，並且所述連接了泵的管道埠與各流體接收端13處於同一垂直線上。

運作過程中，在起始狀態下，三個定量裝置2（轉盤）轉至三個定量管道21處於水準的一條直線上，各定量管道21對接於各流體輸入端11，各個定量管道21的孔徑大小與相應的流體輸入端11開口的大小吻合。如圖5實線方式所示，第一個流體輸入端11（a）與第一個定量管道21（a）的左端相接，第一個定量管道21（a）的右端與第二個流體輸入端11（b）的左延伸管道相接。第二個流體輸入端11（b）與第二個定量管道21（a）的左端相接，第二個定量管道21（b）的右端與第二個流體輸入端11（b）的左延伸管道相接。第三個流體輸入端11（c）與第三個定量管道21（c）的左端相接，第三個定量管道21（c）的右端與廢液容納器12通過延伸管道相接，此時系統處於第一相對狀態，多個流體輸入端11及其延伸的管道已經與多個定量管道21形成了串聯通道，系統可進行連貫式的充液。

此時通過施壓泵的作用，使得液體流經第一個流體輸入端11(a)、第一個定量管道21(a)、第二個流體輸入端11(b)、第二個定量管道21(b)、第三個流體輸入端11(c)、第三個定量管道21(c)，並將串聯通道充滿，多餘的部分則流入廢液容納器12。

之後，定量裝置2再次旋轉，充滿流體的定量管道21被旋轉了90°，定量管道21(a)與流體接收端13(a)相連通、定量管道21(b)與流體接收端13(b)相連通、定量管道21(c)與流體接收端13(c)相連通時，該裝置處於第二相對狀態，即圖5定量管道21從實線方式移動到虛線方式。在第二相對狀態下，每個定量管道21下端與相應流體接收端13連通（即21(a)與13(a)相接，21(b)與13(b)相接，21(c)與13(c)相接），上端則與轉盤上方作為第二壓力差裝置16的泵相對應（即分別與16(a)、16(b)、16(c)），通過泵的作用使得流體壓出，通過流體接收端13（13(a)、13(b)、13(c)）輸出至流體接收裝置17（17(a)、17(b)、17(c)）。 實施例6

實施例6是在實施例5的基礎上，將定量裝置2由一個轉盤方式轉動一個定量裝置21變換為能帶動多個定量管道21轉動的轉筒的實施方式，如主視圖圖6、左視圖圖7和右視圖圖8所示。與實施例5的區別在於：定量裝置2為嵌於基座1的轉筒。

相應地，基座1上具有與轉筒輪廓對應的圓柱體型空缺。流體輸入端11位於上述圓柱體側面（即與轉筒貼合面）。在該實施例中，對應於三個定量管道21（圖中標示為21(a)、21(b)、21(c)），設有三個流體輸入端11（圖中標示為11(a)、11(b)、11(c)）、三個流體接收端13（圖中標示為13(a)、13(b)、13(c)）以及三個廢液容納器12（圖中標示為12(a)、12(b)、12(c)）。每組定量管道21、流體輸入端11、流體接收端13以及廢液容納器12設置方式如圖6所示，即三個流體輸入端11均設於轉筒的正左側，三個流體接收端13均設於轉筒的正下方，三個廢液容納器12均與設於轉筒正右側延伸管道相連接，廢液容納器12進一步設有排氣口18，每組上述裝置中心所在平面均與轉筒的圓柱體橫截面切合。

在此基礎上，可參照實施例2的方式，相應通過管道連接有流體貯存裝置14、作為第一壓力差裝置15的泵、作為第二壓力差裝置16的泵、作為流體接收裝置的流體接收裝置17，設置方向同前述實施例，如圖6所示。

運作過程中，在起始狀態下，定量裝置2（轉筒）帶動三個定量管道21（圖中標示為21(a)、21(b)、21(c)）轉至均處於水準的直線上，各定量管道21對接於各流體輸入端11，各個定量管道21的孔徑大小與相應的流體輸入端11開口的大小吻合，如圖6實線方式所示。流體輸入端11(a)與定量管道21(a)的左端相接，定量管道21(a)的右端與廢液容納器12(a)通過延伸管道相接。其餘兩組亦同時處於此連通狀態。此時系統處於第一相對狀態，系統可進行充液。

此時通過施壓泵的作用，使得液體經各個流體輸入端11經相應定量管道21，將連通管道充滿，多餘部分則流入相應的廢液容納器12（圖中標示為12(a)、12(b)、12(c)）。

之後，定量裝置2（轉筒）再次旋轉，帶動三個充滿液體的定量管道21同時被旋轉至90°，定量管道21(a)與流體接收端13(a)相連通、定量管道21(b)與流體接收端13(b)相連通、定量管道21(c)與流體接收端13(c)相連通時，該裝置處於第二相對狀態。即圖6定量管道21從實現方式旋轉到虛線方式，其餘兩組亦同。在第二相對狀態下，每個定量管道21下端與相應流體接收端13連通，上端則與轉盤上方作為第二壓力差裝置16（圖中標示為16(a)、16(b)、16(c)）的泵相對應，通過泵的作用使得流體壓出，通過流體接收端13輸出至流體接收裝置17（圖中標示為17(a)、17(b)、17(c)）。 實施例7

本實施例是一種微流控晶片，在上述實施例的基礎之上，還在流體貯存裝置14進一步連接有預處理腔19，以及在流體貯存裝置14與預處理腔19連接處設有過濾裝置110的優選實施方式。

與實施例3的區別在於：如圖9所示，基座1設有流體貯存裝置14以及預處理腔19。流體貯存裝置14與預處理腔19通過具有作為過濾裝置的過濾片110的管道連接。預處理腔19左方還連接有加樣裝置111，加樣裝置111正下方連接有施壓泵112。預處理腔19還設置有加熱裝置（該圖中未示出）。與流體接收端13向下延伸管道相接的流體接收裝置17同時為反應腔。

以實施例3設置其餘裝置的方式為例。在運作過程中，起始狀態下，可先將液體於預處理腔19內進行預先處理，並可利用加熱裝置使得液體具有一定反應所需的溫度。經預處理腔19處理後的液體通過施壓泵112的作用從預處理腔19中被壓出。液體在管道中經過濾片110過濾後，流入流體貯存裝置14內，再通過第一壓力差裝置15的壓力泵的作用下，流入第一個流體輸入端11(a)。以第一組定量管道21(a)及其對應設置的裝置為例，當處於第一相對狀態的連接方式的裝置被液體充滿後，順時針方向轉動轉盤90°至第二相對狀態。液體在第二壓力差裝置16(a)的施壓作用下經液體接收端13(a)流入反應腔中進行下一步反應。 實施例8

圖10顯示了是另一種微流控晶片。該微流控晶片的微流控裝置類似於實施例3，但其有四個流體輸入端、四個流體接收端和四個定量管道，以及對應的四個第一壓力差裝置及泵，以及四個流體接收裝置17（同時為反應腔）。

預處理腔19和流體貯存裝置14分別處於第一基座和第二基座，兩者通過設於定量裝置2的管道實現連通，過濾裝置110處於該管道上；預處理腔19設有加熱裝置（該圖中未示出）。

如圖10A所示，此時樣品通過加樣裝置111及其施壓泵112的作用進入預處理腔19之後在這裡進行加熱預處理，然後通過過濾裝置110的過濾再進入流體貯存裝置14。

之後，微流控晶片的處於圖10B的狀態，此時如實施例3的原理，裝置處於連貫的充液狀態。定量管道21全部充滿液體之後，定量裝置2再移動至下一個狀態（圖10C）。

在圖10C所示的狀態下，定量管道21與下方的流體接收端13相連通，通過第二壓力差裝置16的施壓，流體流入流體接收裝置17。

1、1(a)、1(b)、1(c)、1(d)．．．基座 11、11(a)、11(b)、11(c)．．．流體輸入端 110．．．過濾裝置 111．．．加樣裝置 112．．．施壓泵 12、12(a)、12(b)、12(c)．．．廢液容納器 13、13(a)、13(b)、13(c)．．．流體接收端 14．．．流體貯存裝置 15．．．第一壓力差裝置 16、16(a)、16(b)、16(c)．．．第二壓力差裝置 17、17(a)、17(b) 、17(c)．．．流體接收裝置 18．．．排氣口 19．．．預處理腔 2、2(a)、2(b)、2(c)．．．定量裝置 21、21(a)、21(b)、21(c)．．．定量管道

圖1是本發明的微流控裝置的實施例1的結構示意圖。 圖2是本發明的微流控裝置的實施例2的結構示意圖。 圖3是本發明的微流控裝置的實施例3的結構示意圖。 圖4是本發明的微流控裝置的實施例4的結構示意圖。 圖5是本發明的微流控裝置的實施例5的結構示意圖。 圖6是本發明的微流控裝置的實施例6的結構示意圖的主視圖。 圖7是本發明的微流控裝置的實施例6的結構示意圖的左視圖。 圖8是本發明的微流控裝置的實施例6的結構示意圖的右視圖。 圖9是本發明一種微流控晶片的局部示意圖。 圖10是本發明另一種微流控晶片的示意圖。 圖10A是本發明另一種微流控晶片的預處理狀態示意圖。 圖10B是本發明另一種微流控體片的第一相對狀態示意圖。 圖10C是本發明另一種微流控體片的第二相對狀態示意圖。

Claims (19)

1. 一種流控裝置，包括：基座和定量裝置，所述基座和所述定量裝置可活動連接而形成包括第一相對狀態和第二相對狀態的兩個或多個相對活動狀態；所述基座上設有流體輸入端和流體接收端，所述定量裝置設有定量管道；以及當處於所述第一相對狀態時，所述流體輸入端和所述定量管道相連通；當處於所述第二相對狀態時，所述定量管道和所述流體接收端相連通；其中所述基座設有兩個或多個所述流體輸入端，所述流體接收端之至少一者係位於所述兩個或多個流體輸入端的其中二者之間；所述定量裝置設有兩個或多個所述定量管道，且當處於所述第一相對狀態時，所述兩個或多個流體輸入端通過所述定量管道的介導形成串聯通道。
2. 如請求項第1項所述的流控裝置，更包含：所述的流體輸入端和所述流體接收端之間錯位設置；以及當處於所述第一相對狀態時，所述定量管道與所述流體接收端不相連通；當處於所述第二相對狀態時，所述定量管道與所述流體輸入端不相連通；在從所述第一相對狀態切換至所述第二相對狀態的過程中，所述定量管道的兩端保持密封。
3. 如請求項第1項所述的流控裝置，更包括：所述基座具有至少一個與所述定量裝置相貼合的面；所述流體輸入端和所述流體接收端設於所述至少一個面。
4. 如請求項第1項所述的流控裝置，其中所述的相對活動狀態為平移或旋轉活動。
5. 如請求項第1項所述的流控裝置，其中所述的流體輸入端與流體貯存裝置相連。
6. 如請求項第1項所述的流控裝置，更包括：一個或多個第一壓差裝置；所述第一壓差裝置在流控裝置處於所述第一相對狀態時，使得所述定量管道連接所述流體輸入端的一端的壓力大於所述定量管道遠離所述流體輸入端一端的壓力，從而形成壓力差。
7. 如請求項第1項所述的流控裝置，更包括：第二壓力差裝置，所述第二壓力差裝置在流控裝置處於所述第二相對狀態時，使得所述定量管道連接所述流體接收端的一端的壓力小於所述定量管道遠離所述流體接收端一端的壓力，從而形成壓力差。
8. 如請求項第1項所述的流控裝置，其中：當處於第一相對狀態時，所述定量管道遠離所述流體輸入端的一端末端設有排氣口。
9. 如請求項第1項所述的流控裝置，其中所述的串聯通道的末端設有排氣口，所述的排氣口設有自封閉膜，且在所述排氣口之前還設有廢液容納器。
10. 如請求項第1項所述的流控裝置，其中：所述流體輸入端和所述流體接收端均設於所述基座與所述定量裝置相接的面；其中，在通過所述相對活動狀態以實現所述第一相對狀態和所述第二相對狀態的切換過程中，所述定量管道通過所述基座與所述定量裝置相接的所述面保持密封；其中，所述定量管道的兩端均設有密封部件。
11. 如請求項第1項所述的流控裝置，其中所述定量管道的橫截面積為0.01~100mm²。
12. 如請求項第1項所述的流控裝置，其中所述串聯通道貫穿所述基座和所述定量裝置形成來回迂回的通路；且其中，所述的基座更包含第一基座和第二基座，所述定量裝置位於所述第一基座和所述第二基座之間；所述流體輸入端具有延伸的流體輸入管道。
13. 如請求項第1項所述的流控裝置，其中所述的定量裝置為嵌於所述基座的至少一轉盤。
14. 如請求項第1項所述的流控裝置，其中所述基座為n個交錯排列，且所述定量裝置為n-1個；所述基座及所述定量裝置之間形成2n-2個相互貼合的面；且包括有：一組或多組流控組，所述流控組均設有：至少n-1個所述流體輸入端並逐一分佈在至少n-1個所述基座上，至少n-1個所述流體接收端並逐一分佈在至少n-1個所述基座上；逐一設於每個定量裝置的所述定量管道；同一組中的每個所述定量管道排列在同一直線上；處於非兩端的所述基座中，所述流體輸入端均具有貫穿其所在的基座的流體輸入管道，各所述流體輸入管道與所述貼合的面的切點均處於一條與所述定量管道方位平行的直線上；以及，所述流體接收端的連線也處於一條與所述定量管道方位平行的直線上。
15. 一種流控系統，含有如請求項第1~14項任一項所述的流控裝置，其中所述的流體輸入端連接流體貯存裝置，所述流體貯存裝置還進一步連接有預處理腔。
16. 如請求項第15項所述的流控系統，其中所述的預處理腔與所述流體貯存裝置之間通過管道連接。
17. 如請求項第15項所述的流控系統，其中所述的基座包含第一基座和第二基座，所述預處理腔和所述流體貯存裝置同時處於所述第一基座或同時處於所述第二基座；或，所述預處理腔和所述流體貯存裝置分別處於所述第一基座或所述第二基座，兩者通過設於所述定量裝置的管道實現連通。
18. 如請求項第15項所述的流控系統，其中所述的流體接收端還連接有流體接收裝置，所述的流體接收裝置為反應腔。
19. 如請求項第15~18項任一所述的流控系統，其應用於生物樣品的定量取樣或檢測；或，應用於PCR的定量取樣或檢測。