[发明专利]一种能控制液体流动的微阀及微流控芯片

说明书

本发明涉及一种能控制液体流动的微阀，包括阀体，其中，所述阀体上包括至少两个导流通道；所述每个导流通道之间不相连通。以及本发明还涉及一种微流控芯片，包括基片和盖片，还包括具有能控制液体流动的微阀，以及用于接纳微阀的微阀插孔；所述基片上设有储液槽和微通道；所述储液槽和微通道被盖片覆盖并密封；所述微通道与微阀插孔相连接。本发明的微流控芯片设计和微流控的微阀具有结构简单，组装方便，可重复使用等特点，并且该结构可用于测试片内检测试剂的长期有效密封。并且，微阀的导流通道和基片上的微通道设计可以避免导流通道共用的情况，从而可以避免流体间相互污染的可能性。

技术领域

本发明属于医用诊断类物品技术领域，涉及一种能控制液体流动的微阀及微流控芯片。

背景技术

在化学和生物研究中，绝大部分实验和测试反应是在溶液状态下进行。目前有一种研究趋势是对反应液体(待测样品和检测试剂)的体积要求越来越小，而同一样品的检测项目越来越多或通量要求越来越高，且能实现实验过程的自动化与可操控性。微流控芯片应运而生，以其具备可操作更小体积的反应液体、可小型化、更高实验通量和能实现自动化控制的特点而被越来越多地采用。微流控芯片包括基片和设置在基片内的微通道，并通过微阀和动力装置(例如泵)的协同作用，样品和反应试剂被精准地运送到微流控芯片中不同的功能区域准确地提供到微流控芯片中期望位置处，从而实现样品的测试。微流控检测技术作为一种革命性的床旁疾病检测手段，能够集成多个检测项目在一个微型化便携式一次性的微流控芯片上。

微阀是微流控芯片的重要元件，主要用来控制待测样品和检测试剂的精准流动。近些年应用比较广泛的微阀由可形变薄膜和阀座构成。这类微阀包括上下两层基材和中间的聚合物薄膜，其中，具有微流道的底层基材上有一个突起的结构，构成阀座。另一个上盖基材在阀座相对应的位置上有一个内陷的结构，给薄膜提供了可以形变的空腔。这种微阀在初始状态时是关闭的，此时聚合物薄膜和微流道内的阀座突起部分相贴合，流道被封闭。当外力作用在薄膜上，使薄膜和阀座分离，流道被打开。这个外力可以是气动的(例如美国专利US 2013/0156658A1和US 8,778,282B2)，加热形变的(例如中国专利CN 102006936A,美国专利US 2006/0243934A1和US 2015/0028235A1)，磁力的(例如中国专利CN103244734A)以及机械压力(例如美国专利US 8,985,547B2)。

由于常规状态下薄膜和阀座长时间接触，薄膜和阀座可能出现粘连，因而会出现在使用时通道无法正常打开的现象。由于突出的阀座及内陷空腔的存在，导致微流控芯片的厚度被约束，无法实现微型化。打开微阀需要借助某种外力作用来使薄膜发生形变，同时需要另一个外力作用在流体上趋使流体在流道内流动。这样同时控制两种动力的方式就会导致很难精准的控制流体的流动。其次，微阀在打开之后，薄膜会与流体接触，导致无法恢复关闭状态，从而限制了此微阀结构的重复使用。此微阀只限于控制一种流体，无法实现多个流体同时控制的功能，否则将会无法避免污染的问题。在结构过设计过程中，可以通过的优化薄膜的结构的方式在一定程度的弥补以上的缺点，但这也在一定程度上增大了微流控芯片的加工和组装难度。

作为POCT领域的微流控芯片的应用中，微流控芯片普遍存在的另一个难点是如何将检测试剂内置在测试片中，从而实现整个检测设备的微型化。

随着体外诊断市场需求的激增，微流控技术在体外诊断应用中的优势逐渐突显出来，受到工业界越来越多的关注。微流控芯片应用中，多种流体的次序性流动及测试片内置液体的控制是目前普遍存在的技术难点。

发明内容

本发明提供了一种基于活塞原理的微阀以及微阀控制的微流控芯片。一方面通过微流控芯片通道的特殊设计，实现在气动微流控芯片只用一个阀门即可实现内置液和样品液次序性释放；另一方面通过在阀门上添加不同的微结构来实现微流控芯片基材上微通道的阻断、连通、实现方向性输送等功能。