[发明专利]一种无交叉污染的用于液体释放的双阀柱结构

说明书

本发明公开了一种无交叉污染的用于液体释放的双阀柱结构，涉及在医学体外诊断及分析仪器领域。通过优化结构设计，采用一种结构更简单，在不增加更多的生产工序前提下，完成相同甚至更佳功能的方案，能保证液体储存的稳定性、释放的成功率，杜绝液体与阀柱接触、消除交叉污染，并且受弹性盖片层特性、阀柱高度影响较小。所述双阀柱结构包括设在液体存储池和液体缓冲池之间的隔离墙、贯穿隔离墙的至少两个阀柱以及开设在隔离墙顶面上的导流盲槽，所述导流盲槽与所述阀柱错开。极大降低了液体从阀柱和阀孔间隙泄露的风险，同时释放性能受弹性盖片层特性、阀柱高度影响较小，可提高液体转移的成功率。

技术领域

本发明涉及在医学体外诊断及分析仪器领域，尤其涉及采用微流控芯片（microfluidic chip）技术的即时检验（POCT）领域。

背景技术

微流控芯片技术是在微阵列（microarrays）技术上逐步发展起来的，用于将样品制备、生化反应和分析检测等不连续过程集成到一块一次性使用的芯片中，实现从试样处理到结果检测的整体技术。该技术由于微型化、自动化、集成化与便携化等特点，在即时检验（POCT）领域得到较快推广应用。

例如1969 年 Anderson 等人发表报道了一款离心式的检测分析仪，它将样品和试剂设计在碟片的中央，通过电机的旋转产生不同的离心力，使它们流入外侧的小腔室，并可以在转动中使各个小腔室依次经过光源处并检测其反应结果，从而实现多个样本的同时分析。在该技术领域中，绝大多数的生化、免疫或核酸反应都需要多种液体的参与，且大多数反应的过程中都涉及到液体试剂的逐次加入，因此，将试剂存储于一次性微流体芯片或卡盒内并自动化实现试剂的释放与加样是非常重要的技术。

在现有研究中，可将液体存储至安瓿瓶，并放置在芯片或反应卡盒内，在使用前通过外界的机械结构击打安瓿瓶使其破碎，从而释放出其中保存的液体。这种方法安瓿瓶加工较难，且最终芯片或反应装置的尺寸较大；此外，还需要特殊的运动机构击打安瓿瓶，且破碎后的玻璃碎屑可能会刺破芯片的结构层、堵住管道结构。类似的i-STAT血气分析仪、弗莱堡大学的研究小组采用了塑料或铝箔密封液囊，来存储参与反应的一些试剂，使用时通过外界压力挤压液囊，使其接触倒钩而被刺破释放液体。该方法虽然不会像安瓿瓶似的产生玻璃碎屑，但液囊同样难以做的很小，且需要特殊的刺破机构和外界的力挤压液囊。除此以外，也有研究者提出过各类阀或流体控制方法。包括两大类：

一是主动阀，如石蜡阀、激光烧结阀等，可以较灵活地实现各种流体操作，但涉及的芯片加工工艺复杂、所需的配套设备及控制复杂，且石蜡或高温对反应可能有影响；

二是被动阀，如毛细阀、虹吸阀等，可以仅通过转速来实现阀的控制，但在含多步流体释放、液体长期存储后释放的应用中，这些阀的应用受到一定限制。

因此，需要提出一种结构简单、成本低、液体存储和释放可靠性高的结构。例如，在公布号为CN 106195321 A的中国发明专利申请中，提出了一种在芯片内设置液体存储池、在与管道连接的隔离墙上设置中央有阀孔的连接通槽，该芯片整体被一层弹性盖片层覆盖，使用时通过阀柱向上顶起阀孔附近的弹性盖片层，使得弹性盖片层和阀孔之间的隔离墙上形成流通间隙；并在离心作用下液体从存储池向定量池释放。其中阀柱所在机械托盘为重复使用部件。

该方案较简单可靠，且为了提高了液体释放的可靠性，该专利申请中提出了在隔离墙上设置连通用的、截面为弧形的通槽方案；进一步，为了避免芯片间的交叉污染，该专利申请提出了在结构层背面覆盖第二弹性盖片层，或在阀孔内设置密封填充的柱塞。然而，该方案在实际实施中，也遇到一些新的挑战，需要设计新的思路和方案进行调整和改进。

具体来说：

该专利申请中的阀柱方案主要是通过在液体存储池和液体定量池之间设置隔离墙，用于将液体限定在隔离墙内；在隔离墙上设置贯通结构层的两侧平面的阀孔，并在液体释放时，将弹性盖片层从阀孔的位置顶起，并在阀孔周围形成流通间隙。

因此液体释放时，液体会从阀柱两侧及周围流过，存有以下待改进的缺陷：