[發明專利]用于離心式微流控芯片的可中斷虹吸閥及其應用方法

在審

• 申請號: 201810186045.0
• 申請日: 2018-03-07
• 公開（公告）號: CN108479868A
• 公開（公告）日: 2018-09-04
• 發明（設計）人: 徐友春;朱蕓增;陳一奇
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 關暢;趙靜

本發明公開了一種用于離心式微流控芯片的可中斷虹吸閥及其應用方法。所述可中斷虹吸閥包括虹吸管道、與所述虹吸管道一端相連通的加樣腔、以及與所述虹吸管道另一端相連通的收集腔；所述加樣腔和收集腔上均連接有通氣孔；所述虹吸管道的頂端連接有通氣孔。其應用方法，包括下述步驟：1)將液體加入加樣腔中，密封芯片，啟動離心機并以高速旋轉，液體在離心力的作用下進入虹吸管道；2)停止離心機轉動或設定為低轉速，液體在毛細作用下填充滿虹吸管道；3)適當加速，使加樣腔中的液體通過虹吸管道，到達收集腔；4)進一步提高轉速，氣體會從虹吸管道頂端的通氣孔進入虹吸管道，切斷其中的液體，從而停止液體從加樣腔向收集腔的傳送。

技術領域

本發明涉及一種離心式微流控芯片的可中斷虹吸閥及其應用方法。

背景技術

微流控芯片是將生化檢測所涉及的樣品制備、分離、定量、混合、反應及檢測等 基本操作單元集成在幾平方厘米到幾十平方厘米的芯片之上，用以取代常規化學或生 物實驗室的各種功能的一種技術平臺。離心式微流控芯片是微流控芯片的一個分支， 其特點在于將微流控結構集成在一塊可旋轉的碟片上，碟片旋轉時離心力可驅動流體 實現所需操作。這一設計可以彰顯微流控芯片技術集成化、自動化、成本低廉等優勢， 目前已經廣泛應用與生化檢測、免疫分析、環境監測和食品安全等領域。

虹吸閥是離心式微流控芯片上的關鍵功能結構之一，可以用于芯片上液體的定量和釋放。虹吸閥的工作過程為：芯片低速或停止轉動時，液體在毛細作用下，自發流 入并充滿虹吸管道；此時提高芯片轉速，則離心力使得液體通過虹吸管道，從一個靠 近旋轉中心的腔室向另一個遠離旋轉中心的腔室流動，進而完成液體的定量或釋放等 過程。但是，由于虹吸管道的填充過程不可逆轉，所以上述虹吸閥可實現的流體操作 有限，難以實現核酸提取、免疫分析等實際過程所需的復雜流體操作。

發明內容

針對現有技術存在的缺陷，本發明的目的是提供一種用于離心式微流控芯片的可中斷虹吸閥，以增強離心式微流控芯片上虹吸閥的操作靈活性。

所述用于離心式微流控芯片的可中斷虹吸閥，包括虹吸管道、與所述虹吸管道一端相連通的加樣腔、以及與所述虹吸管道另一端相連通的收集腔；所述加樣腔和收集 腔上均連接有通氣孔；所述虹吸管道的頂端連接有通氣孔。

進一步的，上述可中斷虹吸閥中，所述收集腔距離微流控芯片旋轉中心的距離遠于所述加樣腔。

進一步的，上述可中斷虹吸閥中，所述通氣孔既可與大氣相連通，也可互相之間連通形成自通氣結構。

本發明的再一個目的是提供一種上述離心式微流控芯片的可中斷虹吸閥的應用方 法。

所述應用方法包括下述步驟：

1)將微流控芯片安裝在離心機上，再將液體加入加樣腔中，密封芯片，啟動離心機并高速旋轉(如2500-6000rpm)，液體在離心力的作用下進入部分虹吸管道；

2)停止離心機轉動或設定為低轉速(如0-600rpm)，液體在毛細作用下填充滿 虹吸管道；

3)適當加速(如800-2000rpm)，使加樣腔中的液體通過虹吸管道，到達距離旋 轉中心更遠的收集腔；

4)進一步提高轉速(如2500-6000rpm)，氣體會從虹吸管道頂端的通氣孔進入 虹吸管道，切斷其中的液體，從而停止液體從加樣腔向收集腔的傳送。

進一步的，所述方法還包括重復上述步驟2)-4)的操作，以實現對于加樣腔中 液體的分步釋放。

此外，包括上述可中斷虹吸閥的離心式微流控芯片也屬于本發明的保護范圍。

基于上述可中斷虹吸閥，本發明還保護一種適用于離心式微流控芯片的液體混合及釋放結構。