[發明專利]流體控制結構及具有該結構的微流控芯片和其操作方法

有效

• 申請號: 201811290168.5
• 申請日: 2018-10-31
• 公開（公告）號: CN109488787B
• 公開（公告）日: 2019-12-13
• 發明（設計）人: 溫維佳;高一博;宋祺
• 申請（專利權）人: 深圳市尚維高科有限公司
• 主分類號: F16K11/078
• 分類號: F16K11/078;F16K13/00;F16K31/122
• 代理公司: 13126 石家莊旭昌知識產權代理事務所(特殊普通合伙)
• 代理人: 彭隨麗

本發明提供了一種流體控制結構，所述流體控制結構設置于一基體上，并包括構造于基體中的腔室，所述腔室頂端開口，并在腔室的側壁上、于腔室側壁上設有連通口，還包括控制體，所述控制體包括插設于腔室中的活塞，以及構成活塞與外部驅動源連接的連接部。本發明還提供了一種具有該流體控制結構的微流控芯片和其操作方法。本發明的流體控制結構通過旋轉活塞，可通過缺口與不同連通口的連通，實現腔室內與外部連通通道的選擇，通過抽拉活塞，可實現流體于腔室內的流入流出，并且亦可由活塞抽出而于所述腔室內形成的空間，實現對流體的存儲及混合，從而使得該流體控制結構能夠實現多種流體的抽取、混合及排出等控制功能。

技術領域

本發明涉及生物分子檢測中微流控技術領域，特別涉及一種用于驅動流體流動、存儲液體、控制不同流路的選擇及實現不同液體混合的流體控制結構。同時，本發明也涉及具有該流體控制結構的微流控芯片，以及該微流控芯片的操作方法。

背景技術

微流控芯片中，微閥與微泵是控制液體在儲液池、微通道與反應腔室之間流動的重要元件。隨著技術的發展，微流控芯片正在從單一功能向多功能一體化逐漸過渡，在微流控芯片上進行的液體流動、液體混合、液體分離、以及生化反應等多種操作，大多都需要有微閥和微泵結構來配合。

現有的微流控芯片上的微泵與微閥有泵閥功能分開的，也有微泵與閥門一體化的。泵閥功能分離的應用中，最為廣泛的為氣動控制的Quake閥，該方法通過多層軟光刻技術在芯片上制作出氣動閥門層，通過外加氣壓控制閥門打開或者關閉，從而控制不同反應腔室與微通道中液體的連通。根據這一方法，進而還可以制作芯片內部的蠕動泵，以驅動液體流動。但這種方法需要較多的閥門通道，要有大型的外接氣泵以及控制部件實現氣壓供給，操作復雜，價格昂貴。

泵閥功能一體化的微泵又可分為機械微泵與非機械微泵兩種。機械微泵可通過壓電驅動、靜電驅動、電磁驅動、熱力氣動等方式，實現控制液體流動的作用。但這些方法對于外圍電路設計要求較高，功耗大，效率低。而非機械微泵則更側重于芯片內液體的特性，利用表面張力、電滲力、磁流體動力學等方法實現液體的驅動，其同樣也有通用性不強，效率低等缺點。

發明內容

有鑒于此，本發明旨在提出一種流體控制結構，以可實現流體的存儲，以及不同流體通道的選擇，進而實現多種流體的抽取、混合及排出等控制功能。

為達到上述目的，本發明的技術方案是這樣實現的：

一種流體控制結構，所述流體控制結構設置于一基體上，并包括：

腔室，構造于所述基體中，所述腔室頂端開口，并在所述腔室的側壁上設有連通口，所述連通口可經由位于所述腔室外的通道與外部連通，且所述連通口為環所述腔室的周向間隔布置的多個；

控制體，包括插設于所述腔室中的活塞，以及構成所述活塞與外部驅動源連接的連接部；所述活塞的外周壁與所述腔室的內周壁之間密封抵接，于所述活塞的外周壁上、靠近于所述腔室的底端構造有缺口，所述缺口具有沿所述活塞軸向的延伸長度、并與所述腔室的底端貫通設置，且承接于所述外部驅動源的驅使，所述活塞可具有于所述腔室中的轉動與軸向滑動；所述活塞因于所述腔室中的轉動、或軸向滑動、或軸向滑動及轉動而可與其一所述連通口連通，并由所述活塞于所述腔室內的轉動，所述缺口可分別與其它各所述連通口相連通。

進一步的，所述腔室截面為圓形，所述活塞為圓柱形。

進一步的，所述通道為構造于所述基體內。

進一步的，各所述連通口環所述腔室的周向均勻或不均勻布置。

進一步的，所述活塞由彈性材質制成。

進一步的，所述連接部為與所述活塞固定連接或可拆卸連接的連接桿。