一种用于微流控芯片的液压开关阀以及微流控芯片的制作方法

1.本公开涉及生物仪器领域，特别涉及一种用于微流控芯片的液压开关阀以及微流控芯片。


背景技术：

2.近年来，各种新技术、新方法的兴起和融合，促进了体外诊断(ivd)仪器、试剂的开发应用和更新换代。微流控芯片能把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测等一系列基本操作单元整合到一个微米尺寸的芯片上，同时，基于微通道形成的网络能够贯穿整个系统，具有便携、低能耗、易于制作、易于掌握等优点，易于满足生命科学对生物样品进行低剂量、更高效、高灵敏、快速分离分析的需求。但是，目前在微流控芯片的使用中，往往采用气压阀对微通道进行控制，但是气压阀机械结构复杂，不能实现对其中微通道进行良好的通断控制。


技术实现要素：

3.有鉴于此，本公开实施例提出了一种用于微流控芯片的液压开关阀以及微流控芯片，以解决现有技术中不能对微通道实现通断控制的问题。
4.一方面，本公开实施例提出一种用于微流控芯片的液压开关阀，其包括板体和顶杆，所述板体具有至少一个用于容纳液体的中空部，所述中空部贯穿所述板体并具有第一开口端和第二开口端，在所述第一开口端设置第一薄膜，在所述第二开口端设置第二薄膜，所述第一薄膜和所述第二薄膜用于封闭所述中空部，所述顶杆通过向所述第一薄膜施加压力使得所述第二薄膜发生变形以阻断所述微流控芯片中微通道的预定位置。
5.在一些实施例中，所述第一开口端和所述第二开口端分别设置在所述板体的相同或者不同侧面上。
6.在一些实施例中，所述顶杆的最大截面尺寸小于所述中空部的所述第一开口端的截面尺寸。
7.在一些实施例中，所述顶杆的顶部为球体。
8.在一些实施例中，所述预定位置是所述微通道的入口或者出口的拐角处。
9.在一些实施例中，所述中空部为多个，多个所述中空部对应于所述微通道中不同的预定位置。
10.在一些实施例中，所述第一薄膜或者所述第二薄膜通过以下材料中的至少一种制成：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯。
11.在一些实施例中，所述第一薄膜或者所述第二薄膜通过以下方式中的至少一种分别设置在所述第一开口端或者所述第二开口端：热封、超声焊接、激光焊接、粘结。
12.在一些实施例中，所述液体是以下中的至少一种：水、矿物油、植物油、甘油、凝胶。
13.本公开实施例另一方面提供一种微流控芯片，其包括至少一个微通道，在所述微通道的预定位置设置根据上述任一项技术方案中所述的液压开关阀。
14.在一些实施例中，所述微通道的数量为多个，多个所述微通道相互连通。
15.本公开实施例通过液体力传导性质形成的液压开关阀，相比于现有的气压阀能够直接对微流控芯片中的微通道的通断进行控制，同时减少了阀体和芯片之间的密闭性要求，方便对于多个微通道或者一个微通道中多个位置进行通断控制，简化微流控芯片的开关系统的机械结构。
附图说明
16.为了更清楚地说明本公开实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本公开中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
17.图1a和图1b为本公开一实施例的液压开关阀的结构示意图；
18.图2a和图2b为本公开一实施例的微流控芯片的结构示意图；
19.图3为本公开一实施例的液压开关阀的结构示意图；
20.图4a
‑
图4c为本公开一实施例的液压开关阀的结构示意图；
21.图5为本公开一实施例中的微流控芯片中通断控制的示意图。
22.附图标记：
[0023]1‑
板体；2
‑
封堵部；3
‑
中空部；4
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第一薄膜；5
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第二薄膜；100
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液压开关阀；200
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微流控芯片；300
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微通道；301
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第一微通道；302
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第二微通道；303
‑
第三微通道。
具体实施方式
[0024]
为了使得本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。
[0025]
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
[0026]
为了保持本公开实施例的以下说明清楚且简明，本公开省略了已知功能和已知部件的详细说明。
[0027]
本公开的第一实施例涉及一种用于微流控芯片的液压开关阀，其可以安装在用于体外诊断主动控制型的微流控芯片中，用于在所述微流控芯片中对其内部设置的微通道实现通断控制，具体地用于对所述微流控芯片中不同的所述微通道的通断进行控制，从而实
现所述微流控芯片的整体功能。
[0028]
具体地，本公开实施例涉及的所述液压开关阀100的结构如图1a和1b所示，设置有所述液压开关阀100的微流控芯片200的结构如图2a和图2b所示，其中，图1a和图2a示出了所述液压开关阀100的第一状态，在所述第一状态下，所述液压开关阀100不会对所述微流控芯片200中的微通道300进行断开控制，也就是所述微通道300处于打开状态，图1b和图2b示出了所述液压开关阀100的第二状态，在所述第二状态下，所述液压开关阀100对所述微流控芯片200中的所述微通道300进行断开控制，也就是所述微通道300处于关闭状态。
[0029]
具体地，参考图1a,图2a并结合图3所示，所述液压开关阀100包括板体1和顶杆2，所述板体1具有至少一个用于容纳液体的中空部3，所述中空部3可以贯穿所述板体1并具有两个开口端，即分别在所述板体1的第一端部11具有第一开口端，在所述板体1的第二端部12具有第二开口端，每个所述中空部3对应于所述微通道300中需要进行通断控制的一个控制位点，所述控制位点设置在所述微通道300的预定位置处，当然也可以在所述板体1中设置多个中空部3，多个所述中空部3对应于不同的需要进行通断控制的控制位点，本公开针对所述中空部3的数量不做限定，多个所述中空部3可以在所述板体1中按照顺序依次设置，这里的所述中空部3用于容纳液体，所述液体包括具有液体性质的任何物质，例如可以是水、矿物油、植物油、甘油或者凝胶。需要说明的是，这里的所述预定位置是针对任意的所述微通道300中需要进行通断控制的控制位点的位置。
[0030]
进一步地，继续参照图1a和图2a所示，在所述中空部3的所述第一开口端设置第一薄膜4，在所述中空部3的所述第二开口端设置第二薄膜5，所述第一薄膜4和所述第二薄膜5用于分别封闭所述中空部3的两个开口端，这样，可以将所述液体在所述中空部3中盛满，并利用所述第一薄膜4和所述第二薄膜5进行封闭。进一步地，所述第一薄膜4或者所述第二薄膜5可以根据需要通过多种方式分别设置在所述第一开口端或者所述第二开口端，例如可以是热封、超声焊接、激光焊接、粘结等，采用的设置方式以使得液体能够完全容纳在所述中空部3中不会泄露为准。在所述液压开关阀100处于第一状态下，所述第一薄膜4和所述第二薄膜5都不会发生变形。
[0031]
继续如图1b和图2b所示，所述顶杆2与所述板体1配合使用，其用于通过向所述板体1上的一个薄膜施加压力而将压力通过液体传递至另一个薄膜处，以使得另一个薄膜发生变形，例如可以通过所述顶杆2在一侧向所述第一薄膜4施加压力，进而利用液体的力传导性质通过所述中空部3中容纳的所述液体传递压力，使得位于另一侧的所述第二薄膜5发生变形，当然，也可以通过向所述第二薄膜5施加压力而使得所述第一薄膜4发生变形，在此不再赘述，仅通过一个实施方式进行解释，也即是在本实施例中向第一薄膜4还是向所述第二薄膜5施加压力均可，不作为对本公开的限制。
[0032]
其中，当所述顶杆2向所述板体1上的所述第一薄膜4施加压力时，所述第一薄膜4发生变形并挤压所述中空部3中盛满的液体，基于所述液体的力传导性质使得其能够传递压力，即向另一侧的所述第二薄膜5施加压力并使得所述第二薄膜5发生变形。这样，在所述液压开关阀100处于第二状态下，所述第一薄膜4和所述第二薄膜5发生变形，如图2b所示，在将本公开实施例的所述液压开关阀100安装在所述微流控芯片200的所述微通道300的预定位置处时，所述第二薄膜5的变形可以阻断所述微通道300中预定位置处的流体的流动，从而实现控制阀的作用。
[0033]
考虑到所述第一薄膜4和所述第二薄膜5都需要发生变形，所述第一薄膜4和/或所述第二薄膜5需要采用高分子材料制成以具有较强的变形能力，例如可以通过以下材料中的至少一种制成：聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯。
[0034]
进一步地，为了保证所述顶杆2的运动能够将向所述第一薄膜4施加的压力准确地传递至所述第二薄膜5，所述顶杆2施加压力的方向与所述第一薄膜4相互垂直。
[0035]
进一步地，考虑到更好地向所述第一薄膜4施加压力，所述顶杆2的顶部可以选择球体，以通过所述顶杆2与所述第一薄膜4之间形成圆弧接触挤压所述第一薄膜4，能够使得压力的传输更加准确。
[0036]
进一步地，所述顶杆2在向所述第一薄膜4施加压力时，根据施加压力的大小，尤其在施加压力较大并且所述第一薄膜4的变形能力较好时，所述第一薄膜4会发生较大的变形，这样所述顶杆2的顶部可能会深入到所述中空部3的内部，这就需要所述顶杆2的最大截面尺寸与所述中空部3的截面尺寸相互匹配，例如所述顶杆2的最大截面尺寸应当小于所述中空部3的截面尺寸，尤其小于所述中空部3的第二开口端的截面尺寸，以便于所述顶杆2能够施加较大的压力。
[0037]
进一步地，在本公开实施例中，通过所述顶杆2的运动以向所述第一薄膜4施加压力以控制所述微通道300的通断，在一些使用环境中，由于空间因素对于所述顶杆2的运动可能会造成限制，为了使得本公开实施例的所述液压开关阀100能够基于所述微通道300不同的位置具有更大的适用性，使得所述顶杆2能够更加便于向所述第一薄膜4施加压力，所述中空部3的所述第一开口端和所述第二开口端可以分别设置在所述板体1的相同或者不同侧面上。
[0038]
具体地，如图4a，4b和4c所示，基于所述微流控芯片200中所述微通道300的结构或者位置，为了更加方便地通过所述液压开关阀100对所述微流控芯片200中所述微通道300的通断进行控制，便于所述顶杆2能够施加压力使得所述第二薄膜5发生变形，可以使得所述第一开口端11和所述第而开口端12设置在所述板体1的相同侧面上，也使得所述第一薄膜4和所述第二薄膜5位于所述板体1的相同侧面，例如图4a所述，也可以将所述第一开口端11和所述第二开口端12设置在所述板体1的不同侧面上，例如相对的侧面或者相邻的侧面上，使得所述第一薄膜4和所述第二薄膜5也位于所述板体1的不同侧面上，例如图4b和图4c所示，从而实现顶压式、底压式、侧压式等多种通断控制方式，这样能够针对所述微通道300中同一个需要进行通断控制的预定位置处的控制位点，也就是为了实现对于同一个控制位点的所述第二薄膜5的变形，可以通过将所述中空部3的所述第二开口端12设置在所述板体1的多个侧面上，从而使得所述顶杆2在所述板体1的多个侧面实现对第一薄膜4的挤压，能够避免因为空间因素导致不能实现所述微通道300的通断控制。
[0039]
进一步地，当所述微通道300中存在多个预定位置的控制位点需要进行通断控制的情况下，如图5所示，可以在所述液压开关阀300中设置多个所述中空部3，每个所述中空部3以及配合的所述顶杆2和所述第二薄膜5对应于一个需要进行通断控制的预定位置的控制位点，这样，如上所述，例如在多个预定位置的控制位点确定的情况下，即多个所述第二薄膜5设置在所述板体1的侧面上时，多个对应的所述顶杆2可以从所述板体1的相同方向施加压力以实现对多个所述第一薄膜4的挤压以实现对应控制位点的通断控制，这样，多个第一薄膜4可以设置在所述板体1的同一侧面上，使得多个所述顶杆2施加压力的方向一致，这
样能够通过对所述顶杆2实现统一的运动控制，以实现对多个预定位置的控制位点的通断控制。
[0040]
本公开实施例通过利用液体的力传导性质形成的液压开关阀，相比于现有的气压阀能够直接对微流控芯片中的微通道的通断进行控制，同时减少了阀体和芯片之间的密闭性要求。
[0041]
本公开第二实施例涉及一种微流控芯片，这里的微流控芯片例如可以是用于体外诊断主动控制型微流控芯片，所述微流控芯片的结构如图2a和2b所示，所述微流控芯片200包括至少一个微通道300，流体在所述微通道300中流动以实现相应的控制功能，在所述微通道300的预定位置设置上述实施例中所述的液压开关阀100，所述液压开关阀100可以设置在所述微通道300中需要进行通断控制的预定位置的控制位点处，所述液压开关阀100中的所述第二薄膜5贴近所述微通道300设置，使得所述第二薄膜5的变形能够在所述第一预定位置阻断所述微通道300。
[0042]
当然，所述微流控芯片200中的所述微通道300的数量可以是多个，所述微流控芯片200中的微通道300的数量、结构和布置方式需要根据实际需求设置，进一步地，当所述微通道300的数量为多个，多个所述微通道300相互连通。例如在图2a的示例中，所述微流控芯片200包括第一微通道301、第二微通道302和第三微通道303，所述第一微通道301、所述第二微通道302和所述第三微通道303构成u型结构，这里的所述第一预定位置310处可以是所述第一微通道301的出口位置。
[0043]
本公开实施例通过液体力传导性质形成的液压开关阀，相比于现有的气压阀能够直接对微流控芯片中的微通道的通断进行控制，同时减少了阀体和芯片之间的密闭性要求。此外，还能够利用液体的力传导性质，可以将体现开关的控制位点设置在需要进行通断控制的预定位置，方便对于多个微通道或者一个微通道中多个位置进行通断控制，简化微流控芯片的开关系统的机械结构。
[0044]
此外，尽管已经在本文中描述了示例性实施例，其范围包括任何和所有基于本公开的具有等同元件、修改、省略、组合(例如，各种实施例交叉的方案)、改编或改变的实施例。权利要求书中的元件将被基于权利要求中采用的语言宽泛地解释，并不限于在本说明书中或本申请的实施期间所描述的示例，其示例将被解释为非排他性的。因此，本说明书和示例旨在仅被认为是示例，真正的范围和精神由以下权利要求以及其等同物的全部范围所指示。
[0045]
以上描述旨在是说明性的而不是限制性的。例如，上述示例(或其一个或更多方案)可以彼此组合使用。例如本领域普通技术人员在阅读上述描述时可以使用其它实施例。另外，在上述具体实施方式中，各种特征可以被分组在一起以简单化本公开。这不应解释为一种不要求保护的公开的特征对于任一权利要求是必要的意图。相反，本公开的主题可以少于特定的公开的实施例的全部特征。从而，以下权利要求书作为示例或实施例在此并入具体实施方式中，其中每个权利要求独立地作为单独的实施例，并且考虑这些实施例可以以各种组合或排列彼此组合。
[0046]
本公开的范围应参照所附权利要求以及这些权利要求赋权的等同形式的全部范围来确定。以上实施例仅为本公开的示例性实施例，不用于限制本公开，本公开的保护范围由权利要求书限定。本领域技术人员可以在本公开的实质和保护范围内，对本公开做出各
种修改或等同替换，这种修改或等同替换也应视为落在本公开的保护范围内。