[发明专利]一种气泡微阀及基于此气泡微阀的微流控芯片

说明书

技术领域

本发明涉及微流控芯片领域，特别涉及一种气泡微阀及基于此气泡微阀的微流控芯片。

背景技术

微流控芯片是以微机电加工技术为基础，由微管路在芯片上形成网络，以可控微流体贯穿整个系统并完成各种生物和化学过程的一种技术。在微流控芯片技术发展早期，芯片毛细管电泳是其主流技术，所用芯片结构简单，功能单一；近年来，微流控芯片开始向功能化、集成化方向飞速发展，诸如DNA扩增反应、免疫反应、细胞裂解等重要的生物和化学过程成为新的热点，而为了研究这些复杂的生物化学反应，通常需要在芯片上制作大量、独立、均一的反应池，即构建微反应器阵列。

根据进样方式的不同，微反应器阵列的构建方式通常有并行式和串行式两种。并行式是指进口端与各反应池均有一个管路用于进样，样品从进口端加样，以并行的方式进入各反应池。为了避免进样时各个反应池的各向异性，此方式对管路的设计精度和芯片材料的表面性质都提出了很高的要求。串行式与之不同，进口端与各反应池共用一个管路用于进样，样品可以依次通过各反应池，可以保证各反应池的均一性，但此方式需要微阀来保证各反应池的独立性。

现有的微阀主要包括气动阀(Science，2000，288(5463)：113-116，Unger M A，Chou H P，Thorsen T，Scherer A，Quake S R.)、压电阀、相变阀、扭矩阀(Lab Chip，2009，9，3511-3516，Chien-Fu Chen，Jikun Liu，Chien-Cheng Chang，Don L.DeVoe)等，这些阀或制作技术复杂，难以同便携式仪器匹配，或操作繁琐，不利于普通用户使用。

发明内容

本发明的目的在于提供一种气泡微阀，可以简单便捷的控制流路的通断，并利用此气泡微阀来保证上述串行式微反应器阵列中各反应池的独立性。

本发明提供的气泡微阀，包括一管路，所述气泡微阀还包括至少一个与所述管路相连通的装置，所述装置为气池和/或气管。

上述的气池和/或气管可以直接与所述管路连接，如实施例1中的气池与所述管路直接连接，实施例9中的气管与所述管路直接连接，实施例10的气池和气管直接与所述管路连接。

上述气池和/或所述气管也可通过至少一个连接装置与所述管路相连通。

上述连接装置是连接管、透气膜、透气板或非透气性膜片。

在某些实施例中，上述气池和/或气管可通过一连接管与上述管路相连通(如实施例2-6，8)。

为避免样品通过连接管进入气池，所述连接管的尺寸(宽、高、长等参数)至少与以下参数相关：注射泵或进样器加样压力，微阀的气池体积，环境温度和湿度，芯片内部空气湿度，管路和连接管夹角，样品溶液表面张力，管路、连接管和气池的亲疏水性质。上述连接管的长度和内径可根据实际需要设置，长度优选≤10cm，如0.75mm或1mm，内径优选≤1cm，如0.27mm或0.2mm。

在另一实施例中，上述气池和/或气管与所述管路之间可设置一透气膜(如实施例7)。这样既可以防止管路中的样品流动到气池或气管中，又可实现气池或气管与所述管路的气相连通。

进一步，上述透气膜的孔径为1nm～1mm。

上述透气膜的材质是聚合物，所述聚合物是纤维素、醋酸纤维素、硝酸纤维素、混合纤维素、聚烯烃、聚酰亚胺、尼龙、聚醚砜、聚乙二醇、海藻酸钠、几丁质或有机硅聚合物；所述有机硅聚合物优选是聚二甲基硅氧烷。

在某些情况下，上述气池和/或气管与所述管路之间设置了一层透气板，在所述透气板上设有将所述管路与所述气池和/或气管相连通的孔。

上述透气板的作用和透气膜类似，上述孔的长度和内径可根据实际需要设置，该孔的高度优选≤10cm，内径优选≤1cm。此孔的尺寸可较大，如1mm；也可较小，如10nm，这时就和透气膜上孔尺寸类似。

上述透气板的材质选自下述任意一种、任意几种组成的复合体或任意几种组成的混合体：金属、玻璃、石英、硅、陶瓷、塑料、橡胶和硅铝酸盐化合物。

在某些情况下，上述气池和/或气管与所述管路之间设置一非透气性膜片，其作用是保证气泡微阀在特定条件下的正常使用。

上述非透气性膜片的材质选自下述任意一种、任意几种组成的复合体或任意几种组成的混合体：金属、玻璃、石英、硅、陶瓷、塑料和橡胶。

当然，连接管、透气膜、透气板或非透气性膜片既可以单独使用，也可以组合使用，且气池和/或气管、连接装置和管路之间的组合关系不限于上下空间组合。上述气池的形状可以是任意形状。