[发明专利]微流控液体单向流动控制结构、芯片及方法

说明书

本发明提供了一种微流控液体控制结构、其芯片及使用方法。该发明通过设计空腔、弹性片等结构，利用弹性材料的伸缩产生的压力及吸力作为驱动力，利用弹性片在压力及吸力作用下产生的形变形成阀门，驱动液体在微流通道内单向流动。本发明提供的微流控液体控制结构制作简单、操作简便，可用于微流控芯片的蛋白、核酸或小分子检测，混和液体，运送细胞等。

技术领域

本发明属于微流控结构设计领域。具体地，本发明涉及一种微流控液体控制结构、其芯片及使用方法。

背景技术

微流控是一项跨学科的新技术，以分析化学为主，综合生物化学、物理化学、免疫学等相关学科的成果，通过设备的微型化与集成化，将分析实验室的各项功能集中于分析芯片中，实现检测分析的微型化，在疾病诊断、环境检测、生命科学等领域具有重要的应用价值。

分析物及试剂在芯片通道内的流动及控制是实现微流控芯片全集成操作的前提和基础，泵和阀是微流控芯片上对微流体控制的重要部件，泵提供液体流动的动力并控制流动的速度，阀控制流路的开和关以及流动的方向。目前，用于微流控芯片操作的泵和阀有很多种。外接泵和阀稳定性好，但配套设备复杂、体积大。内置泵和阀可以将系统集成化，但一般制作繁琐、结构复杂，操作较难控制。

发明内容

基于现有技术中的缺陷，本发明的目的在于，提供一种微流控液体控制结构，及其芯片和使用方法。

针对上述发明目的，本发明以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种微流控液体单向流动控制结构，所述结构包括两层结构以及弹性片，其中，所述两层结构中：上层为微流控管道层，包括微流通道、限定弹性片的结构和空腔，下层为具有弹性的软质材料。

优选地，作为微流控管道层的上层为硬质或软质材料。

更优选地，所述硬质材料选自以下一种或多种：塑料、石英和玻璃；和/或

所述软质材料选自以下一种或多种：丁苯橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶、顺丁橡胶、异戊橡胶、乙丙橡胶、氯丁橡胶。

优选地，所述弹性片是发生形变后可恢复原状的软质材料，由弹性片限定结构限定在微流通道内；

更优选地，所述弹性片限定结构为半圆柱形或圆柱形。

进一步优选地，所述弹性片两侧的微流通道横截面面积不同，当液体流通时，该弹性片在压力及吸力作用下产生的形变形成阀门。

优选地，所述微流通道全部在作为微流控管道层的上层内分布。

第二方面，本发明提供了一种多空腔或流路布局的微流控液体单向流动控制结构，所述结构为两个或多个根据本发明第一方面所述的微流控液体单向流动控制结构进行串联或并联而形成。

第三方面，本发明提供了一种微流控芯片，所述芯片包含本发明第一方面或第二方面所述的微流控液体单向流动控制结构，优选地，所述微流控液体单向流动控制结构在芯片内部形成泵阀。

第四方面，本发明提供了一种控制通道开关和/或驱动液体流动的方法，所述方法包括：使用根据本发明第一方面或第二方面所述的微流控液体单向流动控制结构。

优选地，所述方法包括：通过控制所述空腔下部的下层弹性材料受到挤压或拉伸的频率可以控制液体的流速。

根据本发明的一个具体实施方案，本发明提供了一种用于微流控芯片的液体驱动及单向流动控制装置，通过微流控通道内压力的变化引起材料的形变，控制通道的开关并驱动液体的流动。实现了微流控通道内液体的单向流动和流速的有效控制。该装置体型小，容易加工，操作简便，是一项具有创新性的微流控液体控制发明。