[发明专利]用于微流控芯片的液囊

说明书

本发明提供了用于在微流控芯片内储存和释放液体的液囊，所述液囊包括形成密封空间的液囊膜、处于所述密封空间内的液体和刺破结构，其中所述刺破结构能够在离心力驱动下刺破所述液囊膜，导致所述液体从所述液囊释放。本发明还提供了包括一个或更多个所述液囊的微流控芯片。本发明的液囊为独立结构，可以放置在微流控芯片的任何腔体中，利用离心力驱动穿刺结构来释放液体，无需将液囊和微流控芯片进行物理焊接，也无需利用额外的机械结构施加机械力来破坏液囊结构，尤其适合于自动化操作。

技术领域

本发明涉及微流控芯片用液囊，尤其是可通过离心力控制液囊内液体释放的液囊。

背景技术

微流控技术目前已广泛应用于生物、化学以及医学分析中，其可将样品的制备、分离、反应、检测等操作集中于微米尺度的平台即微流控芯片上。微流控分析系统一般包括微流控芯片、检测试剂和配套的检测仪器三部分。微流控芯片的设计需要利用微加工技术汇总微流道、微反应腔和微阀组件，以实现在芯片上完成样品前处理、样品分配、样品定量、样品和反应试剂的混合和反应、反应结果的检测等功能，实现从样品进入到报告结果的完整流程。高度集成化、自动化和微量化是微流控技术的特点。

微流控技术主要内容之一是微流体操控技术，其包括液体在微流控芯片的通道内定向流动、分配、流速控制等。早期的微流控芯片所用的液体试剂(如缓冲液，检测试剂)是在进行样品分析时手动进样，这导致操作复杂并且实验误差较大。近几年，已开发出一些在微流控芯片中预存储和释放液体试剂的方法。

CN103272657A公开了一种微流控芯片的液体存储方法，其包括将容纳有液体试剂的液囊预封装在微流控芯片的腔体内，在使用时借助外部机械力如挤压、敲击、针刺、震动等使液囊局部或大面积破损，从而将液囊内部存储的液体试剂释放出来。CN104884169A和US2017/0173581A1描述了使用外部压力挤压微囊，使微囊的预定断裂部分破坏，从而将存储的液体试剂释放的方法。CN108525714A描述了使用柱塞加压使储液袋(即微囊)破裂以让检测试剂流出的方法。CN108295912A描述了微流控芯片试剂的预封装装置及其开启方法，其包括在封装液囊时形成一个向外延伸的尾部，并且在希望试剂释放时使用外力让该尾部从封接部位脱离，导致试剂流出。这些方法虽然实现了将液体试剂预先保存在微流控芯片的腔体内，但液体试剂的释放仍然需要另外的手动或机械操作，不利于自动化检测。

CN104399540A描述了一种基于离心作用的微流控芯片液体试剂释放方法，其通过采用易撕裂的封接方式密封袋囊体、将袋囊体的固定端固定于腔体壁上、以及在离心时通过袋囊体与腔体壁的相对移动撕开密封处而释放液体。该方法试图利用离心时袋囊体自身(包括其中的液体试剂)产生的离心力撕开密封处，但微流控芯片中所用的液体试剂常常都是微升或纳升级别，离心时所产生的离心力太小而难以撕开密封处。在袋囊体和腔体都极其微小时，将袋囊体固定于腔体壁在工艺上并不容易实现。另外，为了离心时袋囊体和腔体壁能够相对移动，需要腔体有足够大的空间，这显然对于微流控芯片的微型化是不利的。

发明内容

在一方面，本发明提供了一种用于在微流控芯片内储存和释放液体的液囊，所述液囊包括形成密封空间的液囊膜、处于所述密封空间内的液体和刺破结构，其中所述刺破结构能够在离心力驱动下刺破所述液囊膜，导致所述液体从所述液囊释放。

在一些实施方案中，所述液囊为胶囊形、长方体或椭圆体。

在一些实施方案中，所述刺破结构的密度大于所述液体的密度。

在一些实施方案中，所述刺破结构为球形、柱形或带有尖末端的形状(例如三角锥形，圆锥形)。

在一些实施方案中，所述刺破结构由磁性材料制成。

在一些实施方案中，所述液囊膜包括至少一个易于被所述刺破结构破坏的易破坏部分。

在一些实施方案中，所述刺破结构被固定于所述液囊膜的内侧。