阅读说明：本技术 一种微流控用可加液控制阀及微流控芯片 (Microfluidic control valve capable of adding liquid and microfluidic chip ) 是由 杜喆 李昭 祖向阳 胡志刚 宋春辉 于 2019-11-13 设计创作，主要内容包括：本发明提供了一种微流控用可加液控制阀及微流控芯片,包括控制头、阀体及芯片基体,芯片基体、阀体及控制头从下到上依次设置在微流控芯片的上方,芯片基体包括基座,该基座内设置有导向槽Ⅰ及安装孔；阀体安装在安装孔内,阀体在竖直方向开设有贯穿阀体的进液孔Ⅰ,阀体的底端开设有若干个引流口；控制头包括按压块和导向管,导向管设置在按压块的下方,导向管的底端设置在导向槽Ⅰ内,导向管内设置有挤压杆,挤压杆设置在按压块的下方,控制头上设置有进液孔Ⅱ,进液孔Ⅱ与进液孔Ⅰ相连通,挤压杆设置在阀体的正上方,本发明的控制阀将加液区和阀区集成为一个区域,可进一步缩小微流控的体积,减少检测设备执行结构数量,进一步简化设备。(The invention provides a liquid-adding control valve for microfluidics and a microfluidic chip, which comprise a control head, a valve body and a chip substrate, wherein the chip substrate, the valve body and the control head are sequentially arranged above the microfluidic chip from bottom to top; the valve body is arranged in the mounting hole, a liquid inlet hole I penetrating through the valve body is formed in the valve body in the vertical direction, and a plurality of drainage ports are formed in the bottom end of the valve body; the control head comprises a pressing block and a guide tube, the guide tube is arranged below the pressing block, the bottom end of the guide tube is arranged in a guide groove I, an extrusion rod is arranged in the guide tube and arranged below the pressing block, a liquid inlet hole II is formed in the control head and communicated with the liquid inlet hole I, and the extrusion rod is arranged right above the valve body.)

一种微流控用可加液控制阀及微流控芯片

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种微流控用可加液控制阀及微流控芯片。

背景技术

微流控是一种精确控制和操控微尺度流体的技术，把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。微流控芯片作为高度集成的微流控检测载体，其检测平台的集成度也较高，因此检测平台的优化是微流控技术推广的关键问题之一。而微流控检测的首要环节是加液和阀的控制，目前常用的微流控芯片多为加液区和阀区分离，加液和阀的控制由不同的执行机构完成，且加液、阀区多为芯片上下双侧控制，机构空间体积较大，同时，多数微流控芯片采用PDMS覆膜，并利用PDMS的弹性控制流道的开启，其推动力多为气动，气路结构复杂且噪声较大。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种微流控用可加液控制阀及微流控芯片，本发明的控制阀将加液区和阀区集成为一个区域，可进一步缩小微流控的体积，减少检测设备执行结构数量，进一步简化设备。

本发明为解决上述技术问题采用的技术方案是：一种微流控用可加液控制阀及微流控芯片，该控制阀设置在微流控芯片的上方，微流控芯片的表面包覆有薄膜，微流控芯片的上表面设置有反应区及用于传递样品及反应试剂的流道，所述流道与反应区相连通，该控制阀设置在流道的正上方，该控制阀包括控制头、阀体及芯片基体，所述芯片基体、阀体及控制头从下到上依次设置在微流控芯片的上方，所述芯片基体包括基座，该基座内设置有用于安装控制头的导向槽Ⅰ及用于安装阀体的安装孔，导向槽Ⅰ为环形槽；

所述阀体安装在安装孔内，所述阀体在竖直方向开设有贯穿阀体的进液孔Ⅰ，所述阀体的底端开设有若干个与进液孔Ⅰ相连通的引流口；

所述控制头包括按压块和导向管，所述导向管设置在按压块的下方，所述导向管的底端设置在导向槽Ⅰ内，所述导向管内设置有挤压杆，所述挤压杆设置在按压块的下方且挤压杆与按压块一体设置，所述控制头在竖直方向设置有贯穿按压块和挤压杆的进液孔Ⅱ，进液孔Ⅱ与进液孔Ⅰ相连通，所述挤压杆设置在阀体的正上方。

进一步的，所述阀体的材质为弹性硅胶。

进一步的，所述阀体包括上阀体和下阀体，所述下阀体设置在上阀体的下方且上阀体与下阀体一体设置，所述阀体内在竖直方向开设有贯穿上阀体和下阀体的进液孔Ⅰ，所述下阀体的底端开设有若干个与进液孔Ⅰ相连通的引流口。

进一步的，所述上阀体与所述下阀体组成的阀体的纵截面呈T型，所述上阀体的外部设置有导向块。

进一步的，所述安装孔的纵截面呈T型，所述安装孔与阀体相配合设置，该安装孔的内壁上设置有与导向块相配合的导向槽Ⅱ。

进一步的，所述引流口的数量为1~3个。

进一步的，所述进液孔Ⅱ设置在进液孔Ⅰ的正上方，且进液孔Ⅱ的中心轴线与进液孔Ⅰ的中心轴线重合。

进一步的，所述下阀体的直径大于流道的宽度。

一种微流控芯片，包括芯片本体和设置在所述芯片本体上的可加液控制阀，所述可加液控制阀为上述任一项所述的微流控制阀门。

本发明的有益效果主要表现在以下几个方面：本发明的加液控制阀用于控制微流控芯片上流道的开启与关闭，本发明的控制阀将加液区和阀区集成为一个区域，可进一步缩小微流控的体积，减少检测设备执行结构数量，进一步简化设备。

附图说明

图1是本发明的结构示意图；

图2是本发明的阀体的结构示意图；

图3是本发明的芯片基体的结构示意图；

图4是本发明的实施例2的结构示意图；

图5是本发明的实施例3的结构示意图；

图6是本发明的实施例4的结构示意图；

图中标记：1、按压块，101、导向管，102、挤压杆，103、进液孔Ⅱ，2、阀体，201、上阀体，2011、导向块，202、下阀体，203、进液孔Ⅰ，204、引流口，3、基座，301、导向槽Ⅰ，302、安装孔，303、导向槽Ⅱ，4、薄膜，5、流道，6、反应区。

具体实施方式

结合附图对本发明实施例加以详细说明，本实施例以本发明技术方案为前提，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

根据附图可知，一种微流控用可加液控制阀及微流控芯片，该控制阀设置在微流控芯片的上方，微流控芯片的表面包覆有薄膜4，薄膜4可选用价格相对低廉的硬质膜，如PC等，更加适合微流控芯片的商业化推广。微流控芯片的上表面设置有反应区6及用于传递样品及反应试剂的流道5，所述流道5与反应区6相连通，该控制阀设置在流道5的正上方，用于控制流道的开启与关闭，该控制阀包括控制头、阀体2及芯片基体，所述芯片基体、阀体2及控制头从下到上依次设置在微流控芯片的上方，所述芯片基体包括基座3，该基座3内设置有用于安装控制头的导向槽Ⅰ301及用于安装阀体2的安装孔302，导向槽Ⅰ301为环形槽；所述安装孔302的纵截面呈T型，所述安装孔302与阀体2相配合设置，该安装孔302的内壁上设置有与导向块2011相配合的导向槽Ⅱ303；

所述阀体2安装在安装孔302内，所述阀体2在竖直方向开设有贯穿阀体2的进液孔Ⅰ203，所述阀体2的底端开设有若干个与进液孔Ⅰ203相连通的引流口204；所述阀体2的材质为弹性硅胶，所述阀体2包括上阀体201和下阀体202，所述下阀体202设置在上阀体201的下方且上阀体201与下阀体202一体设置，所述阀体2内在竖直方向开设有贯穿上阀体201和下阀体202的进液孔Ⅰ203，所述下阀体202的底端开设有若干个与进液孔Ⅰ203相连通的引流口204；所述引流口204的数量为1~3个；所述上阀体201与所述下阀体202组成的阀体2的纵截面呈T型，所述上阀体201的外部设置有导向块2011；所述下阀体202的直径大于流道5的宽度；

所述控制头包括按压块1和导向管101，所述导向管101设置在按压块1的下方，所述导向管101的底端设置在导向槽Ⅰ301内，所述导向管101内设置有挤压杆102，所述挤压杆102设置在按压块1的下方且挤压杆102与按压块1一体设置，所述控制头在竖直方向设置有贯穿按压块1和挤压杆102的进液孔Ⅱ103，进液孔Ⅱ103的中心轴线与挤压杆的中心轴线重合，进液孔Ⅱ103与进液孔Ⅰ203相连通，所述挤压杆102设置在阀体2的正上方。所述进液孔Ⅱ103设置在进液孔Ⅰ203的正上方，进液孔Ⅱ103与进液孔Ⅰ203的直径相同，且进液孔Ⅱ103的中心轴线与进液孔Ⅰ203的中心轴线重合。

工作过程：弹性硅胶的阀体2为T型结构，与基座3内设置的T型安装孔相配合，阀体2的底部略高于流道5的顶部或与流道顶部平齐，控制头在外力的作用下向下运动，挤压阀体2变形，可封闭芯片流道5；当外力撤去后，阀体2依靠芯片芯片基体内T型安装孔的支撑和自身弹性回复力恢复到初始位置，流道开启。控制头包括按压块1和导向管101，挤压杆102底部设置有圆角，下压时导向管首先进入芯片基座3上的导向槽Ⅰ301，以保证控制头的定位精度；挤压杆102底部设置有圆角及密封平面，内部设置有进液孔Ⅱ103，进液孔Ⅱ103的顶端与加液管路（图中未示）连接，底端与阀体2中的进液孔Ⅰ203对中后继续下压，依靠阀体2的弹性变形密封，保证试剂液即样品的***露；阀体2内部同样设置有进液孔Ⅰ203，与控制头中进液孔Ⅱ103相对应；阀体2下部可按芯片检测流程需求设置不同向、不同数量的引流口；当控制头1下压时，硅胶阀体通过向流道方向变形封闭芯片流道，阀体下部设置有引流口的方向可连通进液孔Ⅰ203与引流口方向的芯片流道，液体试剂可通过控制头内进液孔Ⅱ103—阀体内进液孔Ⅰ203注入芯片流道内，完成定向加液，加液完成后控制头上升，阀体靠自身弹性回复力复位。本发明将加液区和阀区集成为一个区域，可进一步缩小微流控的体积，减少检测设备执行结构数量，进一步简化设备，本发明单独设置阀体，将阀体设置在微流控芯片芯片基体上，使薄膜只起密封流道的作用，因而可采用成本更低的硬质膜，进一步降低微流控芯片检测成本。

实施例2

阀体2下部可按芯片检测流程需求设置不同向、不同数量的引流口；本实施例为引流口为1个时，本发明的加液控制阀作用于流道的情况，根据图4可知，本发明的加液控制阀为单通阀，在阀体的C处设置引流口，当阀体关闭后A向截断，加液后试剂可沿C向注入到流道5中。

实施例3

本实施例为引流口为2个时，本发明的加液控制阀作用于流道的情况，根据图5可知，本发明的加液控制阀为双通阀，在阀体的C处设置引流口，当阀体关闭后B向截断，加液后试剂可沿A/C双向向注入到流道5中。

实施例4

本发明涉及各种使用上述加液控制阀的微流控芯片加液/阀控检测流程，本实施例为将两个本专利的加液控制阀同时应用到芯片上用于检测，根据图6可知，其控制流程可为：

（1）关闭控制阀a，打开控制阀b，液体试剂Ⅰ由A口进入反应区；

（2）反应区完成反应；

（3）关闭控制阀a，打开控制阀b，无菌气体由A口进入反应区，反应后的液体试剂Ⅰ由C口吹出，进入废液池（图中未示）；

（4）关闭控制阀b，打开控制阀a，液体试剂Ⅱ由B口进入反应区；

（5）反应区完成反应；

（6）关闭控制阀b，打开控制阀a，液体试剂Ⅲ由B口进入反应区，反应后的液体试剂Ⅱ由D口推出，进入下一反应区。

本发明引流口的方向及数量并不限于附图4~6所示，可按微流控芯片流道设计及材料性能允许范围内设置多数量及在任意角度方向设置引流口。

还需要说明的是，在本文中，诸如Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。