一种微流控阀门及其应用方法与流程

1.本技术涉及控流阀门技术领域，尤其涉及一种微流控阀门及其应用方法。


背景技术：

2.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，以可控微流路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，诸如核酸扩增反应、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。
3.随着产业的发展，微流控芯片的技术逐渐应用于临床实验检测中，涉及到对试剂的混合、反应、前处理等复杂流程，为此微流控芯片的阀门结构上需设置多个流路；现有微流控芯片的阀门为满足对多个流路控制，其结构往往都比较复杂且整体结构体积较大。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本技术的目的是提供一种微流控阀门及其应用方法，用于现有的微流控芯片的阀门结构比较复杂且整体体积较大的问题。
5.为达到上述技术目的，本技术第一方面提供一种微流控阀门，包括：阀门主体
6.所述阀门主体包括：阀门底板与旋转件，且所述阀门主体上设置多个通路；
7.多个所述通路中包括：第一通路与第二通路；
8.所述旋转件可转动设置于所述阀门底板上，所述旋转件用于控制所述第一通路的通闭以及用于控制所述第二通路的通闭。
9.进一步地，所述第一通路包括：底板第一通孔、底板第二通孔、旋转件第一通孔与旋转件第二通孔；
10.所述底板第一通孔与底板第二通孔均设置于所述阀门底板上；
11.所述旋转件第一通孔与旋转件第二通孔均设置于所述旋转件上，且二者相互连通；
12.所述旋转件用于转动控制所述旋转件第一通孔与所述底板第一通孔连通且所述旋转件第二通孔与所述底板第二通孔连通，使得所述第一通路接通；
13.所述第二通路包括：底板第三通孔、所述底板第一通孔、所述旋转件第一通孔与所述旋转件第二通孔；
14.所述底板第三通孔设置于所述阀门底板上；
15.所述旋转件还用于转动控制所述旋转件第一通孔与所述底板第一通孔连通且所述旋转件第二通孔与所述底板第三通孔连通，使得所述第二通路接通。
16.进一步地，所述第二通路还包括：底板第四通孔与底板第五通孔；
17.所述底板第四通孔与底板第五通孔均设置于所述底板上；
18.所述底板第四通孔的底端与所述第三通孔之间设置有连通槽，所述底板第四通孔
的顶端与底板第五通孔之间设置有连通槽；
19.各所述通槽上均覆盖有密封膜。
20.进一步地，多个所述通路中还包括：第三通路与第四通道；
21.所述第三通路包括：旋转件进料孔与底板进料孔；
22.所述第四通路包括：所述旋转件进料孔与底板第二通孔；
23.所述旋转件进料孔设置于所述旋转件上；
24.所述旋转件用于转动控制所述旋转件进料孔与所述底板进料孔连通，使得所述第三通路接通以及用于转动控制所述旋转件进料孔与所述底板第二通孔接通，使得所述第四通路接通。
25.进一步地，所述第三通路还包括：底板第六通孔与底板第七通孔；
26.所述底板第六通孔与底板第七通孔均设置于所述底板上；
27.所述底板第六通孔的底端与所述底板之间设置有连通槽，所述底板第六通孔的顶端与所述底板第七通孔之间设置有连通槽；
28.各所述通槽上均覆盖有密封膜。
29.进一步地，还包括密封板；
30.所述密封板固定设置于阀门底板上；
31.所述旋转件设置于所述密封板上；
32.各所述通路均贯穿所述密封板。
33.进一步地，所述阀门底板的顶面设置有底板限位部；
34.所述密封板的底面设置有密封板限位件；
35.所述密封板限位件与所述底板限位部相互抵接使得所述密封件无法转动。
36.进一步地，所述底板限位部为凸柱，且包括多个；
37.多个所述底板限位部关于所述旋转件圆周均匀分布；
38.所述密封板限位件为凹孔，且包括多个；
39.多个所述密封块限位件关于所述旋转件呈圆周均匀分布，且位置与多个所述底板限位部一一对应。
40.进一步地，所述密封板的顶面为上凹凸面；
41.所述旋转件的底面为与所述上凹凸面相适配的下凹凸面。
42.所述底板对应所述底板第一通孔的外周位置设置有外凸的密封圈；
43.所述密封板上设置有供所述密封圈嵌入的环形凹槽。
44.本技术第二方面提供一种微流控阀门的应用方法，该应用方法包括以下步骤：
45.将装有待测样品与发光标记物的混合容器与所述底板第一通孔连通、将装有测试品的测试容器与所述底板第二通孔连通以及将装有验证品的验证容器与所述底板第三通孔连通；
46.在所述混合容器内的待测样品与发光标记物充分反应得到混合溶液后，转动旋转件，使得第一通路接通，进而使得预设试剂量的所述混合溶液从所述混合容器转移至所述测试容器中；
47.转动所述旋转件，使得第二通路接通，进而使得剩余的混合溶液转移至所述验证容器中；
48.观察所述测试容器与所述验证容器的发光情况，从而判断样本是否为阳性。
49.从以上技术方案可以看出，本技术提供一种微流控阀门及其应用方法，该微流控阀门中，阀门主体上设置有第一通路与第二通路，第一通路的两端可以分别连接混合容器与测试容器，第二通路两端可以分别连接混合容器与验证容器；通过转动旋转件可以改变第一通路与第二通路的通闭状态，进而改变三个容器的连通状态；使得三个容器内的试剂可以通过第一通路与第二通路相互混合，而不需为三种容器设置多个单独的连通流路，缩小芯片整体的体积；相比于采用试纸检测的方式，可以减少检测所需的样本量，并通过控制旋转件的转动可以把控试剂混合的时间，一方面实现自动化，另一方面提高检测的准确性。
附图说明
50.为了更清楚地说明本技术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技术的一些实施例，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它的附图。
51.图1为本技术实施例提供的一种微流控阀门的整体结构示意图；
52.图2为本技术实施例提供的一种微流控阀门的整体结构剖面示意图；
53.图3为本技术实施例提供的一种微流控阀门的旋转件顶面立体图；
54.图4为本技术实施例提供的一种微流控阀门的阀门底板俯视图；
55.图5为本技术实施例提供的一种微流控阀门的阀门底板仰视图；
56.图6为本技术实施例提供的一种微流控阀门的密封板顶面立体图；
57.图7为本技术实施例提供的一种微流控阀门的密封板仰视图；
58.图8为本技术实施例提供的一种微流控阀门的旋转件仰视图；
59.图中，1、阀门底板；2、旋转件；3、密封板；4、固定板；1-1、底板第一通孔；1-2、底板第二通孔；1-3、底板第三通孔；1-4、底板第四通孔；1-5、底板第五通孔；1-6、底板第六通孔；1-7、底板第七通孔；1-8、底板进料孔；1-9、底板限位部；1-10、密封圈；1-11、环形挡板；2-1、旋转件第一通孔；2-2、旋转件第二通孔；2-3、旋转件进料孔；2-4、操作连接位；2-5、旋转外圈；2-6、旋转中外圈；2-7、旋转中内圈；2-8、旋转内圈；3-1、密封板第一通孔；3-2、密封板第二通孔；3-3、密封板第三通孔；3-4、密封板第四通孔；3-5、密封外圈；3-6、密封中外圈；3-7密封中内圈；3-8、密封内圈；3-9、密封板限位件；3-10、环形凹槽；4-1、上固定板；4-2、下固定板。
具体实施方式
60.下面将结合附图对本技术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技术的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术实施例中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术所请求保护的范围。
61.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具
有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术实施例的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
62.在本技术实施例的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可更换连接，或一体地连接，可以是机械连接，也可以是电连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本技术实施例中的具体含义。
63.请参阅图1，本技术实施例中提供一种微流控阀门，包括：阀门主体；阀门主体包括：阀门底板1与旋转件2，且阀门主体上设置多个通路；多个通路中包括：第一通路与第二通路；旋转件2可转动设置于阀门底板1上，旋转件2用于控制第一通路的通闭以及用于控制第二通路的通闭。
64.具体来说，通过转动旋转件2，可以控制各通路的通闭，且各个通路内部可以设置有微流泵后连接至活塞，通过微流泵或者活塞可以带动通路连接的试剂管中的试剂流动。同时，通过旋转件2，可以实现自动化控制不同试剂管中试剂混合的同时，还可以控制试剂混合的时间，确保临床疾病检测中，检测样本与标记物的反应可以达到平衡状态，从而可以提高检测的准确性。
65.以上为本技术提供的实施例一，以下为本技术提供的实施例二，请参阅图1至图6。
66.在上述实施例一的基础上，本实施例中，旋转件2绕转动中心可转动设置于阀门底板1上，且旋转件2上设置有与外部密封隔离的多个旋转件通孔；多个旋转件通孔包括：旋转件第一通孔2-1与旋转件第二通孔2-2。旋转件第一通孔2-1与旋转件第二通孔2-2相互连通。阀门底板1上设置有与外部密封隔离的多个底板通孔；多个底板通孔包括：底板第一通孔1-1、底板第二通孔1-2与底板第三通孔1-3。
67.第一通路可以由底板第一通孔1-1、底板第二通孔1-2、旋转件第一通孔2-1与旋转件第二通孔2-2组成。
68.第二通路可以由底板第一通孔1-1、底板第三通孔1-3、旋转件第一通孔2-1与旋转件第二通孔2-2组成。
69.具体来说，底板第一通孔1-1和转动中心的距离等于旋转件第一通孔2-1和转动中心的距离，也即可以通过转动使得旋转件第一通孔2-1和底板第一通孔1-1重合连通。底板第一通孔1-1和底板第二通孔1-2二者的位置与旋转件第一通孔2-1和旋转件第二通孔2-2二者的位置相对应，也即可以通过转动旋转件2使得旋转件第一通孔2-1和底板第一通孔1-1重合连通的同时，旋转件第二通孔2-2与底板第二通孔1-2连通，实现第一通道接通。底板第三通孔1-3和底板第一通孔1-1二者的位置与旋转件第二通孔2-2和旋转件第一通孔2-1二者的位置相对应，即可以通过转动旋转件2使得旋转件第一通孔2-1和底板第一通孔1-1重合连通的同时，旋转件第二通孔2-2与底板第三通孔1-3连通，实现第二通道接通。
70.其中，旋转件第一通孔2-1和底板第一通孔1-1可以均设置于转动中心的位置，使得二者保持处于连通状态。
71.实际应用中，在临床应用领域，现有的对疾病的测试方式主要是通过测试试纸测试，这种方式存在以下问题：待测样本与标记物混合的时间不可控，因此经常出现待测样本与标记物之间的反应难以达到平衡的情况，影响检测的准确性；同时，传统的试纸检测所需
的样本量较大，导致取样时间偏长，再者，传统试纸检测稳定性较差，有可能出现冲液等现象。
72.在本技术一些实施例提供的微流控阀门中，可以采用竞争法检测的原理，底板第一通孔1-1、底板第二通孔1-2与底板第三通孔1-3分别密封连接混合容器、竞争品容器与验证品容器，混合容器中放置有混合的待测样品与发光标记物，竞争品容器与验证品容器的内壁中可以分别包埋检测所需的阳性样品竞争品(相当于检测试纸的t线配体)和验证品(相当于检测试纸的c线配体)，从而转动旋转件2可以使得混合溶液进入到竞争品容器和验证品容器中，反应后再返回到混合容器中；微流控阀门内流体流动的动力可以通过内部设置的微流泵提供。通过旋转件2控制通孔的开闭，可以使得待测样品与发光标记物、阳性样品竞争品、验证品按顺序混合并控待测样品与发光标记物、阳性样品竞争品、验证品反应的时间，可以使待测样本与发光标记物反应，待测样本、发光标记物与阳性样品竞争品反应，待测样本、发光标记物及验证品反应均达到平衡，实现检测的自动化控制。
73.在本技术另一些实施例提供的微流控阀门中，可以采用夹心法检测的原理，底板第一通孔1-1、底板第二通孔1-2与底板第三通孔1-3分别密封连接混合容器、测试容器与验证容器，混合容器中放置有混合的待测样品与发光标记物，测试容器(可以事前包埋阳性样品竞争品，也可以事前包埋阳性样品)的内壁中可以分别包埋检测所需的阳性样品和验证品，从而转动旋转件2可以使得待测样品与发光标记物二者混合得到的混合溶液进入到测试容器与验证容器中，反应后再返回到混合容器中；微流控阀门内流体流动的动力可以通过内部设置的微流泵提供。通过旋转件2控制通孔的开闭，可以使得待测样品与发光标记物、阳性样品、验证品按顺序混合并控制待测样品与发光标记物、阳性样品、验证品反应的时间，进而分别使待测样本与发光标记物的反应，待测样本、发光标标记物及阳性样品的反应，待测样本、发光标标记物及验证品的反应均达到平衡，实现检测的自动化控制。
74.上述实施例中，发光标记物可以优选为荧光标记物，且发光标记物可以与阳性样品结合。阳性样品竞争品为阳性样品的竞争试剂，与阳性样品是竞争关系，竞争与发光标记物结合。验证品为验证发光标记物能否正常工作的试剂，可以与发光标记物结合。
75.进一步地，旋转件2上还可以设置操作连接位2-4，用于直接操作旋转阀或连接转动工具转动旋转件2。
76.进一步地，为了便于在检测中根据混合液的计量增加反应料，多个通路中还包括第三通路与第四通道；第三通路包括：旋转件进料孔2-3与底板进料孔1-8；第四通路包括：旋转件进料孔2-3与底板第二通孔1-2。
77.旋转件进料孔2-3设置于旋转件2上；底板进料孔1-8设置于阀门底板1上。底板第一通孔1-1和底板进料孔1-8二者的位置与旋转件第一通孔2-1和旋转件进料孔2-3二者的位置相对应，也即可以通过转动旋转件2可以让旋转件进料孔2-3与底板进料孔1-8连通使得第三通路接通。同时，旋转件进料孔2-3的位置还与底板第二通孔1-2的位置相对应，使得可以通过转动旋转件2可以让旋转件进料孔2-3与底板第二通孔1-2连通进而使得第四通路接通。
78.具体来说，底板进料孔1-8可以与底板第二通孔1-2均连通至同一根试剂管中，如测试容器，从而可以通过旋转件进料孔2-3为测试容器添加反应料。
79.需要说明的是，各旋转件通孔和各底板通孔可以通过覆盖密封膜的方式与外部密
封隔离；相应地，在进料时，撕开旋转件进料孔2-3上的密封膜即可。
80.进一步地，为了使阀门底板1下方有充足的试管放置空间，第二通路还包括底板第四通孔1-4与底板第五通孔1-5；第三通路还包括：底板第六通孔1-6与底板第七通孔1-7。底板第四通孔1-4、底板第五通孔1-5、底板第六通孔1-6与底板第七通孔1-7均设置于底板上。
81.请参阅图4与图5，底板第四通孔1-4的顶部与底板第五通孔1-5通过连通槽相互连通；底板第四通孔1-4的底部与第三通孔1-3通过连通槽相互连通；底板第六通孔1-6的底部与底板进料孔1-8通过连通槽相互连通；底板第七通孔1-7与底板第六通孔1-6的顶部通过连通槽相互连通；底板第七通孔1-7与底板第五通孔1-5可以连接同一根试剂管。其中，于各连通槽上均覆盖有用于密封的密封膜。
82.通过设置底板第四通孔1-4、底板第五通孔1-5、底板第六通孔1-6、底板第七通孔1-7与多个连通槽，可以使得不需在外部设置管路的情况下，将第三通孔1-3与底板第五通孔1-5导通，以及将底板进料孔1-8与底板第七通孔1-7导通。
83.相应地，旋转件第一通孔2-1与旋转件第二通孔2-2之间也可以设置有连通槽；且该连通槽与外部密封隔断。
84.进一步地，还包括密封板3；密封板3固定设置于阀门底板1上；旋转件2设置于密封板3上；各通路均贯穿密封板3。
85.具体来说，请参阅图6，密封板3上对应第一通路、第二通路与第三通路，分别设置有：密封板第一通孔3-1、密封板第二通孔3-2、密封板第三通孔3-3与密封板第四通孔3-4，四者分别与底板第一通孔1-1、底板第二通孔1-2、底板第三通孔1-3和底板进料孔1-8的位置相对应。
86.进一步地，请参阅图4与图7，阀门底板1的顶面设置有底板限位部1-9；密封板3的底面设置有密封板限位件3-9；密封板限位件3-9与底板限位部1-9相互抵接使得密封件3无法转动。
87.具体来说，底板限位部1-9可以是卡槽，密封板限位件3-9可以是卡扣，二者卡止配合连接固定。
88.在本实施例中，底板限位部1-9为凸柱，且包括多个；多个底板限位部1-9关于旋转件2呈圆周均匀分布；密封板限位件3-9为凹孔，且包括多个；多个密封块限位件3-9关于旋转件2圆周均匀分布，且位置与多个底板限位部1-9一一对应。
89.进一步地，密封板3的顶面为上凹凸面；旋转件2的底面为与上凹凸面相适配的下凹凸面。通过上凹凸面与下凹凸面相互配合，可以起到更好的密封效果。
90.具体来说，密封板3的顶面由外侧往内侧分别为密封外圈3-5、密封中外圈3-6、密封中内圈3-7与密封内圈3-8；对应地(可参照图8所示)，旋转件2的底面由外侧往内侧分别为旋转外圈2-5、旋转中外圈2-6、旋转中内圈2-7与旋转内圈3-8。其中，密封内圈3-8与密封中外圈3-6为凸面，旋转内圈2-8与旋转中外圈2-6为与密封内圈3-8与密封中外圈3-6适配的凹面。
91.进一步地，阀门底板1对应底板第一通孔1-1的外周位置设置有外凸的密封圈1-10；密封板3的底面上设置有供密封圈1-10嵌入的环形凹槽3-10。
92.进一步地，阀门底板1上于各个通孔的外周还设置有环形挡板1-11；密封板3与旋转件2设置于环形挡板1-11内。
93.实际应用中，请参阅图1与图2，微流控阀门还包括固定板4，固定板4有上固定板4-1与下固定板4-2组成。下固定板4-2可以为环形，安装于环形挡板1-11外侧，并通过螺栓等工具固定；上固定板4-1安装于上固定板上，且上固定板4-1可以为环形，顶部可以往内圈收缩，从而将旋转件2限制与上固定板4-1内。
94.本技术实施例中还提供一种微流控阀门进行检测的方法，可以包括以下步骤：
95.s1、将装有待测样品与发光标记物的混合容器与底板第一通孔1-1连通；将测试容器(可以事前包埋阳性样品竞争品，也可以事前包埋阳性样品)与底板第二通孔连通；将装有验证品的验证容器与底板第三通孔连通。
96.s2、在混合容器内的待测样品与发光标记物充分反应得到混合溶液后，转动旋转件2，使得第一通路接通，在微流泵或活塞的作用下，预设试剂量的混合溶液从混合容器转移至测试容器中。
97.其中，预设试剂量的份额可以根据实际需要设置。
98.s3、转动旋转件2，使得第二通路接通，在微流泵或活塞的作用下，剩余的混合溶液转移至验证容器中。
99.s4、转动旋转件2，使得第三通路接通，通过第三通路为验证容器注入缓冲液；再转动旋转件2，使得第二通路接通，通过第二通路进行抽吸，也即进行洗脱工序，洗脱后的废液经第二通路流动至混合容器中。
100.需要说明的是，旋转件进料孔2-3、旋转件第二通孔2-2与旋转件2-1三者的位置可以与底板进料孔1-8、底板第二通孔1-2与底板第一通孔1-1三者的位置相对应，使得第二通路与第三通路可以同时处于接通状态。
101.s5、转动旋转件2，使得旋转件进料孔2-3、密封件第二通孔3-2与底板第二通孔1-2连通，通过旋转件进料孔2-3往测试容器中注入缓冲液，进行洗脱；洗脱后，转动旋转件2使得第一通道连通，使得测试容器中洗脱后的废液流入混合容器中。
102.s6、观察测试容器与验证容器的发光情况，判断样本是否为阳性。
103.相应地，测试容器与验证容器可以均采用透明材料制备，而混合容器采用不透光材料制备。不透光的混合容器可以避免对仪器对测试容器、验证容器发光强度测试的干扰。
104.需要说明的是，上述方法中，步骤s4与步骤s5可以根据实际需要调整先后顺序。
105.本实施例提供的微流控阀门作为芯片的核心单元，通过设置第一通路、第二通路与第三通路，可以实现转动旋转件2控制三个通路的通断，具有较强的功能性，且操控简单，便于批量制造。
106.以上为本技术的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照实例对本技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述实例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换，但是凡在本技术的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。