[发明专利]基于压力控制的多向流体驱动系统及其应用

说明书

本发明提供一种基于压力控制的多向流体驱动系统及其应用，所述系统包括至少一个压力源、至少一个压力分配单元和至少二个压力输出单元。使用所述的系统，可以在不改变压力源压力的情况下，通过压力分配单元改变压力源与压力输出单元之间的连接关系，实现微流体的多向驱动和驱动方向、运动/静止的快速切换，提升微球清洗等生物化学应用的自动化程度。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，具体涉及一种基于压力控制的多向流体驱动系统及其应用。

背景技术

微流控技术是近年来发展迅速的一种生物化学分析技术，具有高通量、检测灵敏度高、成本低和易于自动化等潜在优势，使其在生化检测，尤其是生物医学领域具有很广阔的应用前景。微流控技术需要流量和流向可调的流体驱动技术。以微流控芯片中的微球清洗为例，为了在短时间内实现高效的清洗，也需要驱动微流体带动微球在限定的空间内往复运动。

目前，主要有两种方法能够实现流体驱动的换向。一种方法利用注射泵等恒流进样设备，通过修改注射/抽吸模式实现流体驱动的换向。这种方法会在流量改变时产生十几秒到几分钟的迟滞效应。为了避免这种流量改变时的迟滞效应，另一种方法利用气泵等恒压进样设备，通过修改微流道两端的压力实现流体驱动的换向。虽然压力能够实时改变流体的流动状态，但传统方法是通过改变压力源的压力的方式来改变输出的压力，这个过程仍然需要几秒钟的时间，仍然不适合用在微球清洗等需要快速流体换向的场合。

发明内容

本发明提供一种基于压力控制的多向流体驱动系统，所述系统包括至少二个具有不同压力的压力源、至少一个压力分配单元和至少二个压力输出单元，不同压力输出单元与流体管道或腔体在不同位置连接，通过所述压力分配单元切换所述压力源和所述压力输出单元之间的连接关系，使得管道或腔体中的流体在不同压力驱动下实现流动方向的改变。

在一种实施方式中，所述流体在两个以上流动方向之间切换，被驱动的流体处于运动或静止状态。

在一种实施方式中，所述流体在三个以上流动方向之间切换。

在一种实施方式中，同一个压力源通过压力分配单元连接到不同的压力输出单元，不同的压力源通过压力分配单元连接到同一个压力输出单元。

在一种实施方式中，所述压力分配单元包括一个或多个电磁阀，优选地为一个或多个二位二通阀和/或二位四通阀。

在一种实施方式中，所述压力分配单元是一个二位四通阀，其一个进气口连接到与大气压不同的压力源，另一个进气口连接到作为压力源的大气，两个出气口分别连接到两个压力输出单元，两个压力输出单元分别连接到流体管道或腔体的两端。

在一种实施方式中，所述系统包括两个具有不同压力的压力源，具有四个二位二通阀的压力分配单元，和二个两个压力输出单元，两个压力源通过所述压力分配单元分别连接到两个所述压力输出单元，两个压力输出单元分别连接到流体管道或腔体两端。

在一种实施方式中，所述系统包括具有两个以上不同压力的压力源，二个以上的压力分配单元，和二个以上压力输出单元，至少二个所述流体管道分别与不同压力输出单元连接，使得每个所述流体管道实现流动方向的独立改变。

在一种实施方式中，所述系统包括具有三个以上不同压力的压力源，一个以上的压力分配单元，和三个以上压力输出单元，所述腔体与每个压力输出单元连接，使得腔体中的流体在不同压力驱动下实现三个以上流动方向的改变。

在一种实施方式中，本发明提供上述系统在基于微流体的微球清洗中的应用，优选地于，所述微球上修饰有核酸和/或蛋白，清洗后的所述微球用于核酸的扩增和/或测序，以及蛋白的免疫反应。