[发明专利]气压协助虹吸阀结构及离心微流控装置

说明书

本申请涉及气压协助虹吸阀结构及离心微流控装置，气压协助虹吸阀结构包括加压腔及虹吸管道；虹吸管道包括顺序连接的上升管道、过渡管道与下降管道，加压腔于其远离目标旋转中心的位置处连通上升管道的输入端，上升管道的输入端还用于连通加样腔；下降管道的输出端用于连通收集腔。创新地采用了气压力来替代毛细力以实现液体在一定条件下与离心力方向相反的方向流动，一方面能够实现高速离心的封闭效果，另一方面能够实现低速转动的时候，气压力驱动实现开阀效果；利用了气压力和离心力的平衡，在离心微流控中实现了虹吸阀的效果，且不再需要对虹吸管道内表面做亲水处理，也不需要采用亲水材料，大大简化了微流控芯片的加工工艺及加工质控成本。

技术领域

本申请涉及离心微流控领域，特别是涉及气压协助虹吸阀结构及离心微流控装置。

背景技术

微流控(Microfluidics)是指在亚毫米尺度上操控液体。它将生物和化学领域所涉及的基本操作单位，甚至于把整个化验室的功能，包括采样、稀释、反应、分离、检测等集成在一个小型芯片上，故又称芯片实验室(Lab-on-a-Chip)。这种芯片一般是由各种储液池和相互连接的微通道网络组成，能很大程度缩短样本处理时间，并通过精密控制液体流动，实现试剂耗材的最大利用效率。微流控为生物医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测等众多领域的应用提供了极为广阔的前景。特别地，微流控能很好地满足即时诊断(Point-of-care testing，POCT)小型化仪器的需求，所以被广泛的应用在POCT中。在产业化中，微流控一般分为以下几大类型：压力(气压或者液压)驱动式微流控，离心微流控，液滴微流控，数字化微流控，纸质微流控等。

微流控系统，是指在亚毫米尺度(一般几微米到几百微米)上操控液体的装置。离心微流控隶属于微流控的一个分支，通过离心力来驱动液体的流动，特指通过转动离心微流控装置来使用离心力在亚毫米尺度上操控液体的装置。它将生物和化学领域所涉及的基本操作单位集成在一个小型碟式的(disc-shaped)芯片上。除了微流控所特有的优点外，由于离心微流控只需要一个电机来提供液体操控所需要的力，所以整个设备更为简洁紧凑。而碟片式芯片上的无处不在的离心场既能使得液体驱动更为有效，确保管道内没有残留液体，又能有效的实现基于密度差异的样本分离，也能让并行处理更为简单。因此，离心微流控也被越来越多的应用在即时诊断中。

离心微流控中的虹吸阀在离心微流控中能实现高速转动不通过，低速转动而后中速转动才通过，其主要实现原理是依赖于毛细力和离心力的平衡关系，具体说来，首先在离心力很小(低速离心)或者没有离心力(微流控芯片停止转动)的时候，腔室内液体由毛细力牵引没过虹吸管道最靠近离心圆心处(siphon crest，虹吸嵴)至虹吸管道内充满液体；随后增大离心速度，在离心力的作用下，虹吸管道内部虹吸流动发生，液体全部流入后面的收集腔室(collection chamber)内。

但是，离心微流控中的虹吸阀是利用毛细力和离心力的平衡关系来实现的，而常见的热塑性材料均为疏水材料，即水在材料表面的接触角大于90度或者在90度附近，所以单纯的液体在虹吸管道的毛细力并不能引发液体的自发流动。为此，通常要对虹吸管道内表面做亲水处理，以增大液体在管道内部的毛细力。常见的亲水处理包括等离子体(plasma)处理，化学表面处理等。这些处理方式往往会大大增大微流控芯片的制作难度，增大微流控芯片的量产和质控成本。

发明内容

基于此，有必要提供一种气压协助虹吸阀结构及离心微流控装置。

一种气压协助虹吸阀结构，其包括加压腔及虹吸管道；

所述气压协助虹吸阀结构具有目标旋转中心；