用于微流控芯片的液囊和包括该液囊的微流控芯片制造技术

本实用新型专利技术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。本实用新型专利技术还提供了包括一个或更多个所述液囊的微流控芯片。本实用新型专利技术的液囊为独立结构，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。

【技术实现步骤摘要】
用于微流控芯片的液囊和包括该液囊的微流控芯片
本技术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。本技术还涉及包括该液囊的微流控芯片。
技术介绍
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。
技术实现思路
在一方面，本技术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。在一些实施方案中，所述刺破结构被固定于所述易破坏部分。在一些实施方案中，所述液囊在远端包括突出部分，所述刺破结构的形状适合于容纳在所述突出部分内并在离心时刺破所述突出部分。在一些实施方案中，所述液体的体积为10μL至2000μL。另一方面，本技术还提供了一种微流控芯片，其包括至少一个腔体和与所述腔体相通的腔体出口通道，所述腔体内包括所述液囊，在离心时所述液囊内的刺破结构刺破所述液囊的液囊膜，让所述液囊内的液体通过所述腔体出口通道流出。在一些实施方案中，所述液囊的形状适合于容纳在所述腔体内而不会自由翻滚。在一些实施方案中，所述腔体的下方设置有凹槽，以便离心时所述液囊内的刺破结构在刺破所述液囊后落入所述凹槽内。在一些实施方案中，所述凹槽底部设置有凹槽出口通道，所述凹槽内的液体能够在离心时通过所述凹槽出口通道流入所述腔体出口通道中。在一些实施方案中，容纳有所述液囊的腔体为两个或两个以上，并且至少一个所述液囊内的刺破结构刺破其所在的液囊所需的离心力不同于其他液囊，以便在离心时实现所述液囊内所述液体的顺序释放。在一些实施方案中，通过调整以下因素之一或它们的组合来实现所述顺序释放：所述刺破结构的形状、密度、质量及其组合；所述液囊膜的易破坏部分的厚度；所述液囊膜的易破坏部分与所述液囊膜的其他部分的结合强度；所述液囊处于所述微流控芯片中的位置；以及在所述刺破结构为磁性材料时，是否对所述刺破结构施加磁力和施加磁力的大小。本技术的液囊为独立结构，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。附图说明图1为包括本技术液囊的微流控芯片的一个实施方案的部分截面示意图。图2为包括本技术液囊的微流控芯片的另一实施方案的部分截面示意图。图3为图2所示微流控芯片在刺破结构破坏液囊使得液体试剂流出后的部分截面示意图。图4为显示本技术的微流控芯片置于设置有磁力装置的离心机内离心时的位置关系示意图。具体实施方式除非另有说明，本文使用的所有技术和科学术语具有本领域普通技术人员所通常理解的含义。本文提供的液囊利用离心状态下液囊内刺破结构产生的离心力破坏液囊膜，从而导致液囊内的液体释放。本文中所用的术语“液囊”指用于预置于微流控芯片的腔体内的内部容纳有液体的密封容器。液囊可以但不必是囊状物的形状，其例如可以为胶囊形状，具有近似正方体、长方体、球体、圆柱体或椭圆体的外形，或者为不规则形状。这里所用的术语“液体”指化学或医学上常用的液体试剂，例如纯水、缓冲液、检测溶液等。本文中所用的术语“液囊膜”，指该密封容器自身，其形成了容纳液体的内部空间。在一些情形下，液囊膜由柔性材料制成。所用的柔性材料包括但不限于各种柔性塑料薄膜，例如低密度聚乙烯(LDPE)、聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、ABS塑料等。液囊膜可以整体上为均一材料，离心时刺破结构对该柔性材料的一部分施加压力，导致其变形，直至破碎。或者，希望液囊在离心时被定位破坏时，液囊膜可以包括“易破坏部分”。这里“易破坏部分”指容易被刺破结构破坏而释放内部液体的局部液囊膜。“易破坏部分”可以为一个或多个，例如可以将离心时液囊远离离心轴的端部(远端)设置成易破坏部分，或者将远端和部分侧壁都设置成易破坏部分。易破坏部分可以通过多种方式形成，包括使用易破碎本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.用于在微流控芯片内储存和释放液体的液囊，其特征在于，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用于在离心力驱动下刺破所述液囊膜的刺破结构。/n

【技术特征摘要】
1.用于在微流控芯片内储存和释放液体的液囊，其特征在于，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用于在离心力驱动下刺破所述液囊膜的刺破结构。


2.如权利要求1所述的液囊，其特征在于，所述液囊为胶囊形、长方体或椭圆体。


3.如权利要求1或2所述的液囊，其特征在于，所述刺破结构为球形、柱形或带有尖末端的形状。


4.如权利要求1所述的液囊，其特征在于，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。


5.如权利要求1所述的液囊，其特征在于，所述刺破结构被固定于所述液囊膜的内侧。


6.如权利要求4所述的液囊，其特征在于，所述刺破结构被固定于所述易破坏部分。


7.如权利要求1所述的液囊，其特征在于，所述液囊在远端包括突出部分，所述刺破结构的形状适合于容纳在所述突出部分内。


8.如权利要求1所述的液囊，其特征在于，所述液体的体积为10μL至2000μL。


9.一种微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括至少一个腔体和与所述腔体相通的腔体出口通道，所述腔体内包括前述权利要求任一项所述的液囊。
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【专利技术属性】
技术研发人员：张屹，
申请(专利权)人：烟台芥子生物技术有限公司，
类型：新型
国别省市：山东;37