液体开关、微芯片和使用它们的质谱分析系统技术方案

一种液体开关，包括：　　　　用于经此流过第一液体的通道；　　　　设置在所述通道内以便堵塞所述第一液体的堵塞部分；和　　　　在所述堵塞部分或其下游的位置上通向所述通道的触发通道，用于将第二液体导向所述堵塞部分。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于控制液体流量的液体开关，以及使用液体开关的微芯片和质谱分析系统。
技术介绍
近年来，微量-总和分析系统(μ-TAS)得到迅速发展，其在微芯片上对样品实施化学操作，例如预处理、反应、分离、检测等。根据微量-总和分析系统，只需要使用很少量样品，用更小的环境负载可以实施具有更高灵敏度的分析。在专利文献1中，描述了通过微通道型芯片实现毛细管电泳的装置，微通道型芯片的构造为在衬底上配备凹槽或储液槽。在这类微芯片中，关键是精确控制用于将样品或缓冲溶液引入芯片内通道的定时。不仅在分离装置和分析装置中，而且类似地在微型化学反应器中都需要这样的技术。按照惯例，用于引入样品的定时控制通常通过应用外力来实施，例如电场、压力等。然而，这种方法难以对芯片内很少量样品的行为提供精确控制。而且，由于需要提供外力应用单元，也产生整个装置需要更大尺寸的问题。专利文献1日本专利JP2002-207031
技术实现思路
考虑到上述情况，本专利技术的目的是提供一种开关结构，其能精确控制设备例如微芯片内液体的流化，例如样品或缓冲溶液，以便在理想条件下用更高的可控性对样品实施分离、分析或反应。此外，本专利技术的另一目的是提供一种开关结构，其允许通过注入一种样品作为开始利用毛细管力在适当时刻启动多个生产过程，而无需外部控制单元的帮助。根据本专利技术的一个方面，提供一种液体开关，包括用于经此流过第一液体的通道；设置在所述通道内以便堵塞所述第一液体的堵塞部分；和在其下游的所述堵塞部分的位置上通向所述通道的触发通道，用于将第二液体导向所述堵塞部分。在根据本专利技术这种方面的液体开关中，前述第一液体由堵塞部分进行堵塞。可以使用这样一种构造，其中堵塞部分吸收第一液体并保持液体，或者可以使用这样一种构造，其中堵塞部分本身对第一液体表现出疏液性，并且在其上游边缘部分堵塞第一液体。堵塞部分上被堵塞的液体样品在它与第二液体接触时，流出堵塞部分并且流向其下游。根据本专利技术，通过引入第二液体可以用更高的可控性按照期望的时机实现通道打开，而无需提供外部控制单元。在本专利技术中，所述堵塞部分可以配置成包括用于保持所述第一液体的部件。当采用这样的构造时，一旦将第二液体引入所述通道，保持在上述部件内的第一液体的液位就与第二液体的液位接触。然后，第一液体流出所述堵塞部分，流向其下游。同样地，可以用更高的可控性按照期望的时机实现通道打开。所述保持所述第一液体的部件可以配置成这样，以便所述堵塞部分内每通道单位体积的通道表面积大于通道其他部分内每通道单位体积的通道表面积。这是因为要产生毛细管力，以便出现液体保持功能。这种结构的具体实例包括多个颗粒、多孔部件、包括多个分开布置的突起部分的结构。在本专利技术中，所述堵塞部分可以包括对所述第一液体表现出疏液性的区域。通过使用对所述第一液体表现出疏液性的衬底并利用其表面形成通道的方法，或者通过用这种化合物处理通道表面的方法，可以获得表现出疏液性的区域。通过调节疏液性程度，可以实现向打开状态的平滑转换，实现打开状态之后，进一步实现平滑流动状态。这里，也可以使用这样一种构造，其在所述通道内所述通道与所述触发通道交叉的交叉点的下游，还包括对所述第一液体表现出疏液性的区域。由于具有这些构造，从所述触发通道引入的第二液体保持成带状形式，从而允许提供例如适合于成分分离的样品。在本专利技术中，可以使用这样一种构造，其中所述液体开关配置成在所述触发通道内包括阀结构，其中一旦引入规定量的第二液体就启动所述阀结构，以便关闭所述触发通道。由于具有这样的构造，可以只将规定量的第二液体引入其内。而且，从所述触发通道引入的第二液体保持成带状形式，从而允许提供例如适合于成分分离的样品。尤其是，通过同时使用在所述通道内所述通道与所述触发通道交叉的交叉点的下游包括疏液区域的上述构造，可以稳定地实现样品引入，所述样品具有适合于分离操作的带状根据本专利技术的另一方面，提供一种液体开关，包括用于因此流过液体的通道；和设置在所述通道内以便堵塞所述液体的堵塞部分；其中所述堵塞部分包括保持所述液体的部件。通过提供振动或者通过在所述堵塞部分上滴下预定液体材料，所述开关可以将它的状态改变成开关-打开状态。保持所述液体的所述部件可以配置成这样，以便所述堵塞部分内每通道单位体积的通道表面积大于通道其他部分内每通道单位体积的通道表面积。这是因为要产生毛细管力，以便出现液体保持功能。这种结构的具体实例包括多个颗粒、多孔部件、多个分开布置的突起部分等等。根据本专利技术的另一方面，提供一种液体开关，包括用于因此流过液体的通道；和设置在所述通道内以便堵塞所述液体的堵塞部分；其中所述堵塞部分包括对所述液体表现出疏液性的表面。通过提供振动或者通过在所述堵塞部分上滴下预定液体材料，所述开关可以将它的状态改变成开关—打开状态。通过使用对上述液体表现出疏液性的衬底并利用其表面形成通道的方法，或者通过用这种化合物处理通道表面的方法，可以获得表现出疏液性的区域。通过调节疏液性程度，可以实现向打开状态的平滑转换，实现打开状态之后，进一步实现平滑流动状态。当使用提供表现出疏液性的区域的上述构造时，所述构造还可以包括可移动地布置在所述堵塞部分和所述通道内除所述堵塞部分之外的位置之间的活动件，其中所述液体开关配置成这样，以便所述活动件具有对所述液体表现出亲液性的表面，并且从所述通道外部可以调节所述活动件的位置。在这种情况下，当所述活动件位于呈现疏液性的区域外部时，所述开关处于关闭状态。一旦所述活动件位于表现出疏液性的区域内，沿着所述活动件表面的通道变成用于所述第一液体的通道，以便打开所述通道。这里，所述构造还可以包括从所述活动件外部对其位置进行调节的定位单元，并且所述活动件和所述定位单元之一是磁体，而另一个是磁性材料。由于具有这样的构造，可以从所述活动件外部调节其位置。根据本专利技术的再一方面，提供一种液体开关，包括用于经此流过第一液体的通道；与所述通道连通的辅助通道；与所述辅助通道连通的腔；以及与所述腔连通的触发通道，用于将第二液体引入所述腔，其中对所述第一液体表现出疏液性的疏液材料存储在所述腔的内部，其中所述液体开关配置成一旦将所述第二液体从所述触发通道引入所述腔，就将所述疏液材料从所述腔引入所述通道。所述液体开关还可以配置成这样，以便所述腔包括与所述辅助通道连通的第一室；用于存储所述疏液材料的第二室；以及布置在所述第一室和所述第二室之间以便分离这些室的分离部分，其中所述触发通道与所述分离部分连通，而且所述液体开关可以配置成一旦从所述触发通道引入所述第二液体，就将所述疏液材料从所述第一室移到所述第二室。在这种情况下，存储所述疏液材料的所述第二室可以优选地配置成不与所述辅助通道连通。所述疏液材料可以是液体或气体，或者空气等。这种液体开关配置成通过引入所述第二液体的触发器作为开始以关闭所述通道而将疏液材料引入所述第一液体通道。根据本专利技术，用简单的结构可以肯定地停止所述通道内液体的流化。根据本专利技术的又一方面，提供一种微芯片，包括衬底；形成在所述衬底上以便使样品经此穿过的样品通道；和设置在所述样品通道内的样品分离部分，其中所述液体开关布置在所述样品通道内，而且用所述液体开关控制所述样品从所述样品通道到所述样品分离部分的输送。根据本专利技术的又一本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种液体开关，包括用于经此流过第一液体的通道；设置在所述通道内以便堵塞所述第一液体的堵塞部分；和在所述堵塞部分或其下游的位置上通向所述通道的触发通道，用于将第二液体导向所述堵塞部分。2.根据权利要求1所述的液体开关，其中所述堵塞部分包括用于保持所述第一液体的部件。3.根据权利要求2所述的液体开关，其中所述堵塞部分内每通道单位体积的通道表面积大于通道其他部分内每通道单位体积的通道表面积。4.根据权利要求2所述的液体开关，其中保持所述第一液体的所述部件是多个颗粒。5.根据权利要求2所述的液体开关，其中保持所述第一液体的所述部件是多孔部件。6.根据权利要求2所述的液体开关，其中保持所述第一液体的所述部件包括多个分开布置的突起部分。7.根据权利要求2所述的液体开关，其中所述堵塞部分包括对所述第一液体表现出疏液性的区域。8.根据权利要求7所述的液体开关，在所述通道内所述通道与所述触发通道交叉的交叉点的下游，还包括对所述第一液体表现出疏液性的区域。9.根据权利要求1-8之一所述的液体开关，其中所述液体开关配置成在所述触发通道内包括阀结构，其中一旦引入规定量的第二液体就启动所述阀结构，以便关闭所述触发通道。10.一种液体开关，包括用于经此流过液体的通道；和设置在所述通道内以便堵塞所述液体的堵塞部分；其中所述堵塞部分包括保持所述液体的部件。11.根据权利要求10所述的液体开关，其中所述堵塞部分内每通道单位体积的通道表面积大于通道其他部分内每通道单位体积的通道表面积。12.根据权利要求10或11所述的液体开关，其中保持所述液体的所述部件是多个颗粒。13.根据权利要求10或11所述的液体开关，其中保持所述液体的所述部件是多孔部件。14.根据权利要求10或11所述的液体开关，其中保持所述液体的所述部件包括多个分开布置的突起部分。15.一种液体开关，包括用于经此流过液体的通道；和设置在所述通道内以便堵塞所述液体的堵塞部分；其中所述堵塞部分包括对所述液体表现出疏液性的表面。16.根据权利要求15所述的液体开关，还包括可移动地布置在所述堵塞部分和所述通道内除所述堵塞部分之外的位置之间的活动件，其中所述活动件具有对所述液体表现出亲液性的表面，并且从所述通道外部可以调节所述活动件的位置。17.根据权利要求16所述的液体开关，还包括从所述活动件外部对其位置进行调节的定位单元，其中所述活动件和所述定位单元之一是磁体，而另一个是磁性材料。18.一种液体开关，包括用于经此流过第一液体的通道；与所述通道连通的辅助通道；与所述辅助通道连通的腔；和与所述腔连通的触发通道，用于将第二液体引入所述腔，其中对所述第一液体表现出疏液性的疏液材料存储在所述腔的内部，其中所述液体开关配置成一旦将所述第二液体从所述触发通道引入所述腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：饭田一浩，马场雅和，川浦久雄，佐野亨，井口宪幸，染谷浩子，服部涉，麻生川稔，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：