一种微流控实验装置及驱动压力控制方法与流程

    技术2024-12-10  20


    本发明属于微流控领域,特别涉及一种微流控实验装置及驱动压力控制方法。


    背景技术:

    1、微流控技术已经被广泛应用于生物技术实验、化学反应、病原体检测、医学诊断、药物机理研究、抗体筛选等诸多领域,成为近年来高速发展的新兴技术之一。通常在科研领域,研究人员通常利用实验室自制或委外加工的单一通量微流控实验装置进行科学研究,每一相反应物的驱动利用外置的气体压力源或实验室注射泵来完成。在工业产品及医学检测等应用领域,为了提高单次实验的通量,通常将微流控实验装置中的微流控芯片设置为具有多列的第二腔体,以使得每列第二腔体用于容纳一组反应物的方式,且通过一个流道连通每列第二腔体中的多个第二腔体,并辅以相应的自动化仪器与之匹配来完成实验工作。

    2、现有技术中,一般通过单个的同一压力控制件控制每列第二腔体中相同位置的第二腔体的气压。在实际使用过程中会发生流道内的气泡或杂质部分或完全堵塞通道的现象。这些气泡或杂质或是在反应开始前的加样过程中由操作人员引入,或是芯片或反应试剂在生产过程中处理不充分,或是由待检测样本在预处理过程中产生,或是由于不同反应物质在流道内融合发生反应而产生。一旦上述情况发生,则该流道内的液体流量必然不同于实验预设的液体流量,因此造成实验的失败。对于一些较为珍贵的测试样本,几乎无法在实验失败后重复进行第二次实验。


    技术实现思路

    1、鉴于上述问题,本申请实施例提供一种微流控实验装置及驱动压力控制方法以解决上述问题。

    2、第一方面,本申请实施例提供一种微流控实验装置,包括微流控芯片和多个压力组件。微流控芯片具有对应设置的多列第二腔体和多个第一腔体,每列第二腔体为多个第二腔体,多个第二腔体中的通过流道相互连通并与对应的第一腔体连通。多个压力组件与每列第二腔体中的多个第二腔体对应设置。其中,压力组件包括第一压力控制件和第二压力控制件,第一压力控制件和第二压力控制件用于向多列第二腔体中位于相同位置的第二腔体提供气体以增加第二腔体内的压力,以带动第二腔体中的反应液流入流道,并通过流道流入第一腔体,第一压力控制件和第二压力控制件中一者与第二腔体连通时,另一者与第二腔体隔断。

    3、具体而言,在每一个第二腔体内分别加入反应物,将微流控芯片放入对应的仪器中,将第一压力控制件与第二腔体连通,通过第一压力控制件向第二腔体内提供气体以增加第二腔体内的压力,进而使得反应物进入流道,并在流道中进行反应,此时第二压力控制件与第二腔体隔断。通过仪器的感知设备(视频识别装置或传感器等)监测每一个流道内的反应过程,当某一个流道反应内出现异常情况时,判读是否需要对第二腔体内的压力进行调节,以及确定需要调节压力的第二腔体的所对应的第二压力控制件。设置需要调节压力的第二腔体所对应的第二压力控制件的压力至需要调节的值,待其稳定后,将该第二压力控制件与第二腔体连通,并使得第一压力控制件与第二腔体隔断。

    4、此时,第二压力控制件控制该第二腔体内的压强上升,而其余正常进行反应的第二腔体仍在被第一压力控制件控制为正常压强不会影响其余实验组的反应。

    5、第二压力控制件控制该第二腔体内的压强上升后使得反应液能够冲掉或压碎气泡,或是加大驱动压力以使得该流道内的液体流量重新回到实验预设的值,则可以保证实验的顺利进行。调节完成后,继续监测流道内的反应过程,确认实验过程是否达到预设状态,若没有达到预设状态,则继续调节流道内对应的第二腔体所对应的第二压力控制件,直到反应过程达到预期状态。

    6、在上述技术方案中,通过设置第一压力控制件和第二压力控制件,且第一压力控制件和第二压力控制件中一者与第二腔体连通时,另一者与第二腔体隔断,使得压力组件能够操控实验进程有异的第二腔体的压力,并不影响其他第二腔体的压力,从而降低了气泡或杂质导致实验失败的风险。

    7、在一些实施例中,第一压力控制件包括第一压力源和第一连接管,第一连接管具有与第一压力源连通的第一输入端和与多列第二腔体中位于相同位置的第二腔体对应设置的多个第一输出端,第一输出端用于与对应的第二腔体连通。第二压力控制件包括第二压力源和第二连接管,第二连接管具有与第二压力源连通的第二输入端和与多个第一输出端对应设置的多个第二输出端,第二输出端用于与对应的第二腔体连通。第二腔体和与其对应设置的第一输出端和第二输出端中的一者连通时,与另一者隔断。

    8、在一些实施例中,第一压力控制件还包括第一阀门,第一阀门设置于第一输出端,并用于连通和隔断第一输出端和第二腔体。第二压力控制件还包括第二阀门,第二阀门设置于第二输出端,并用于连通和隔断第二输出端和第二腔体。

    9、在一些实施例中,压力组件还包括三通阀,三通阀用于使得第一输出端和第二输出端中的一者与第二腔体连通。

    10、在一些实施例中,流道具有与第二腔体连通的入液口,第一输入端、第二输入端和入液口分别位于第二腔体在第一方向上的两个侧壁上,且第一输入端和第二输入端位于入液口上方。

    11、在一些实施例中,多列第二腔体沿第二方向间隔设置,每列第二腔体为沿第三方向间隔设置的多个第二腔体,多个第一腔体位于多列第二腔体在第三方向上的一侧,第二方向、第三方向和重力方向两两垂直。

    12、在一些实施例中,第二腔体的列数n满足,n≥3。

    13、在一些实施例中,每列第二腔体的个数m满足,m≥2。

    14、在一些实施例中,第一腔体与外界连通。

    15、第二方面,本申请实施例提供一种驱动压力控制方法,采用上述的微流控实验装置,其包括以下步骤:

    16、s1:在每一个第二腔体内分别加入反应物,将微流控芯片放入对应的仪器中,将第一压力控制件与第二腔体连通,通过第一压力控制件向第二腔体内提供气体以增加第二腔体内的压力,进而使得反应物进入流道,并在流道中进行反应,此时第二压力控制件与第二腔体隔断;

    17、s2:通过仪器的感知设备(视频识别装置或传感器等)监测每一个流道内的反应过程,当某一个流道反应内出现异常情况时,判读是否需要对第二腔体内的压力进行调节,以及确定需要调节压力的第二腔体的所对应的第二压力控制件;

    18、s3:设置需要调节压力的第二腔体所对应的第二压力控制件的压力至需要调节的值,待其稳定后,将该第二压力控制件与第二腔体连通,并使得第一压力控制件与第二腔体隔断;

    19、s4:重复s3的操作直至所有需要调节压力的第二腔体内对应的第二压力控制件和第一压力控制件完成切换;

    20、s5:调节完成后,继续监测流道内的反应过程,确认实验过程是否达到预设状态,若否,则继续调节流道内对应的第二腔体所对应的第二压力控制件,直到反应过程达到预期状态。



    技术特征:

    1.一种微流控实验装置,其特征在于,包括:

    2.根据权利要求1所述的一种微流控实验装置,其特征在于,所述第一压力控制件包括第一压力源和第一连接管,所述第一连接管具有与第一压力源连通的第一输入端和与多列所述第二腔体中位于相同位置的所述第二腔体对应设置的多个第一输出端,所述第一输出端用于与对应的所述第二腔体连通;

    3.根据权利要求2所述的一种微流控实验装置,其特征在于,所述第一压力控制件还包括第一阀门,所述第一阀门设置于所述第一输出端,并用于连通和隔断所述第一输出端和所述第二腔体;

    4.根据权利要求2所述的一种微流控实验装置,其特征在于,所述压力组件还包括三通阀,所述三通阀用于使得所述第一输出端和所述第二输出端中的一者与所述第二腔体连通。

    5.根据权利要求2所述的一种微流控实验装置,其特征在于,所述流道具有与所述第二腔体连通的入液口,所述第一输入端、所述第二输入端和所述入液口分别位于所述第二腔体在第一方向上的两个侧壁上,且所述第一输入端和所述第二输入端位于所述入液口上方。

    6.根据权利要求1所述的一种微流控实验装置,其特征在于,多列所述第二腔体沿第二方向间隔设置,每列所述第二腔体为沿第三方向间隔设置的多个所述第二腔体,多个所述第一腔体位于多列所述第二腔体在第三方向上的一侧,所述第二方向、所述第三方向和重力方向两两垂直。

    7.根据权利要求1所述的一种微流控实验装置,其特征在于,所述第二腔体的列数n满足,n≥3。

    8.根据权利要求1所述的一种微流控实验装置,其特征在于,每列所述第二腔体的个数m满足,m≥2。

    9.根据权利要求1所述的一种微流控实验装置,其特征在于,所述第一腔体与外界连通。

    10.一种驱动压力控制方法,采用如权利要求1-9中任一项所述的微流控实验装置,其特征在于,包括以下步骤:


    技术总结
    本发明涉及一种微流控实验装置及驱动压力控制方法,属于微流控领域。其中,微流控实验装置包括微流控芯片和多个压力组件。微流控芯片具有对应设置的多列第二腔体和多个第一腔体,每列第二腔体为多个第二腔体,多个第二腔体中的通过流道相互连通并与对应的第一腔体连通。多个压力组件与每列第二腔体中的多个第二腔体对应设置。其中,压力组件包括第一压力控制件和第二压力控制件,第一压力控制件和第二压力控制件用于向多列第二腔体中位于相同位置的第二腔体提供气体以增加第二腔体内的压力,以带动第二腔体中的反应液流入流道,并通过流道流入第一腔体,第一压力控制件和第二压力控制件中一者与第二腔体连通时,另一者与第二腔体隔断。

    技术研发人员:梁骞,涂衍军,张恒,郑建飞
    受保护的技术使用者:杭州跃真生物科技有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/10/24
    转载请注明原文地址:https://symbian.8miu.com/read-23385.html

    最新回复(0)