專利名稱：一種微流體系統(tǒng)及控制微流體在微流體系統(tǒng)中運(yùn)動的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微流體控制的分析、合成和提純等基因、生化、制藥和化學(xué)過程的方法和儀器。特別是一種微流體系統(tǒng)及控制微流體在微流體系統(tǒng)中運(yùn)動的方法。
背景技術(shù)：
在本文件中，為了表述方便，我們將存放試劑、樣品、或者混合物等的腔體，有時統(tǒng)稱為“試劑池”。
現(xiàn)有的絕大多數(shù)微流體系統(tǒng)都采用各種形式的微泵和微閥來實現(xiàn)微流體流動的控制。按原理分類，有多種不同的微泵和微閥。
一種是采用微機(jī)械工藝制作的微機(jī)械泵和微機(jī)械閥，其基本原理類似于現(xiàn)有的大型泵和閥，利用泵內(nèi)外的壓差來驅(qū)動微流體流動，利用微機(jī)械制作的可動閥來控制流體的流入和流出。這種微泵的典型代表是薄膜容積式微泵。該泵利用微機(jī)械制作的薄膜通過不同的驅(qū)動機(jī)制(靜電、電磁、熱等)使薄膜往復(fù)運(yùn)動從而改變泵腔體積使泵腔內(nèi)外產(chǎn)生壓力差，并由壓差推開同樣是微機(jī)械制作的閥門來驅(qū)動流體流動。利用微機(jī)械泵和閥來控制微流體流動的技術(shù)控制精度高，可以按照分析程序的需要準(zhǔn)確地輸送液體到所需的位置，但這種微流體控制系統(tǒng)存在微機(jī)械泵和閥等可動部件，按照目前的工藝技術(shù)，其可靠性難以保證，而且制作工藝復(fù)雜和成本高，難于將其集成到以微流體為平臺的生物芯片、微反應(yīng)器上去。另外，這種泵和閥的泄漏問題始終沒有得到很好的解決。
另一種典型的微流體控制系統(tǒng)基于電滲流原理。簡單地說就是當(dāng)某種特定的電解質(zhì)溶液(PH值)在某種特定材料(管道表面有不動的負(fù)電荷)的微管道中時，在溶液的兩端加高電壓，可以使液體在管道中產(chǎn)生運(yùn)動。這種微流體控制技術(shù)需要高壓(幾千到上萬伏)，使得其用于生物和人樣品的檢測時，易使被檢測樣品發(fā)生變化，同時存在安全性問題以及難于使儀器小型化等問題。而且這種微流體控制系統(tǒng)對樣品的要求比較高(PH值等)，對微流體結(jié)構(gòu)的表面特性也有特定的要求(管道表面要有不動的負(fù)電荷)，這限制了其控制樣品的種類和應(yīng)用的范圍。
其它基于熱等原理的微流體控制技術(shù)一般都存在控制精度差、流速低、適用范圍小或者對生物樣品有損害等問題。
利用離心力來控制微流體的流動有很多的優(yōu)點，例如適用范圍廣(幾乎任何液體)、控制方便(通過調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速就可以有效控制流速等流動參數(shù))、可靠性高等。但目前的離心力驅(qū)動的微流體控制系統(tǒng)也存在很多問題，例如控制精度差，不夠方便，無法實現(xiàn)準(zhǔn)確而可靠地將樣品在特定的時間和步驟上輸送、停止和排出到指定位置等。目前利用離心力原理的微流體控制系統(tǒng)的例子有Gamera公司的Lab-on-CD系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過使盤片繞其軸心旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生離心力(引用出處United States Patent6,063,589)和毛細(xì)微閥(引用出處，United States Patent6,143,248)來控制系統(tǒng)中液體的微流動。Lab-on-CD設(shè)計的不足點之一是，不能使試劑在指定的反應(yīng)池內(nèi)停留至所需的反應(yīng)時間。在Lab-on-CD設(shè)計中，反應(yīng)池的位置比試劑池要遠(yuǎn)離旋轉(zhuǎn)中心，這就決定了其中的液體所受到的離心力總是大于試劑池中的液體所受到的離心力。當(dāng)離心力將試劑池中的試劑輸送到反應(yīng)池后，由于離心力的增大，因而很難再將這些試劑保留在反應(yīng)池內(nèi)?？紤]到絕大多數(shù)生化和病理檢測需要一定的反應(yīng)時間來完成反應(yīng)，Lab-on-CD的設(shè)計則很難滿足這一要求。Lab-on-CD設(shè)計的不足點之二是，不能消除兩種反應(yīng)試劑之間的交叉污染。Lab-on-CD的設(shè)計是用后進(jìn)入反應(yīng)池的試劑將先進(jìn)入反應(yīng)池的已反應(yīng)的試劑擠出反應(yīng)池。這樣的設(shè)計既不能將反應(yīng)池中原有的廢液完全清理出反應(yīng)池，也不可避免地將部分廢液溶入剛進(jìn)入反應(yīng)池的新試劑中，形成交叉污染。這樣的交叉污染將使大多數(shù)生化和病理診斷的可靠性和準(zhǔn)確性降低，使許多診斷無法進(jìn)行。
本發(fā)明的內(nèi)容本發(fā)明的目的是提供一種微流體系統(tǒng)及控制微流體在微流體系統(tǒng)中運(yùn)動的方法，它能解決上述存在的不能使試劑在指定的反應(yīng)池中停留至所需的反應(yīng)時間、不能消除兩種反應(yīng)試劑之間的交叉污染的問題。本發(fā)明不僅機(jī)構(gòu)簡單、運(yùn)行可靠(不需要微型的可動部件，如微泵和微閥)、適用樣品范圍廣、控制方便，而且可以精確、快速地控制流體流動，并從時間和空間上較精確地定位流體。它可以容易地實現(xiàn)樣品的混合及均勻混合，可以容易地清洗樣品，避免試劑之間的交叉污染，可以做到同時執(zhí)行不同診斷程序的診斷。還可用于混合試劑中的組分液的分離。
本發(fā)明的目的是按如下技術(shù)方案實現(xiàn)的。本發(fā)明包括一種微流體系統(tǒng)，其特征是它包括轉(zhuǎn)臺和芯片，所述轉(zhuǎn)臺上具有主軸，所述轉(zhuǎn)臺可繞所述主軸軸心旋轉(zhuǎn)，所述芯片放置在所述轉(zhuǎn)臺上，并位于所述主軸軸心一側(cè)，在所述芯片上具有副軸，所述芯片隨主軸轉(zhuǎn)動而環(huán)繞主軸軸心轉(zhuǎn)動，并可繞所述副軸自行旋轉(zhuǎn)角度，在所述芯片上具有若干試劑池，各試劑池之間用微管道相連，所述微管道與所述轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)半徑之間形成的交角可隨芯片繞其副軸軸心旋轉(zhuǎn)的角度變化而變化。所述試劑池包括試劑池、反應(yīng)池和廢液池。所述的芯片可為1個或多個，每芯片可分別單獨(dú)驅(qū)動。
本發(fā)明利用了離心力驅(qū)動的原理來實現(xiàn)液體的驅(qū)動，代替了現(xiàn)有的泵，采用疏水材料制作芯片，利用管道寬度變化自然形成的被動的微閥來阻止液體流動，利用主副軸相對轉(zhuǎn)動的原理通過調(diào)節(jié)管道在不同時間相對于主軸轉(zhuǎn)動半徑的角度來改變管道出口與液體所受的離心力之間的方向，從而控制液體在管道和池中的停留時間。以上原理可以實現(xiàn)上述發(fā)明目的。現(xiàn)以實施例說明如下


圖1為本發(fā)明中微流體控制系統(tǒng)原理圖，圖2為圖1中微管道6和試劑池2A的放大示意(疏水微閥的原理圖)，圖3為離心力方向與微管道出口方向成銳角情況，圖4為離心力方向與微管道方向出口成直角情況，圖5為離心力方向與微管道方向出口成鈍角情況，圖6為樣品混合階段1情況，圖7為樣品混合階段2情況，圖8為樣品混合階段3情況，圖9為樣品混合階段4情況，圖10為在轉(zhuǎn)臺上裝有多個芯片的情況。
圖中代號說明1轉(zhuǎn)臺2芯片 2A試劑池2B試劑3試劑池B4試劑池A5試劑 6微管道(微閥)F離心力 R轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)半徑AB管道出口方向 α微管道與轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)半徑之間的交角O主軸或主軸軸心 ω主軸轉(zhuǎn)動角速度O′副軸或副軸軸心θ副軸轉(zhuǎn)動角度301主轉(zhuǎn)臺302芯片303廢液池304排液微管道(微閥)305反應(yīng)池306試劑池307試劑308試劑池309試劑310供液微管道311廢液 312微管道(微閥)313微管道(微閥)實施例如圖1所示為本發(fā)明微流體系統(tǒng)的原理圖。本發(fā)明微流體系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺1和芯片2，在轉(zhuǎn)臺1上具有主軸O，轉(zhuǎn)臺1可繞主軸軸心O旋轉(zhuǎn)，芯片2放置在轉(zhuǎn)臺1上，位于軸心O一側(cè)，在芯片2上具有副軸O′，芯片2可繞副軸軸心旋轉(zhuǎn)角度θ，在芯片2上具有若干試劑池2A，各試劑池之間由微管道6連接，為了說明方便，將圖1中芯片2上的試劑池2A簡化為如圖3所示的在芯片2上具有試劑池A(4)和試劑池B(3)，各池之間用微管道6相連，微管道6與轉(zhuǎn)臺1的旋轉(zhuǎn)半徑R之間形成的交角α可隨芯片2繞其副軸O′軸心旋轉(zhuǎn)的角度θ變化而變化。主軸O由調(diào)速電動機(jī)驅(qū)動，副軸O′由步進(jìn)電動機(jī)(均未示出)驅(qū)動。芯片2用疏水材料和LIGA工藝制做。當(dāng)將試劑從試劑池A(4)輸送到試劑池B(3)中時，包括以下步序(1)轉(zhuǎn)動副軸O′，調(diào)節(jié)試劑池A出口微管道6的方向AB，使AB與轉(zhuǎn)臺1的旋轉(zhuǎn)半徑R之間形成的角度α為銳角，如圖3所示，(2)轉(zhuǎn)動該轉(zhuǎn)臺1至一定速度，使作用在試劑池A中試劑上的離心力F大于微管道即微閥6的阻力時，微閥6開啟，試劑池A中的試劑輸入到試劑池B中。說明如下如圖1，整個芯片2的運(yùn)動分為兩部分，一部分運(yùn)動是芯片2隨主軸(轉(zhuǎn)動中心O)的轉(zhuǎn)動，我們稱之為主運(yùn)動，主軸的轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力提供芯片2中液體流動的驅(qū)動力F；另一部分運(yùn)動是芯片2繞副軸的轉(zhuǎn)動(轉(zhuǎn)動中心O’)，我們稱之為副運(yùn)動，副軸的轉(zhuǎn)動可以連續(xù)地調(diào)節(jié)芯片2中管道6的姿態(tài)，也就是可以任意地改變芯片2中管道6相對于主軸轉(zhuǎn)動半徑R所成的角度α。
系統(tǒng)進(jìn)行微流體控制的原理為如圖2，采用疏水材料作為芯片材料，由于試劑池2A的直徑比管道6的寬度大，這種流路寬度大小的變化就可以自然形成一個微流體閥。這是因為在疏水材料中，當(dāng)液體從大橫截面積的管道如試劑池2A流入小橫截面積的管道6時，毛細(xì)力Fc形成的壓差為負(fù)，可以起到阻止流體試劑2B流動的作用。這個壓差只與管道的大小變化和液體相對于管道表面的疏水特性有關(guān)。當(dāng)管道的幾何結(jié)構(gòu)和材料以及流體性質(zhì)一定時，這個表面張力提供的壓差就是一定的，這個壓差也就是該微流體閥即微管道6打開的臨界值。這個臨界值可以通過設(shè)計管道橫截面積的變化來改變。當(dāng)離心力F的作用超過這個臨界值時，微流體閥就打開，液體得以通過。在管道6的方向和液體的性質(zhì)一定的條件下，試劑池2A中液體所受的離心力的大小與試劑池2A到主軸O的距離和主軸轉(zhuǎn)動的角速度ω有關(guān)。在主軸轉(zhuǎn)動角速度ω一定的情況下，試劑池2A離主軸越遠(yuǎn)，試劑池中液體所受的離心力越大；在管道位置一定的情況下，主軸轉(zhuǎn)動角速度ω越大，試劑池中液體所受的離心力就越大。所以，如圖1所示，如果多個試劑池2A和試劑池2A形成的微流體閥的打開臨界值相同，我們調(diào)節(jié)主軸轉(zhuǎn)速ω的大小，就可以使距離主軸O最遠(yuǎn)的試劑池中的試劑所受的離心力首先超過微流體閥打開的臨界值，使該試劑通過微流體閥流入下一個單元，繼續(xù)增加主軸轉(zhuǎn)速ω就可以依次使距主軸O更近的試劑池中的試劑流出。這樣可以做到試劑的順序供應(yīng)。
當(dāng)采用離心力進(jìn)行液體驅(qū)動時，試劑池中液體是否會流出，與出口管道相對于主運(yùn)動半徑方向所成的角度、試劑池距主軸軸心的距離以及主軸轉(zhuǎn)速的大小直接相關(guān)。液體所受的離心力F的方向始終向外與半徑R方向一致。如果我們規(guī)定主運(yùn)動的半徑R以離心力F的方向為正，出口管道6以液體流出的方向為正(如圖3、4、5中的AB方向)，當(dāng)出口管道的方向AB垂直于主運(yùn)動的半徑R方向即α＝90°時(見圖4)，試劑池A中液體所受的離心力F與出口管道方向AB垂直，液體不會主動流動；當(dāng)出口管道的方向AB與運(yùn)動的半徑R方向所成的角度α為鈍角時(見圖5)，試劑池A中液體所受的離心力F的方向與出口管道方向AB相反，離心力起阻止液體流出的作用。只有管道的方向AB和主運(yùn)動半徑R的方向成銳角α?xí)r(見圖3)，離心力的方向才與出口管道的方向一致，試劑池A中的液體才會沿管道6流出到試劑池B中。所以我們通過在芯片2上增加一個轉(zhuǎn)動副軸O′，使芯片2可以相對于轉(zhuǎn)臺1轉(zhuǎn)動，這樣就可以隨時調(diào)節(jié)芯片2相對于主運(yùn)動的半徑R方向，使出口管道按照需要與主運(yùn)動半徑R方向成銳角或者鈍角或者直角，從而實現(xiàn)試劑池A中液體的流動控制，或者使液體流入管道6，或者使液體不能流入管道6。這樣通過副軸O′不斷調(diào)整芯片相對于主運(yùn)動半徑方向所成的角度α，就可以方便地實現(xiàn)液體的混合和使液體在一定的時間和空間停留。
本發(fā)明的一個優(yōu)點是容易使液體混合。如圖6-9，在轉(zhuǎn)臺301上偏心地裝有芯片302，在芯片302上具有兩個試劑池306、308和反應(yīng)池305、廢液池303，各池之間均用微管道相連，當(dāng)將二種不同制劑分別輸至反應(yīng)池305中，反應(yīng)后將混合液排入到廢液池303中，操作步序包括(1)如圖6，通過副軸O′轉(zhuǎn)動，使反應(yīng)池305的出口微管道304方向與轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動半徑R方向垂直或成鈍角α3，如圖7、8，使二試劑池308、306的出口微管道方向與主軸轉(zhuǎn)動半徑方向成銳角α1，α2，
(2)如圖7，啟動該轉(zhuǎn)臺301至一定速度ωA，使作用在距轉(zhuǎn)臺主軸軸心較遠(yuǎn)的試劑池308中的試劑受到的離心力大于微閥即微管道312阻力，則微閥312開啟，試劑池308中的試劑309送入到反應(yīng)池305中，(3)如圖8，提高轉(zhuǎn)速至ωB，使距主軸較近的試劑池306中的試劑307克服微閥313阻力，送到反應(yīng)池305中，使二種試劑混合，(4)如圖9，轉(zhuǎn)動副軸O′，使反應(yīng)池305出口微管道304方向與主軸轉(zhuǎn)動半徑R方向成角度α4為銳角，(5)啟動轉(zhuǎn)臺301至一定轉(zhuǎn)速ωC，使作用在反應(yīng)池305中的混合液受到大于微閥304阻力的離心力，微閥304開啟，混合廢液311輸送到廢液池303中。說明如下如圖6所示，當(dāng)兩種試劑需要進(jìn)行混合時，首先通過副軸O′轉(zhuǎn)動使反應(yīng)池305的出口管道的方向與主軸轉(zhuǎn)動半徑方向垂直或者成鈍角α3，這樣液體就不會從反應(yīng)池305出口流出，因而在一種試劑先進(jìn)入反應(yīng)池后，當(dāng)?shù)诙N液體也將進(jìn)入時，前一種液體就不會由于離心力的作用從反應(yīng)池305流出。然后，如圖7所示，在一定轉(zhuǎn)速離心力的作用下，離主軸距離遠(yuǎn)的試劑池308中的試劑309首先克服微閥的阻力，通過管道310流入反應(yīng)池305。等該試劑全部流入反應(yīng)池305后，提高轉(zhuǎn)速使另一個距離主軸較近的試劑池306中的試劑307克服微閥的阻力也流出到反應(yīng)池305中，如圖8所示。此時，還可令芯片繞副軸往復(fù)擺動，將試劑307、309混合均勻。在上面整個過程中，反應(yīng)池305中的液體不會從反應(yīng)池出口管道304流出。如圖9所示，當(dāng)兩種試劑都進(jìn)入反應(yīng)池并且混合均勻后，再通過轉(zhuǎn)動副軸O′，使反應(yīng)池出口管道304的方向與主軸轉(zhuǎn)動半徑R方向成銳角α4，即與離心力方向一致，使充分混合后的試劑或廢液311流出到廢液池303中。通過這樣的處理，可以有效地使液體混合。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是清洗干凈，避免交叉污染。我們還以反應(yīng)池305為例進(jìn)行說明。與上面的方法相同，首先轉(zhuǎn)動副軸O′使反應(yīng)池305的出口管道304方向與主軸轉(zhuǎn)動半徑方向垂直或成鈍角α3(圖6)，這樣使試劑進(jìn)入反應(yīng)池305后不會從出口管道304流出。然后調(diào)節(jié)到合適的轉(zhuǎn)速，使一種試劑首先克服微閥的阻力流入反應(yīng)池305，在試劑與事先已在反應(yīng)池中的樣品充分反應(yīng)后，轉(zhuǎn)動副軸O′使反應(yīng)池305出口管道304方向與主軸轉(zhuǎn)動半徑R方向成銳角α4(圖9)，然后通過主軸O轉(zhuǎn)動使反應(yīng)廢液311排出反應(yīng)池305。待該廢液311完全排出反應(yīng)池305后，重新轉(zhuǎn)動副軸O′使反應(yīng)池305出口管道方向與主軸轉(zhuǎn)動半徑R方向成直角或鈍角α3(圖6)，然后再調(diào)節(jié)主軸O轉(zhuǎn)速，使下一種試劑克服對應(yīng)微閥的阻力流出到反應(yīng)池305進(jìn)行清洗或反應(yīng)。然后類似的程序重復(fù)進(jìn)行。這樣的控制，可以精確地控制試劑在樣品池中停留的時間，更重要的是，可以使得只有在前面的反應(yīng)廢液完全排出反應(yīng)池后，才使下一種試劑進(jìn)入，從而保證了清洗干凈，避免交叉污染。
本發(fā)明的另一個優(yōu)點是可以同時執(zhí)行不同診斷程序的診斷。如圖10，芯片2為3個，在轉(zhuǎn)臺1上均勻分布，3個芯片2的副軸O′分別由三個步進(jìn)電動機(jī)(未示出)驅(qū)動，轉(zhuǎn)臺主軸O由調(diào)速電動機(jī)(未示出)驅(qū)動，芯片2的材料為PMMA。當(dāng)在轉(zhuǎn)臺1上的3個芯片2由不同的獨(dú)立的副軸O′1、O′2、O′3按不同的角度θ1、θ2、θ3進(jìn)行控制時，就可以在每個芯片上執(zhí)行不同診斷程序的診斷。
當(dāng)將試劑池A內(nèi)混合液中的不同比重的組分離心分離時，包括以下操作(1)如圖4、5，轉(zhuǎn)動所述副軸O′，調(diào)節(jié)試劑池A出口微管道方向AB，使方向AB與轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)半徑之間形成的角度α為直角或純角，(2)轉(zhuǎn)動所述轉(zhuǎn)臺1至一定速度ω，使作用在試劑池A中的混合液在離心力作用下，比重較大的組分A2與比重較輕的組分A1分層，比重較大的組分A2處于試劑池A中遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)臺軸心的一邊，實現(xiàn)不同比重組分的離心分離，如圖5所示。例如分離血液樣品中的血清、血漿。
當(dāng)試劑池中包含二種或多種組分混合時，如圖4、5，包括以下操作(1)轉(zhuǎn)動所述副軸O′，調(diào)節(jié)試劑池A出口微管道方向AB，使方向AB與轉(zhuǎn)臺旋轉(zhuǎn)半徑之間形成的角度α為直角或純角，(2)使所述副軸O′以當(dāng)前位置為平衡位置，來回擺動，從而實現(xiàn)試劑池A內(nèi)的液體中不同組分的充分混合。
綜上所述，本發(fā)明由于采用了疏水微閥，簡單可靠地阻斷流體的流動，并采用了在轉(zhuǎn)臺一側(cè)裝有帶副軸的芯片，通過對芯片副軸的轉(zhuǎn)角調(diào)節(jié)，和通過轉(zhuǎn)臺轉(zhuǎn)動產(chǎn)生的離心力相配合來控制微液體的流動，其機(jī)構(gòu)簡單，可靠，控制方便，可精確定位流體，易于試劑混合，易于清洗干凈，可同時執(zhí)行不同診斷程序的診斷。本發(fā)明適于基因、生化、醫(yī)藥等行業(yè)使用。根據(jù)本發(fā)明微流體系統(tǒng)還可采用不同的操作以滿足不同的應(yīng)用需要，此外不一一陳述了。
以上列舉的本發(fā)明系統(tǒng)及其操作方法做為示例說明本發(fā)明之用，并非僅限于此，凡根據(jù)本發(fā)明構(gòu)思對本發(fā)明做的各種修改方案仍屬本發(fā)明范圍。
權(quán)利要求
1.一種微流體系統(tǒng)，其特征是它包括轉(zhuǎn)臺和芯片，所述轉(zhuǎn)臺上具有主軸，所述轉(zhuǎn)臺可繞所述主軸軸心旋轉(zhuǎn)，所述芯片放置在所述轉(zhuǎn)臺上，并位于所述主軸軸心一側(cè)，在所述芯片上具有副軸，所述芯片可繞所述副軸旋轉(zhuǎn)角度，在所述芯片上具有若干試劑池，各池之間用微管道相連，所述微管道與所述轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)半徑之間形成的交角可隨芯片繞其副軸軸心旋轉(zhuǎn)的角度變化而變化。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種微流體系統(tǒng)，其特征是所述的試劑池包括試劑池、反應(yīng)池和廢液池。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種微流體系統(tǒng)，其特征是所述的芯片為一個或多個。
4.一種控制微流體在權(quán)利要求1所述的微流體系統(tǒng)中運(yùn)動的方法，其特征是當(dāng)將試劑從試劑池A中輸送到試劑池B中時，包括以下操作步序(1)轉(zhuǎn)動所述副軸，調(diào)節(jié)試劑池A出口微管道的方向AB，使方向AB與轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)半徑之間形成的角度α為銳角，(2)轉(zhuǎn)動所述轉(zhuǎn)臺至一定速度，使作用在試劑池A中試劑上的離心力大于微閥阻力時，微閥開啟，試劑池A中的試劑被輸入到試劑池B中。
5.一種控制微流體在權(quán)利要求2所述的微流體系統(tǒng)中運(yùn)動的方法，其特征是將二種或多種不同試劑池中的試劑輸至反應(yīng)池中，反應(yīng)后將混合液排入到廢液池中，其操作包括(1)通過副軸轉(zhuǎn)動使反應(yīng)池的出口微管道方向與轉(zhuǎn)臺的轉(zhuǎn)動半徑方向垂直或成鈍角；使各試劑池的出口微管道方向與主軸轉(zhuǎn)動半徑方向成銳角，(2)啟動所述轉(zhuǎn)臺至一定速度，當(dāng)作用在距轉(zhuǎn)動主軸軸心較遠(yuǎn)的試劑池中試劑上的離心力大于微閥阻力時，微閥開啟，較遠(yuǎn)試劑池中的試劑送入到反應(yīng)池中，(3)提高轉(zhuǎn)速使距主軸較近的試劑池中的試劑克服微閥阻力送到反應(yīng)池中，使二種試劑混合，(4)轉(zhuǎn)動副軸使反應(yīng)池出口微管道方向與主軸轉(zhuǎn)動半徑方向成銳角，(5)啟動轉(zhuǎn)臺至一定速度，此時作用在反應(yīng)池中的混合液上的離心力大于微閥阻力，微閥開啟將混合液輸入到廢液池中。
6.一種控制微流體在權(quán)利要求1所述的微流體系統(tǒng)中運(yùn)動的方法，其特征是當(dāng)將試劑池內(nèi)混合液中的不同比重的組分離心分離時，包括以下操作(1)轉(zhuǎn)動所述副軸，調(diào)節(jié)試劑池出口微管道方向，使微管道方向與轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)半徑之間形成的角度α為直角或純角，(2)轉(zhuǎn)動所述轉(zhuǎn)臺至一定速度，使試劑池中的混合液在離心力作用下，比重較大的組分和比重較輕的組分分層，比重較大的組分處于試劑池中遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)臺軸心的一邊，從而實現(xiàn)不同比重組分的離心分離。
7.一種控制微流體在權(quán)利要求1所述的微流體系統(tǒng)中運(yùn)動的方法，其特征是當(dāng)試劑池內(nèi)包含兩種或更多種組分需進(jìn)行混合時，包括以下操作(1)轉(zhuǎn)動所述副軸，調(diào)節(jié)試劑池出口微管道方向AB，使方向AB與轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)半徑之間形成的角度α為直角或純角，(2)使所述副軸以當(dāng)前位置為平衡位置，來回擺動，從而實現(xiàn)試劑池內(nèi)液體不同組分的充分混合。
全文摘要
一種微流體系統(tǒng)及控制微流體在微流體系統(tǒng)中運(yùn)動的方法，微流體系統(tǒng)包括轉(zhuǎn)臺和芯片，轉(zhuǎn)臺上具有主軸，轉(zhuǎn)臺可繞主軸軸心旋轉(zhuǎn)，芯片放置在所述轉(zhuǎn)臺上，并位于主軸軸心一側(cè)，在芯片上具有副軸，芯片可繞副軸旋轉(zhuǎn)角度，在芯片上具有試劑池和反應(yīng)池，各池之間用微管道相連，微管道與轉(zhuǎn)臺的旋轉(zhuǎn)半徑之間形成的交角可隨芯片繞其副軸軸心旋轉(zhuǎn)的角度變化而變化。本發(fā)明利用主副軸相對轉(zhuǎn)動的原理，通過調(diào)節(jié)管道在不同時間相對于主軸轉(zhuǎn)動半徑的角度，來改變管道中液體所受離心力的大小和相對于芯片的方向，從而控制液體在管道和池中的運(yùn)動，具有機(jī)構(gòu)簡單、運(yùn)行快速、可靠、易于試劑混合、清洗干凈、可同時執(zhí)行不同診斷程序的診斷等優(yōu)點。本發(fā)明適于基因、生化、醫(yī)藥等行業(yè)中使用。
文檔編號G01N37/00GK1477400SQ0214184
公開日2004年2月25日 申請日期2002年8月23日 優(yōu)先權(quán)日2002年8月23日
發(fā)明者連汶, 連 汶 申請人:連汶, 連 汶