CN110371435B - 用于离心流控的液体试剂存储盒及微流控芯片结构 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及液体试剂存储盒及微流控芯片结构，存储盒包括试剂盒主体、试剂盒底板以及封口塞；试剂盒底板与试剂盒主体相适配且共同形成存储腔；存储盒于远离其旋转中心处开设有出口，出口位于试剂盒底板与试剂盒主体的相邻位置；存储腔连通出口设置，且存储腔用于通过出口连通外部；试剂盒底板在出口处还设有流出结构，流出结构与其相邻的试剂盒底板的其余结构形成高度差。上述液体试剂存储盒，一方面通过存储腔的设计，有利于方便有效地储放离心微流控所需的液体试剂；另一方面出口处的流出结构高度差的设计，有利于确保离心过程中液体能够完全流出，避免试剂浪费或者不足，节约了费用且保障了离心微流控的反应效果。
Description
技术领域
本申请涉及离心流控领域，特别是涉及用于离心流控的液体试剂存储盒及微流控芯片结构，尤其是用于离心微流控的液体试剂存储盒及微流控芯片结构。
背景技术
离心流控即离心的液体流动控制，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。
对于基于微流控的即时诊断(POCT)设备，“样本进结果出”(sample-to-answer)是这种设备的重要目标。要实现“样本进结果出”，就要做要试剂的预存储。这是因为在一个POCT设备中，参与反应的试剂往往远不止一种，这些试剂如果都是需要手工加入，那么设备的易用性就大大打折扣。对于微流控芯片的试剂预存储，一般分为干粉和液态试剂形态的预存储。干粉试剂预存储的释放一般需要借助稀释液，稀释液可以是加入的液体样本本身。当然，很多情况下，稀释液要单独的以液态形式预存储在芯片内部。另外，对于某些不太适合用干粉形态预存储的试剂，也要考虑以液态形式直接预存储在微流控芯片内部。与此同时，还要能保证预存储的液态试剂在需要时能有效释放。所以液态试剂的预存储与释放在离心微流控中至关重要。
发明内容
基于此，有必要提供一种液体试剂存储盒及微流控芯片结构，主要解决离心微流控中液态试剂的预存储与释放问题。
一种液体试剂存储盒，其包括试剂盒，所述试剂盒包括试剂盒主体以及试剂盒底板；
所述试剂盒底板与所述试剂盒主体相适配且共同形成存储腔；
所述液体试剂存储盒于远离其旋转中心处开设有出口，所述出口位于所述试剂盒底板与所述试剂盒主体的相邻位置；
所述存储腔连通所述出口设置，且所述存储腔用于通过所述出口连通外部；
所述试剂盒底板在所述出口处还设有流出结构，所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成高度差。
上述液体试剂存储盒，一方面通过存储腔的设计，有利于方便有效地储放离心微流控所需的液体试剂；另一方面出口处的流出结构高度差的设计，有利于确保离心过程中液体能够完全流出，避免试剂浪费或者不足，节约了费用且保障了离心微流控的反应效果。
在其中一个实施例中，所述试剂盒主体远离所述旋转中心的一侧具有弧形表面，所述出口设置于所述弧形表面与所述旋转中心距离最大的位置处。
在其中一个实施例中，所述试剂盒主体或所述试剂盒底板还延伸设有突出结构。
在其中一个实施例中，所述突出结构开设有穿孔；和/或所述突出结构与所述出口分别位于所述试剂盒主体的相对两侧，且所述突出结构比所述出口更靠近所述液体试剂存储盒的旋转中心。
在其中一个实施例中，所述试剂盒底板在其远离所述液体试剂存储盒的旋转中心处的端部延伸设有所述流出结构；
所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成阶梯形状，或者所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成斜坡形状；
所述试剂盒主体在其靠近所述流出结构的端部处设有配合结构，所述配合结构与其相邻的所述试剂盒主体的其余结构形成高度差，所述配合结构用于配合所述流出结构共同安装封口塞；
所述试剂盒主体及所述试剂盒底板一体设置；
所述试剂盒主体及所述试剂盒底板的材料均为硬质铝箔、金属板或者低渗透性的热塑性塑料。
在其中一个实施例中，所述液体试剂存储盒还包括封口塞，所述封口塞设置于所述出口以封闭所述存储腔。
在其中一个实施例中，所述封口塞具有热融结构以通过热融方式开放所述存储腔。
在其中一个实施例中，所述封口塞可拆卸地设置于所述出口以通过离心方式开放所述存储腔。
在其中一个实施例中，所述封口塞采用弹性材料制备得到且以弹性形变方式封闭所述存储腔，或者所述封口塞具有刚性结构及粘附层且以粘附方式封闭所述存储腔。
在其中一个实施例中，所述试剂盒底板在其远离所述液体试剂存储盒的旋转中心处的端部延伸设有所述流出结构；
所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成阶梯形状，或者所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成斜坡形状；
所述试剂盒主体在其靠近所述流出结构的端部处设有配合结构，所述配合结构与其相邻的所述试剂盒主体的其余结构形成高度差，所述配合结构用于配合所述流出结构共同安装所述封口塞；
所述封口塞的形状与所述出口最外侧的形状相契合，或者所述封口塞的形状适配所述出口和/或所述流出结构，和/或所述封口塞具有T形截面；
所述试剂盒主体及所述试剂盒底板一体设置；
所述试剂盒主体及所述试剂盒底板的材料均为硬质铝箔、金属板或者低渗透性的热塑性塑料。
一种微流控芯片结构，其包括任一项所述液体试剂存储盒。
在其中一个实施例中，所述微流控芯片结构还设有用于安放所述液体试剂存储盒的容纳槽及用于固定所述液体试剂存储盒的定位件。
附图说明
图1为本申请一实施例的液体试剂存储盒的外形结构示意图。
图2a为图1所示实施例的另一方向示意图。
图2b为图1所示实施例的另一方向示意图。
图2c为图2a所示实施例的A-A方向剖视示意图。
图3a为图2c所示实施例的部分放大示意图及配套的图3b所示实施例的封口塞B-B方向剖视结构示意图。
图3b为本申请一实施例的封口塞结构示意图。
图3c为图3b所示实施例的封口塞侧示意图。
图4为本申请微流控芯片结构一实施例的部分结构剖视示意图。
图4a为本申请微流控芯片结构另一实施例的示意图。
图4b为图4a所示实施例的另一方向示意图。
图4c为图4a所示实施例的另一方向示意图。
图5a为本申请微流控芯片结构另一实施例的示意图。
图5b为图5a所示实施例的另一方向示意图。
图5c为图5a所示实施例的另一方向示意图。
图6a为本申请一实施例的液体试剂存储盒的部分结构示意图。
图6b为图6a所示实施例配套的封口塞外形示意图。
图7a为本申请另一实施例的液体试剂存储盒去除封口塞的部分结构示意图。
图7b为图7a所示实施例配套的封口塞外形示意图。
图8a为本申请另一实施例的液体试剂存储盒去除封口塞的部分结构示意图。
图8b为图8a所示实施例配套的封口塞外形示意图。
图9a为本申请另一实施例的液体试剂存储盒去除封口塞的部分结构示意图。
图9b为图9a所示实施例配套的封口塞外形示意图。
具体实施方式
为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
本申请出了一种用于离心微流控平台的试剂预存储和释放方案，该方案涉及的装置包括一种液体试剂存储盒以及相应搭载试剂盒的离心微流控平台，其核心在于试剂的封口和控制释放方法，以及试剂盒的不同安装方法，详细说明如下。在本申请一个实施例中，一种液体试剂存储盒，其包括试剂盒，所述试剂盒包括试剂盒主体以及试剂盒底板；所述试剂盒底板与所述试剂盒主体相适配且共同形成存储腔；所述液体试剂存储盒于远离其旋转中心处开设有出口，所述出口位于所述试剂盒底板与所述试剂盒主体的相邻位置；所述存储腔连通所述出口设置，且所述存储腔用于通过所述出口连通外部；所述试剂盒底板在所述出口处还设有流出结构，所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成高度差。上述液体试剂存储盒，一方面通过存储腔的设计，有利于方便有效地储放离心微流控所需的液体试剂；另一方面出口处的流出结构高度差的设计，有利于确保离心过程中液体能够完全流出，避免试剂浪费或者不足，节约了费用且保障了离心微流控的反应效果。
在其中一个实施例中，一种用于离心流控的液体试剂存储盒，其包括以下实施例的部分结构或全部结构；即，所述液体试剂存储盒包括以下的部分技术特征或全部技术特征。在其中一个实施例中，一种用于离心流控的液体试剂存储盒，其包括试剂盒；其中，所述试剂盒包括试剂盒底板与试剂盒主体。在其中一个实施例中，所述液体试剂存储盒用于固定在微流控芯片结构的容纳槽中。在其中一个实施例中，所述容纳槽具有连通反应腔室、聚集腔室或其他腔室的输出槽道。在其中一个实施例中，一种用于离心流控的液体试剂存储盒，其包括试剂盒以及封口塞。
在其中一个实施例中，所述试剂盒主体及所述试剂盒底板一体设置；这样的设计，有利于生产制造所述液体试剂存储盒。在其中一个实施例中，所述试剂盒主体及所述试剂盒底板的材料均为硬质铝箔、金属板或者低渗透性的热塑性塑料。这样的设计，不仅有利于生产制造所述液体试剂存储盒，而且有利于储存微流控芯片结构所需的液体试剂。
在其中一个实施例中，所述试剂盒底板与所述试剂盒主体相适配且共同形成存储腔；存储腔用于储放离心微流控所需的液体试剂。存储腔的形状由所述试剂盒底板与所述试剂盒主体配合而定，可以为长方体、球体、椭球体等。进一步地，在其中一个实施例中，所述存储腔中具有极端位置，所述极端位置比所述存储腔的其他位置更远离所述液体试剂存储盒的旋转中心；进一步地，在其中一个实施例中，所述试剂盒底板用于与所述容纳槽的底部相接触，所述极端位置位于与所述试剂盒底板相邻的位置处。进一步地，在其中一个实施例中，所述极端位置比所述存储腔的其他位置具有最大的离心力矩。进一步地，在其中一个实施例中，所述试剂盒主体远离所述旋转中心的一侧具有弧形表面，所述极端位置位于所述弧形表面与所述旋转中心距离最大的位置处。这样的设计，使得所述液体试剂存储盒具有一处极端位置，该处极端位置配合其他实施例的出口使用，有利于完全流出存储腔中液体试剂。
在其中一个实施例中，所述液体试剂存储盒于远离其旋转中心处开设有出口，所述出口位于所述试剂盒底板与所述试剂盒主体的相邻位置；进一步地，在其中一个实施例中，所述出口位于所述极端位置。在其中一个实施例中，所述试剂盒主体远离所述旋转中心的一侧具有弧形表面，所述出口设置于所述弧形表面与所述旋转中心距离最大的位置处。这样的设计，巧妙地利用了离心流控的离心力，不仅有利于方便有效地储放离心微流控所需的液体试剂，而且有利于进一步保障离心过程中液体能够完全流出，避免试剂浪费或者不足，节约了费用且保障了离心微流控的反应效果。
在其中一个实施例中，所述存储腔连通所述出口设置，且所述存储腔用于通过所述出口连通外部；在生产时可以单独生产所述试剂盒，例如一体成型生产试剂盒主体及试剂盒底板，然后开槽形成所述出口。在应用时通常需要配合封口塞使用。在其中一个实施例中，所述液体试剂存储盒还包括封口塞，所述封口塞设置于所述出口以封闭所述存储腔；即一种液体试剂存储盒，其包括试剂盒主体、试剂盒底板以及封口塞；所述试剂盒底板与所述试剂盒主体相适配且共同形成存储腔；所述液体试剂存储盒于远离其旋转中心处开设有出口，所述出口位于所述试剂盒底板与所述试剂盒主体的相邻位置；所述存储腔连通所述出口设置，且所述存储腔用于通过所述出口连通外部，所述封口塞设置于所述出口以封闭所述存储腔；所述试剂盒底板在所述出口处还设有流出结构，所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成高度差。其余实施例以此类推。上述液体试剂存储盒，一方面通过存储腔的设计，有利于方便有效地储放离心微流控所需的液体试剂；另一方面出口处的流出结构高度差的设计，有利于确保离心过程中液体能够完全流出，避免试剂浪费或者不足，节约了费用且保障了离心微流控的反应效果；再一方面封口塞的设计，有利于控制液体试剂的释放，尤其是通过控制封口塞封闭存储腔的强度，可以精准地实现液体试剂的释放条件的控制。在其中一个实施例中，所述封口塞的形状与所述出口最外侧的形状相契合，在其中一个实施例中，所述封口塞的形状适配所述出口和/或所述流出结构，在其中一个实施例中，所述封口塞具有T形截面；在其中一个实施例中，所述封口塞可拆卸地设置于所述出口以通过离心方式开放所述存储腔。进一步地，在其中一个实施例中，所述封口塞活动设置于所述出口以封闭所述存储腔，所述封口塞在受力超过设计限值时自动离开所述出口以开放所述存储腔使得其中的液体试剂能够流出。在其中一个实施例中，所述封口塞采用弹性材料制备得到且以弹性形变方式封闭所述存储腔，或者所述封口塞具有刚性结构及粘附层且以粘附方式封闭所述存储腔。在其中一个实施例中，所述封口塞固定设置于所述出口以封闭所述存储腔，所述封口塞在受热超过设计限值时融化以开放所述存储腔使得其中的液体试剂能够流出。在其中一个实施例中，所述封口塞具有热融结构以通过热融方式开放所述存储腔。这样的设计，有利于控制液体试剂的释放，尤其是通过控制封口塞封闭存储腔的强度，可以精准地实现液体试剂的释放条件的控制。
在其中一个实施例中，所述试剂盒底板在所述出口处还设有流出结构，所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成高度差，即所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构具有高度差。在其中一个实施例中，所述试剂盒底板在其远离所述液体试剂存储盒的旋转中心处的端部延伸设有所述流出结构；在其中一个实施例中，所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成阶梯形状，在其中一个实施例中，所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成斜坡形状；进一步地，在其中一个实施例中，所述斜坡形状的坡度小于65度；进一步地，在其中一个实施例中，所述斜坡形状的坡度小于55度；坡度过大的话，液体试剂流出时容易产生空气间隙，对于细小的输出槽道有可能会产生一定的阻碍作用。进一步地，在其中一个实施例中，所述高度差低于所述试剂盒底板厚度的60％。这样的设计，有利于确保离心过程中液体能够完全流出，避免试剂浪费或者不足，节约了费用且保障了离心微流控的反应效果。进一步地，在其中一个实施例中，所述试剂盒底板于所述流出结构处具有平面端部，进一步地，在其中一个实施例中，所述平面端部设有弹性层或者所述液体试剂存储盒于所述平面端部处套设有弹性套。这样的设计，有利于提升所述液体试剂存储盒的使用安全性，避免存在安全隐患以使工作人员受到伤害。
为了便于生产及安装封口塞，在其中一个实施例中，所述试剂盒主体在其靠近所述流出结构的端部处设有配合结构，所述配合结构与其相邻的所述试剂盒主体的其余结构形成高度差，所述配合结构用于配合所述流出结构共同安装所述封口塞；进一步地，在其中一个实施例中，所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构所形成的高度差，与所述配合结构与其相邻的所述试剂盒主体的其余结构所形成的高度差相等设置；进一步地，在其中一个实施例中，所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构所形成的高度差，与所述配合结构与其相邻的所述试剂盒主体的其余结构所形成的高度差对称设置。在其中一个实施例中，所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构所形成的高度差，与所述配合结构与其相邻的所述试剂盒主体的其余结构所形成的高度差对称设置且使得所述封口塞于该对称设置的位置处形成一圆柱形。这样的设计，一方面有利于安装所述封口塞且实现较好的密封作用，另一方面有利于配合设计所述封口塞，减少其生产工艺，使得所述封口塞易于生产。
为了便于将所述液体试剂存储盒固定于其所应用的微流控芯片结构中或上，在其中一个实施例中，所述试剂盒主体还延伸设有突出结构和/或所述试剂盒底板还延伸设有突出结构。进一步地，在其中一个实施例中，所述突出结构的数量为一个、二个或多个。在其中一个实施例中，所述突出结构开设有穿孔；在其中一个实施例中，所述穿孔可以是圆孔也可以是方孔等。在其中一个实施例中，所述穿孔的截面包括但不限于圆形；突出结构与所述出口分别位于所述试剂盒主体的相对两侧，且所述突出结构比所述出口更靠近所述液体试剂存储盒的旋转中心。在其中一个实施例中，所述突出结构开设有穿孔；且所述突出结构与所述出口分别位于所述试剂盒主体的相对两侧，且所述突出结构比所述出口更靠近所述液体试剂存储盒的旋转中心。这样的设计，可以通过突出结构匹配地将液体试剂存储盒固定于微流控芯片结构中设计的相应位置，也可以通过穿孔配合插接件例如插杆等将液体试剂存储盒固定于微流控芯片结构中。
在其中一个实施例中，所述试剂盒底板在其远离所述液体试剂存储盒的旋转中心处的端部延伸设有所述流出结构；所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成阶梯形状，或者所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成斜坡形状；所述试剂盒主体在其靠近所述流出结构的端部处设有配合结构，所述配合结构与其相邻的所述试剂盒主体的其余结构形成高度差，所述配合结构用于配合所述流出结构共同安装封口塞；所述试剂盒主体及所述试剂盒底板一体设置；所述试剂盒主体及所述试剂盒底板的材料均为硬质铝箔、金属板或者低渗透性的热塑性塑料。在其中一个实施例中，所述试剂盒底板在其远离所述液体试剂存储盒的旋转中心处的端部延伸设有所述流出结构；所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成阶梯形状，或者所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成斜坡形状；所述试剂盒主体在其靠近所述流出结构的端部处设有配合结构，所述配合结构与其相邻的所述试剂盒主体的其余结构形成高度差，所述配合结构用于配合所述流出结构共同安装所述封口塞；所述封口塞的形状与所述出口最外侧的形状相契合，或者所述封口塞的形状适配所述出口和/或所述流出结构，和/或所述封口塞具有T形截面；所述试剂盒主体及所述试剂盒底板一体设置；所述试剂盒主体及所述试剂盒底板的材料均为硬质铝箔、金属板或者低渗透性的热塑性塑料。这样的设计，一方面有利于实现所述液体试剂存储盒的生产制造，另一方面有利于确保所述出口处的封闭效果，使得所述存储腔中的液体试剂能够受控地准确且完全流出，从而精准地实现液体试剂的释放条件的控制，再一方面有利于避免试剂浪费或者不足，节约了费用且保障了离心微流控的反应效果。
在其中一个实施例中，一种液体试剂存储盒即如图1所示，液体试剂存储盒包括试剂盒，试剂盒包括试剂盒主体2及试剂盒底板1；请一并参阅图2c，试剂盒底板1与试剂盒主体2相适配且共同形成存储腔6，出口3位于试剂盒底板1与试剂盒主体2的相邻位置，其中，试剂盒底板及试剂盒主体的材料采用低渗透性的热塑性塑料或者硬质铝箔或金属板。
如图2a、图2b及图2c所示，试剂盒主体延伸设有突出结构4，突出结构4开设有穿孔5；即采用一种带穿孔5的突出结构4的试剂盒，当然也可以采用不带穿孔结构4的突出结构，其中穿孔结构不限于圆形；突出结构4可以是多个，分布在试剂盒主体的顶端，即接近或最接近旋转中心的位置。在实际应用中，图2c所示的试剂盒向右旋转90度使用，试剂盒底板位于液体试剂存储盒的下部亦即试剂盒底板更靠近地面。
其中液体试剂通过出口3被事先储存在试剂盒主体2的空腔内，在其中一个实施例中，液体试剂存储盒还包括封口塞；请参阅图3a，且采用封口塞23对出口3进行封口。在其中一个实施例中，出口3的开口靠近剂盒的底板1处并处于离心结构的外侧，呈现阶梯状，内部和试剂储存的空腔底部持平，外部低于试剂盒底板1突出部分的顶端，保证离心过程中液体能够完全流出。请一并参阅图3b及图3c，试剂盒倒置装载液体试剂后，采用封口塞23封口，封口塞23的形状和出口3的最外侧的结构相契合，以保证封口后液体不会渗出。在具体实施中，封口塞的实施例分为以下3种。
一种实施例中，通过采用弹性材料制作封口塞23，通过弹性结构的扩张应力防止液体渗出，并通过高速离心，使腔室内液体达到设定压力，并将封口塞23挤出，达到液体释放效果。该实施例中，可以通过弹性结构的扩张应力来设计离心流控的离心速度，也可以反向地通过离心流控的离心速度来设计弹性结构的扩张应力，以达到控制液体试剂精准输出的技术效果。
另一实施例中，采用刚性结构的封口塞23，并在封口塞基本结构23b的外侧，附有一层预先固定至封口塞基本结构23b表面的封口材料23a，封口材料可以选择具有粘性的双面胶，或者可用于超声焊接的铝箔封口，采用铝箔封口方法时需要预先在出口3的外侧粘附一层铝箔，该结构也通过离心的方式将封口塞23挤出。该实施例中，可以通过粘性力来设计离心流控的离心速度，也可以反向地通过离心流控的离心速度来设计粘性力，以达到控制液体试剂精准输出的技术效果。
又一实施例中，可以采用热相变材料作为封口材料23a，其关键在于控制加热时间使外侧的封口材料23a融化，封口后封口材料23a迅速凝固使封口塞23固定，防止液体渗出。封口的相变材料包括但不限于石蜡如固态蜡、微晶蜡、合成蜡，有机或无机凝胶材料如各类树脂——PAM、COC、EVA、PMMA、PET、PS、PVDF、PA、PP等等。该实施例中，可以通过加热到一定温度/时间，以达到控制液体试剂精准输出的技术效果。
在其中一个实施例中，如图6a所示，出口3位于试剂盒底板1与试剂盒主体2的相邻位置，流出结构110与其相邻的试剂盒底板的其余结构120形成具有高度差的斜坡形状，液体试剂A从出口3流出，请一并参阅图6b，封口塞23的形状与出口3相匹配以封闭存储腔。
在其中一个实施例中，如图7a所示，出口3位于试剂盒底板1与试剂盒主体2的相邻位置，流出结构110与其相邻的试剂盒底板的其余结构120形成具有高度差的阶梯形状，使得出口3也形成了靠近存储腔的内口310及外口320，且外口320的通过面积大于内口310的通过面积；液体试剂A从出口3流出，请一并参阅图7b，封口塞23的形状与出口3相匹配以封闭存储腔，且封口塞23的形状匹配内口310及外口320，形成了类似于L形。
在其中一个实施例中，如图8a所示，出口3位于试剂盒底板1与试剂盒主体2的相邻位置，流出结构110与其相邻的试剂盒底板的其余结构120形成具有高度差的阶梯形状，试剂盒主体2在其靠近流出结构110的端部处设有配合结构210，配合结构210与其相邻的试剂盒主体的其余结构220形成高度差，使得出口3也形成了靠近存储腔的内口310及外口320，且外口320的通过面积大于内口310的通过面积；液体试剂A从出口3流出，请一并参阅图8b，封口塞23的形状与出口3相匹配以封闭存储腔，且封口塞23的形状匹配内口310及外口320，形成了类似于T形。
在其中一个实施例中，如图9a所示，出口3位于试剂盒底板1与试剂盒主体2的相邻位置，试剂盒底板在其远离液体试剂存储盒的旋转中心处的端部延伸设有流出结构110，即流出结构110凸出试剂盒主体2，流出结构110与其相邻的试剂盒底板的其余结构120形成具有高度差的阶梯形状，试剂盒主体2在其靠近流出结构110的端部处设有配合结构210，配合结构210与其相邻的试剂盒主体的其余结构220形成高度差，使得出口3也形成了靠近存储腔的内口310及外口320，且外口320的通过面积大于内口310的通过面积；液体试剂A从出口3流出，请一并参阅图9b，封口塞23的形状与出口3相匹配以封闭存储腔，且封口塞23的形状匹配内口310及外口320，形成了类似于T形。
在其中一个实施例中，一种微流控芯片结构，其包括任一实施例所述液体试剂存储盒。在其中一个实施例中，所述微流控芯片结构中的所述液体试剂存储盒的数量为一个、二个或多个。在其中一个实施例中，所述微流控芯片结构还设有用于安放所述液体试剂存储盒的容纳槽及用于固定所述液体试剂存储盒的定位件。在其中一个实施例中，所述容纳槽的数量与所述液体试剂存储盒的数量相同设置或者所述容纳槽的数量大于所述液体试剂存储盒的数量。在其中一个实施例中，所述突出结构开设有穿孔，所述定位件为匹配所述穿孔的插接件等。这样的设计，液体试剂存储盒通过出口引入液体试剂，并通过本申请特制的封口塞封口，以便在特定离心转速或温度下封口塞退出，使液体试剂释放。液体试剂存储盒通过卡槽和插杆的方式固定在微流控芯片结构的特定槽室内，防止试剂存储装置在微流控芯片结构运输和使用的过程中脱落。
在其中一个实施例中，如图4所示，微流控芯片结构设有用于安放液体试剂存储盒的容纳槽8或9，即可以有一个容纳槽8或容纳槽9，也可以有两个容纳槽，包括容纳槽8及容纳槽9。容纳槽的顶部连接有能够容纳试剂盒的突出结构4的槽室18，试剂盒的突出结构4中的穿孔3对应微流控芯片结构的插槽17的底部结构17b。容纳腔8或9的底部有能够容纳试剂盒底板1突出结构的凹槽22，以保证避免芯片运输和使用过程中试剂盒的晃动。为了使试剂盒的试剂盒底板1和顶部的突出结构4能够插入凹槽22和槽室18中，容纳腔8或9中预留有一定空间保证试剂盒能从右侧向左滑入槽室。为了进一步固定试剂盒，需要插杆24插入插槽17中，插杆24的底部进入插槽17的底部结构17b中，通过螺纹连接或胶粘固定，插杆24的突出结构完全进入插槽17的顶部结构17a中。液体试剂存储盒的试剂盒在封装的过程中，首先从试剂盒出口3注入液体试剂，用封口塞23封口后，将试剂盒插入容纳槽8或9的最右侧，向左滑动使试剂盒的突出结构4和试剂盒底板1进入槽室18和凹槽22中，倒置试剂盒将插杆24插入插槽17中固定试剂盒，最后采用封口膜或板体19封住容纳槽8或9。这样的设计，实现了离心微流控的液态试剂的预存储，使得离心微流控的体外诊断分析过程更为简便；通过控制离心或者加热方式，实现了预存试剂的控制释放过程，并且实现多种试剂的顺序释放过程；对比于现有技术，本申请微流控芯片结构的卡槽设计使得试剂预存储更为稳定，对于运输要求更低；且试剂盒以及微流控芯片结构的结构易于批量加工和组装，成本较低。
在其中一个实施例中，用于离心流控的液体试剂存储盒单个或者多个用于加载在微流控芯片结构中，达到特定液体试剂的预置和控制释放效果。液体试剂存储盒的试剂盒包括试剂盒底板1、试剂盒主体2、开口3、突出结构4及穿孔5，基于离心微流控平台，下面继续给出两种不同的预存试剂的顺序释放方案的微流控芯片结构的实施例。
在一实施例中，2个试剂盒的封装方案一致，可以采用相变材料，粘性的双面胶、弹性材料，或者焊接封口的铝箔作为封口塞，只需保证能采用加热或者离心方式，使两种液体同时释放，并通过微流控芯片结构依次与样本混合。如图4a和4b所示，微流控芯片结构的基体7中，包含2个能够容纳试剂盒的容纳槽，分别为容纳槽8和容纳槽9(其中凹槽22未显示)，试剂缓冲腔11，管路10和13，虹吸阀12，样本腔14，气体导通管路15，以及气孔16，背部有连通容纳槽8和9中槽室18(图中未显示)的固定插槽17。在应用中，静置微流控芯片结构，从样本腔14的样本导入孔(图中未显示)加入样本；通过加热或者离心的方法，使容纳槽8和9中的试剂盒液体试剂同时突破封口塞，其中，液体b释放至容纳槽8中，液体a释放至容纳槽9中；微流控芯片结构在较高速度转动过程中，离心力作用使得容纳槽8中的液体b通过管路10进入缓冲腔11(需要保证缓冲腔11的容积大于液体试剂b的总体积)中，容纳槽9中的液体a通过管路13进入样本腔14中与样本混合，发生第一步反应(如裂解反应)；降低离心转速，使得缓冲腔11中的液体b通过虹吸阀12，再次提高转动速度，使得液体b完全进入样本腔14中与样本混合。需要说明的是，上述微流控芯片结构仅仅是本申请所述微流控芯片结构的一种，不应被视为对于本申请所述微流控芯片结构的严格限制。
在又一实施例中，采用不同强度粘性的双面胶、不同弹性的封口塞，或者不同焊接强度的铝箔封口的试剂盒，以保证能够通过高速和低速离心使特定试剂盒的封口塞挤出，达到试剂顺序释放的目的。如图5a和5b所示，微流控芯片结构的基体7中，包含2个能够容纳试剂盒的容纳槽8和9(其中包括凹槽22)，联通管路20和21，样本腔14，气体导通管路15，以及气孔16，背部有连通容纳槽8和9中槽室18(图中未显示)的固定插槽17。在应用中，静置微流控芯片结构，从样本腔14的样本导入孔(图中未显示)加入样本；通过较低速度离心的方式，容纳槽9中试剂盒的预存液体试剂a突破封口塞进入容纳槽9，并通过联通管路21进入样本腔14和样本混合，发生第一步反应(如细胞裂解反应)；提升离心转速，使得容纳槽8中的试剂盒的液体试剂b突破封口塞进入容纳槽8，随后通过联通管路20进入样本腔14，与样本发生进一步反应。
进一步地，在其中一个实施例中，所述微流控芯片结构还包括试剂顺序加载结构，所述试剂顺序加载结构包括顺序设置的至少二所述容纳槽。在其中一个实施例中，所述试剂顺序加载结构包括加载连通口、目标连通口、至少一目标腔室及顺序设置的至少二容纳槽，每一容纳槽对应一目标腔室；所述微流控芯片结构或试剂顺序加载结构具有目标旋转中心；各容纳槽中，第一容纳槽连通加载连通口且通过第一加载管道连通所对应的一目标腔室，后一容纳槽于其靠近目标旋转中心处通过其连通管道于前一加载管道的目标位置处连通前一加载管道且后一容纳槽于其远离目标旋转中心处通过其加载管道连通所对应的一目标腔室；各目标腔室连通目标连通口。这样的设计，只需要微流控芯片结构处在恒定的离心转速下，就可以实现试剂的顺序加载，不需要额外的阀装置，实现简单。且试剂盒顺序加载的方式主要是简化了芯片的设计，降低多种试剂阀控制释放的复杂度；还可以通过控制离心转速，从而控制不同试剂加载的时间间隔，给试剂反应的发生预留好时间，尤其适用于多种试剂按顺序分别加载的情形；还有利于简化微流控芯片的加工工艺以及加工质控成本。在其中一个实施例中，所述目标旋转中心可以是实体，也可以是虚位；目标旋转中心可以在试剂顺序加载结构内部，也可以在试剂顺序加载结构外部，但通常虚设于试剂顺序加载结构外部，亦即目标旋转中心是一个外部的相对参照物。在其中一个实施例中，试剂顺序加载结构用于设置于微流控芯片结构中，且目标旋转中心为微流控芯片结构的离心中心。进一步地，在其中一个实施例中，试剂顺序加载结构于每一容纳槽远离目标旋转中心处分别设有加载管道，容纳槽通过加载管道连通容纳槽所对应的一目标腔室；且除第一容纳槽外，试剂顺序加载结构于其余容纳槽靠近目标旋转中心处分别设有连通管道，容纳槽通过连通管道连通前一容纳槽的加载管道。在其中一个实施例中，加载连通口可以作为注液口，将试剂注入到第一容纳槽中，在其中一个实施例中，每一容纳槽分别设有注液口，且在注入试剂后，除了第一容纳槽的注液口之外的其它注液口密封处理，使得除了目标连通口之外就只能通过加载连通口即第一容纳槽的注液口连通外界环境。或者，在其中一个实施例中，每一容纳槽设有加载开口及其加载封盖，在需要加入试剂时，打开加载封盖露出加载开口，将试剂加入到容纳槽中，然后盖上加载封盖以密封加载开口。进一步地，在其中一个实施例中，第二容纳槽于其靠近目标旋转中心处通过第二连通管道于第一目标位置处连通第一加载管道且第二容纳槽于其远离目标旋转中心处通过第二加载管道连通所对应的一目标腔室，第一目标位置位于第一加载管道中，第二容纳槽与目标旋转中心的最小距离小于第一目标位置与目标旋转中心的距离，且第一容纳槽与目标旋转中心的最大距离小于第一目标位置与目标旋转中心的距离；其余各容纳槽以此顺序连通前一容纳槽及所对应的一目标腔室。这样配合顺序设置的各容纳槽实现了顺序加载控制的效果，使得除了第一容纳槽之外的其它容纳槽，其中的试剂都在前一容纳槽的试剂加载到一定程度乃至加载完成后才进入到对应的目标腔室中。各目标腔室连通目标连通口。即，除了第一容纳槽之外的其它容纳槽，不仅通过其连通管道及第一容纳槽连通加载连通口，还通过加载管道及对应的目标腔室连通目标连通口。进一步地，在其中一个实施例中，各目标腔室分别连通目标连通口。在其中一个实施例中，各目标腔室通过同一目标连通管道连通一目标连通口。在其中一个实施例中，目标连通口的数量为多个，各目标腔室分别连通一目标连通口。这样的设计，就形成了一个相对于目标旋转中心由远到近的试剂顺序加载体系，在离心力的作用下从各容纳槽进入目标腔室。在其中一个实施例中，加载连通口设置于第一容纳槽最接近目标旋转中心的位置处，或者第一容纳槽通过第一通气管道连通加载连通口且加载连通口与目标旋转中心的最大距离大于等于第一容纳槽连通第一通气管道的位置与目标旋转中心的距离；即，加载连通口可设置于第一容纳槽中，亦可设置于第一容纳槽外。在其中一个实施例中，试剂顺序加载结构于各目标腔室分别设置一目标连通口，或者，各目标腔室分别通过目标连通管道连通目标连通口且目标连通口与目标旋转中心的最大距离大于等于各目标腔室连通目标连通管道的位置与目标旋转中心的距离。即，目标连通口可设置于目标腔室中，亦可设置于目标腔室外。在其中一个实施例中，加载连通口设置于第一容纳槽最接近目标旋转中心的位置处，或者第一容纳槽通过第一通气管道连通加载连通口且加载连通口与目标旋转中心的最大距离大于等于第一容纳槽连通第一通气管道的位置与目标旋转中心的距离；试剂顺序加载结构于各目标腔室分别设置一目标连通口，或者，各目标腔室分别通过目标连通管道连通目标连通口且目标连通口与目标旋转中心的最大距离大于等于各目标腔室连通目标连通管道的位置与目标旋转中心的距离。
在其中一个实施例中，各容纳槽通过其加载管道于所对应的一目标腔室靠近目标旋转中心处连通所对应的一目标腔室；亦即，容纳槽连通目标腔室较为靠近目标旋转中心的位置，这样有利于在离心力相对较小的位置输出试剂到目标腔室中，且在离心力作用下汇集于目标腔室远离目标旋转中心的位置。在其中一个实施例中，各容纳槽于其远离目标旋转中心处均具有收缩形状；在其中一个实施例中，各容纳槽呈倒三角形、圆形、梭形或椭圆形等。这样的设计，有利于使得试剂从收缩形状处输出以使现加载完全的效果。在其中一个实施例中，各目标腔室于其远离目标旋转中心处均具有收缩形状；在其中一个实施例中，各目标腔室呈倒三角形、圆形、梭形或椭圆形等。这样的设计，一方面有利于清理或输出目标腔室中的试剂，另一方面有利于配合具有收集腔室及废液腔室的实施例来实现试剂输出的作用。在其中一个实施例中，各容纳槽的中心位置与目标旋转中心的距离相同或相近，或者各容纳槽最接近目标旋转中心的位置与目标旋转中心的距离相同或相近；其中，相近为最大值不大于平均值的111％且最小值不小于平均值的90％；在其中一个实施例中，相近为最大值不大于平均值的108％且最小值不小于平均值的91％。这样的设计，有利于控制在容纳槽的试剂受到的离心力状况，从而协助配合离心速度控制试剂的加载。其中一个实施例中，连通管道包括顺序设置的上升管道、过渡管道、下降管道及连接管道，连接管道于前一加载管道的目标位置处连通前一加载管道；过渡管道与目标旋转中心的最大距离小于上升管道与目标旋转中心的最大距离、下降管道与目标旋转中心的最大距离以及连接管道与目标旋转中心的最小距离。这样的设计，有利于配合目标位置形成气压阀的控制效果，使得容纳槽中的试剂只有在前一容纳槽中的试剂进入对应的目标腔室之后，才能进入到其所对应的目标腔室中。进一步地，目标位置形成有弯折区。这样的设计，有利于增加对应的加载管道的长度及阻力，起到增大液体流动阻力的效果。在其中一个实施例中，各容纳槽通过其加载管道于所对应的一目标腔室靠近目标旋转中心处连通所对应的一目标腔室；和/或，各容纳槽于其远离目标旋转中心处均具有收缩形状；和/或，各目标腔室于其远离目标旋转中心处均具有收缩形状；和/或，各容纳槽的中心位置与目标旋转中心的距离相同或相近，或者各容纳槽最接近目标旋转中心的位置与目标旋转中心的距离相同或相近；其中，相近为最大值不大于平均值的111％且最小值不小于平均值的90％；和/或，连通管道包括顺序设置的上升管道、过渡管道、下降管道及连接管道，连接管道于前一加载管道的目标位置处连通前一加载管道；过渡管道与目标旋转中心的最大距离小于上升管道与目标旋转中心的最大距离、下降管道与目标旋转中心的最大距离以及连接管道与目标旋转中心的最小距离。在其中一个实施例中，微流控芯片结构还包括收集腔室及废液腔室，收集腔室与目标旋转中心的最小距离大于目标腔室与目标旋转中心的最大距离，废液腔室与目标旋转中心的最小距离大于目标腔室与目标旋转中心的最大距离；目标腔室的底部设有过滤区，底部即远离目标旋转中心的位置；收集腔室通过收集管道连通过滤区，废液腔室通过废液管道连通过滤区；目标连通口包括收集连通口及废液连通口；相对于过滤区的中心与目标旋转中心的连线，收集腔室与废液腔室分别位于连线的两侧，收集连通口与废液连通口亦分别位于连线的两侧；收集连通口设置于收集腔室最接近目标旋转中心的位置处，或者收集连通口通过收集通气管道连通收集腔室且收集连通口与目标旋转中心的最大距离大于等于收集腔室连通收集通气管道的位置与目标旋转中心的距离；废液连通口设置于废液腔室最接近目标旋转中心的位置处，或者废液连通口通过废液通气管道连通废液腔室且废液连通口与目标旋转中心的最大距离大于等于废液腔室连通废液通气管道的位置与目标旋转中心的距离；目标腔室顺序通过收集管道及收集腔室连通收集连通口，且顺序通过废液管道及废液腔室连通废液连通口。进一步地，在其中一个实施例中，过滤区内部设有滤膜例如硅胶膜等。
在其中一个实施例中，试剂顺序加载结构仅包括一目标腔室，试剂顺序加载结构包括四容纳槽；各容纳槽中，第一容纳槽连通加载连通口且通过第一加载管道连通目标腔室；第二容纳槽于其靠近目标旋转中心处通过第二连通管道于第一目标位置处连通第一加载管道且第二容纳槽于其远离目标旋转中心处通过第二加载管道连通目标腔室，其中，第一目标位置位于第一加载管道中，第二容纳槽与目标旋转中心的最小距离小于第一目标位置与目标旋转中心的距离，且第一容纳槽与目标旋转中心的最大距离小于第一目标位置与目标旋转中心的距离；第三容纳槽于其靠近目标旋转中心处通过第三连通管道于第二目标位置处连通第二加载管道且第三容纳槽于其远离目标旋转中心处通过第三加载管道连通目标腔室，其中，第二目标位置位于第二加载管道中，第三容纳槽与目标旋转中心的最小距离小于第二目标位置与目标旋转中心的距离，且第二容纳槽与目标旋转中心的最大距离小于第二目标位置与目标旋转中心的距离；第四容纳槽于其靠近目标旋转中心处通过第四连通管道于第三目标位置处连通第三加载管道且第四容纳槽于其远离目标旋转中心处通过第四加载管道连通目标腔室，其中，第三目标位置位于第三加载管道中，第四容纳槽与目标旋转中心的最小距离小于第三目标位置与目标旋转中心的距离，且第三容纳槽与目标旋转中心的最大距离小于第三目标位置与目标旋转中心的距离。这样的设计，以四个容纳槽及一个目标腔室为例，但同样适用于其它数量的容纳槽和/或多个目标腔室的试剂顺序加载结构。
需要说明的是，本申请的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的液体试剂存储盒及微流控芯片结构。上述各实施例提供了新型的离心微流控平台的液体试剂存储装置即液体试剂存储盒及其存储方式，以及能够用于该液体试剂存储装置的顺序释放方法和相应的离心微流控平台即微流控芯片结构，还给出了试剂存储装置在微流控微流控芯片结构上的固定方法；一方面通过存储腔的设计，有利于方便有效地储放离心微流控所需的液体试剂；另一方面出口处的流出结构高度差的设计，有利于确保离心过程中液体能够完全流出，避免试剂浪费或者不足，节约了费用且保障了离心微流控的反应效果；再一方面封口塞的设计，有利于控制液体试剂的释放，尤其是通过控制封口塞封闭存储腔的强度，可以精准地实现液体试剂的释放条件的控制。
以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种用于离心流控的液体试剂存储盒，其特征在于，包括试剂盒，所述试剂盒包括试剂盒主体以及试剂盒底板；
所述试剂盒底板与所述试剂盒主体相适配且共同形成存储腔；
所述液体试剂存储盒于远离其旋转中心处开设有出口，所述出口位于所述试剂盒底板与所述试剂盒主体的相邻位置；
所述存储腔连通所述出口设置，且所述存储腔用于通过所述出口连通外部；
所述试剂盒底板在所述出口处还设有流出结构，所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成高度差。
2.根据权利要求1所述液体试剂存储盒，其特征在于，所述试剂盒主体远离所述旋转中心的一侧具有弧形表面，所述出口设置于所述弧形表面与所述旋转中心距离最大的位置处。
3.根据权利要求1所述液体试剂存储盒，其特征在于，所述试剂盒主体或所述试剂盒底板还延伸设有突出结构。
4.根据权利要求3所述液体试剂存储盒，其特征在于，所述突出结构开设有穿孔；和/或所述突出结构与所述出口分别位于所述试剂盒主体的相对两侧，且所述突出结构比所述出口更靠近所述液体试剂存储盒的旋转中心。
5.根据权利要求1所述液体试剂存储盒，其特征在于，还包括封口塞，所述封口塞设置于所述出口以封闭所述存储腔。
6.根据权利要求5所述液体试剂存储盒，其特征在于，所述封口塞具有热融结构以通过热融方式开放所述存储腔。
7.根据权利要求5所述液体试剂存储盒，其特征在于，所述封口塞可拆卸地设置于所述出口以通过离心方式开放所述存储腔；进一步地，所述封口塞采用弹性材料制备得到且以弹性形变方式封闭所述存储腔，或者所述封口塞具有刚性结构及粘附层且以粘附方式封闭所述存储腔。
8.根据权利要求5至7中任一项所述液体试剂存储盒，其特征在于，所述试剂盒底板在其远离所述液体试剂存储盒的旋转中心处的端部延伸设有所述流出结构；
所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成阶梯形状，或者所述流出结构与其相邻的所述试剂盒底板的其余结构形成斜坡形状；
所述试剂盒主体在其靠近所述流出结构的端部处设有配合结构，所述配合结构与其相邻的所述试剂盒主体的其余结构形成高度差，所述配合结构用于配合所述流出结构共同安装封口塞；
所述封口塞的形状与所述出口最外侧的形状相契合，或者所述封口塞的形状适配所述出口和/或所述流出结构，和/或所述封口塞具有T形截面；
所述试剂盒主体及所述试剂盒底板一体设置；
所述试剂盒主体及所述试剂盒底板的材料均为硬质铝箔、金属板或者低渗透性的热塑性塑料。
9.一种微流控芯片结构，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述液体试剂存储盒。
10.根据权利要求9所述微流控芯片结构，其特征在于，还设有用于安放所述液体试剂存储盒的容纳槽及用于固定所述液体试剂存储盒的定位件。
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