CN102641755B - 微流体装置 - Google Patents

微流体装置 Download PDF

Info

Publication number
CN102641755B
CN102641755B CN201210033912.XA CN201210033912A CN102641755B CN 102641755 B CN102641755 B CN 102641755B CN 201210033912 A CN201210033912 A CN 201210033912A CN 102641755 B CN102641755 B CN 102641755B
Authority
CN
China
Prior art keywords
chamber
platform
lateral wall
point
fluid
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
CN201210033912.XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN102641755A (zh
Inventor
李用九
金罗熙
李钟建
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Prischen Biosensor Co ltd
Original Assignee
Samsung Electronics Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Samsung Electronics Co Ltd filed Critical Samsung Electronics Co Ltd
Publication of CN102641755A publication Critical patent/CN102641755A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN102641755B publication Critical patent/CN102641755B/zh
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01—Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N21/03—Cuvette constructions
    • G01N21/07—Centrifugal type cuvettes
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/02—Adapting objects or devices to another
    • B01L2200/026—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details
    • B01L2200/027—Fluid interfacing between devices or objects, e.g. connectors, inlet details for microfluidic devices
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0605—Metering of fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0647—Handling flowable solids, e.g. microscopic beads, cells, particles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/06—Fluid handling related problems
    • B01L2200/0684—Venting, avoiding backpressure, avoid gas bubbles
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/14—Process control and prevention of errors
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
    • B01L2200/16—Reagents, handling or storing thereof
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/02—Identification, exchange or storage of information
    • B01L2300/021—Identification, e.g. bar codes
    • B01L2300/022—Transponder chips
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/02—Identification, exchange or storage of information
    • B01L2300/024—Storing results with means integrated into the container
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/08—Geometry, shape and general structure
    • B01L2300/0803—Disc shape
    • B01L2300/0806—Standardised forms, e.g. compact disc [CD] format
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2300/00—Additional constructional details
    • B01L2300/18—Means for temperature control
    • B01L2300/1861—Means for temperature control using radiation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/04—Moving fluids with specific forces or mechanical means
    • B01L2400/0403—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces
    • B01L2400/0409—Moving fluids with specific forces or mechanical means specific forces centrifugal forces
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/06—Valves, specific forms thereof
    • B01L2400/0677—Valves, specific forms thereof phase change valves; Meltable, freezing, dissolvable plugs; Destructible barriers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L2400/00—Moving or stopping fluids
    • B01L2400/08—Regulating or influencing the flow resistance
    • B01L2400/084—Passive control of flow resistance

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

提供了一种具有腔的微流体装置，该腔具有流体排出构造。所述微流体装置包括：平台，包括构造为在其中容纳流体的腔。所述腔包括内侧壁和从内侧壁沿平台的径向方向向外设置的外侧壁。所述外侧壁包括最靠***台的中心定位的第一点和最远离平台的中心定位的第二点。从平台的中心到第一点与第二点之间的外侧壁上的任意第三点的距离从第一点到第二点增大，使得在平台旋转期间靠近第一点的流体被离心力引导到第二点。

Description

微流体装置
技术领域
根据示范实施例的装置和方法涉及具有腔的微流体装置，该腔具有排出结构以排出容纳在腔中的所有流体。
背景技术
芯片实验室(lab-on-a chip)涉及这样的装置，在该装置中微流体结构布置在芯片形基板中以实施多个步骤的处理和操作，从而在小芯片上实施包括生化反应的试验。
在微流体结构中移动液体会需要驱动压力，诸如，毛细压力或由单独的泵产生的压力。近来，已经提出了盘型微流体装置用于实施一系列操作，在该盘型微流体装置中微流体结构布置在盘形平台上以能够实现流体的离心移动。这样的盘型微流体装置被称为实验室紧密型盘(CD)、盘上实验室或数字生物盘(DBD)，区别于芯片实验室。
微流体结构的实例包括将流体限制在其中的腔、提供流体流动的通道和控制流体的流动的阀。微流体装置可以通过微流体结构的各种组合来构造。
当微流体装置用于检验样品时，检验结果会对将被检验的流体的量敏感。因此，如果检验中使用的流体的量不同于检验所需的预设量，则会引起错误的检验结果。
如此，当离心力应用到微流体装置上时，容纳在该装置的腔中的流体可被离心力从腔排出。具体地，如果容纳在腔中的流体已经被计量到用于后续工艺的预设量，则排出腔中的所有流体会是必要的。
发明内容
示范实施例提供了一种具有腔的微流体装置，该腔具有排出构造以排出容纳在腔中的所有流体。
根据示范实施例的方面，提供了一种微流体装置，包括：平台，包括构造为在其中容纳流体的腔，所述腔包括内侧壁和从所述内侧壁沿所述平台的径向方向向外设置的外侧壁，其中所述外侧壁包括最靠近所述平台的中心定位的第一点、最远离所述平台的中心定位的第二点，和其中从所述平台的中心到所述外侧壁上位于所述第一点与所述第二点之间的任意第三点的距离从所述第一点到所述第二点增大，使得在所述平台旋转期间靠近所述第一点的流体被离心力引导到所述第二点。
所述腔可以还包括设置在所述第二点处的出口，用于容纳在所述腔中的流体的流出。
所述腔可以还包括向上倾斜到所述出口的底表面。
所述第一点和所述第二点可以分别位于所述外侧壁的相反端。
所述腔可以是计量腔以供给预定量流体到外部。
所述腔可以从所述平台的旋转中心以预定半径沿圆周形成。
所述内侧壁可以从所述平台的旋转中心以预定半径沿圆周形成，所述内侧壁与所述外侧壁之间在所述平台的径向方向上的距离可以从所述第一点到所述第二点增大。
在所述平台旋转期间，施加到所述第二点的离心力可以大于施加到所述第一点的离心力。
根据另一示范实施例的方面，提供了一种微流体装置，包括：盘形平台，包括构造为在其中容纳流体的腔，其中所述腔包括限定所述腔在所述平台的径向方向上的外壁的外侧壁，其中从所述平台的中心到所述外侧壁上的任意点的距离从所述外侧壁的第一端到所述外侧壁的第二端增大。
所述腔可以还包括设置在所述外侧壁的第二端处的出口。
靠近所述出口的所述腔的深度可以随着靠近所述出口而减小。
所述腔可以是计量腔以能够使预定量的流体流出到外部。
所述腔可以具有从所述旋转中心以预定半径沿圆周延伸的弧形。
所述腔可以还包括沿所述平台的径向方向从所述外侧壁向内定位的内侧壁，所述内侧壁从所述旋转中心以预定半径沿圆周形成，所述内侧壁与所述外侧壁之间在所述平台的径向方向上的距离可以从所述外侧壁的第一端到第二端增大。
附图说明
本发明的这些和/或其他方面将从下面结合附图对示范实施例的描述变得显然且更易于理解，附图中：
图1是透视图，示出根据示范实施例的微流体装置的外观；
图2是平面图，示出根据实施例的微流体装置的内部构造；
图3是平面图，示出包括在根据示范实施例的微流体装置中的腔的排出构造；
图4是剖视图，示出腔的排出构造的示范实施例；
图5是平面图，示出包括在根据另一示范实施例的微流体装置中的腔的排出构造；以及
图6是使用根据示范实施例的微流体装置的样品检验装置的图形。
具体实施方式
现在将详细参照本发明的实施例，实施例的示例示于附图中，附图中相似的附图标记始终指示相似的元件。
图1是透视图，示出根据一个实施例的微流体装置的外观，图2是平面图，示出根据一个实施例的微流体装置的内部构造。
如图1和图2所示，微流体装置10包括可旋转的盘形平台11、限定在平台11中的用于流体容纳的多个腔及用于流体流动的多个通道、和设置在平台11的侧表面处的条形码13。
平台11绕其中心12可旋转。在平台11的旋转所产生的离心力的影响下，设置于平台11中的腔和通道可以进行样品的移动、离心分离和/或混合。
在示范实施例中，平台11可由容易模制且具有生物惰性表面性能的塑料形成，诸如压克力(acryl)或聚二甲基硅氧烷(PDMS)。然而，平台11不限于此实施例，可由具有化学和生物稳定性、优秀的光学透明性和机械可加工性的其他材料形成。
平台11可由若干层叠的板构成。通过在板与板接触的界面处形成与腔、通道等对应的凹雕结构并且将板彼此接合，平台11可提供空间和通道。
例如，平台11可以由第一基板11a和贴附到第一基板11a的第二基板11b组成，或者可以包括第一板11a和第二板11b且隔离物(未示出)插置在其间，该隔离物限定用于流体容纳的腔和用于流体流动的通道。另外，平台11可以具有不同的其他构造。第一基板11a和第二基板11b可以由热塑树脂形成。
第一基板11a和第二基板11b的彼此接合可以通过各种方法实现，诸如，粘着、粘合剂、双面粘合带、超声波熔接、激光焊接等。
在下文，将描述用于样品检验中的布置在平台11内的示范微流体结构。
样品可以是流体与密度大于该流体的颗粒物质的混合物。例如，样品可以包括身体样品，诸如，血液、唾液、尿等。
样品腔20可以限定在平台11的径向向内的位置以容纳预定量的样品。在样品腔20的顶部，设置了样品注入口14，样品通过样品注入口14被引入到样品腔20中。
在某些情况下，仅检验流体而不检验可包括流体和颗粒物质两者的整个样品会是必要的。因此，样品分离腔30可以径向地设置在样品腔20的外侧以通过平台11的旋转来离心分离该样品。
在示范实施例中，额外的样品腔35可以设置在样品分离腔30的一侧。因此，如果超额量的样品注入到样品腔20中，仅检验所需的预定量的样品保留在样品分离腔30中，超额量的样品容纳在额外的样品腔35中。
样品分离腔30包括从样品腔20径向向外延伸的通道形浮层收集区31和径向地在浮层收集区31的外侧的沉淀收集区32，从而提供具有相对大比重的沉淀物可容纳在其中的空间。如果样品是血液，则在平台11旋转期间血细胞被收集在沉淀收集区32中，比重低于血细胞的血清收集在浮层收集区31中。因此，血液在样品分离腔30中被分为血细胞和血清，血清可以用于检验。
然后，样品被引入到计量腔40中从而计量检验所需的预设量。虽然图2示出了计量腔40与样品分离腔30连接，但是微流体装置10可以没有样品分离腔30，为此，计量腔40可以直接连接到样品腔20。
剩余样品去除腔50可设置在计量腔40附近，以在样品已经被计量腔40计量之后去除超额量样品。
至少一个稀释腔60可以连接到计量腔40以接收预设量的样品。至少一个稀释腔60可以包括多个稀释腔(例如，60a和60b)，在该多个稀释腔中分别存储不同量的稀释缓冲剂。多个稀释腔60的体积可以根据稀释缓冲剂的所需体积而改变。在一个示范实施例中，微流体装置10包括在其中分别容纳不同体积的稀释缓冲剂的第一和第二稀释腔60a和60b以表现不同的稀释率。
另外，稀释腔61可以设置在平台内，使得没有样品从样品分离腔30供应到稀释腔61。没有样品供应到其的稀释腔61用于获得标准值(例如，正控制和/或负控制)并且构造为容纳稀释缓冲剂。多个腔73可以设置在没有样品供应到其的稀释腔61的外侧。腔73可以是空的或者可以用蒸馏水填充，用于获得检测标准值。
分配通道90连接到稀释腔60的出口。分配通道90包括沿平台11的径向向外方向从稀释腔60的出口延伸的第一区91a和从第一区91a的外端周向延伸的第二区91b。第二区91b的远端可以连接到排气口(未示出)。排气口(未示出)可以定位为当利用离心力将样品从稀释腔60传输到分配通道90时防止样品泄漏。分配通道90可以实现从其连接到稀释腔60的出口的前端到其连接到排气口(未示出)的后端，即，贯穿包括第一区91a和第二区91b的整个区的恒定流体阻力。为了实现恒定流体阻力，分配通道90可以具有恒定的截面面积。由此，样品的快速有效分配可以通过在流体分配期间以最大的可能限度排除可能的流体移动阻力而实现。
反应腔组70a和70b可以分别布置在第一稀释腔60a和第二稀释腔60b的外侧。特别地，第一反应腔组70a设置在相应的第一稀释腔60a的外侧，第二反应腔组70b设置在相应的第二稀释腔60b的外侧。
每个反应腔组70a或70b包括至少一个反应腔71或72。反应腔71或72通过分配稀释缓冲剂的分配通道90连接到相应的稀释腔60。在最简单的构造中，反应腔组70a或70b可以包括单个反应腔。
反应腔71或72可以是密封腔。如这里所述，术语“密封”意味着反应腔71或72中的每个不具有用于气体排出的排气口。各种类型或浓度的试剂可以被事先引入到多个反应腔71和72中，该各种类型或浓度的试剂引起与通过分配通道90分配的样品稀释缓冲剂之间的光学可检测反应。试剂可以以固态容纳在反应腔71和72内。光学可检测反应的实例包括但不限于荧光和/或光密度上的变化。然而，反应腔71和72的用途不限于上述。
在一个示范实施例中，多个反应腔71或72可以存储适合于与处于相同稀释比的样品稀释缓冲剂反应的试剂。
例如，第一反应腔组70a可以存储诸如甘油三酯(TRIG)、总胆固醇(Chol)、葡萄糖(GLU)、尿素氮(BUN)等试剂，其在100稀释比(稀释缓冲剂/样品)下反应。同样，第二反应腔组70b可以存储诸如直接胆红素(DBIL)、总胆红素(TBIL)、γ-谷氨酰转肽酶(GGT)等试剂，其在20稀释比(稀释缓冲剂/样品)下反应。
换句话说，如果从第二稀释腔60b供应到相应的第二反应腔组70b的多个反应腔72的样品稀释缓冲剂具有不同于第一反应腔组70a的稀释比，那么反应腔组70a和70b的反应腔71和72可分别存储适合于样品的特定稀释比的试剂。
反应腔71和72可以具有相同的容量，但不限于此。在根据检验项目需要不同容量的样品稀释缓冲剂或试剂的实施例中，反应腔71和72的容量可以彼此不同。
多个反应腔71和72可以是设置有排气口和注入口的腔。
多个反应腔71和72通过入口通道92独立地连接到分配通道90的第二区91b。
在示范实施例中，将各个腔彼此连接的通道可以设置有阀，例如，81、82、83和84。这里使用的阀81、82、83和84可以是通常关闭的阀。阀81、82、83和84可以包括设置在样品分离腔30的出口侧的第一阀81、设置在残余样品去除腔50的入口侧的第二阀82、设置在计量腔40的出口侧的第三阀83以及设置在稀释腔60的出口侧的第四阀84，从而开启或关闭分配通道90。
各个阀81、82、83和84可以是各种阀，诸如，如果施加预定压力或更大压力时被动开启的阀(如毛细阀)，或者响应于触发信号从外部接收功率或能量时主动操作的阀。在一个示范实施例中，微流体装置10使用一个或多个相变阀，其通过从外部源吸收能量而***作。
每个阀位于平台11的上板与下板之间并具有如上文所述的三维形状或平面形状。阀用于阻挡流体的流动并且在高温时被融化以移动到相邻的间隙中从而开启通道。
为了向阀81、82、83和84施加热，用于发光的外部能量源(322，见图6)可移动地设置在平台11的外部。外部能量源322可以辐照光到阀81、82、83和84定位的位置。
因此，外部能量源322移动到根据盘型微流体装置10的检验方案需要开启的阀81、82、83和84中任一个的上方，辐照光(或能量)到相应的阀81、82、83或84用于阀开启。
阀81、82、83和84可以由相变物质形成，吸收电磁波然后发热的发热颗粒分布在整个相变物质中。在一个示范实施例中，阀材料可以包括在室温是固体的相变材料，诸如，蜡。蜡可以在室温是固体并且当其被加热时变为液体。示例的蜡包括但不限于石蜡、微晶蜡、合成蜡、天然蜡等。
发热颗粒可以被定尺寸为在具有几百微米至几千微米宽度的通道内可自由移动。如果光(例如，激光)辐照到发热颗粒，发热颗粒的温度迅速升高。为了表现前述的性能，每个发热颗粒可以由金属核和疏水壳形成。例如，发热颗粒可以包括铁(Fe)核和由结合到Fe核以包围Fe核的多个表面活性剂组成的壳。作为发热颗粒的实例，可以采用分布在载体油中的商业出售的那些。
发热颗粒不特别限于聚合物颗粒，在此提供是为了说明的目的。在另一示范实施例中，发热颗粒可以是量子点或者磁珠形式。在另一示范实施例中，发热颗粒可以是微金属氧化物，诸如，Al2O3、TiO2、Ta2O3、Fe2O3、Fe3O4或HfO2。
在另一示范实施例中，发热颗粒可以以分散态存储在载体油中。载体油也可以是疏水的以允许具有疏水表面结构的发热颗粒均匀地分散在载体油中。因此，通过形成熔化的相变材料及含有发热颗粒的载体油的均匀分布并且将混合物引入通道中可以关闭通道。
如果发热颗粒将吸收的能量转化为热能，颗粒迅速加热并且将热能传递到周围的区域。因此，蜡被热能熔化，导致阀的破坏和通道的开启。蜡可以具有中等的熔点。如果熔点过高，从能量辐射到阀开启的时间过分增加，这使得难于准确控制阀开启时间。相反，如果熔点过低，蜡会在没有被光辐照的状态下部分地熔化，由此引起流体泄漏。
在另一示范实施例中，相变物质可以是凝胶体或热塑树脂。凝胶体可以从聚丙烯酰胺、聚丙烯酸酯、聚甲基丙烯酸酯、聚乙烯胺(polyvinylamides)等中选择。热塑树脂可以从环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚甲醛乙缩醛聚合物(POM)、全氟烷氧基共聚物(PFA)、聚氯乙烯(PVC)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二酯(PET)、聚醚醚酮(PEEK)、聚酰胺(PA)、聚砜(PSU)、聚偏氟乙烯(PVDF)等中选择。
在另一示范实施例中，条形码13可以设置在平台11的侧表面。条形码13可以存储需要的各种信息，包括但不限于，制造日期、有效期等。
条形码13可以从各种类型的条形码中选择。例如，条形码13可以是一维条形码型、或二维条形码型(例如，矩阵码)以存储大量信息。
在某些实施例中，条形码13可以由全息图、射频识别(RFID)标签或存储芯片代替，用于在其中存储信息。在条形码13被诸如能够读取和写入信息的存储芯片的存储介质代替的情况下，能够存储识别信息和与样品检验结果相关的其他信息、病人信息、血液收集/检验日期和时间以及是否已经进行了检验。
如上所述，微流体装置10包括多个腔和将腔彼此连接的多个通道。在平台11旋转期间，流体通过连接到腔的通道从腔排出。腔具有用于排出腔中的所有流体而不留下残余物的排出结构。
图3为平面图，示出包括在根据示范实施例的微流体装置中的腔的排出构造，图4为剖面图，示出腔的排出构造。
如图3和图4所示，腔100包括在其中容纳流体的容纳空间101、限定容纳空间101的一个侧壁的内侧壁110、限定容纳空间101的另一相对侧壁的外侧壁120、和流体通过其离开容纳空间101的出口130，该外侧壁120比内侧壁110径向地更远离平台11的旋转中心定位。
腔100可以具有流体注入口(未示出)，流体通过该流体注入口(未示出)被引入到容纳空间101中。在一个实例中，图2示出的样品腔20可以与设置在平台11上的样品注入口14流体连通，样品可以通过诸如移液管等的流体注入器注入到样品腔20中。
备选地，腔100可以具有用于流体引入的入口(未示出)。入口(未示出)可以连接到流体入口通道(未示出)，使得流体通过平台11旋转期间产生的离心力穿过入口通道(未示出)而引入到腔100的容纳空间101中。入口(未示出)可以形成在内侧壁110处，从而允许沿离心力的方向将流体引入到腔100的容纳空间101中。
腔100可以根据容纳空间101的所需体积和腔100的功能而具有不同的形状。具体地，由于设置有腔100的平台11具有有限的尺寸，所以腔100可以成形为以最大可能限度利用由平台11提供的空间。另外，在由平台11的旋转产生的离心力被用作流体输送力的情况下，流体沿平台11的径向方向被向外输送。因此，在平台11的空间利用方面，与在平台11的径向方向上延伸相比较，适合于容纳大量流体的腔100可以有利地在平台11的圆周方向上延伸。如图3和图4所示，根据示范实施例的腔100具有弧形并且从平台11的旋转中心以预定半径圆周地延伸。
内侧壁110在平台11的圆周方向上延伸。内侧壁110的长度可以根据容纳空间101的所需体积而改变。然而，腔100可以具有各种形状，因此内侧壁110也可以具有各种形状。
外侧壁120沿平台11的径向方向向外地与内侧壁110间隔开。因此，容纳在平台11的容纳空间101中的流体在通过平台11的旋转接收离心力时移动到外侧壁120。
基于平台11的旋转中心12，外侧壁120最靠近的点假定为第一点121，外侧壁120最远离的点假定为第二点122。第一点121和第二点122位于外侧壁120的相反端。第三点P是第一点121与第二点122之间的任意点。从平台11的旋转中心到第一点121、第二点122及第三点P的距离分别被指定为r1、r2和rp。
第二距离r2大于第一距离r1。第三距离rp随着第三点P从第一点121移动到第二点122而增大。具体地，从平台11的旋转中心到外侧壁120的任意点的距离随着该任意点靠近第二点122或者远离第一点121而增大，即，r1≤rp≤r2。换句话说，与平台11的旋转中心的距离沿着外侧壁120从第一点121到第二点122的长度而持续增长。因此，由于内侧壁110在平台11的圆周方向上延伸，所以内侧壁110与外侧壁120之间的在关于平台11的旋转中心的径向上的距离从第一点121到第二点122增大。
施加到任意点P的离心力与旋转中心距离任意点P的距离，即，旋转半径，成比例。因此，施加到最靠近第二点122的流体上的离心力大于施加到最靠近第一点121的流体上的离心力。
出口130位于第二点122处。靠近第一点121的流体可以被离心力沿着外侧壁120移动到第二点122并且可以通过出口130离开腔100。如此，由于流体在最靠近位于第二点122的出口130处接收最大的离心力，所以在平台11的容纳空间101内的流体可以通过出口130流出而不留在容纳空间101中。
出口通道131连接到出口130。虽然示出了出口通道131在平台11的径向方向上延伸以引导流体沿平台11的径向向外，但是应当理解必要时出口通道131可以在平台11的圆周方向上延伸。备选地，出口通道131可以局部地沿平台11的径向向内延伸以产生虹吸效应。另外，出口阀132可以设置在出口通道131处以控制流体的流动。
在示范实施例中，腔100的容纳空间101具有第一深度d1且出口130具有第二深度d2，第二深度d2小于第一深度d1(见图4)。由于容纳空间与出口130之间的深度差，在腔100的底表面102上的流体在平台11的旋转期间可不被引导到出口130。因此，腔100具有从底表面102到出口130向上倾斜的斜坡140。
由于斜坡140，腔100的容纳空间101的深度随着接近出口130而减小。由此，在平台11旋转期间，在腔100的底表面102上的流体可以沿着斜坡140被引导到出口130。
如果出口通道131是开启的且平台11在腔100的容纳空间101盛满流体的状态下旋转，则流体通过沿平台11的径向向外方向施加的离心力而穿过出口130流出。因此，流体可以沿着外侧壁120被引导到出口130，因为从平台11的旋转中心到腔100的外侧壁120的距离随着靠近出口130而增大。由此，所以流体可移动到出口130而不残留在外侧壁120上。
另外，即使腔100的底表面102与出口130之间存在高度差，设置在底表面102与出口130之间的斜坡140允许流体克服该高度差并被引导到出口130。
图5为平面图，示出包括在根据另一实施例的微流体装置中的腔的排出构造。
如图5所示，腔200包括流体容纳在其中的容纳空间201、限定容纳空间201的一个侧壁的内侧壁210、限定容纳空间201的另一相对侧壁的外侧壁220、和流体通过其离开容纳空间201的出口230，该外侧壁220比内侧壁210径向地更远离平台11的旋转中心12定位。
与图3和图4所示的腔100不同，内侧壁210和外侧壁220可以在其端部彼此连接。
腔200可以是计量腔以计量流体到预设量。在微流体装置中发生的流体的反应通常对于在其中使用的流体量敏感。例如，如果流体的量少于与试剂反应所需的预设量，则反应结果可能是错误的。
由此，计量腔可必须容纳预设的准确量的流体，并排出容纳在其中的所有流体而不留下其残余物。
第二距离r2大于第一距离r1，由此施加到更靠近第二点222的流体上的离心力大于施加到更靠近第一点221的流体上的离心力，出口230位于该第二点222处。从平台11的旋转中心12到第一点221与第二点222之间的第三点P的第三距离rp从第一点221到第二点222逐渐增大。因此，流体可以在平台11旋转期间沿着外侧壁220被引导到出口230。斜坡240提供在腔200的靠近出口230的底表面处。由此，由于腔200的底表面与出口230的底表面之间的高度差，能够防止流体残留在靠近出口230处，并且能够通过出口230排出。
图6为使用根据示范实施例的微流体装置的样品检验设备的图形。
样品检验设备包括旋转微流体装置10的主轴马达305、数据读取装置330、阀开启装置320、检查装置340、输入装置310、输出装置350、诊断数据库(DB)360和用于控制上述装置的控制器370。
主轴马达305可以启动或停止微流体装置10的旋转以允许微流体装置10达到特定位置。
虽然没有示出，主轴马达305可以包括马达驱动装置以控制微流体装置10的角位置。例如，马达驱动装置可以采用步进马达或DC马达。
数据读取装置330可以是例如条形码读取器。数据读取装置330读取存储在条形码13中的数据并将数据传输到控制器370。控制器370基于该读取的数据操作各个装置，以驱动样品检验设备。
阀开启装置320设置为开启或关闭微流体装置10的阀。阀开启装置320可以包括外部能量源322和移动单元324和326以将外部能量源322移动到需要被开启或关闭的任意一个阀。
辐射电磁波的外部能量源322可以是激光光源以辐照激光束，或可以是发光二极管或氙灯以辐照可见光或红外光。具体地，激光光源可以包括至少一个激光二极管。
移动单元324和326用于调节外部能量源322的位置或方向，从而允许外部能量源322将能量集中到微流体装置的期望区域，即，集中到将被开启或关闭的阀。移动单元324和326可以包括驱动马达324和齿轮326以将安装在其上的外部能源322经由驱动马达324的旋转而移动到即将被开启或关闭的阀上方的位置。移动单元可以通过不同的机构来实现。
检查装置340可以包括至少一个发光元件341和对应于发光元件341设置的光接收元件343。因此，光接收元件343用于接收已经穿过微流体装置10的反应区的光。
发光元件341是能够以预定频率开启或关闭的光源。示范光源包括但不限于半导体发光器件，诸如，发光二极管(LED)、激光二极管(LD)等，和气体放电灯，诸如，卤素灯，氙灯等。
发光元件341定位为允许从其发出的光穿过反应区到达光接收元件343。
光接收元件343适于根据入射光的强度来产生电信号。例如，光接收元件343可以是耗尽层光电二极管，雪崩光电二极管(APD)、光电倍增管(PMT)等。控制器370控制主轴马达305、数据读取装置330、阀开启装置320、检查装置340等，从而确保样品检验设备的有效操作。同样，控制器370搜索诊断DB 360，用于在检查装置340检测的信息与诊断DB 360之间的比较分析，由此检验在微流体装置10上的反应区中接收的血液的疾病的存在。
输入装置310用于输入引入到微流体装置10中的样品的种类和/或根据注入的样品种类的可能的检验项目，例如可以采取设置在样品检验设备上的触摸屏的形式。
输出装置350用于输出诊断结果和完成操作。输出装置350可以是诸如液晶显示器(LCD)的可视输出装置、诸如扬声器的音频输出装置、或者音频可视输出装置。
由上述描述显然的是，容纳在腔中的所有流体被排出而不留下残留物是可能的，因为从平台的旋转中心到腔的外侧壁的距离随着靠近腔的出口而增大。因此，预设量流体可以被后续工艺使用。此外，由于容纳在腔中的所有流体被排出，所以能够在对样品量敏感的特定检验所使用的流体的量不同于流体的预设量时防止产生错误的检验结果，由此提高检验结果的可靠性。
尽管已经显示和描述了示范实施例，但是本领域技术人员应当理解，在这些实施例中可以进行改变而不偏离发明构思的原理和精神，发明构思的范围定义于权利要求及其等同物中。

Claims (13)

1.一种微流体装置，包括：
平台，包括构造为在其中容纳流体的腔，所述腔包括：
内侧壁；
外侧壁，从所述内侧壁沿所述平台的径向方向向外设置；和
底表面，
其中所述外侧壁包括最靠近所述平台的中心定位的第一点、最远离所述平台的中心定位的第二点，
其中所述腔还包括设置在所述第二点处的出口，用于容纳在所述腔中的流体的流出，
其中所述底表面向上倾斜到所述出口，和
其中在径向方向上从所述内侧壁到所述外侧壁上的位于所述第一点与所述第二点之间的任意第三点的距离从所述第一点到所述第二点增大，使得在所述平台旋转期间靠近所述第一点的流体被离心力引导到所述第二点。
2.如权利要求1所述的微流体装置，其中所述第一点和所述第二点分别位于所述外侧壁的相反端。
3.如权利要求1所述的微流体装置，其中所述腔是构造为供给预定量流体到外部的计量腔。
4.如权利要求1所述的微流体装置，其中所述腔的内侧壁以距离所述平台的中心的预定半径沿圆周形成。
5.如权利要求1所述的微流体装置，其中所述内侧壁以距离所述平台的中心的预定半径沿圆周形成，其中所述外侧壁与所述内侧壁之间在所述平台的径向方向上的距离从所述第一点到所述第二点增大。
6.如权利要求1所述的微流体装置，其中在所述平台旋转期间，施加到所述第二点的离心力大于施加到所述第一点的离心力。
7.如权利要求1所述的微流体装置，其中在径向方向上从所述内侧壁到所述外侧壁上的位于所述第一点与所述第二点之间的任意第三点的距离从所述第一点到所述第二点持续增大。
8.一种微流体装置，包括：
盘形平台，包括构造为在其中容纳流体的腔，
其中所述腔包括限定所述腔在所述平台的径向方向上的外壁的外侧壁，
其中从所述平台的中心到所述外侧壁上的任意点的距离从所述外侧壁的第一端到所述外侧壁的第二端增大，且
其中所述腔还包括设置在所述外侧壁的所述第二端处的出口，且所述出口的深度小于所述腔的深度。
9.如权利要求8所述的微流体装置，其中所述腔是构造为能够使预定量的流体流出到外部的计量腔。
10.如权利要求8所述的微流体装置，其中所述腔具有从所述中心以预定半径沿圆周延伸的弧形。
11.如权利要求8所述的微流体装置，其中所述腔还包括在所述平台的径向方向从所述外侧壁向内定位的内侧壁，所述内侧壁从所述中心以预定半径沿圆周形成，
其中所述内侧壁与所述外侧壁之间在所述平台的径向方向上的距离从所述外侧壁的所述第一端到所述外侧壁的所述第二端增大。
12.如权利要求11所述的微流体装置，其中在径向方向上从所述内侧壁到所述外侧壁上的位于所述第一点与所述第二点之间的任意第三点的距离从所述第一点到所述第二点持续增大。
13.一种微流体装置，包括：
平台，包括构造为在其中容纳流体的腔，所述腔包括内侧壁和从所述内侧壁关于所述平台的中心径向向外设置的外侧壁，
其中所述外侧壁包括第一端和第二端，所述内侧壁与所述外侧壁之间关于所述平台的中心的径向距离从所述第一端到所述第二端持续增大，且
其中所述腔在邻近其出口的部分中的深度随着靠近所述出口而减小。
CN201210033912.XA 2011-02-15 2012-02-15 微流体装置 Active CN102641755B (zh)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020110013327A KR20120093636A (ko) 2011-02-15 2011-02-15 미세유동장치
KR10-2011-0013327 2011-02-15

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN102641755A CN102641755A (zh) 2012-08-22
CN102641755B true CN102641755B (zh) 2015-07-29

Family

ID=46637018

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201210033912.XA Active CN102641755B (zh) 2011-02-15 2012-02-15 微流体装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US8834812B2 (zh)
KR (1) KR20120093636A (zh)
CN (1) CN102641755B (zh)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20120091631A (ko) * 2011-02-09 2012-08-20 삼성전자주식회사 미세유동장치
KR20140136277A (ko) 2013-05-20 2014-11-28 삼성전자주식회사 미세유동장치
GB2515116A (en) * 2013-06-14 2014-12-17 Univ Dublin City Microfluidic Device
GB2517696A (en) * 2013-08-27 2015-03-04 Ibm Nanodevice assemblies
CN103464230B (zh) * 2013-09-25 2015-02-18 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 离心式全血分析微流控芯片、制备方法及其应用方法
GB201414427D0 (en) 2014-08-14 2014-10-01 Ibm Memory device and method for thermoelectric heat confinement
CN104483496B (zh) * 2014-11-13 2017-08-25 广东泓睿科技有限公司 绕轴心旋转的检测装置及其检测方法
USD841186S1 (en) * 2015-12-23 2019-02-19 Tunghai University Biochip
US11213824B2 (en) 2017-03-29 2022-01-04 The Research Foundation For The State University Of New York Microfluidic device and methods
CN107796933A (zh) * 2017-10-10 2018-03-13 绍兴普施康生物科技有限公司 微流控离心盘片及凝血检测方法
CN111774111B (zh) * 2020-07-10 2023-04-11 上海佰芯生物科技有限公司 一种用于检测糖化血红蛋白的微流控芯片及其检测方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6632399B1 (en) * 1998-05-22 2003-10-14 Tecan Trading Ag Devices and methods for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system for performing biological fluid assays
EP1897617A1 (en) * 2006-09-05 2008-03-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Centrifugal force-based microfluidic device for protein detection and microfluidic system including the same
CN101410699A (zh) * 2006-03-29 2009-04-15 皇家飞利浦电子股份有限公司 流体处理和体积测定***

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5173262A (en) 1987-07-17 1992-12-22 Martin Marietta Energy Systems, Inc. Rotor assembly and method for automatically processing liquids
WO1998053311A2 (en) * 1997-05-23 1998-11-26 Gamera Bioscience Corporation Devices and methods for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system
EP2004541A1 (en) * 2006-03-13 2008-12-24 Gyros Patent Ab Enhanced magnetic particle steering
EP2046992B1 (en) 2006-08-02 2013-04-03 Samsung Electronics Co., Ltd. Thin film chemical analysis apparatus with membrane burst valve
KR100754409B1 (ko) * 2006-08-30 2007-08-31 삼성전자주식회사 원심력을 이용한 자성비드 팩킹 유닛, 이를 구비한미세유동 장치 및 상기 미세유동 장치를 이용한 면역학적검정 방법
KR101305976B1 (ko) * 2007-02-12 2013-09-12 삼성전자주식회사 연속희석을 위한 원심력 기반의 미세유동장치 및 이를포함하는 미세유동시스템
WO2008137997A1 (en) * 2007-05-08 2008-11-13 The Regents Of The University Of California Microfluidic device having regulated fluid transfer between elements located therein

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6632399B1 (en) * 1998-05-22 2003-10-14 Tecan Trading Ag Devices and methods for using centripetal acceleration to drive fluid movement in a microfluidics system for performing biological fluid assays
CN101410699A (zh) * 2006-03-29 2009-04-15 皇家飞利浦电子股份有限公司 流体处理和体积测定***
EP1897617A1 (en) * 2006-09-05 2008-03-12 Samsung Electronics Co., Ltd. Centrifugal force-based microfluidic device for protein detection and microfluidic system including the same

Also Published As

Publication number Publication date
US8834812B2 (en) 2014-09-16
CN102641755A (zh) 2012-08-22
KR20120093636A (ko) 2012-08-23
US20120207654A1 (en) 2012-08-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102641755B (zh) 微流体装置
EP2028496B1 (en) Centrifugal force-based microfluidic device for blood chemistry analysis
US8367398B2 (en) Centrifugal-based microfluidic apparatus, method of fabricating the same, and method of testing samples using the microfluidic apparatus
US20120261026A1 (en) Microfluidic device
US7951332B2 (en) Centrifugal force based microfluidic device for dilution and microfluidic system including the same
US9289765B2 (en) Micro-fluidic device and sample testing apparatus using the same
EP2524234B1 (en) Apparatus for analyzing sample
EP2002895B1 (en) Microfluidic device for simultaneously conducting multiple analyses
KR100858091B1 (ko) 시료 분배 구조를 갖는 원심력 기반의 미세유동장치 및이를 포함하는 미세유동시스템
KR101257700B1 (ko) 미세유동장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템
US20110014094A1 (en) Disk type microfluidic device and blood testing apparatus using the same
KR101306338B1 (ko) 미세유동장치 및 이를 포함하는 미세유동시스템
KR20130029277A (ko) 미세유동장치　및 그 제어방법
US20160038939A1 (en) Microfluidic device
EP2781263A2 (en) Microfluidic Device and Control Method Thereof
KR20080089835A (ko) 원심력 기반의 미세유동장치 및 이를 포함하는미세유동시스템
CN102004145A (zh) 盘型微流器件以及血液测试装置
KR20140115912A (ko) 미세유동장치 및 그 제어방법
KR20120023411A (ko) 미세유동장치 및 이를 이용한 시료검사장치
KR20110043034A (ko) 미세유동장치 및 이를 이용한 시료검사장치

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
TR01 Transfer of patent right
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20220829

Address after: Daejeon

Patentee after: Prischen biosensor Co.,Ltd.

Address before: Gyeonggi Do, South Korea

Patentee before: SAMSUNG ELECTRONICS Co.,Ltd.