[0001] 本发明涉及微流控技术领域，特别涉及一种微流控芯片。

[0002] 微流控芯片是在芯片上加工管路、反应腔室，并驱动试剂在管路和腔室中流动，以完成各种生物和化学过程的一种技术。近年来，微流控芯片开始向功能化、集成化方向飞速发展，诸如核酸扩增反应、免疫反应等重要的生物和化学过程成为新的热点。而要完成这些复杂的试验过程，芯片上必须实现多条流路之间的切换，流路的多次打开及关闭，这就需要一个简单可靠的阀门才能完成。而在微流控芯片上，受加工难度、成本、体积、可靠性等因素的影响，实现在微流控芯片上制作容易、简单可靠、成本低廉、适合批量的控制阀门，一直是一个难题。

[0044] 下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

[0045] 除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

[0046] 为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。

[0047] 如图1、图10、图11所示，本实施例公开一种微流控芯片，包括芯片本体10和滑块20。芯片本体10内包括两个以上彼此不连通的芯片流道。滑块20与芯片本体10可相对滑动地设置，并且滑块20内包括滑块流道。滑块20相对芯片本体10滑动能使滑块流道连通不同的芯片流道，以在所述不同的芯片流道之间形成流路。

[0048] 例如，如图3和图4所示，滑块20可以包括一个滑块流道u，用于与芯片本体10的两个芯片流道，即第一芯片流道a和第二芯片流道b连通和断开。

[0049] 本实施例公开的微流控芯片，通过设置滑块20可以实现微流控芯片上多条流路之间的连通和断开的切换，简单可靠。在切换连通和断开状态时，只需要外力，例如驱动装置施加的推力或拉力作用在滑块20的相应表面即可驱动。在设置驱动装置的情况下，对驱动装置与滑块20间的相对位置定位要求较低。本实施例的微流控芯片，切换流路状态控制方法简单，易于加工制造，适合批量生产，成本低廉。

[0050] 在一些实施例中，还可以如图5、图6、图7、图8所示，滑块20包括多个滑块流道，例如图示的第一滑块流道u、第二滑块流道v、第三滑块流道w，用于分别与芯片本体的第一芯片流道a、第二芯片流道b、第三芯片流道c、第四芯片流道d当中的两个连通和断开。

[0051] 在一些实施例中，滑块20还可以包括多个滑块流道，两个以上的滑块流道同时与芯片本体中的多个芯片流道连通和断开，以同时连通和断开多条相互隔离的流路或者连通和断开干路和多个分支流路。

[0052] 在一些实施例中，如图3、图7、图8和图9所示，滑块20相对芯片本体10滑动使一个滑块流道与两个芯片流道连通，以在两个芯片流道之间形成流路。本实施例中滑块流道两端分别与一个芯片流道连通，无分支流路，流体在流道内流动的时候，始终沿着一条流路流动，避免了有流路分支时在分叉口处流体残留问题，提升了微流控芯片流体反应的可靠性。在一些实施例中，滑块流道和芯片流道为无分叉线型流道，滑块流道与芯片流道形成的形成的流路为无分叉线型流路。该设置进一步避免了分叉口处流体残留问题。

[0053] 在一些实施例中，滑块20包括多个滑块流道，滑块20与芯片本体10相对滑动的过程中，至多只有一个滑块流道与至少两个所述芯片流道连通，以在至少两个芯片流道之间形成流路，且不同滑块流道所连通的芯片流道不完全相同。

[0054] 如图7、图8、图9所示，当第一滑块流道u、第二滑块流道v和第三滑块流道w中的一个在与第一芯片流道a、第二芯片流道b、第三芯片流道c和第四芯片流道d之中的至少两个芯片流道形成流路时，其余两个滑块流道不形成流路，且每一个滑块流道形成的流路彼此各不相同。

[0055] 本实施例当中，滑块20有多个滑块流道，能够实现微流控芯片的多条流路切换功能，同时，每一个芯片流道与一条流路对应，连通和切换安全可靠，滑块20单向运动即可实现不同流路之间的切换，有助于降低微流控芯片流路设计难度，提升可设计性。

[0056] 在一些实施例中，如图10和图11所示，微流控芯片还包括设于滑块20与芯片本体10之间位于芯片本体10的表面上的芯片覆盖层50，芯片覆盖层50上设有与位于芯片本体10的表面上的芯片流道的开孔相应的通孔，芯片覆盖层50用于润滑滑块20的滑动和/或密封滑块流道与芯片流道之间的连通和断开。芯片覆盖层50可以采用化学粘接、热压或者双面胶粘接的方式固定在芯片本体10的表面上。芯片覆盖层50所用材料不与试剂反应，在芯片覆盖层50选用的材料具有密封效果时，芯片覆盖层50有一定的弹性，在滑块20下压的时候，能产生一定的形变，从而芯片覆盖层50可以消除其与滑块20接触面之间的缝隙，达到较好的密封效果。在芯片覆盖层50用于润滑滑块20时，覆盖层50的选用可以使滑块20的滑动更平稳、顺畅。

[0057] 在一些实施例中，微流控芯片还包括设于滑块20与芯片本体10之间位于滑块20的表面上的滑块覆盖层，滑块覆盖层上设有与位于滑块20的表面上的滑块流道的开孔相应的通孔，滑块覆盖层用于润滑滑块和/或密封滑块流道与芯片流道之间的间隙。

[0058] 在一些实施例中，芯片覆盖层50或滑块覆盖层的材料为聚四氟乙烯和/或聚全氟乙丙烯。选用该材料的芯片覆盖层50或滑块覆盖层不与试剂反应，另外可以同时具有较好的对滑块20润滑的作用以及同时具有密封滑块流道与芯片流道之间的间隙的作用。

[0059] 在一些实施例中，如图11和图12所示，滑块20的表面设有与滑块流道的位置相应的定位部。该设置，在滑块20滑动的时候，通过光电开关等传感器检测这些定位部的位置，就可以确定滑块20的滑块流道的位置，从而可以判断滑块流道是否和芯片流道正确连通，提高了滑块流道的可检测性以及提高了微流控芯片的准确性和可靠性。

[0060] 在一些实施例中，如图11和图12所示，定位部包括与滑块流道一一对应的凸起23。通过在滑块20的侧面设置与滑块流道一一对应的凸起23，使得滑块流道23的位置更加直观，进一步方便了对滑块流道23位置的检测。

[0061] 在一些实施例中，如图1、图2、图10、图11所示，滑块20包括滑块上层21和与滑块上层21底部相连接的滑块下层22，滑块上层底部开有条形槽211，滑块下层22开设有与条形槽211相连通的两个通孔221，两个通孔221与条形槽211共同形成滑块流道并且两个通孔221形成滑块流道的进出口。芯片流道的一端在芯片本体10表面设有连接孔，滑块20与芯片本体10的相对滑动可使滑块流道的进出口分别与两个芯片流道的连接孔相对接，以使两个芯片流道之间形成流路。滑块20的上下两层可采用热压、胶粘、超声、激光焊接等键合方式连接。

[0062] 滑块20分为上下两层，在上层底部开槽和在下层打通孔，使得滑块20的上的滑块流道加工更加方便易行，有助于提高滑块流道的加工精度。芯片流道与滑块流道通过端部开孔连通，有助于进一步避免流体残留问题，同时，有助于保证流路的独立性，减少每条流路连通口在芯片表面占用面积，有助于提高芯片表面的集成度和可设计性。

[0063] 在一些实施例中，如图1、图10和图11所示，微流控芯片还包括压紧结构30，压紧结构30与芯片本体10固接，压紧结构30将滑块20压紧在芯片本体10表面上，以使滑块20滑动时与芯片本体表面紧密接触。通过压紧结构30将滑块20压紧在芯片本体10的表面上，以使滑块20和芯片10紧密接触，达到密闭的效果，提高了芯片流道和滑块流道对接的可靠性和密闭性。

[0064] 在一些实施例中，如图1、图10和图11所示，压紧结构30包括用于限定滑块20滑动方向的第一导向部和/或用于限定滑块20滑动距离的第一止挡部。通过设置第一导向部，使得滑块20可以沿直线滑动，使得滑块流道连通和断开芯片流道更加可控和可靠。设置第一止挡部，限制了滑块20的滑动距离，可使滑块20与芯片本体10在连通不同流道等特定位置时定位准确或减少滑块20的空行程，进一步提高了滑块20操纵的可控性。

[0065] 在一些实施例中，如图1、图10和图11所示，压紧结构包括顶板，滑块20可滑动地设置于顶板与芯片本体10之间。顶板包括与滑块20的顶部滑动配合的开口或滑槽，开口或滑槽的内壁形成第一导向部和/或第一止挡部。如图1、图10和图11所示，在一些实施例中，第一导向部包括设于压紧结构30顶部的条形开口，滑块20上部还包括一凸起，凸起从开口伸出。开口的长边内壁限定滑块20在芯片本体10表面上直线滑动。而开口的短边内壁形成限制滑块20的滑动距离的第一止挡部。滑块20中间部分凸出，而压紧结构30中间镂空，正好可以让滑块20凸出的部分伸出去。这样压紧结构30在压紧滑块的时候，驱动装置可以方便地在滑块20的凸起部分施加作用力，从而驱动滑块滑动。

[0066] 在一些实施例中，压紧结构30与滑块20之间设有用于减小所述压紧结构30与所述滑块20之间的摩擦力的减摩结构。

[0067] 在一些实施例中，压紧结构30与滑块20接触的部分设有弧状凸起或自润滑材料层。如图10所示，可以在压紧结构30的第一导向部内与滑块20接触的表面上设置弧状凸起31a。还可以在压紧结构30用于压紧滑块20的表面上设置弧状凸起31b。通过设置弧状凸起，可以减少压紧结构30与滑块20的滑动接触面积，可以在保证对滑块20的导向或者压紧作用的同时，减少滑块20与压紧结构30的滑动摩擦力。同理，也可在上述位置设置自润滑材料层，自润滑材料层具有自润滑功能，也可以减小滑块20与压紧结构30之间的摩擦力。自润滑材料层可以选用聚四氟乙烯和/或聚全氟乙丙烯等材料。

[0068] 在一些实施例中，减摩结构还包括设于压紧结构30与所述滑块20之间的滚动体。滚动体的设置可以通过将滑动摩擦变为滚动摩擦以减小滑块20与压紧结构30相对滑动时的摩擦力。滚动体的设置可以在压紧结构30或滑块20上设置腔室，然后直接在腔室内设置滚动体。也可以如图11所示，在压紧结构30与滑块20之间设置滚动体结构60，滚动体结构60包括保持架和位于保持架上且可相对保持架转动的滚动体，压紧结构30通过滚动体结构将滑块20压紧在芯片本体10的表面上。压紧结构30通过设置滚动体结构60将滑块2压紧在芯片本体10上，滑块20滑动时与压紧结构30的摩擦由滑动摩擦变为滚动摩擦，滑块20在滑动时与压紧结构30的摩擦力进一步减小。

[0069] 在一些实施例中，微流控芯片还包括第二导向部和/或第二止挡部。第二导向部设置于芯片本体20上，第二导向部限定滑块20的滑动方向。第二止挡部设置于芯片本体20上，第二止挡部限定滑块20与芯片本体10相对滑动的距离。第二导向部和第二止挡部的设置进一步提高了对滑块20的导向能力和滑块20的可操纵性。当第二导向部和第二止挡部与第一导向部和第一止挡部配合时，通过对滑块20上端和下端的导向和止挡，滑块20会更加稳定可靠。

[0070] 在一些实施例中，如图1和图10所示，第二导向部包括位于滑块20直线滑动方向上的两条形块42，第二止挡部包括与滑块20直线滑动方向垂直的两条形块41，第二导向部和第二止挡部形成容纳滑块20底部的容纳槽。将第二导向部和第二止挡部设置为容纳槽状条形块结构，简单可靠，同时两条形块42以及两条形块41可以对微流控芯片起到一个外围的保护作用，有助于防止异物滑进滑块20底下，有助于防止异物对滑块流道以及芯片流道产生影响。

[0071] 在一些实施例中，滑块20的材料为塑料或者橡胶。塑料或者橡胶不与生物试剂反应，能耐一定的酸碱性，同时具备比较好的润滑性和密封性，能够在被压紧在芯片本体表面，实现对芯片本体内芯片流道密封的同时，还能比较顺畅的在外力的驱动下，在芯片本体表面滑动。进一步地，所述滑块20的材料优选为聚四氟乙烯，或者为能够注塑成型的可溶性聚四氟乙烯、聚全氟乙丙烯。

[0072] 在一些实施例中，压紧结构30可以为塑料或者金属材料，微流控芯片常用的塑料材料，例如为聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸乙二酯或环烯烃类共聚物中的一种，这些材料不与生物试剂反应，能耐一定的酸碱性。本实施例微流控芯片具备较好的刚性，其与滑块的接触面光滑。

[0073] 在一些实施例中，芯片本体10包括多层结构。例如，图1所示的实施例中，芯片本体10包括三层结构，包括顶层板11、中间层板12、底层板13。顶层板11上包括芯片流道连接孔，中间层板设有长孔，顶层板、中间层板和底层板三层结构合为一体后，长孔和顶板上的开孔连接，形成芯片流道。三层结构可通过胶粘、热压、超声或者激光焊接等方式键合而成。在一些实施例中，如图10和图11所示，芯片本体10还可包括二层结构，包括顶层板11’和底层板
12’。顶层板11上包括芯片流道连接孔，中间层板设有长槽，顶层板11’和底层板12’合为一体后，长槽和顶板上的开孔连接，形成芯片流道。

[0074] 在一些实施例中，微流控芯征包括设置于芯片本体10远离滑块20一侧的加强结构，加强结构可以是如图11所示的加强板70，加强结构用于减小芯片本体10的向远离滑块20一侧的弯曲变形。压紧结构30将滑块20压紧在芯片本体1上后，芯片本体10中间部分可能会向下产生弯曲变形，在芯片本体10的底部设置加强结构，有助于减少芯片本体10的变形弯曲，使微流控芯片更加稳定可靠。优选的，加强结构的材料刚度大于芯片本体10的材料刚度。

[0075] 在一些实施例中，微流控芯片还可以包括多个滑块20，多个滑块20可以共同或至少部分独立执行芯片流道的连通和断开操作。

[0076] 最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。