一种用于实验室CD盘的倒Y型微流选择阀及样品分离方法技术

本发明专利技术公开了一种用于实验室CD盘的倒Y型微流选择阀及样品分离方法，属于微流体技术领域。包括一个设有通气孔的圆形腔体A，圆形腔体A的下方设有一个与腔体贯通的毛细血管阀，毛细血管阀与宽度大于其管道宽度的射流发生器相连通，射流发生器下方连通有一个Y型微流管道分支，Y型微流管道分支上分别连接有设有通气孔的圆形腔体B和圆形腔体C。该阀克服欧拉力对流体的影响和康达效应对流体的影响，在无需任何外加力的作用下，仅仅利用Lab‑on‑CD离心平台的正反转产生的科氏力，实现了一种可以控制液体流向Y形微流管道任意一个分支的样品分离。本发明专利技术设计简单，结构合理，易于实现。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于微流体
，具体涉及一种用于Lab-on-CD盘(实验室CD盘)的倒Y型微流选择阀及样品分离方法。
技术介绍
微流控(Microfluidics)是以微机电系统加工平台为技术基础，致力于分析仪器、化学、生物化学、临床医学的微型化与集成化。微流控技术使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到阿升)的系统。涉及到众多学科：化学，流体物理，微电子，新材料和生物医学工程等交叉学科。微流控的重要特征之一是微尺度环境下具有独特的流体性质，如层流和液滴等。借助这些独特的流体现象，微流控可以实现一系列常规方法所难以完成的微加工和微操作。目前，微流控在生物医学研究中已经有所突破，相信会有更加广泛的应用前景。在目前微流体阀门的研究中，各种阀门的设计层出不穷，蜡阀(蜡为动物、植物或矿物所产生的油质，常温下为固态，加热后融化)由于需要提前在微流体管道中加入蜡，并且需要外加激光源加热使蜡发生相变，才能使阀门打开，这样会对微流管道造成污染，从而影响对样品的检测精度，并且冷却后无法关闭；其他阀门诸如亲水阀、憎水阀都需要对微流体管道表面进行处理，增加了阀的制造难度和工艺要求；另外，目前要实现微量样品的分离，需要借助注射泵和微流阀(如：气动阀，机械阀)等装置实现样品的定量分离，使得整体结
构更加复杂，成本较高。
技术实现思路
为解决现有技术中存在的上述缺陷，本专利技术的目的在于提供一种用于Lab-on-CD盘的倒Y型微流选择阀及其样品分离方法，该设计结构简单，易实现；该设计不需要任何外加力作用，无需太多辅助装置，仅仅利用Lab-on-CD平台的正反转就能实现对样品流的流动方向控制。本专利技术是通过下述技术方案来实现的。一种用于实验室CD盘的倒Y型微流选择阀，包括一个设有通气孔的圆形腔体A，圆形腔体A的下方设有一个与腔体贯通的毛细血管阀，毛细血管阀与宽度大于其管道宽度的射流发生器相连通，射流发生器下方连通有一个Y型微流管道分支，Y型微流管道分支上分别连接有设有通气孔的圆形腔体B和圆形腔体C。进一步，所述毛细血管阀的宽度为400μm，高度为1.5mm；射流发生器的宽度为4.8mm；高度为6.6mm。进一步，所述圆形腔室A、B和C的直径均为6mm。进一步，所述射流发生器的底部设有倒锥角，与水平方向的夹角为65～75°。进一步，所述倒Y型微流管道分支之间的夹角为75～85°；Y型微流管道左、右分支的结构尺寸一致。相应地，本专利技术给出了一种用于实验室CD盘的倒Y型微流选择阀的试验装置，包括与计算机相连的电机，电机输出轴通过轴承与实验台垂直相连，电机输出轴上连接有制作有倒Y型微流选择阀的实验室CD盘，实验室CD盘上
方对应有与计算机相连的无线摄像机，可以将实时液体流动画面传回到电脑。进一步，所述制作有倒Y型微流选择阀的实验室CD盘上设有两个沿实验室CD盘的旋转中心相互对称分布的倒Y型微流选择阀，两个倒Y型微流选择阀的通气孔沿实验室CD盘的旋转中心两侧分布。进一步，所述实验室CD盘上的倒Y型微流选择阀经传统的玻璃刻蚀、溅射工艺或PDMS翻模得到，倒Y型微流选择阀在实验室CD盘的玻璃刻蚀深度均为700μm。本专利技术进而给出了一种用于实验室CD盘的倒Y型微流选择阀的样品分离方法，包括下述步骤：1)将样品自通气孔分别注入两个对称的倒Y型微流选择阀的圆形腔体A中，计算机控制电机启动，带动实验室CD盘旋转；2)样品受到离心力的作用进入毛细血管阀中；3)将电机的旋转速度迅速提高到临界值以上，样品克服阻力从毛细血管阀中流出，样品进入射流发生器后，形成射流；4)射流在科氏力的作用下流动方向发生改变，通过计算机控制电机(102)的正反转向、转动时间和转速来控制样品选择性进入Y型管道左分支或Y型管道右分支、并进而进入圆形腔体B或圆形腔体C的样品量；5)同时，对应在实验室CD盘上方的无线摄像机将两个对称的倒Y型微流选择阀中样品形成射流并进入圆形腔体B或圆形腔体C的过程记录下来并输入至计算机中，实时控制样品流入指定腔体内，实现样品的定量分离。进一步，所述电机转速临界值为1000rpm。本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术用于Lab-on-CD的倒Y型微流选择阀设计，在毛细血管阀的末端，突然增大了毛细血管的宽度，即射流发生器，样品受到离心力的作用向外流动时，液滴由于速度较大，保持着向前运动的惯性，脱离左右管道的吸附(即康达效应)，而形成射流。射流发生器可以有效的避免康达效应对流体流动方向的影响。由于平台在加速过程中会产生欧拉力，欧拉力会对射流的流动方向产生干扰，为了避免欧拉力的影响，在样品通过毛细血管阀的过程中，迅速将仪器转速提高到临界值以上，并保持匀速旋转。本专利技术设计一个毛细血管阀用于克服欧拉力对流体的影响，一个射流发生器用于克服康达效应对流体的影响，两个Y型微流管道分支用于接收方向发生改变的微流体。本专利技术在无需任何外加力的作用下，仅仅利用Lab-on-CD盘的正反转产生的科氏力，实现了一种可以控制液体流向Y形微流管道任意一个分支的新设计，即控制液体在微流体管道中的流动方向。本专利技术能够有效的控制实验室CD盘中流体的流动方向，解决了欧拉力、康达效应对流体运动的干扰问题。本专利技术不会对样品造成任何污染，不会影响最后的检测结果；其结构设计简单，制造方便，易实现，不需要使用昂贵的外部设备。附图说明图1为本专利技术的管道结构示意图；图2位样品注入到A腔中示意图；图3为样品通过毛细血管阀，进入射流发生器后形成射流示意图；图4为射流受到向右的科氏力的作用，射流发生偏转示意图；图5为射流流入Y型微流管道右分支示意图；图6为液体进入腔体C中示意图；图7为液体全部进入腔体C中，整个实验过程完成示意图；图8为在平台逆时针操作后，剩余液体进入腔体B中示意图；图9为该实验室CD盘在Lab-on-CD的安装位置示意图。图中：1-毛细血管阀；2-射流发生器；3-Y型微流管道左分支；4-Y型微流管道右分支；5-圆形腔体A；6-圆形腔体B；7-圆形腔体C；8-通气孔；9-实验室CD盘的旋转中心；101-计算机；102-电机；103-实验台；104-实验室CD；105-无线摄像机。具体实施方式下面结合附图和实施例对专利技术作进一步的详细说明，但并不作为对专利技术做任何限制的依据。如图1所示，本专利技术的用于Lab-on-CD盘的倒Y型微流选择阀，包括一个设有通气孔8的圆形腔体A5，圆形腔体A5的下方设有一个与腔体贯通的毛细血管阀1，毛细血管阀1与宽度大于其管道宽度的射流发生器2相连通，射流发生器2下方连通有一个Y型微流管道分支(Y型微流管道左分支3、Y型微流管道右分支4)，Y型微流管道分支上分别连接有设有通气孔的圆形腔体B6和圆形腔体C7。圆形腔室A5、B6和C7的直径均为6mm，毛细血管阀1的宽度为400μm，高度为1.5mm，射流发生器2的宽度为4.8mm，高度为6.6mm。在在射流发生器2的底部有一个倒锥角，与水平方向的夹角为65～75°，两个Y型微流管道分支之间的夹角为75～85°。Y型微流管道左、右分支的结构尺寸一致。如图9所示，出示了一种用于Lab-on-CD盘的倒Y型微流选择阀的试验装置，包括与计算机101相连的电机102，电机102输出轴通过轴承与实验本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于实验室CD盘的倒Y型微流选择阀，其特征在于，包括一个设有通气孔(8)的圆形腔体A(5)，圆形腔体A(5)的下方设有一个与腔体贯通的毛细血管阀(1)，毛细血管阀(1)与宽度大于其管道宽度的射流发生器(2)相连通，射流发生器(2)下方连通有一个Y型微流管道分支，Y型微流管道分支上分别连接有设有通气孔的圆形腔体B(6)和圆形腔体C(7)。

【技术特征摘要】
1.一种用于实验室CD盘的倒Y型微流选择阀，其特征在于，包括一个设有通气孔(8)的圆形腔体A(5)，圆形腔体A(5)的下方设有一个与腔体贯通的毛细血管阀(1)，毛细血管阀(1)与宽度大于其管道宽度的射流发生器(2)相连通，射流发生器(2)下方连通有一个Y型微流管道分支，Y型微流管道分支上分别连接有设有通气孔的圆形腔体B(6)和圆形腔体C(7)。2.根据权利要求1所述的一种用于实验室CD盘的倒Y型微流选择阀，其特征在于，所述毛细血管阀(1)的宽度为400μm，高度为1.5mm；射流发生器(2)的宽度为4.8mm，高度为6.6mm。3.根据权利要求1所述的一种用于实验室CD盘的倒Y型微流选择阀，其特征在于，所述圆形腔室A(5)、圆形腔室B(6)和圆形腔室C(7)的直径均为6mm。4.根据权利要求1所述的一种用于实验室CD盘的倒Y型微流选择阀，其特征在于，所述射流发生器(2)的底部设有倒锥角，与水平方向的夹角为65～75°。5.根据权利要求1所述的一种用于实验室CD盘的倒Y型微流选择阀，其特征在于，所述倒Y型微流管道分支之间的夹角为75～85°；Y型微流管道左、右分支的结构尺寸一致。6.一种用于实验室CD盘的倒Y型微流选择阀的试验装置，其特征在于，包括与计算机(101)相连的电机(102)，电机(102)输出轴通过轴承与实验台(103)垂直相连，电机输出轴上连接有制作有倒Y型微流选择阀的实验室CD盘(104)，实验室CD盘(104)上方对应有与计算机(101)相连的无线摄像机(105)。7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述制作有倒Y型微...

【专利技术属性】
技术研发人员：梁荣安，陈花玲，贾书海，王万军，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61