一種用于形成濃度梯度的裝置及系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于形成濃度梯度的裝置及系統(tǒng)。所述裝置包括多組濃度形成通道，所述通道一端為出樣口，另一端進(jìn)樣口，所述濃度形成通道按照進(jìn)樣到出樣的方向依次布設(shè)有混合通道和反應(yīng)腔室，每組濃度形成通道其進(jìn)樣口通過母液分流通道和緩沖液分流通道分別與母液儲液池和緩沖液儲液池相連，每組濃度形成通道，根據(jù)所要形成的目標(biāo)濃度不同，其母液分流通道和緩沖液分流通道的長度比例不同。所述系統(tǒng)包括所述濃度梯度形成裝置和負(fù)壓形成裝置，所述濃度梯度形成裝置中所有濃度形成通道其出樣口與負(fù)壓形成裝置的相連，所述濃度梯度形成裝置的另一端處于相同氣壓下。所述裝置及系統(tǒng)，結(jié)構(gòu)緊湊，可一次形成多種濃度，穩(wěn)定性高，應(yīng)用范圍廣。
【專利說明】-種用于形成濃度梯度的裝置及系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于生物學(xué)裝置領(lǐng)域，更具體地，涉及一種用于形成濃度梯度的裝置及系 統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 濃度梯度形成裝置，能實(shí)現(xiàn)不同濃度梯度的藥物樣品的形成，且所消耗試劑量在 納升級別，被認(rèn)為是高通量研究細(xì)胞刺激，藥物篩選的一個(gè)有效工具。
[0003] 研究者們已經(jīng)建立了多種微流控濃度梯度裝置通過注入兩種不同的液體用于高 通量分析，主要包括基于分子擴(kuò)散的濃度梯度形成裝置和基于多次分流合流的濃度梯度形 成裝置。基于分子擴(kuò)散的濃度梯度形成裝置，如基于分子擴(kuò)散的濃度梯度芯片，操作簡單， 加工簡易，但是由于擴(kuò)散的系統(tǒng)誤差，這種芯片很難形成完美的直線型濃度梯度，更重要的 是這種芯片極大的受到了分子大小，流速，擴(kuò)散距離以及液體粘度的影響?；诙啻畏至骱?流的濃度梯度形成裝置，如基于分流合流的濃度梯度芯片，通過芯片結(jié)構(gòu)操作多路液流來 形成濃度梯度，往往結(jié)構(gòu)過于復(fù)雜，在每一次的分流合流的過程中需要較長的直通道或者 復(fù)雜的微混合器來實(shí)現(xiàn)，并且其結(jié)構(gòu)的復(fù)雜性隨著濃度的增多而增加，大大加大了濃度梯 度芯片形成濃度梯度的冗余性。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 針對現(xiàn)有技術(shù)的以上缺陷或改進(jìn)需求，本發(fā)明提供了一種結(jié)構(gòu)簡單、加工簡易、穩(wěn) 定性好的的濃度梯度形成微流控裝置，其目的在于克服現(xiàn)有濃度梯度形成微流控裝置結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，穩(wěn)定性差的缺點(diǎn)，由此解決高通量藥物篩選等實(shí)驗(yàn)的技術(shù)問題。
[0005] 為實(shí)現(xiàn)上述目的，按照本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種用于形成濃度梯度的裝置， 包括多組濃度形成通道，所述通道一端為出樣口，另一端進(jìn)樣口，所述濃度形成通道按照進(jìn) 樣到出樣的方向依次布設(shè)有混合通道和反應(yīng)腔室，每組濃度形成通道其進(jìn)樣口通過母液分 流通道和緩沖液分流通道分別與母液儲液池和緩沖液儲液池相連，每組濃度形成通道，根 據(jù)所要形成的目標(biāo)濃度不同，其母液分流通道和緩沖液分流通道的長度比例不同；
[0006] 工作時(shí)，控制所述濃度形成通道兩端壓力差相同，母液和緩沖液根據(jù)每組濃度形 成通道所連接的母液分流通道和緩沖液分流通道長度，以不同的比例進(jìn)入相應(yīng)的濃度形成 通道，經(jīng)過其混合通道時(shí)，母液和緩沖液均勻混合，形成不同濃度的反應(yīng)液，儲存在反應(yīng)腔 室內(nèi)。
[0007] 優(yōu)選的，所述用于形成濃度梯度的裝置，其母液分流通道和緩沖液分流通道橫截 面寬度和高度相同，其母液分流通道和緩沖液分流通道的長度比例按照母液流量與緩沖液 流量比例與其對應(yīng)通道長度成反比確定。
[0008] 優(yōu)選的，所述用于形成濃度梯度的裝置，其多組濃度形成通道共用同一出樣口。
[0009] 優(yōu)選的，所述用于形成濃度梯度的裝置，其多組濃度形成通道以出樣口為中心，均 勻徑向排列。
[0010] 優(yōu)選的，所述用于形成濃度梯度的裝置，工作時(shí)，所述出樣口形成負(fù)壓。
[0011] 優(yōu)選的，所述用于形成濃度梯度的裝置，其混合通道為S型蜿蜒通道。
[0012] 按照本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于形成濃度梯度的系統(tǒng)，包括所述的濃度 梯度形成裝置和負(fù)壓形成裝置，所述濃度梯度形成裝置中所有濃度形成通道其出樣口與負(fù) 壓形成裝置的相連，所述濃度梯度形成裝置的另一端處于相同氣壓下。
[0013] 總體而言，通過本發(fā)明所構(gòu)思的以上技術(shù)方案與現(xiàn)有技術(shù)相比，能夠取得下列有 益效果：
[0014] (1)由于采用不同長度比例的母液分流通道和緩沖液分流通道，來控制母液和緩 沖液的比例，因此可方便的形成各種濃度的目標(biāo)反應(yīng)液，不需要通過復(fù)雜管道系統(tǒng)形成相 應(yīng)濃度；
[0015] (2)與傳統(tǒng)的芯片方式相比，液體稀釋后的濃度比完全由芯片結(jié)構(gòu)所決定，大大提 高了該芯片的穩(wěn)定性；
[0016] (3)本發(fā)明所構(gòu)思的濃度形成裝置，結(jié)構(gòu)緊湊，適用于小型或微型的濃度形成裝 置，應(yīng)用廣泛；
[0017] (4)所述裝置一次性合流稀釋的方式實(shí)現(xiàn)多濃度的稀釋，本方法與多步分流合流 的濃度梯度形成芯片相比，結(jié)構(gòu)更為簡單，冗余度更低，需要形成穩(wěn)定濃度的微混合器更 少。該裝置為研究包含細(xì)胞多藥耐藥性等實(shí)驗(yàn)提供了一種新的途徑，在多種基于細(xì)胞實(shí)驗(yàn) 以及生物化學(xué)反應(yīng)等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景；
[0018] (5)所述用于形成濃度梯度的系統(tǒng)通過一路負(fù)壓實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)進(jìn)樣和多路流體控制， 與傳統(tǒng)的兩路進(jìn)樣方式相比，液體的流速不由進(jìn)樣的兩路液體流速影響，泵和注射器所引 發(fā)的不穩(wěn)定脈沖不影響液體的稀釋，大大提高了穩(wěn)定性。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0019] 圖1是實(shí)施例1中的用于形成濃度梯度的裝置結(jié)構(gòu)示意圖；
[0020] 圖2是實(shí)施例2中的用于形成濃度梯度的系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖。
[0021] 在所有附圖中，相同的附圖標(biāo)記用來表示相同的元件或結(jié)構(gòu)，其中：1-8分為濃度 形成通道，11為出樣口，12為進(jìn)樣口，13為混合通道，14為反應(yīng)腔室，15為母液分流通道，16 為緩沖液分流通道，17為母液儲液池，18為緩沖液儲液池,20為用于形成濃度梯度的裝置， 21為微泵，22為傳感器，23為手動閥，24為三通閥，25為氣瓶，26為控制器，27為上位機(jī)，28 為電稱合兀件。

【具體實(shí)施方式】
[0022] 為了使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實(shí)施例，對 本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步詳細(xì)說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并 不用于限定本發(fā)明。此外，下面所描述的本發(fā)明各個(gè)實(shí)施方式中所涉及到的技術(shù)特征只要 彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互組合。
[0023] 本發(fā)明提供的濃度梯度形成裝置，包括多組濃度形成通道，所述通道一端為出樣 口 11，另一端進(jìn)樣口 12,所述濃度形成通道按照進(jìn)樣到出樣的方向依次布設(shè)有混合通道13 和混合通道13,每組濃度形成通道其進(jìn)樣口 12通過母液分流通道15和緩沖液分流通道16 分別與母液儲液池17和緩沖液儲液池18相連，每組濃度形成通道，根據(jù)所要形成的目標(biāo)濃 度不同，其母液分流通道15和緩沖液分流通道16的長度比例不同。
[0024] 當(dāng)母液分流通道15和緩沖液分流通道16橫截面寬度和高度相同時(shí)，其母液分流 通道15和緩沖液分流通道16的長度比例按照母液流量與緩沖液比例與其對應(yīng)通道長度成 反比確定，即
[0025]

【權(quán)利要求】
1. 一種用于形成濃度梯度的裝置，其特征在于，包括多組濃度形成通道，所述通道一端 為出樣口，另一端進(jìn)樣口，所述濃度形成通道按照進(jìn)樣到出樣的方向依次布設(shè)有混合通道 和反應(yīng)腔室，每組濃度形成通道其進(jìn)樣口通過母液分流通道和緩沖液分流通道分別與母液 儲液池和緩沖液儲液池相連，每組濃度形成通道，根據(jù)所要形成的目標(biāo)濃度不同，其母液分 流通道和緩沖液分流通道的長度比例不同； 工作時(shí)，控制所述濃度形成通道兩端壓力差相同，母液和緩沖液根據(jù)每組濃度形成通 道所連接的母液分流通道和緩沖液分流通道長度，以不同的比例進(jìn)入相應(yīng)的濃度形成通 道，經(jīng)過其混合通道時(shí)，母液和緩沖液均勻混合，形成不同濃度的反應(yīng)液，儲存在反應(yīng)腔室 內(nèi)。
2. 如權(quán)利要求1所述的用于形成濃度梯度的裝置，其特征在于，母液分流通道和緩沖 液分流通道橫截面寬度和高度相同，其母液分流通道和緩沖液分流通道的長度比例按照母 液流量與緩沖液流量比例與其對應(yīng)通道長度成反比確定。
3. 如權(quán)利要求1所述的用于形成濃度梯度的裝置，其特征在于，所述多組濃度形成通 道共用同一出樣口。
4. 如權(quán)利要求3所述的用于形成濃度梯度的裝置，其特征在于，所述多組濃度形成通 道以出樣口為中心，均勻徑向排列。
5. 如權(quán)利要求3所述的用于形成濃度梯度的裝置，其特征在于，工作時(shí)，所述出樣口形 成負(fù)壓。
6. 如權(quán)利要求1所述的用于形成濃度梯度的裝置，其特征在于，所述混合通道為S型蜿 蜒通道。
7. -種用于形成濃度梯度的系統(tǒng)，其特征在于，包括如權(quán)利要求1至4任意一項(xiàng)所述的 用于形成濃度梯度的裝置和負(fù)壓形成裝置，所述用于形成濃度梯度的裝置中所有濃度形成 通道其出樣口與負(fù)壓形成裝置的相連，所述濃度梯度形成裝置的另一端處于相同氣壓下。
【文檔編號】B01L3/00GK104084245SQ201410263462
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月13日
【發(fā)明者】劉筆鋒, 李一偉, 馮曉均, 劉超, 陳鵬 申請人:華中科技大學(xué)