CN106112616A - 一种微流控芯片进液夹具及进液方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微流控芯片进液夹具及进液方法。该进液夹具包括底座、压块、定位装置和紧固装置；所述定位装置用于所述压块的定位；所述紧固装置用于将压块锁紧并固定于底座上；所述压块上设有若干螺纹孔，所述螺纹孔与微流控芯片上的进液孔相对应。所述定位装置包括相互配合的定位销钉和定位孔，其中定位销钉设于底座上，定位孔设于压块上，定位销钉穿过该定位孔。所述紧固装置包括锁紧螺钉，用于将压块锁紧和固定。该装置进一步还包括微流道接头和进液软管。本发明可以实现高流速、高进液压力、高效率和快速稳定的微流控芯片进液。

Description

一种微流控芯片进液夹具及进液方法

技术领域

本发明属于微流控芯片领域、生物医疗检测领域，具体涉及一种微流控芯片进液夹具及进液方法，利用制备出的微流控芯片进液夹具可以实现微流控芯片的快速进液。

背景技术

微流控芯片进液夹具是将常规芯片进液方式简单化和流程化，用于实现微流控芯片快速进液的一种专用夹具装置。微流控芯片进液夹具利用芯片固定装置对芯片进行夹持，而后夹具上面的孔位置的设计可以保证进液软管垂直插入时的完全对准，配合上软管、PEEK接头、密封圈以及微泵，实现微流控芯片的快速进液。相比于传统的密封圈胶水黏贴方式，夹具进液具有操作方便，效率高，可承受较大进液压力，不易漏液等优点。因此，微流控芯片进液夹具的研究和制造已经成为芯片实验室的一个重要研究方向，可广泛应用于芯片实验室(lab on a chip)中进液实验。

然而，微流控芯片传统的进液方式，即直接粘接接头，这种完全由人工完成的过程，时间差很大，对准精度不高，芯片除胶困难，只能一次性使用，在后续的进液中不能承受较大的压力和进液速度，漏液现象也难以避免。

发明内容

本发明针对目前的微流控芯片产品进液方式，提出一种微流控芯片进液夹具，通过利用该专用夹具定位，配合微泵、PEEK接头、PTFE管材、密封圈，可以实现高流速、高进液压力、高效率和快速稳定的微流控芯片进液。

本发明采用的技术方案如下：

一种微流控芯片的专用进液夹具，包括底座、压块、定位装置和紧固装置；所述定位装置用于所述压块的定位；所述紧固装置用于将压块锁紧并固定于底座上；所述压块上设有若干螺纹孔，所述螺纹孔与微流控芯片上的进液孔相对应。

进一步地，所述定位装置包括相互配合的定位销钉和定位孔，其中定位销钉设于底座上，定位孔设于压块上，定位销钉穿过该定位孔。

进一步地，所述紧固装置包括锁紧螺钉，用于将压块锁紧和固定。

进一步地，还包括微流道接头和进液软管，所述微流道接头的一端与所述压块上的螺纹孔通过螺纹连接，另一端插入进液软管；进液软管连接微泵。

进一步地，所述微流道接头包含微流道接头A和微流道接头B；微流道接头A与所述压块上的螺纹孔通过螺纹连接，微流道接头B插入并固定于微流道接头A内，微流道接头B连接进液软管；微流道接头A优选采用铝合金等金属材料，微流道接头B优选采用PEEK接头，进液软管优选采用PTFE软管。

进一步地，所述微流道接头A和微流道接头B上设有密封圈，利用密封圈和接头的配合保证进液时不会发生漏液现象。

进一步地，所述底座的材料优选为POM塑料(聚甲醛)；锁紧螺钉、定位销钉的材料优选为不锈钢；密封圈的材料优选为硅胶；压块材料优选为6061铝合金。

进一步地，所述锁紧螺钉的尺寸优选为M5*16mm，所述定位销钉的尺寸优选为

进一步地，所述微流道接头A上的密封圈的尺寸优选为5*1(外径*线径，单位为mm)，所述微流道接头B上的密封圈的尺寸优选为3*1(外径*线径，单位为mm)，微流道接头B(PEEK接头)的内径优选为PTFE进液软管优选采用1/16管(外径1.6mm)。

一种采用上述进液夹具对微流控芯片进行进液的方法，其步骤包括：

1)将微流控芯片样品从侧面放入夹具的压块和底座之间，使微流控芯片的进液孔和压块的螺纹孔对准，并通过紧固装置将压块锁紧并固定于底座上；

2)在压块的螺纹孔上安装微流道接头；

3)在微流道接头内插入进液软管，并将进液软管连接微泵，然后开始进液。

进一步地，所述微流控芯片包括所有的带多于两个进(出)液孔的微流控芯片。

进一步地，所述微流控芯片的材料为PMMA、PS、PC、COP、COC、PP、PET等。

本发明的微流控芯片接口夹具具有以下优势和有益效果：

1.体积小、质量轻、便携性强；

2.化学稳定性强，抗氧化侵蚀；

3.能够配合小尺寸芯片使用，成本低；

4.温度和压力耐受范围广；

5.死体积小：死体积是指进样器进样口到检测器流动池未被固定相(液体)所占据的空间；

6.可以配合光学检测系统，便于观察。

附图说明

图1是一实施例的微流控芯片夹具的结构示意图。

图2是另一实施例的微流控芯片夹具的结构示意图。

图3为直通道标准微流控芯片示意图。

图4为H型通道标准微流控芯片示意图。

图5为微流道接头示意图。

图6为PEEK接头套上3*1密封圈的示意图。

图7为微流道接头装入后的效果图。

具体实施方式

下面通过具体实施例并配合附图，对本发明做进一步说明。

图1为本实施例的微流控芯片夹具的结构示意图。该夹具包括底座1、压块2、锁紧螺钉3和定位销钉4。定位销钉4设于底座1上，压块2上设有与定位销钉4配合的定位孔，使用时定位销钉4穿过压块2上的定位孔，实现对压块2的定位；在定位销钉4上可设置圆柱压缩弹簧(图中未示出)，位于压块2和底座4之间，以使压块2和底座4之间相隔一定的距离，便于微流控芯片固定。锁紧螺钉3用于将压块2锁紧和固定。压块2上设有若干螺纹孔5，该螺纹孔5与微流控芯片上的进液孔相对应，螺纹孔5的孔径大于微流控芯片上的进液孔的孔径。压块2为左右两个，对称布置，压块2和底座1之间可插入微流控芯片。两个压块2隔开一定距离，这样在两个压块2之间可以配合光学检测系统，便于观察。图1中6为微流道接头。

图1所示的微流控芯片夹具适用于纵向进液孔。图2为另一实施例的微流控芯片夹具的结构示意图，其适用于横向进液孔。

采用图1或图2所示的夹具对微流控芯片进行定位，并配合微泵、微流道接头(PEEK接头)、进液软管(PTFE管材)、密封圈，即可以实现高流速、高进液压力、高效率和快速稳定的微流控芯片进液。具体方法是：

1.装夹芯片

分别逆时针松开两个锁紧螺钉(拧开一圈即可)，将微流控芯片按夹具底座上箭头方向(如图1所示)插入夹具，目测芯片进液孔在压块螺纹孔5的中心即可。

图3和图4为标准微流控芯片示意图，其中图3为直通道芯片，适用于图1所示的夹具；图4为H型通道芯片，适用图2所示的夹具。

2.固定芯片

左手捏住压块2的两端并向下微用力(销钉仅用于定位，此步操作保证拧紧螺钉时，压块与销钉不至于卡死)，右手顺时针顺势拧紧螺钉3，拧紧力度适中，芯片在夹具中不晃动即可。

3.安装微流道接头A(第1步)

接头处需要用到两种规格的硅胶密封圈：1)5*1(外径*线径，单位为mm)；2)3*1(外径*线径，单位为mm)。

图1中的微流道接头6可以分为微流道接头A和微流道接头B两部分。图5为微流道接头A的示意图，其材质优选采用铝合金。密封圈安装在微流道接头A的一端，然后将带有密封圈的微流道接头拧入压块对应的螺纹孔5处，从侧面目测密封圈“不可见”即可。

4.安装微流道接头B(第2步)

微流道接头B用于连接进液软管，并能够插入微流道接头A内，通过过盈配合使微流道接头B固定在微流道接头A内。该微流道接头B优选采用PEEK(聚醚醚酮，polyetheretherketone)接头，如图6所示。为起到更好的密封作用，可在PEEK接头处套上3*1密封圈(此步操作可选)。图6为PEEK接头套上3*1密封圈的示意图。PEEK接头连接的进液软管优选采用PTFE(聚四氟乙烯，Polytetrafluoroethylene)软管。PTFE软管优选采用1/16管(外径1.6mm)。将PTFE软管插入PEEK接头，要求管端面与接头处齐平或凸出些许。

5.安装微流道接头(第3步)

将图6所示的PEEK接头(微流道接头B)插入图5所示的微流道接头A，将微流道接头装配到位，注意拧紧力度适中。图7为微流道接头A和微流道接头B装入后的效果图。

6.插入PTFE软管，开始进液测试。

图1、图2中均含有两个压块，在其它实施例中，也可以设计成整体一个压块，相当于把左右两个压块连接起来。

图1、图2中的压块上有个台阶，即螺纹孔和锁紧螺钉位于不同的平面上，锁紧螺钉部分凸出，其目的是给螺纹足够的螺距，方便于拧紧。但在其它实施例中也可以没有该台阶，本发明不以此为限制。

图1、图2中的压块也可以是图中所示形状以外的其它形状；螺纹孔数量根据微流控芯片上进液孔的数量来确定，并不限于图中所示的螺纹孔数量。

以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的精神和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (10)

1.一种微流控芯片的专用进液夹具，其特征在于，包括底座、压块、定位装置和紧固装置；所述定位装置用于所述压块的定位；所述紧固装置用于将压块锁紧并固定于底座上；所述压块上设有若干螺纹孔，所述螺纹孔与微流控芯片上的进液孔相对应。

2.根据权利要求1所述的进液夹具，其特征在于，所述定位装置包括相互配合的定位销钉和定位孔，其中定位销钉设于底座上，定位孔设于压块上，定位销钉穿过该定位孔。

3.根据权利要求1所述的进液夹具，其特征在于，所述紧固装置包括锁紧螺钉，用于将压块锁紧和固定。

4.根据权利要求1至3中任一项所述的进液夹具，其特征在于，还包括微流道接头和进液软管，所述微流道接头与所述压块上的螺纹孔通过螺纹连接，所述微流道接头内插入进液软管；所述进液软管连接微泵。

5.根据权利要求4所述的进液夹具，其特征在于，所述微流道接头包含微流道接头A和微流道接头B；微流道接头A与所述压块上的螺纹孔通过螺纹连接，微流道接头B插入并固定于微流道接头A内，微流道接头B连接进液软管；微流道接头A采用金属材料，微流道接头B采用PEEK接头，进液软管采用PTFE软管。

6.根据权利要求5所述的进液夹具，其特征在于，所述微流道接头A和微流道接头B上设有密封圈，利用密封圈和微流道接头的配合保证进液时不会发生漏液现象。

7.根据权利要求6所述的进液夹具，其特征在于，所述微流道接头A上的密封圈的尺寸为：外径*线径＝5*1mm；所述微流道接头B上的密封圈的尺寸为：外径*线径＝3*1mm，所述PEEK接头的内径为所述PTFE软管采用外径为1.6mm的1/16管。

8.一种采用权利要求1所述进液夹具对微流控芯片进行进液的方法，其步骤包括：

1)将微流控芯片样品从侧面放入夹具的压块和底座之间，使微流控芯片的进液孔和压块的螺纹孔对准，并通过紧固装置将压块锁紧并固定于底座上；

2)在压块的螺纹孔上安装微流道接头；

3)在微流道接头内插入进液软管，并将进液软管连接微泵，然后开始进液。

9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述微流控芯片包括所有的带多于两个进液孔或出液孔的微流控芯片。

10.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述微流控芯片的材料为下列中的一种：PMMA、PS、PC、COP、COC、PP、PET。