CN106902902A - 一种微流体芯片进样系统及适配管 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微流体芯片技术领域，公开了一种微流体芯片进样系统及适配管。该微流体芯片进样系统，包含：微流体芯片、负压产生装置、用于盛放样品的容器；所述微流体芯片具有流体通道，所述流体通道具有通道入口和通道出口；所述负压产生装置通过适配管与所述通道出口连通；所述适配管具有单向阀结构，用于阻止气体从所述通道出口回流进所述流体通道内。该适配管，应用于上述的微流体芯片进样系统中，所述单向阀结构包括设置在所述管体内的轻质阀芯。本发明的微流体芯片进样系统实现了样品充满的均一性，还能有效节省珍贵样品的用量。本发明的适配管使样品的进样效果更为优异。

Description

一种微流体芯片进样系统及适配管
技术领域
本发明涉及微流体芯片技术领域，特别涉及一种微流体芯片进样系统及适配管。
背景技术
微流体芯片技术是目前迅速发展的高新技术和多学科交叉科技前沿领域之一，是生命科学、化学科学与信息科学信号检测和处理方法研究的重要技术平台。
微流体芯片系统设计中，流体驱动和控制是关键，可分为压力驱动、电驱动、热驱动、表面张力驱动，其中压力驱动是流体驱动的主流技术。
目前压力驱动主要是利用正压将流体压入芯片，其过程简单来说，就是通过对流体样品增加压力，将样品挤入芯片的微流体通道内，但随着微流控芯片尺寸的减小及微流道的日趋复杂，正压方式便暴露出以下缺点：第一，流体注入时所受到的流动阻力大，提高了样品的注入难度。第二，流体样品注入后，流体通道内的气体残留可能性大，样品很难压入残留气体所占据的容积，就很难实现样品充满的均一性，甚至造成进样失败；第三，正压方式一般需要有一定余量的样品才可实现顺利进样，这对一些珍贵样品造成很大浪费。针对这一问题，现有技术中，利用微阀、微泵控制流动，但该种系统成本高，且对流体压力、流量等要求苛刻。
发明内容
本发明实施方式的目的在于提供一种能实现样品充满的均一性的微流体芯片进样系统以及应用在该微流体芯片进样系统中的适配管。
为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种微流体芯片进样系统，包含：微流体芯片、负压产生装置、用于盛放样品的容器；
其中，所述微流体芯片具有供流体通过的流体通道，并且所述流体通道具有通道入口和通道出口；
所述容器具有容器出口，用于和所述通道入口连通；
所述负压产生装置通过适配管与所述通道出口连通；
所述适配管包括管体，所述管体具有管体出口和管体进口，所述管体出口用于和所述负压产生装置连接，所述管体进口用于和所述通道出口连接；
所述适配管具有单向阀结构，用于阻止气体从所述通道出口回流进所述流体通道内。
本发明的实施方式还提供了一种适配管，应用于上述的微流体芯片进样系统中，所述单向阀结构包括设置在所述管体内的轻质阀芯；
在所述轻质阀芯受重力贴合于所述管体进口时，所述管体进口封闭；
在所述轻质阀芯受气压离开所述管体进口时，所述管体进口畅通。
本发明实施方式相对于现有技术而言，将传统的正压进样方式转变为负压进样方式，通过现有技术中的各类阀门装置，以及负压产生装置对微流体芯片的流体通道进行吸抽，使流体通道内呈一定负压，此时，再将盛有样品的容器的容器出口和通道入口连通时，容器内的样品因负压被吸入流体通道内，流体样品会被充满在流体通道以及流体通道内的各个分支通道，实现了样品充满的均一性，此外，该技术方案还能有效节省珍贵样品的用量。本发明提供的适配管，具有单向阀结构，可以阻止气体从通道出口回流进流体通道内，使样品的进样效果更为优异。
优选的，在该微流体芯片进样系统中，所述微流体芯片上贴设有封闭膜，用于封闭所述通道入口，并且在所述容器出口插入所述通道入口时，所述封闭膜破裂，所述容器出口和所述通道入口相互连通。该种方式可以不通过现有技术中那些复杂的阀门装置对流体通道实现封闭，免去了利用复杂阀门装置会涉及到的连接管道以及安装辅助装置，简化了微流体芯片进样系统的结构，并且由于封闭膜仅仅与微流体芯片贴合，所以，可以实现微流体芯片的回收再利用。
优选的，在该适配管中，所述单向阀结构还包括分别设置在所述管体内的上隔板和下隔板；
所述上隔板设有第一通气孔；
所述下隔板设有第二通气孔；
所述轻质阀芯具有密封部、杆身部、限位部；其中，所述杆身部位于所述密封部和所述限位部的中间；
所述限位部过盈于所述第一通气孔和所述第二通气孔，用于限位在所述上隔板和所述下隔板之间；
在所述杆身部穿过所述第二通气孔，并且所述密封部贴合于所述管体进口时，所述管体进口封闭；
在所述密封部离开所述管体进口时，所述管体进口畅通。
优选的，在该适配管中，所述上隔板呈网格结构，并与所述管体形成N个所述第一通气孔，N为大于或等于1的自然数。
优选的，在该适配管中，所述轻质阀芯为钉形轻质阀芯，所述管体进口为尖嘴形出口，所述密封部呈与所述尖嘴形出口对应的尖嘴形。
优选的，在该适配管中，所述单向阀结构还包括设置在所述管体内的限位板；
所述限位板设有第三通气孔，所述轻质阀芯过盈于所述第三通气孔和所述管体进口，用于限位在所述限位板和所述管体进口之间。
优选的，在该适配管中，所述限位板呈网格结构，并与所述管体形成M个所述第三通气孔，M为大于或等于1的自然数。
优选的，在该适配管中，所述轻质阀芯为球形轻质阀芯，所述管体进口为尖嘴形出口，并且所述管体进口的横截面呈圆形。
优选的，在该适配管中，所述轻质阀芯具有中空的内腔，从而减轻了轻质阀芯的总质量，使其更容易被吸起。
附图说明
图1是本发明第一实施方式中的微流体芯片进样系统的结构示意图；
图2是本发明第二实施方式中的适配管的应用状态示意图1；
图3是本发明第二实施方式中的适配管的应用状态示意图2；
图4是本发明第二实施方式中的上隔板的结构示意图；
图5是本发明第二实施方式中的下隔板的结构示意图；
图6是本发明第二实施方式中的轻质阀芯的结构示意图；
图7是本发明第三实施方式中的适配管的应用状态示意图1；
图8是本发明第三实施方式中的适配管的应用状态示意图2；
图9是本发明第三实施方式中的限位板的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本发明的第一实施方式涉及一种微流体芯片进样系统，如图1所示，它包含：微流体芯片1、负压产生装置2、用于盛放样品的容器3。
微流体芯片是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，并由其完成分析全过程。该微流体芯片1具有供流体样品通过的流体通道11，并且流体通道11具有通道入口111和通道出口112，当然，流体通道11还可包括许许多多不同结构的分支，以满足不同的需求。该容器3的底部具有容器出口31，用于和通道入口111连通。该负压产生装置2为现有技术中的抽吸泵，其通过适配管4与通道出口112连通。具体地说，该适配管4包括管体，管体具有管体出口41和管体进口42，管体出口41用于和负压产生装置2连接，管体进口42用于和通道出口112连接。为了阻止气体从通道出口112回流进流体通道11内，适配管4具有单向阀结构5。
通过上述内容不难发现，本实施方式提供的微流体芯片进样系统，将传统的正压进样方式转变为负压进样方式，通过现有技术中的各类阀门装置，以及负压产生装置2对微流体芯片1的流体通道11进行吸抽，使流体通道11内呈一定负压，此时，再将容器出口31和通道入口111连通时，容器3内的样品因负压被吸入流体通道11内，流体样品会被充满在流体通道11以及流体通道11内的各个分支通道，实现了样品充满的均一性，此外，该技术方案还能有效节省珍贵样品的用量。本发明提供的适配管4，具有单向阀结构，可以阻止气体从通道出口112回流进流体通道11内，使样品的进样效果更为优异。
值得说明的是，在本实施方式中，微流体芯片1上贴设有封闭膜12，用于封闭通道入口111，并且在容器出口31插入通道入口111时，封闭膜12破裂，容器出口31和通道入口111相互连通。该封闭膜12呈薄膜状，其表面积大于通道入口111的口径，封闭膜12的边缘贴合在微流体芯片1上，该封闭膜12可由树脂材料制成，但需要注意的是，该封闭膜12的弹性变形能力不可太高，防止在容器出口31插入通道入口111时，封闭膜12不出现破裂现象。
还值得指出的是，该微流体芯片进样系统中的微流体芯片数量并无局限性，可以为一个，也可为多个。当微流体芯片数量为多个时，可以依据以下技术方案：第一种方案，在一微流体芯片进样系统中，包括与微流体芯片数量相同的负压产生装置，以及与微流体芯片数量相同的适配管，其中，每个负压产生装置、微流体芯片、适配管单独为一组，以实现多个芯片的进样；第二种方案，在一微流体芯片进样系统中包括一个共用的负压产生装置，以及与微流体芯片数量相同的适配管，该负压产生装置与一个微流体芯片、一个适配管分别为一组，也可以理解为，一个负压产生装置同时连接多个适配管，并通过各个适配管与各个微流体芯片连通，同样也实现了多个芯片的进样。
本发明第二实施方式涉及一种适配管4，应用于第一实施方式中的微流体芯片进样系统中。如图2至6所示，该适配管4单向阀结构包括设置在管体内的轻质阀芯51；在轻质阀芯51受重力贴合于管体进口42时，管体进口42封闭；在轻质阀芯51受气压离开管体进口42时，管体进口42畅通。该轻质材料可由橡胶材料制成，并具有现有技术中的泡沫型结构，因此其密度低，比重轻，受气压影响后，可被负压产生装置2吸抽移动。此外，为了稳固适配管4和容器3，该微流体芯片进样系统中还设有与适配管4和容器3分别连接的固定架6。
因此，结合第一实施方式中的微流体芯片进样系统来说，通过现有技术中的阀门装置，将通道入口111处实现封闭，连接负压产生装置2、适配管4、通道出口112连通，再开启负压产生装置2，对微流体芯片1的流体通道11进行吸抽，使流体通道11内呈一定负压，此时，再将容器出口31和通道入口111连通时，容器3内的样品因负压被吸入流体通道11内，流体样品会被充满在流体通道11以及流体通道11内的各个分支通道，实现了样品充满的均一性，此外，该技术方案还能有效节省珍贵样品的用量。本发明提供的适配管4的单向阀结构，利用轻质阀芯51自身的重力以及负压产生装置2对其的抽吸力，实现了轻质阀芯51在管体进口42处的位置变化，用过轻质阀芯51与管体进口42的贴合与离开，实现了阻止气体从通道出口112回流进流体通道11内的单向阀效果，使样品的进样效果更为优异。
具体来说，本实施方式中，该单向阀结构还包括分别设置在管体内的上隔板52和下隔板53。其中，上隔板52设有第一通气孔521，本实施方式中，上隔板52呈网格结构，并与所述管体形成N个第一通气孔521，N为大于或等于1的自然数，本实施方式中N＝4。下隔板53设有一个第二通气孔531。同时，轻质阀芯51具有密封部511、杆身部512、限位部513；其中，杆身部512位于密封部511和限位部513的中间；限位部513过盈于第一通气孔521和第二通气孔531，也可以说，限位部513的尺寸大于第一通气孔521和第二通气孔531的孔径，用于供气体通过但也将限位部513限位在上隔板52和下隔板53之间；在杆身部512穿过第二通气孔531，因此，当轻质阀芯51受其自身重力影响，密封部511贴合于管体进口42时，管体进口42封闭；当轻质阀芯51受负压产生装置2的影响，在密封部511离开管体进口42时，管体进口42畅通。
值得说明的是，本实施方式中的轻质阀芯51为钉形轻质阀芯51，与之对应的，管体进口42为尖嘴形出口，密封部511呈与尖嘴形出口对应的尖嘴形，用以实现两者的完全贴合，也可以说，限位部513即为钉座端，密封部511即为钉尖端，因此，在轻质阀芯51受其自身重力影响时，密封部511贴合于管体进口42，实现管体进口42的封闭，在轻质阀芯51受负压产生装置2影响时，密封部511离开管体进口42，管体进口42畅通，并且通过上隔板52和下隔板53的阻碍，轻质阀芯51不会进入负压产生装置2。
为便于负压产生装置2能吸起轻质阀芯51，本实施方式中的轻质阀芯51具有中空的内腔(图中未示)，以减少该轻质阀芯51的质量。需要说明的是，若该轻质阀芯51为一实心结构，只需对该轻质阀芯51的重量进行控制，使其可被管体进口处的气压吹起，就也可以实现同样的技术效果。
本发明第三实施方式涉及一种适配管4，应用于第一实施方式中的微流体芯片进样系统中。如图7至9所示，在该适配管4中，单向阀结构还包括设置在管体内的限位板54，限位板54设有第三通气孔541，本实施方式中，该限位板54呈网格结构，并与所述管体形成M个第三通气孔541，M为大于或等于1的自然数，本实施方式中M＝4。轻质阀芯51’过盈于第三通气孔541和管体进口42，也可以说，轻质阀芯51’的尺寸大于第三通气孔541的孔径，用于供气体通过并且将轻质阀芯51’限位在限位板54和管体进口42之间。因此，当轻质阀芯51受其自身重力影响，其贴合于管体进口42时，管体进口42封闭；当轻质阀芯51受负压产生装置2的影响，其离开管体进口42时，管体进口42畅通，并且通过限位板54的阻碍，轻质阀芯51不会进入负压产生装置2。此外，为了稳固适配管4和容器3，该微流体芯片进样系统中还设有与适配管4和容器3分别连接的固定架6。
值得指出的是，本实施方式中的轻质阀芯51’为球形轻质阀芯51’，管体进口42为尖嘴形出口，并且管体进口42的横截面呈圆形，用以实现两者的完全贴合。
为便于负压产生装置2能吸起轻质阀芯51’，本实施方式中的轻质阀芯51’具有中空的内腔(图中未示)，以减少该轻质阀芯51’的质量。需要说明的是，若该轻质阀芯51’为一实心结构，只需对该轻质阀芯51’的重量进行控制，使其可被管体进口处的气压吹起，就也可以实现同样的技术效果。
本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (10)

1.一种微流体芯片进样系统，其特征在于，包含：微流体芯片、负压产生装置、用于盛放样品的容器；
其中，所述微流体芯片具有供流体通过的流体通道，并且所述流体通道具有通道入口和通道出口；
所述容器具有容器出口，用于和所述通道入口连通；
所述负压产生装置通过适配管与所述通道出口连通；
所述适配管包括管体，所述管体具有管体出口和管体进口，所述管体出口用于和所述负压产生装置连接，所述管体进口用于和所述通道出口连接；
所述适配管具有单向阀结构，用于阻止气体从所述通道出口回流进所述流体通道内。
2.根据权利要求1所述的微流体芯片进样系统，其特征在于，所述微流体芯片上贴设有封闭膜，用于封闭所述通道入口，并且在所述容器出口插入所述通道入口时，所述封闭膜破裂，所述容器出口和所述通道入口相互连通。
3.一种适配管，应用于权利要求1或2中所述的微流体芯片进样系统中，其特征在于，
所述单向阀结构包括设置在所述管体内的轻质阀芯；
在所述轻质阀芯受重力贴合于所述管体进口时，所述管体进口封闭；
在所述轻质阀芯受气压离开所述管体进口时，所述管体进口畅通。
4.根据权利要求3所述的适配管，其特征在于，所述单向阀结构还包括分别设置在所述管体内的上隔板和下隔板；
所述上隔板设有第一通气孔；
所述下隔板设有第二通气孔；
所述轻质阀芯具有密封部、杆身部、限位部；其中，所述杆身部位于所述密封部和所述限位部的中间；
所述限位部过盈于所述第一通气孔和所述第二通气孔，用于限位在所述上隔板和所述下隔板之间；
在所述杆身部穿过所述第二通气孔，并且所述密封部贴合于所述管体进口时，所述管体进口封闭；
在所述密封部离开所述管体进口时，所述管体进口畅通。
5.根据权利要求4所述的适配管，其特征在于，所述上隔板呈网格结构，并与所述管体形成N个所述第一通气孔，N为大于或等于1的自然数。
6.根据权利要求4所述的适配管，其特征在于，所述轻质阀芯为钉形轻质阀芯，所述管体进口为尖嘴形出口，所述密封部呈与所述尖嘴形出口对应的尖嘴形。
7.根据权利要求3所述的适配管，其特征在于，所述单向阀结构还包括设置在所述管体内的限位板；
所述限位板设有第三通气孔，所述轻质阀芯过盈于所述第三通气孔和所述管体进口，用于限位在所述限位板和所述管体进口之间。
8.根据权利要求7所述的适配管，其特征在于，所述限位板呈网格结构，并与所述管体形成M个所述第三通气孔，M为大于或等于1的自然数。
9.根据权利要求7所述的适配管，其特征在于，所述轻质阀芯为球形轻质阀芯，所述管体进口为尖嘴形出口，并且所述管体进口的横截面呈圆形。
10.根据权利要求3所述的适配管，其特征在于，所述轻质阀芯具有中空的内腔。
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Denomination of invention: A microfluidic chip injection system and adapter tube

Effective date of registration: 20230626

Granted publication date: 20200605

Pledgee: Fengxian Branch of Shanghai Rural Commercial Bank Co.,Ltd.

Pledgor: SHANGHAI TURTLE TECHNOLOGY Co.,Ltd.

Registration number: Y2023310000297