CN107694651A - 可逆微流控芯片夹具 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种可逆微流控芯片夹具，包括上下固定的上盖板和底座，上盖板和底座之间形成有一夹持空间，夹持空间内叠加设有微流控芯片和液路转换板，微流控芯片包括层叠设置的上芯片和下芯片，上芯片和下芯片的接触面之间设有芯片垫圈，上芯片和/或下芯片的接触面上凹设形成有微通道，上芯片上形成有连通于微通道两端的进样口和出样口，液路转换板的一端形成有L形的进液通道，进液通道的一端与进样口连通，另一端与进样夹具连通，液路转换板的另一端形成有L形的出液通道，出液通道的一端与出样口连通，另一端与出样夹具连通。本发明夹具通过压力和垫圈可逆封合硬质微流控芯片，避免了传统硬质芯片封合的过程。

Description

可逆微流控芯片夹具

技术领域

本申请属于微流控芯片技术领域，特别是涉及一种多进出口可逆微流控芯片夹具，适用于配合金相显微镜进行观测微流控芯片上的生化实验。

背景技术

微流控芯片技术(Microfluidics)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，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。由于其体积小、试剂消耗量低和高度集成化等特点，越来越多的研究人员开始关注微流控芯片。

对于微流控芯片的使用，一个重要的环节就是宏观流体和微观流体的接口技术，即如何将宏观流体注入到微观的芯片管路中去。为了顺利将流体注入到微流控管路中去，需要解决两个问题，第一是管路需要是闭合的，通常以封合技术解决；第二是微流控通道要和宏观流体接口连接。

微流控芯片的封合技术有多种，PMMA芯片封合通常采用热压或者胶黏的方式；玻璃芯片封合采用高温封合的方式。芯片的封合通常耗时耗力，成本较高，而且封合手段都是不可逆的。一旦封合之后，想对微流控芯片彻底清洗或者改性操作是非常困难的。

现阶段多数微流控芯片使用者仍然采用直接将硬质芯片和流体导管进行胶黏的连接方法。此类连接方法属于不可逆连接，芯片和流体导管无法实现拆解和后续使用，经济成本较高，此连接方法也在很大程度上影响了芯片的固定和观测。另外，胶黏的方法操作复杂，一方面胶水流动性很强，可能扩散到观测区域，影响实验观测；另一方面有可能对样品造成污染，因此阻碍了微流控芯片的大规模应用。

适配于硬质微流体芯片的可逆连接夹具能够很好的解决这些问题，但传统芯片夹具存在连接方法繁复、连接方式固定、不具备可调节性等技术问题。同时，夹具和芯片的连接密闭性差，容易发生失压、漏液，影响芯片的使用效果。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可逆微流控芯片夹具，以克服现有技术中的不足。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

本申请实施例公开了一种可逆微流控芯片夹具，包括上下固定的上盖板和底座，所述上盖板和底座之间形成有一夹持空间，所述夹持空间内叠加设有微流控芯片和液路转换板，所述微流控芯片包括层叠设置的上芯片和下芯片，所述上芯片和下芯片的接触面之间设有芯片垫圈，所述上芯片和/或下芯片的接触面上凹设形成有微通道，所述上芯片上形成有连通于所述微通道两端的进样口和出样口，所述液路转换板的一端形成有L形的进液通道，所述进液通道的一端与所述进样口连通，另一端与进样夹具连通，所述液路转换板的另一端形成有L形的出液通道，所述出液通道的一端与所述出样口连通，另一端与出样夹具连通。

优选的，在上述的可逆微流控芯片夹具中，所述液路转换板位于所述微流控芯片的上方，所述上芯片和下芯片为矩形，所述上芯片的长边方向和所述下芯片的长边方向垂直，所述底座上方凹设形成有微流控芯片槽，所述微流控芯片固定于所述微流控芯片槽内，该微流控芯片槽的尺寸和形状与所述微流控芯片一致。

优选的，在上述的可逆微流控芯片夹具中，所述微流控芯片槽一相对的两侧对称设有液路转换板槽，所述液路转换板的两端对应凸伸有定位部，该定位部限位并支撑于所述液路转换板槽内。

优选的，在上述的可逆微流控芯片夹具中，所述微流控芯片槽另一相对的两侧分别开设有进样夹具槽和出样夹具槽，所述进样夹具和出样夹具分别对应安装于所述进样夹具槽和出样夹具槽。

优选的，在上述的可逆微流控芯片夹具中，所述进液夹具和出液夹具分别与液路转换板之间挤压有弹性垫圈，该弹性垫圈内形成有与所述液路转换板连通的管路，所述进液夹具和出液夹具分别形成有进样孔和出样孔，所述进样孔和出样孔分别与外部的导管插拔连通。

优选的，在上述的可逆微流控芯片夹具中，所述弹性垫圈的材质为聚四氟橡胶。

优选的，在上述的可逆微流控芯片夹具中，所述上盖板和底座之间通过固定螺丝可拆卸固定。

优选的，在上述的可逆微流控芯片夹具中，所述进样夹具和出样夹具分别与所述底座之间通过定位螺丝固定。

优选的，在上述的可逆微流控芯片夹具中，所述上盖板、液路转换板和底座上开设有上下相通的观测窗口。

优选的，在上述的可逆微流控芯片夹具中，所述芯片垫圈的材质为硅胶或PDMS。

优选的，在上述的可逆微流控芯片夹具中，所述L形的进液通道和上芯片的进样口之间、以及L形的出液通道和上芯片的出样口之间分别连通有液路垫圈，所述液路转换板表面凹设形成有容纳所述液路垫圈的卡槽。

与现有技术相比，本发明的优点在于：本发明夹具通过压力和垫圈可逆封合硬质微流控芯片，避免了传统硬质芯片封合的过程。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1所示为本发明具体实施例中可逆微流控芯片夹具的立体结构示意图；

图2所示为本发明具体实施例中可逆微流控芯片夹具的立体分解示意图；

图3所示为本发明具体实施例中夹具底座的立体结构示意图；

图4所示为本发明具体实施例中液路转换板的立体结构示意图；

图5所示为本发明具体实施例中微流控芯片的立体分解示意图。

具体实施方式

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详细的描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的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。

参图1至图5所示，可逆微流控芯片夹具包括夹具主体部分、液路转换部分和微流控芯片部分。

夹具主体部分包括上下固定的上盖板1和底座2，上盖板1和底座2的四个角之间通过固定螺丝3固定。

上盖板1和底座2的材质优选为铝，也可以为其他材质。

上盖板1中间加工一个通孔101，和金相显微镜镜头形状和尺寸对应，并加工有四个螺纹孔102，方便螺丝固定。

结合图3所示，底座2外缘呈圆形，两端和进样夹具4和出样夹具5连接的部分加工有相应的进样夹具槽201和出样夹具槽202，用于分别放置进样夹具4和出样夹具5。

进样夹具槽201和出样夹具槽202侧面各加工有两个螺纹孔203，通过定位螺丝401固定夹具和弹性垫圈402。

底座2加工一个中空观测窗口204，上面加工有微流控芯片槽205，尺寸和微流控芯片对应。

底座2上部加工有和液路转换板对应的液路转换板槽207，并加工有四个螺纹孔206，通过固定螺丝3固定上盖板1，并通过上盖板1挤压液路转换板、微流控芯片和相关垫圈，实现硬质芯片的可逆封合。

液路转换部分包括进样夹具4、出样夹具5、弹性垫圈402、定位螺丝401、液路转换板6和液路垫圈601。

进样夹具4和出样夹具5分别加工有垫圈槽，垫圈槽内部尺寸和弹性垫圈402外缘尺寸对应，垫圈槽外部尺寸和夹具底座上加工的进样夹具槽对应。弹性垫圈材质为聚四氟橡胶，加工有四个进样孔，进样孔位置和液路转换板6上的进液孔位置对应，进样孔内径略小于液体导管的外径。进样夹具或出样夹具和弹性垫圈位置对应处加工有四个进样孔，用来放置PTFE等材质的进液导管。进样夹具和出样夹具两侧各加工两个通孔，通过定位螺丝固定于夹具底座上。

结合图4所示，液路转换板6外形和底座上部形状对应，中间加工通孔602，该通孔602和底座、上盖板中空观测窗口204尺寸和位置对应，可以配合金相显微镜头使用。

液路转换板6的两端对应凸伸有定位部606，该定位部606限位并支撑于液路转换板槽207内。

液路转换板6靠近底座夹具槽部分加工四个侧面进液口603（出液口），侧面进液口603、弹性垫圈402以及进样夹具（出样夹具）的通孔在同一水平线上，位置对应，侧面进液口的孔径小于进样垫圈的孔径。液路转换板下表面和芯片进样口位置对应处加工4个垂直进液口604，垂直进液口604和侧面进液口连通。

垂直进液口604和芯片进样口（出样口）连接处加工一个卡槽605，放置一个液路垫圈601，液路垫圈601材质优选为硅胶垫圈，硅胶垫圈上加工四个通孔，在压力作用下，液路垫圈和微流控芯片紧密结合，使液路联通。

结合图5所示，微流控芯片7部分由上芯片701、芯片垫圈702和下芯片703组成，其中上下芯片尺寸和夹微流控芯片槽205尺寸对应，两片芯片外形呈现长方形，采用交错叠加的方式放置。

芯片垫圈702材质优选为硅胶，其夹持于上芯片和下芯片之间。通过芯片上的微结构图和硅胶垫圈建立流路，充当生化反应的反应池。可以随意改变上下芯片的微结构和垫圈的形状，从而完成不同的生化反应。

上芯片和下芯片材质可以是玻璃或者PMMA等透明硬质芯片，芯片垫圈材质还可以是PDMS等性能稳定的软质聚合物材质。

组装时，将下芯片、芯片垫圈和上芯片依次放入底座中的微流控芯片槽，然后将液路转换板和相应的液路垫圈放置于微流控芯片之上，要注意液路转换板和液路垫圈的进样孔（出样孔）要和芯片上的进样孔（出样孔）位置对齐，通过四个固定螺丝将上盖板和夹具底座固定，通过压力使得硬质微流控芯片和垫圈形成闭合管路。将弹性垫圈放置于夹具之中，PTFE导管放置于垫圈之中，并穿过进样夹具的进样孔（出样孔），之后将进样夹具（出样夹具）整体放置于夹具底座的凹槽之中，通过定位螺丝固定。

需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。

以上所述仅是本申请的具体实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。

Claims (10)

1.一种可逆微流控芯片夹具，其特征在于，包括上下固定的上盖板和底座，所述上盖板和底座之间形成有一夹持空间，所述夹持空间内叠加设有微流控芯片和液路转换板，所述微流控芯片包括层叠设置的上芯片和下芯片，所述上芯片和下芯片的接触面之间设有芯片垫圈，所述上芯片和/或下芯片的接触面上凹设形成有微通道，所述上芯片上形成有连通于所述微通道两端的进样口和出样口，所述液路转换板的一端形成有L形的进液通道，所述进液通道的一端与所述进样口连通，另一端与进样夹具连通，所述液路转换板的另一端形成有L形的出液通道，所述出液通道的一端与所述出样口连通，另一端与出样夹具连通。

2.根据权利要求1所述的可逆微流控芯片夹具，其特征在于：所述液路转换板位于所述微流控芯片的上方，所述上芯片和下芯片为矩形，所述上芯片的长边方向和所述下芯片的长边方向垂直，所述底座上方凹设形成有微流控芯片槽，所述微流控芯片固定于所述微流控芯片槽内，该微流控芯片槽的尺寸和形状与所述微流控芯片一致。

3.根据权利要求2所述的可逆微流控芯片夹具，其特征在于：所述微流控芯片槽一相对的两侧对称设有液路转换板槽，所述液路转换板的两端对应凸伸有定位部，该定位部限位并支撑于所述液路转换板槽内。

4.根据权利要求3所述的可逆微流控芯片夹具，其特征在于：所述微流控芯片槽另一相对的两侧分别开设有进样夹具槽和出样夹具槽，所述进样夹具和出样夹具分别对应安装于所述进样夹具槽和出样夹具槽。

5.根据权利要求1所述的可逆微流控芯片夹具，其特征在于：所述进液夹具和出液夹具分别与液路转换板之间挤压有弹性垫圈，该弹性垫圈内形成有与所述液路转换板连通的管路，所述进液夹具和出液夹具分别形成有进样孔和出样孔，所述进样孔和出样孔分别与外部的导管插拔连通。

6.根据权利要求5所述的可逆微流控芯片夹具，其特征在于：所述弹性垫圈的材质为聚四氟橡胶。

7.根据权利要求1所述的可逆微流控芯片夹具，其特征在于：所述上盖板和底座之间通过固定螺丝可拆卸固定，

和/或

所述进样夹具和出样夹具分别与所述底座之间通过定位螺丝固定。

8.根据权利要求1所述的可逆微流控芯片夹具，其特征在于：所述上盖板、液路转换板和底座上开设有上下相通的观测窗口。

9.根据权利要求1所述的可逆微流控芯片夹具，其特征在于：所述芯片垫圈的材质为硅胶或PDMS。

10.根据权利要求1所述的可逆微流控芯片夹具，其特征在于：所述L形的进液通道和上芯片的进样口之间、以及L形的出液通道和上芯片的出样口之间分别连通有液路垫圈，所述液路转换板表面凹设形成有容纳所述液路垫圈的卡槽。