CN107703981A - 一种微流控芯片出口压力调节装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微流控芯片出口压力调节装置。本发明由两个部分组成。第一个部分是储液系统，利用调压管阵列调节储液池的液面高度，产生不同的流体静压力，并通过压力导出管将附加静压力传递到微流控芯片出口处，实现调压操作。第二个部分是支撑系统，利用定位台和紧固螺栓将储液系统和支撑系统相对固定，保证工作时系统的稳定性。本发明区别于恒压气泵压力调节设备，单纯依靠流体静压原理在无能耗、无噪声的情况下，实现对微流控芯片出口压力的实时调节。本发明体积小巧，方便储存及运输。加工成本低，降低实验门槛，利于微流控实验研究的普及。

Description

一种微流控芯片出口压力调节装置

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片出口压力调节装置。本发明属于气泡微流控技术领域。

背景技术

气泡微流控技术是近些年发展起来的一种研究微米尺度微气泡生成、操控及应用的新技术。该技术具有稳定、易操作和适用范围广等特点，目前已广泛应用于喷墨打印、药物运输、疾病防护、组分混合及功能材料制备等诸多领域，是目前国内外各相关学科的研究热点。

现有的相关研究表明，下游流场的压力大小对气泡的生成及分裂比具有重要影响。通常，在气泡的生成方面，随着下游压力的增大，气泡的长度及生成频率会逐渐减小。在气泡的分裂方面，一侧支路下游压力若大于另一侧支路下游压力，则会发生气泡的非对称分裂，利用压力差对分裂比的影响规律，可精确调节子气泡的尺寸大小。

通常调节下游压力的方法是利用恒压气泵装置，在一个不与大气直接接触的小瓶等密闭空间内加压，同时密闭小瓶与微流控芯片的出口通过导管互相连接，从而达到调节出口压力的目的。这种方式有一定的局限性，即实验所用气泵的噪声、占用空间及能耗相对较大，且价格昂贵，不易于广泛普及。

发明内容

基于目前的背景，本发明是为了在消除噪声和能耗，降低占用空间和价格的情况下，实现对微流控芯片出口压力的实时调节，进一步推动微流控研究设备的普及，降低微流控实验研究的门槛。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为一种微流控芯片出口压力调节装置。该装置主要由两个部分组成。第一个部分是储液系统，包括调压塞1、气压通口6、压力刻度7、定位肩8、调压管阵列11、压力导出管12。第二个部分是针对于第一部分的支撑系统，包括支撑架主体2、一号撑脚4、二号撑脚5、三号撑脚10、压力导出管固定套3、定位台13、紧固螺栓9、紧固螺孔14。

具体而言，在储液系统中，气压通口6、压力刻度7、定位肩8、调压管阵列11、压力导出管12构成了系统的主体。压力导出管12顶端和定位肩8相连，定位肩8另一侧与气压通口6及调压管阵列11组成的储液池相连。储液池上刻有压力刻度7，对应着压力刻度7的为与储液池主体相连接的调压管阵列11。

所述压力导出管12底部是一个小孔，用于连接导管，将液池内流体产生的流体静压力导出至微流控芯片的气泡出口位置，实现压力调节。压力导出管12顶端和定位肩8相连，定位肩8将与定位台13相接触，用于固定储液系统的高度，同时防止储液系统意外滑落，引起装置的损坏。

在所述定位肩8上方，是用于调节液池高度的调压管阵列11，调压管阵列11根据压力刻度7布置，每根调压管间隔为10mm，在装置不工作时，调压管阵列11由调压塞1堵住出口，此时流体不会从调压管阵列11的出口流出。在正常工作时，按照需要给定的压力，拔出对应刻度的调压塞1，使流体从对应的调压管出口流出，维持储液池液面的高度，此时装置将提供给微流控芯片稳定的出口压力。气压通口6的开口位于储液池顶部，用于接触大气，获得环境大气压力。

在支撑系统中，支撑架主体2、一号撑脚4、二号撑脚5、三号撑脚10、压力导出管固定套3、定位台13、紧固螺栓9、紧固螺孔14构成了系统的主体。

所述一号撑脚4、二号撑脚5、三号撑脚10分别至于系统的底部，起整个系统的支撑作用，一号撑脚4、二号撑脚5、三号撑脚10的顶部与支撑架主体2相连。

所述支撑架主体2底部为压力导出管固定套3，压力导出管固定套3内侧壁面与压力导出管12外侧壁面相切，可用于保证压力导出管12在工作时始终处于竖直状态，同时还可减轻操作时意外触碰引起的系统干扰。

在所述支撑架主体2的外侧，是紧固螺孔14，紧固螺孔14在工作时与紧固螺栓9相配合，通过顺时针旋转紧固螺栓9，将紧固螺栓9旋入支撑架主体2内侧，可使得压力导出管12外侧壁面紧贴压力导出管固定套3内侧壁面，从而固定储液系统主体的径向位置，防止装置在工作时发生松动。

所述支撑架主体2的顶部是定位台13，在本装置工作时，定位肩8将与定位台13相接触，用于固定储液系统的高度，同时防止储液系统意外滑落，引起装置的损坏。

与现有技术相比，本发明具有如下有益效果。

1、本发明的新颖之处是区别于传统的恒压气泵压力调节设备，单纯依靠流体静压原理在无能耗、无噪声的情况下，实现对微流控芯片出口压力的实时调节。

2、本发明的新颖之处是体积小巧，方便储存及运输。加工成本低，降低实验门槛，利于微流控实验研究的普及。

附图说明

图1是本发明微流控芯片出口压力调节装置的三维透视图。

图2是本发明微流控芯片出口压力调节装置的剖视图。

图3是本发明储液系统的三维透视图。

图4是本发明支撑系统的三维剖视图。

图2展示了本发明的装配方式及内部构造，以上各图中包括了调压塞1、支撑架主体2、压力导出管固定套3、一号撑脚4、二号撑脚5、气压通口6、压力刻度7、定位肩8、紧固螺栓9、三号撑脚10、调压管阵列11、压力导出管12、定位台13、紧固螺孔14。

具体实施方式

下面结合附图对发明的工作原理及效果作进一步说明。

图1是本发明微流控芯片出口压力调节装置的三维透视图。该装置主要由两个部分组成。第一个部分是储液系统，主要由透明的玻璃材料制成，包括调压塞1、气压通口6、压力刻度7、定位肩8、调压管阵列11、压力导出管12。第二个部分是针对于第一部分的支撑系统，主要由不锈钢材料制成，包括支撑架主体2、一号撑脚4、二号撑脚5、三号撑脚10、压力导出管固定套3、定位台13、紧固螺栓9、紧固螺孔14。

具体而言，在储液系统中，气压通口6、压力刻度7、定位肩8、调压管阵列11、压力导出管12构成了系统的主体。压力导出管12顶端和定位肩8相连，定位肩8另一侧与气压通口6及调压管阵列11组成的储液池相连。储液池上刻有压力刻度7，对应着压力刻度7的为与储液池主体相连接的调压管阵列11。

所述压力导出管12底部是一个小孔，用于连接导管，将液池内流体产生的流体静压力导出至微流控芯片的气泡出口位置，实现压力调节。压力导出管12顶端和定位肩8相连，定位肩8将与定位台13相接触，用于固定储液系统的高度，同时防止储液系统意外滑落，引起装置的损坏。

在所述定位肩8上方，是用于调节液池高度的调压管阵列11，调压管阵列11根据压力刻度7布置，每根调压管间隔为10mm，在装置不工作时，调压管阵列11由调压塞1堵住出口，此时流体不会从调压管阵列11的出口流出。在正常工作时，按照需要给定的压力，拔出对应刻度的调压塞1，使储液池中的流体从对应的调压管出口流出，维持储液池液面的高度，此时装置将提供给微流控芯片稳定的出口附加压力，附加的压力大小等于储液池压力刻度7上的读数大小，乘以储液池中流体的密度大小，再乘以当地的重力加速度，所有单位均为国际标准单位。气压通口6的开口位于储液池顶部，用于接触大气，获得环境大气压力。

在支撑系统中，支撑架主体2、一号撑脚4、二号撑脚5、三号撑脚10、压力导出管固定套3、定位台13、紧固螺栓9、紧固螺孔14构成了系统的主体。

所述一号撑脚4、二号撑脚5、三号撑脚10分别至于系统的底部，起整个系统的支撑作用，一号撑脚4、二号撑脚5、三号撑脚10的顶部与支撑架主体2相连。

所述支撑架主体2底部为压力导出管固定套3，压力导出管固定套3内侧壁面与压力导出管12外侧壁面相切，可用于保证压力导出管12在工作时始终处于竖直状态，同时还可减轻操作时意外触碰引起的系统干扰。

在所述支撑架主体2的外侧，是紧固螺孔14，紧固螺孔14在工作时与紧固螺栓9相配合，通过顺时针旋转紧固螺栓9，将紧固螺栓9旋入支撑架主体2内侧，可使得压力导出管12外侧壁面紧贴压力导出管固定套3内侧壁面，从而固定储液系统主体的径向位置，防止装置在工作时发生松动。

所述支撑架主体2的顶部是定位台13，在本装置工作时，定位肩8将与定位台13相接触，用于固定储液系统的高度，同时防止储液系统意外滑落，引起装置的损坏。

Claims (1)

1.一种微流控芯片出口压力调节装置，其特征在于，包括以下两部分：第一个部分是储液系统，包括调压塞、气压通口、压力刻度、定位肩、调压管阵列、压力导出管；第二个部分是第一部分的支撑系统，包括支撑架主体、撑脚、压力导出管固定套、定位台、紧固螺栓、紧固螺孔；

在储液系统中，气压通口、压力刻度、定位肩、调压管阵列、压力导出管构成了系统的主体；压力导出管顶端和定位肩的一侧相连，定位肩另一侧与气压通口及调压管阵列组成的储液池相连；储液池上刻有压力刻度，对应着压力刻度的为与储液池主体相连接的调压管阵列；

所述压力导出管底部是一个小孔，用于连接导管，将液池内流体产生的流体静压力导出至微流控芯片的气泡出口位置，实现压力调节；压力导出管顶端和定位肩相连，定位肩将与定位台相接触，用于固定储液系统的高度，同时防止储液系统意外滑落，引起装置的损坏；

在所述定位肩上方，是用于调节液池高度的调压管阵列，调压管阵列根据压力刻度布置，在装置不工作时，调压管阵列由调压塞堵住出口，此时流体不会从调压管阵列的出口流出；在正常工作时，按照需要给定的压力，拔出对应刻度的调压塞，使流体从对应的调压管出口流出，维持储液池液面的高度，此时装置将提供给微流控芯片稳定的出口压力；气压通口的开口位于储液池顶部，用于接触大气，获得环境大气压力；

撑脚置于系统的底部，起整个系统的支撑作用，撑脚的顶部与支撑架主体相连；

所述支撑架主体底部为压力导出管固定套，压力导出管固定套内侧壁面与压力导出管外侧壁面相切，用于保证压力导出管在工作时始终处于竖直状态，同时减轻操作时意外触碰引起的系统干扰；

在所述支撑架主体的外侧，是紧固螺孔，紧固螺孔在工作时与紧固螺栓相配合，通过顺时针旋转紧固螺栓，将紧固螺栓旋入支撑架主体内侧，使得压力导出管外侧壁面紧贴压力导出管固定套内侧壁面，从而固定储液系统主体的径向位置，防止装置在工作时发生松动；所述支撑架主体的顶部是定位台。