CN107999154B - 进样器及其微流控系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及生物、化学等分析设备技术领域，特别是涉及一种进样器。本进样器，包括上盖、下壳体以及支撑座，下壳体安装在支撑座上，下壳体远离支撑座的一端具有敞口设置的进样腔，上盖盖合进样腔的敞口并将该敞口密封，上盖上设有进气口，进气口与进样腔连通，进样腔内设有多个样品池，多个样品池均匀分布在进样腔内。本发明的优点在于：通过在进样腔中设置多个样品池。每个样品池内注入所需的样品流体，进气口与气源连接，气源产生的气压将样品池中的样品流体压出，由于多个样品池均匀分布在进样腔内，从进气口中进入进样腔的气压均匀分布于样品池，从而使每个样品池中的样品流体能够稳定地压出，不仅流体进样稳定且进样精度高。

Description

进样器及其微流控系统

技术领域

本发明涉及生物、化学等分析设备技术领域，特别是涉及一种进样器及其微流控系统。

背景技术

微流控系统对微纳米尺度空间中流体进行制备、反应、分离、检测等操作。微流控系统主要包括微流控芯片、液路进样系统和检测系统。液路进样系统用于将样品注入到微观的微流控芯片上进行分析。

就目前而言，现有的液路进样系统结构、以及操作复杂，进样的稳定性以及进样精度差。

发明内容

基于此，有必要针对上述技术问题，提供一种进样稳定且进样精度高的进样器及其微流控系统。

为达到上述目的，本发明采用了下列技术方案：本进样器，包括上盖、下壳体以及支撑座，所述下壳体可拆卸地安装在支撑座上，所述上盖上具有进气口，所述下壳体上具有进样腔，所述下壳体的顶面设有与进样腔连通的通口，所述上盖盖合且密封所述通口，所述进气口与所述进样腔连通，所述进样腔包括多个相互隔断且用于容置样品的样品池，所述下壳体的底面设有多个出样孔，所述多个出样孔与多个样品池一一对应设置。

在本申请中，通过在进样腔中设置多个样品池。每个样品池内注入所需的样品流体，进气口与气源连接，进气口中的气压将样品池中的样品流体压出，由于多个样品池均匀分布在所述进样腔内，从进气口中进入进样腔的气压均匀分布于每个样品池，从而使每个样品池中的样品流体能够稳定地压出，不仅流体进样稳定且进样精度高。

在其中一个实施例中，所述进样腔的腔底向上延伸出凸起，所述凸起与进样腔的内壁之间形成环形槽，所述进样腔的腔底于所述环形槽内向上延伸出多个间隔排布的分隔板，每个分隔板的两端分别与所述进样腔的内壁以及所述凸起的外壁连接，相邻的两块分隔板之间围成所述样品池。

通过分隔板使样品池之间互相独立，可以避免样品之间的交叉污染。

在其中一个实施例中，所述样品池的内径自顶端向底端逐渐变小，所述凸起的外径自顶端向底端依次增大。

由于样品池的内径自顶端向底端逐渐变小。即可以理解，样品池的底部的口径是小于样品池的开口端的口径，从而不仅方便加样清洗，更有利于气压将样品池中的样品流体压出，使流体进样更加方便。

在其中一个实施例中，所述出样孔包括与样品池连通的出样小孔以及与出样小孔连通的安装孔，所述安装孔内安装有出口接头组件。

在其中一个实施例中，所述上盖上开设有扩张孔，所述扩张孔与所述进气口连通设置。

设置扩孔，有利于使从进气口进入的气压均匀地分布至每个样品池，从而提高每个样品池中样品进样的稳定性。

在其中一个实施例中，扩张孔的内径自上而下逐渐增大。

在其中一个实施例中，所述下壳体的顶面开设有密封槽，所述密封槽内设有密封圈，所述上盖盖合所述通口并通过密封圈将所述通口密封。

将进样腔密封不仅有利于气压将样品池中的样品流体压出，且能够使样品池中的样品流体不会被污染。

在其中一个实施例中，所述支撑座包括底座、支撑杆以及环形挡板，所述支撑杆竖直设置在底座上，所述支撑杆远离底座的一端设有环形挡板，所述支撑杆的内侧设有定位座，所述下壳体的顶面周向设有环形定位台阶，所述环形定位台阶与所述定位座相配合。

通过环形定位台阶与定位座之间的配合，将下壳体安装在支撑座上，其拆装方便，可以便于清洗。

本发明的另一个目的是提供一种微流控系统，包括气源、至少一个进样器以及微流控芯片，所述气源产生气压，所述气压将所述进样器中的样品流体压出，所述微流控芯片用于承接所述样品流体。

由于进样器具有多个样品池，气源产生的气体可将同时将每个样品池中的样品流体压出，从而实现多通道进样。其次，进样系统结构简单，进样器拆装方便，易于清洗。

在其中一个实施例中，还包括压力控制器，所述压力控制器一端与所述气源连接，所述压力控制器的另一端与所述进样器上的进气口连接。

通过设置压力控制器，由于控制气源产生的气压，使进样更加稳定。

与现有技术相比，本进样器的优点在于：

通过在进样腔中设置多个样品池。每个样品池内注入所需的样品流体，进气口与气源连接，气源产生的气压将样品池中的样品流体压出，由于多个样品池均匀分布在所述进样腔内，从进气口中进入进样腔的气压均匀分布于样品池，从而使每个样品池中的样品流体能够稳定地压出，不仅流体进样稳定且进样精度高。

附图说明

图1为本发明提供的微流控系统结构示意图。

图2为本发明提供的进样器的立体图结构示意图。

图3为本发明提供的进样器的主视图结构示意图。

图4为本发明提供的进样器的图3中A-A处剖视图。

图5为本发明提供的进样器的爆炸图结构示意图。

图6为本发明提供的下壳体结构示意图。

图7为本发明提供的下壳体的剖视图。

图8为本发明提供的上盖结构示意图。

图9为本发明提供的上盖的剖视图。

图10为本发明提供的另一微流控系统结构示意图。

图中，气源10、进样器20、上盖21、盖体210、进气口211、快接插头211a、扩张孔212、下壳体22、进样腔221、通口221a、样品池222、出样孔223、出样小孔223a、安装孔223b、凸起224、环形槽224a、分隔板224b、出口接头组件225、连接头225a、输送管225b、密封槽226、密封圈227、定位台阶228、支撑座23、底座231、支撑杆232、定位座232a、环形挡板233、微流控芯片30、压力控制器40。

实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明做进一步详细的说明。

如图1所示，本实施例提供一种微流控系统，包括气源10、至少一个进样器20以及微流控芯片30。气源10与进样器20连接，微流控芯片30与进样器20连接。气源10产生的高压气体流入进样器20，该高压气体将进样器20中的样品流体压出至微流控芯片30中。微流控芯片30对样品流体进行分析、混合、液滴生成、细胞包裹等操作。

参阅图2至图3，进样器20包括上盖21、下壳体22以及支撑座23。下壳体22可拆卸地安装在支撑座23上。上盖21与下壳体22之间密封以及可拆卸连接。

具体地，参阅图4至图6，下壳体22上具有进样腔221。下壳体22的顶面设有与进样腔221连通的通口221a。上盖21盖合且密封该通口221a形成进样腔221。进样腔221包括多个相互隔断且用于容置样品的样品池222。下壳体22的底面设有多个出样孔223。多个出样孔223与多个样品池222一一对应，且每个出样孔223与对应的样品池222连通。

进一步地，进样腔221的腔底向上延伸出凸起224。凸起224与进样腔221之间形成环形槽224a。进样腔221的腔底于环形槽224a内向上延伸出多个间隔排布的分隔板224b，分隔板224b的高度与凸起224的高度相同。每个分隔板224b的两端分别与进样腔221的内壁以及凸起224的外壁连接。相邻的两块分隔板224b之间围成一个样品池222。如此，使得多个样品池222相互隔断，也使相邻的两个样品池222之间互相独立，可以避免样品之间的交叉污染。

优选地，多个样品池222均匀分布在进样腔221内，相应地多个分隔板224b均匀分布在环形槽224a内。

在本实施例中，样品池222的体积可以根据加样需求进行设计，样品池222的体积一般控制在30 ul -2000ul范围内。其次，样品池222的数量也可以根据实际需要控制在2-15个范围内。

进一步地，样品池222的内径自顶端向底端逐渐变小。可以理解，样品池222的底部的口径是小于样品池222的开口端的口径。当进样腔221内接入气压后，由于样品流体受压面积的变小，从而更有利于气压将样品池222中的样品流体压出，使流体进样更加方便。相应地，凸起224的呈圆台状，且凸起224的外径自顶端向底端依次增大，从而使得样品池222的内径自底端向底端逐渐变小。

优选地，样品池222的横截面可以为梯形、半椭圆形等。

进一步地，出样孔223包括与样品池222连通的出样小孔223a以及与出样小孔223a连通的安装孔223b。安装孔223b内安装有与出样小孔223a连通且用于与微流控芯片30连接的出口接头组件225。被气压压出的样品流体经过出口接头组件225进入微流控芯片30。其次，对于不需要用到的样品池222也可以采用堵头将样品池222的出样孔223堵住。

具体地，出口接头组件225包括连接头225a以及输送管225b。连接头225a用于与安装孔223b连接。在连接头225a内设有贯穿的通孔，输送管225b的一端插入通孔中。

进一步地，连接头225a与安装孔223b之间采用螺纹连接以便于连接头225a的拆装、更换以及清洗。

在本实施例中，参阅图8、图9，上盖21上设有贯穿上盖21的顶面与底面且用于与气源10连接的进气口211。上盖21盖合通口221a并与下壳体22密封且可拆卸地连接。

近一步，上盖21的底面设有与进气口211连通的扩张孔212。设置扩张孔212，有利于使从进气口211进入的气压均匀地分布至每个样品池222内，以保证每个样品池222中样品进样的稳定性。

优选地，扩张孔212的内径从扩张孔212靠近进气口211的一端至扩张孔212远离进气口211的一端逐渐增大。即，扩张孔212靠近气源10的接入端的内径小，扩张孔212靠近通口221a端的内径大。不仅保证了气源输出的压力，其次，内径较大的一端的扩张孔212可以使气压均匀地分布至每个样品池222内，使进样更加精确和稳定。

具体地，扩张孔212的截面呈锥形、半椭圆等形状。优选为，锥形。

在本实施例中，参阅图5，上盖21与下壳体22之间密封以及可拆卸连接。

具体地，下壳体22上开设有密封槽226。密封槽226位于通口221a的外侧。密封槽226内设有密封圈227。上盖21盖合于通口221a并通过密封圈227将进样腔221密封，以避免进样腔221中的气压泄漏，同时避免样品池222中的样品流体被污染。

优选地，密封圈227由硅胶等材料制成。

进一步地，盖体210与下壳体22之间密封连接的同时，采用螺栓、螺钉等结构将盖体210与下壳体22之间固定连接。

当然，在其他实施例中，盖体210与下壳体22之间还可以采用卡扣的方式卡接。

进一步地，，上盖21以及下壳体22可以采用PC、PMMA、PP等透明材料或者是ABS、PE等非透明材料制成。采用透明材料制造上盖21以及下壳体22可以便于在进样的过程中观察。

在本实施例中，支撑座23包括底座231、支撑杆232以及环形挡板233。支撑杆232具有多根且多根支撑杆232竖直设置在底座231上。支撑杆232远离底座231的一端设有环形挡板233。在支撑杆232的内侧设有定位座232a。其次，下壳体22的周向设有定位台阶228。定位台阶228与定位座232a配合以实现将下壳体22可拆卸地安装在支撑座23上。

在这里，支撑座23可以采用铁、不锈钢、铝合金或塑料材质制造。

在本实施例中，参阅图1，气源10与进样器20之间设有还压力控制器40。压力控制器40一端与气源10连接，另一端与进样器20连接。压力控制器40可以控制进入进样器20气压的大小，从而使样品流体进样的进样精度更高、进样稳定性更好。

优选地，气源可采用氮气、空气、二氧化碳等气体。

进一步地，在进样器20的进气口211上设有快接插头211a，气源上的输出管与快接插头211a连接，以及气压接入进样腔221内。

在这里，设置快接插头211a可以实现快速安装。

其次，进样器20的个数可以更具实际要求设置。

例如，设置一个进样器20，可满足进样压力相同的场合。即，实现相同组份样品流体溶液的混合，相同大小和频率的微滴生产，相同细胞大小细胞的包裹等。

或者参阅图10，设置多个进样器20，且多个进样器20之间并联设置并同时接入一个压力控制器40，可以满足不同流量需求的场合。即，可以满足不同组份样品流体溶液的混合，不同大小和频率的微滴生产，不同细胞大小细胞的包裹等。

本发明的工作原理如下：

进样器20在使用时，首先将上盖21自下壳体22上拆卸下来，使用移液枪定量把样品通过通口221a分别加入样品池222中，然后上盖21将进样腔221的通口221a盖合并与下壳体22密封连接，上盖21的进气口211与气源10连接。气源10产生的高压气体经压力控制器40输出，从上盖21上的进气口211进入下壳体22内，并将样品池222内的样品流体压压入出样孔223，然后经出样孔223输送至微流控芯片30，样微流控芯片30对样品流体进行混合、液滴生成、细胞包裹等操作。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种进样器，其特征在于，包括上盖、下壳体以及支撑座，所述下壳体可拆卸地安装在支撑座上，所述上盖上具有进气口，其特征在于，所述下壳体上具有进样腔，所述下壳体的顶面设有与进样腔连通的通口，所述上盖盖合且密封所述通口，所述进气口与所述进样腔连通，所述进样腔包括多个相互隔断且用于容置样品的样品池，所述下壳体的底面设有多个出样孔，所述多个出样孔与多个样品池一一对应设置。

2.根据权利要求1所述的进样器，其特征在于，所述进样腔的腔底向上延伸出凸起，所述凸起与进样腔的内壁之间形成环形槽，所述进样腔的腔底于所述环形槽内向上延伸出多个间隔排布的分隔板，每个分隔板的两端分别与所述进样腔的内壁以及所述凸起的外壁连接，相邻的两块分隔板之间围成所述样品池。

3.根据权利要求2所述的进样器，其特征在于，所述样品池的内径自顶端向底端逐渐变小，所述凸起的外径自顶端向底端依次增大。

4.根据权利要求1所述的进样器，其特征在于，所述出样孔包括与样品池连通的出样小孔以及与出样小孔连通的安装孔，所述安装孔内安装有出口接头组件。

5.根据权利要求1所述的进样器，其特征在于，所述上盖上开设有扩张孔，所述扩张孔与所述进气口连通设置。

6.根据权利要求5所述的进样器，其特征在于，扩张孔的内径自上而下逐渐增大。

7.根据权利要求1所述的进样器，其特征在于，所述下壳体的顶面开设有密封槽，所述密封槽内设有密封圈，所述上盖盖合所述通口并通过密封圈将所述通口密封。

8.根据权利要求1所述的进样器，其特征在于，所述支撑座包括底座、支撑杆以及环形挡板，所述支撑杆竖直设置在底座上，所述支撑杆远离底座的一端设有环形挡板，所述支撑杆的内侧设有定位座，所述下壳体的顶面周向设有环形定位台阶，所述环形定位台阶与所述定位座相配合。

9.一种微流控系统，其特征在于，包括气源、微流控芯片以及至少一个如权利要求1-8任一项所述的进样器，所述气源产生气压，所述气压将所述进样器中的样品流体压出，所述微流控芯片用于承接所述样品流体。

10.根据权利要求9所述的微流控系统，其特征在于，还包括压力控制器，所述压力控制器一端与所述气源连接，所述压力控制器的另一端与所述进样器上的进气口连接。

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