CN108855263A - 一种快装防泄露式微流控芯片 - Google Patents

一种快装防泄露式微流控芯片 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种快装防泄露式微流控芯片，包括基板、培养板和盖板，所述基板、培养板和盖板上均开设有偏置孔和定位孔，所述盖板的中部开设有废液储放孔，所述盖板的内部开设有与废液储放孔连通的排液孔，所述废液储放孔的两侧开设有注液孔，所述注液孔与废液储放孔之间开设有过滤槽，所述培养板的上下两侧面设置有第一粘连层和第二粘连层。该种发明设计合理，使用方便，通过设置有单向通透的透膜，可以有效的将废液和培养液分开，而且合理的设计注液孔和储液孔，可以防止培养液泄露，造成间隙间液体泄露的弊端，还可一键调节微流控芯片的整体温度，为反应和检测提供合适的温度环境，功能实用，适合广泛推广。

Description

一种快装防泄露式微流控芯片
技术领域
本发明涉及细胞培养技术领域，特别涉及一种快装防泄露式微流控芯片。
背景技术
微流控芯片技术是把生物、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，自动完成分析全系统。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，以及发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械学科交叉的崭新研究领域。
但是目前市面上的微流控芯片，结构复杂，制造工艺繁琐，往往在制造的过程中，带来较大的制造成本，制造过后也不便安装，而且传统的微流控芯片容易出现液体泄露的弊端，导致细胞出现感染，不便培养，在废液的处理方面也做的不够完善，且现有的微流控芯片不便控制反应检测过程中的温度。
发明内容
针对现有技术存在的问题，本发明为解决现有技术中存在的问题采用的技术方案如下：
一种快装防泄露式微流控芯片，包括由下至上依次设置的基板、培养板和盖板，所述基板、培养板和盖板表面四个角落中的任意三个角落开有定位孔，所述基板、培养板和盖板表面四个角落中的开定位孔后剩下的一个角落上开设有偏置孔，所述盖板的上表面中心处开设有废液储放孔，所述盖板的内部开设有与废液储放孔连通的排液孔，所述废液储放孔的两侧开设有注液孔，所述注液孔与废液储放孔之间开设有过滤槽，所述培养板的上表面粘接有第一粘连层，所述培养板的下表面粘接有第二粘连层，所述培养板的中部两侧均开设有储液孔，两个所述储液孔关于培养板中心线对称分布，所述培养板的内部水平设置有微通道，所述微通道的两端分别与两个所述储液孔相连接。
进一步地，所述基板底部设于加热底框的卡槽内，且基板左右两端开有定位孔配合加热底框上的定位杆，所述卡槽槽底设有导热硅胶层，所述导热硅胶层内置电热丝和两温度传感器，所述加热底框右端分别设有控制盒、加热按钮以及显示屏，所述控制盒内置型号为AT89S51的单片机、型号为hk4100的继电器以及蓄电池，所述电热丝通过与加热按钮、继电器以及蓄电池相互电连接，两所述温度传感器均与单片机电连接，所述单片机分别与显示屏和继电器电连接，所述显示屏、单片机以及温度传感器均与蓄电池电连接。
进一步地，所述基板和盖板的形状相同，且所述基板设置在培养板的上表面，所述盖板设置在培养板的下表面，所述基板和盖板的材料为玻璃或透明塑料其中任意一种，所述培养板的材料为PDMS材质，所述基板、培养板和盖板相互之间无缝叠加，且所述基板、培养板和盖板均为矩形块结构，所述基板、培养板和盖板的横截面积相等。
进一步地，所述注液孔共设置有两个，所述注液孔的底端设置有第一透膜，且所述第一透膜关于注液孔对称分布设置，所述第一透膜为单向透膜，所述第一透膜的形状和注液孔的底端截面形状相同。
进一步地，所述废液储放孔的外部套接有第二透膜，所述第二透膜为单向透膜，所述第二透膜和废液储放孔的截面均为圆形，所述第二透膜的直径大于废液储放孔的直径，且所述第二透膜的厚度大于第一透膜的厚度。
进一步地，所述盖板下表面位于所述注液孔的底端设置有环形凸起，所述培养板上表面位于所述储液孔开设有环形凹槽。
进一步地，所述环形凸起的截面为半圆形结构，所述环形凸起与环形凹槽过盈配合。
进一步地，所述第一粘连层和第二粘连层为UV胶或AB胶铺设而成，且所述第一粘连层和第二粘连层的横截面相同。
进一步地，所述偏置孔到盖板边沿的距离大于所述定位孔到盖板边沿的距离，所述偏置孔的孔径大于所述定位孔的孔径。
进一步地，所述注液孔的孔径大于所述储液孔的孔径，所述注液孔与所述储液孔相连通。
本发明具有如下优点：
与现有技术相比，本发明设计合理，使用方便，通过设置有单向通透的透膜，可以有效的将废液和培养液分开，而且合理的设计注液孔和储液孔，即通过过盈配合的环形凸起和环形凹槽，可以有效防止培养液泄露，造成间隙间液体泄露的弊端，防止细胞出现感染，通过设置有一个偏置孔和3个定位孔，可以有快速方便的安装微流控芯片，防止安装的过程中出现不匹配的问题，本微流控芯片可以一键调节微流控芯片的整体温度，为反应和检测提供合适的温度环境，而且微流控芯片的材料简单，易于寻找，制造起来，比较廉价，可见该种发明，功能实用，适合广泛推广。
附图说明
图1为本发明的整体结构示意图。
图2为本发明培养板的正视结构示意图。
图3为本发明盖板的正视结构示意图。
图4为本发明加热底框的正视结构示意图。
图中：1、注液孔；2、定位孔；3、基板；4、培养板；5、排液孔；6、盖板；7、偏置孔；8、过滤槽；9、废液储放孔；10、第二透膜；11、第一粘连层；12、环形凹槽；13、微通道；14、第二粘连层；15、储液孔；16、环形凸起；17、第一透膜；18、加热底框；19、显示屏；20、加热按钮；21、控制盒；22、卡槽；23、导热硅胶层；24、电热丝；25、定位杆；26、温度传感器。
具体实施方式
下面通过实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明，如图1-4所示，一种快装防泄露式微流控芯片，包括由下至上依次设置的基板3、培养板4和盖板6，所述基板3、培养板4和盖板6表面四个角落中的任意三个角落开有定位孔2，所述基板3、培养板4和盖板6表面四个角落中开有定位孔2后剩下的另一个角落开设有偏置孔7，所述盖板6的上表面中心处开设有废液储放孔9，所述盖板6的内部开设有与废液储放孔9连通的排液孔5，所述废液储放孔9的两侧开设有注液孔1，所述注液孔1与废液储放孔9之间开设有过滤槽8，所述培养板4的上表面粘接有第一粘连层11，所述培养板4的下表面粘接有第二粘连层14，所述培养板4的中部两侧均开设有储液孔15，两个所述储液孔15关于培养板4中心线对称分布，所述培养板4的内部水平设置有微通道13，所述微通道13的两端分别与两个所述储液孔15相连接。
其中，所述基板3底部设于加热底框18的卡槽22内，且基板3左右两端开有定位孔配合加热底框18上的定位杆25，通过定位孔与定位杆25的配合实现基板3进一步的定位，防止基板3与加热底框18脱离，所述卡槽22槽底设有导热硅胶层23，所述导热硅胶层23内置电热丝24和两温度传感器26，所述加热底框18右端分别设有控制盒21、加热按钮20以及显示屏19，所述控制盒21内置型号为AT89S51的单片机、型号为hk4100的继电器以及蓄电池，所述电热丝24通过与加热按钮20、继电器以及蓄电池相互电连接，两所述温度传感器26均与单片机电连接，所述单片机分别与显示屏19和继电器电连接，所述显示屏19、单片机以及温度传感器均与蓄电池电连接。
其中，所述基板3和盖板6的形状相同，且所述基板3设置在培养板4的上表面，所述盖板6设置在培养板4的下表面，所述基板3和盖板6的材料为玻璃或透明塑料其中任意一种，所述培养板4的材料为PDMS材质，PDMS材质的培养板4具有良好的粘附性，其性能优越，且价格低廉，可降低生产成本，所述基板3、培养板4和盖板6相互之间无缝叠加，且所述基板3、培养板4和盖板6均为矩形块结构，所述基板3、培养板4和盖板6的横截面积相等。
其中，所述注液孔1共设置有两个，所述注液孔1的底端设置有第一透膜17，且所述第一透膜17关于注液孔1对称分布设置，所述第一透膜17为单向透膜，所述第一透膜17的形状和注液孔1的底端截面形状相同，利用第一透膜17的单透性可以有效滤出注液孔1内的培养液。
其中，所述废液储放孔9的外部套接有第二透膜10，所述第二透膜10为单向透膜，所述第二透膜10和废液储放孔9的截面均为圆形，所述第二透膜10的直径大于废液储放孔9的直径，且所述第二透膜10的厚度大于第一透膜17的厚度，利用第二透膜10的单透性原理，可以更加有效的对废液进行过滤。
其中，所述盖板6下表面位于所述注液孔1的底端设置有环形凸起16，所述培养板4上表面位于所述储液孔15开设有环形凹槽12。
其中，所述环形凸起16的截面为半圆形结构，所述环形凸起16与环形凹槽12过盈配合，环形凸起16的半圆形环状结构能够实现环形凹槽12的密封连接，防止液体泄露。
其中，所述第一粘连层11和第二粘连层14为UV胶或AB胶铺设而成，且所述第一粘连层11和第二粘连层14的横截面相同，实现部件的密封连接和粘接。
其中，所述偏置孔7到盖板6边沿的距离大于所述定位孔2到盖板6边沿的距离，所述偏置孔7的孔径大于所述定位孔2的孔径，利用偏置孔7与定位孔2和盖板6边沿的距离不等原理，实现了安装时的防呆措施，在安装过程中不会装反，进而提高了安装的速度，实现快速无误安装。
其中，所述注液孔1的孔径大于所述储液孔15的孔径，所述注液孔1与所述储液孔15相连通，实现液体的流通和导向。
需要说明的是，本发明为一种快装防泄露式微流控芯片，工作时，首先将培养液注入盖板6中的注液孔1中，此时培养液会通过第一透膜17过滤至培养板4中的储液孔15中，并通过培养板4中的微通道13实现流通，而废液会通过过滤槽8和第二透膜10的作用过滤至废液储放孔9中，最终通过排液孔5的作用排出盖板6，而该发明通过设置有定位孔2和偏置孔7，定位孔2和偏置孔7到盖板6边沿的距离不等，在安装过程中，不会装反，同时在安装时，可以利用定位孔2和偏置孔7到盖板6边沿的距离不等这一原理，进行辨别安装方向，实现快速定位安装，该结构形式简单有效，可以实现微流控芯片的快速安装，对实验温度有要求时，按下加热按钮20后电热丝24即对基板进行升温，当温度传感器26检测到温度高于单片机内预设温度时，单片机会控制继电器断开蓄电池与电热丝24之间的电路，停止加热，当温度传感器检测到低于单片机内预设温度时会控制继电器接通蓄电池与电热丝24之间的电路，继续加热，进而令整个微流控芯片具有一个最佳的稳定的实验温度。
本发明的保护范围并不限于上述的实施例，显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变形而不脱离本发明的范围和精神。倘若这些改动和变形属于本发明权利要求及其等同技术的范围内，则本发明的意图也包含这些改动和变形在内。

Claims (10)

1.一种快装防泄露式微流控芯片，包括由下至上依次设置的基板(3)、培养板(4)和盖板(6)，其特征在于：所述基板(3)、培养板(4)和盖板(6)表面四个角落中的任意三个角落对应开有定位孔(2)，所述基板(3)、培养板(4)和盖板(6)表面四个角落中另一个角落开设有偏置孔(7)，所述盖板(6)的上表面中心处开设有废液储放孔(9)，所述盖板(6)的内部开设有与废液储放孔(9)连通的排液孔(5)，所述废液储放孔(9)的两侧开设有注液孔(1)，所述注液孔(1)与废液储放孔(9)之间开设有过滤槽(8)，所述培养板(4)的上表面粘接有第一粘连层(11)，所述培养板(4)的下表面粘接有第二粘连层(14)，所述培养板(4)的中部两侧均开设有储液孔(15)，两个所述储液孔(15)关于培养板(4)中心线对称分布，所述培养板(4)的内部水平设置有微通道(13)，所述微通道(13)的两端分别与两个所述储液孔(15)相连接。
2.如权利要求1所述的一种快装防泄露式微流控芯片，其特征在于：所述基板(3)底部设于加热底框(18)的卡槽(22)内，基板(3)左右两端开有与加热底框(18)上的定位杆(25)配合的定位孔，所述卡槽(22)槽底设有导热硅胶层(23)，所述导热硅胶层(23)内置电热丝(24)和两温度传感器(26)，所述加热底框(18)右端分别设有控制盒(21)、加热按钮(20)以及显示屏(19)，所述控制盒(21)内置型号为AT89S51的单片机、型号为hk4100的继电器以及蓄电池，所述电热丝(24)与加热按钮(20)、继电器以及蓄电池相互电连接，两所述温度传感器(26)均与单片机电连接，所述单片机分别与显示屏(19)和继电器电连接，所述显示屏(19)、单片机以及温度传感器均与蓄电池电连接。
3.如权利要求1所述的一种快装防泄露式微流控芯片，其特征在于：所述基板(3)和盖板(6)的形状相同，且所述基板(3)设置在培养板(4)的上表面，所述盖板(6)设置在培养板(4)的下表面，所述基板(3)和盖板(6)的材料为玻璃或透明塑料其中任意一种，所述培养板(4)的材料为PDMS材质，所述基板(3)、培养板(4)和盖板(6)相互之间无缝叠加，且所述基板(3)、培养板(4)和盖板(6)均为矩形块结构，所述基板(3)、培养板(4)和盖板(6)的横截面积相等。
4.如权利要求1所述的一种快装防泄露式微流控芯片，其特征在于：所述注液孔(1)共设置有两个，所述注液孔(1)的底端设置有第一透膜(17)，且所述第一透膜(17)关于注液孔(1)对称分布设置，所述第一透膜(17)为单向透膜，所述第一透膜(17)的形状和注液孔(1)的底端截面形状相同。
5.如权利要求1所述的一种快装防泄露式微流控芯片，其特征在于：所述废液储放孔(9)的外部套接有第二透膜(10)，所述第二透膜(10)为单向透膜，所述第二透膜(10)和废液储放孔(9)的截面均为圆形，所述第二透膜(10)的直径大于废液储放孔(9)的直径，且所述第二透膜(10)的厚度大于第一透膜(17)的厚度。
6.如权利要求1所述的一种快装防泄露式微流控芯片，其特征在于：所述盖板(6)下表面位于所述注液孔(1)的底端设置有环形凸起(16)，所述培养板(4)上表面位于所述储液孔(15)开设有环形凹槽(12)。
7.如权利要求5所述的一种快装防泄露式微流控芯片，其特征在于：所述环形凸起(16)的截面为半圆形结构，所述环形凸起(16)与环形凹槽(12)过盈配合。
8.如权利要求1所述的一种快装防泄露式微流控芯片，其特征在于：所述第一粘连层(11)和第二粘连层(14)为UV胶或AB胶铺设而成，且所述第一粘连层(11)和第二粘连层(14)的横截面相同。
9.如权利要求1所述的一种快装防泄露式微流控芯片，其特征在于：所述偏置孔(7)到盖板(6)边沿的距离大于所述定位孔(2)到盖板(6)边沿的距离，所述偏置孔(7)的孔径大于所述定位孔(2)的孔径。
10.如权利要求1所述的一种快装防泄露式微流控芯片，其特征在于：所述注液孔(1)的孔径大于所述储液孔(15)的孔径，所述注液孔(1)与所述储液孔(15)相连通。
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