CN109939755B - 一种多通道串联式微流控芯片夹具系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多通道串联式微流控芯片夹具系统，其使用方便且能够实现不同层数芯片的捕获效率的平行试验比对；其包括夹持导流装置及用于固定微流控芯片的芯片夹具，夹持导流装置包括基板和压板，基板的上表面上形成有多个下压紧部，压板的下表面上形成有多个上压紧部，多个下压紧部和多个上压紧部相互对应，各上压紧部的高度不同或各下压紧部的高度不同；芯片夹具包括自上至下依次层叠设置的上底板、一或多对中底板及下底板；微流控芯片夹具系统具有工作状态，当微流控芯片夹具系统在工作状态时，每个上压紧部和相应的下压紧部相互对齐以形成用于放置芯片夹具的夹持腔，各个夹持腔的高度不同，芯片夹具放置在对应高度的夹持腔内。

Description

一种多通道串联式微流控芯片夹具系统

技术领域

本发明涉及微流控芯片检测分析领域，具体涉及一种多通道串联式微流控芯片夹具系统。

背景技术

微流控芯片系统在化工、能源、环境及医疗等领域越来越受到人们的关注。微流控芯片可以通过对流质的操控，实现微分析、混合或分离等功能。例如富集芯片，普遍用于捕获和富集生物分子或细胞，如循环肿瘤细胞。

微流控芯片需要安装在微流控芯片夹具中，再与外部泵阀系统及管路进行连接，目前微流控芯片夹具有通过螺钉连接、胶粘等方式，固定微流控芯片的夹具有较多配件，组装不方便、操作麻烦，组合过程容易发生堵塞，并且由于导管的重量常使得芯片的放置很不稳定，容易受导管影响而发生位置的偏移甚至是翻倒。尤其是不能实现不同层数芯片的捕获效率的平行试验比对。

发明内容

本发明的目的是提供一种多通道串联式微流控芯片夹具系统，其使用方便且能够实现不同层数芯片的捕获效率的平行试验比对。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种多通道串联式微流控芯片夹具系统，包括夹持导流装置及用于固定微流控芯片的芯片夹具，

所述夹持导流装置包括基板和压板，所述基板的上表面上形成有多个下压紧部，所述压板的下表面上形成有多个上压紧部，所述多个下压紧部和所述多个上压紧部相互对应，各所述上压紧部的高度不同或各所述下压紧部的高度不同；所述微流控芯片夹具系统具有工作状态，当所述微流控芯片夹具系统在工作状态时，每个所述上压紧部和相应的所述下压紧部相互对齐以形成用于放置芯片夹具的夹持腔，各个夹持腔的高度不同；

所述芯片夹具包括自上至下依次层叠设置的上底板、一或多对中底板及下底板，各对所述中底板分别包括第一中底板和第二中底板，所述上底板上设有进液口，所述第一中底板和所述第二中底板上分别贯通开设有供样本流过的液流通道，所述下底板上设有出液口；

当所述微流控芯片夹具系统在工作状态时，所述芯片夹具放置在对应高度的夹持腔内，各对中底板的第一中底板和第二中底板相接并在二者之间形成有用于放置微流控芯片的检测池，所述检测池通过所述液流通道相互连通并和所述进液口及所述出液口相互连通，所述压板上开设有对应所述多个上压紧部的多个上孔，所述进液口通过相应的所述上孔和进液管路连通，所述基板上开设有对应所述多个下压紧部的多个下孔，所述出液口通过相应的所述下孔和排液管路连通。

优选地，所述夹持导流装置还包括固定连接于所述基板上的导向轴，所述压板能够上下滑动地连接于所述导向轴。

更优选地，所述夹持导流装置还包括固定板、固定杆、连杆及把手，所述基板固定设置于所述固定板上，所述固定杆设置于所述固定板或所述基板上，所述连杆的一端部通过第一枢轴能够转动地连接于所述压板，所述连杆的另一端部通过第二枢轴能够转动地连接于所述把手的第一端部和第二端部之间，所述把手的第一端部通过第三枢轴能够转动地连接于所述固定杆。

进一步地，所述第一枢轴、所述第二枢轴及所述第三枢轴的轴心线相互平行，所述把手的所述第一端部的长度方向和所述第二端部的长度方向之间构成小于180度的夹角。

进一步地，所述固定杆通过线性轴承设置于所述固定板上，所述基板及所述压板上分别开设有供所述固定杆穿过的通孔。

优选地，所述基板的上表面上开设有多个下槽，每个所述下槽的槽底分别构成一个所述的下压紧部；所述压板的下表面上开设有多个上槽，每个所述上槽的槽底分别构成一个所述上压紧部；各所述下槽的深度不同或各所述上槽的深度不同。

优选地，各对所述中底板的第一中底板和第二中底板通过定位柱和定位孔相互配合连接，所述上底板和与其相邻的一对中底板的第一中底板通过定位柱和定位孔配合连接，所述下底板和与其相邻的一对中底板的第二中底板通过定位柱和定位孔配合连接。

更优选地，所述芯片夹具包括多对所述中底板，任意相邻两对中底板通过定位柱和定位孔配合连接。

更优选地，每对所述中底板中的第一中底板上设置有M个定位柱和N个定位孔，第二中底板上设置有N个定位柱和M个定位孔，M和N分别为正整数，所述上底板上设有M个定位孔且所述下底板上设有M个定位柱，或所述上底板上设有N个定位柱且所述下底板上设有N个定位孔。

优选地，所述芯片夹具还包括橡胶垫圈，各微流控芯片和其下侧的第二中底板之间设有一个所述橡胶垫圈，所述上底板和与其相邻的第一中底板之间设有一个所述橡胶垫圈，所述下底板和与其相邻的第二中底板之间设有一个所述橡胶垫圈。

本发明采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：

本发明的多通道串联式微流控芯片夹具系统，不同层数芯片可同时工作，增加工作效率，满足不同场景的使用情况；尤其是利于测试结果横向比较，如同一使用情况下不同层数芯片捕获效率的对比；通过压板整体压紧，使用方便。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施例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发明的一些实施例，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是根据本发明的一种微流控芯片夹具系统的结构示意图；

图2、3分别为图1所示微流控芯片夹具系统的局部示意图；

图4为其中一个芯片夹具的示意图在工作状态时的示意图；

图5为图4所示芯片夹具的分解示意图；

图6为图5中的一对中底板的示意图。

上述附图中，

1、基板；11、下槽；12、下孔；2、压板；21、上槽；210、上压紧部；22、上孔；3、导向轴；4、线性轴承；5、固定板；51、六角立柱；6、固定杆；7、连杆；8、把手；

9、芯片夹具；91、进液管；910、进液口；92、上底板；931、第一中底板；932、第二中底板；933、液流通道；94、橡胶垫圈；95、芯片；96、下底板；97、出液管；970、出液口；98、定位柱；99、定位孔；

101、第一枢轴；102、第二枢轴；103、第三枢轴。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本发明，但并不构成对本发明的限定。

本实施例提供一种多通道串联式微流控芯片夹具系统，其具有多个导流通道，可以同时对多个微流控芯片夹具进行固定和导流；其还能够适用于串联有不同层数的微流控芯片，可以同时对层数不同的微流控芯片进行固定和导流，进行平行试验。参照图1至图3所示，该微流控芯片夹具系统包括夹持导流装置及用于固定微流控芯片的芯片夹具9。夹持导流装置包括基板1和压板2，基板1的上表面上形成有多个下压紧部，压板2的下表面上形成有多个上压紧部210，多个下压紧部和多个上压紧部210相互对应，各上压紧部210的高度不同或各下压紧部的高度不同。该微流控芯片夹具系统具有工作状态，当该微流控芯片夹具系统在工作状态时，每个上压紧部210和相应的下压紧部相互对齐以形成用于放置芯片夹具9的夹持腔，各个夹持腔的高度不同，以适应芯片层数不同的芯片夹具9。本文中，夹持腔的高度是指上压紧部210和下压紧部的高度差。

结合图2和图3所示，具体到本实施例中，上压紧部210和下压紧部的数量均为四个，其中，基板1的上表面上开设有四个下槽11，每个下槽11的槽底即构成一个上述的下压紧部；压板2的下表面上开设有三个上槽21，每个上槽21的槽底即构成一个上述的上压紧部210，而第四个上压紧部210则直接由压板2的上表面的一部分构成；四个下槽11的深度相同，三个上槽21的深度不同，从而使得四个上压紧部的高度互不相同，因而形成于压板2和基板1之间的四个夹持腔的高度互不相同，可以同时对四个芯片夹具9进行固定和导流，且这四个芯片夹具9中串联的芯片数量互不相同，具有不同的高度。在其他的一些实施方式中，上槽的数量等同于上压紧部的数量且多个上槽的深度相同，而下槽的数量等于下压紧部的数量或比下压紧部的数量少一个，多个下槽的深度互不相同。

该夹持导流装置还包括固定连接于基板1上的导向轴3，压板2可上下滑动地连接于导向轴3。本实施例中，导向轴3的数量为四个且分别沿上下方向延伸，导向轴3的上部通过线性轴承4连接于压板2的顶角部位，并允许压板2沿着导向轴3上下滑动；导向轴3的下端部通过线性轴承4连接于基板1的顶角部位。通过驱动压板2上下滑动，使得上述微流控芯片夹具系统在工作状态与非工作状态之间切换。当压板2滑动到较高位置时，压板2和基板1的间距增大，从而允许将芯片夹具9装在下槽11上；驱动压板2下滑，直至其将芯片夹具9压紧，微流控芯片夹具系统位于其工作状态。

该夹持导流装置进一步包括固定板5、固定杆6、连杆7及把手8。固定板5位于基板1的下方，基板1通过四个六角立柱51固定设置于固定板5上，固定杆6设置于固定板5或基板1上。如图2所示，连杆7的一端部通过第一枢轴101可转动地连接于压板2，连杆7的另一端部通过第二枢轴102可转动地连接于把手8的第一端部和第二端部之间，把手8的第一端部通过第三枢轴103可转动地连接于固定杆6，第一枢轴101、第二枢轴102及第三枢轴103的轴心线相互平行。把手8的第一端部的长度方向和第二端部的长度方向之间构成小于180度的夹角，优选为小于90度，把手8整体相当于以第三枢轴103为支点的杠杆。本实施例中，固定杆6通过线性轴承4设置于固定板5的中部上，基板1及压板2的中部上分别开设有供固定杆6穿过的通孔。当芯片夹具9安装完成后，抬起把手8，在三个枢轴的配合作用下，把手8带动连杆7向下移动，从而驱动压板2下移，将芯片夹具9压紧。

本实施例中，多个芯片夹具9均为串联式芯片夹具，其中装载有多个微流控芯片。在另外一些实施例中，其中一个芯片夹具9为单层芯片夹具9，其仅装载有一个微流控芯片。参照图4至图6所示，所述的芯片夹具9为串联式芯片夹具，其包括自上至下依次层叠设置的上底板92、一或多对中底板及下底板96，各对中底板分别包括第一中底板931和第二中底板932，上底板92上设有进液口910，第一中底板931和第二中底板932上分别贯通开设有供样本流过的液流通道933，下底板96上设有出液口970。夹持导流装置的压板2上开设有对应多个上压紧部210的多个上孔22，基板1上开设有对应多个下压紧部的多个下孔12；当微流控芯片夹具系统在工作状态时，芯片夹具9放置在对应高度的夹持腔内，各对中底板的第一中底板931和第二中底板932相接并在二者之间形成有用于放置微流控芯片95的检测池，检测池通过液流通道933相互连通并和进液口910及出液口970相互连通，进液口910通过相应的上孔22和外部进液管路连通，出液口970通过相应的下孔12和外部排液管路连通。具体地，上底板92上设置有一进液管91，该进液管91与上底板92一体成型，进液口910形成于进液管91的上端；下底板96上设有一出液管97，出液管97和下底板96一体成型，出液口970形成于出液管97的下端；上孔22开设在上槽21的槽底上，下孔12开设在下槽11的槽底上，当微流控芯片夹具系统在工作状态时，进液管91穿过上孔22而和外部的进液管路连通以进样，出液管97穿过下孔12而和外部的出液管97路连通以排出废液。

芯片夹具9包括多对中底板，任意相邻两对中底板通过定位柱98和定位孔99配合连接。各对中底板的第一中底板931和第二中底板932通过定位柱98和定位孔99相互配合连接，上底板92和与其相邻的一对中底板的第一中底板931通过定位柱98和定位孔99配合连接，下底板96和与其相邻的一对中底板的第二中底板932通过定位柱98和定位孔99配合连接。每对中底板中的第一中底板931上设置有M个定位柱98和N个定位孔99，第二中底板932上设置有N个定位柱98和M个定位孔99，M和N分别为正整数，上底板92上设有M个定位孔99且下底板96上设有M个定位柱98，或上底板92上设有N个定位柱且下底板96上设有N个定位孔。具体到本实施例中，参照图6所示，每对中底板中的第一中底板931上设置有四个矩形排布的定位柱98以及两个定位孔99，而第二中底板932上设置有两个定位柱98及四个矩形排布的定位孔99，第二中底板932的两个定位柱98相互配合地插设在第一中底板931的两个定位孔99中，从而将一对中底板的第一中底板931和第二中底板932定位连接。上底板92上设有四个矩形排布的定位孔99，上底板92的定位孔99和最上层的一对中底板的第一中底板931的四个定位柱98配合连接；相邻两对中底板通过四个定位孔99和四个定位柱98相互连接；下底板96上设有四个矩形排布的定位柱98，下底板96的定位柱98插设在最下层的一对中底板的中底板的定位孔99中。

所述芯片夹具9还包括橡胶垫圈94，各微流控芯片95和其下侧的第二中底板932之间设有一个橡胶垫圈94，上底板92和与其相邻的第一中底板931之间设有一个橡胶垫圈94，下底板96和与其相邻的第二中底板932之间设有一个橡胶垫圈94。各对中底板的第一中底板931的下表面分别设有用于容置微流控芯片95的腔体。通过橡胶垫圈94来对微流控芯片95进行缓冲保护，由于橡胶垫圈94和微流控芯片95的接触面较小，相比橡胶垫片，能起到更好的保护作用。

上述微流控芯片夹具系统的使用过程描述如下：将四个不同高度的固定有微流控芯片95的芯片夹具9放置在相应的下槽11中，出液管97穿过下孔12，拉动把手8，把手8绕第三枢轴103相对固定杆6转动，从而推动连杆7向下移动，压板2在连杆7下端部的推动下沿导向轴3向下滑动，直至各芯片夹具9的进液管91穿过上孔22且其和对应的上压紧部210抵紧接触，从而被压紧在压板2和基板1之间，然后可以连接外部进液管路及排液管路，进液管路开始上样，样本自进液口910、液流通道933进入检测池，经过微流控芯片95后，自出液口970排至外部排液管路中，该微流控芯片夹具系统即处于工作状态。当捕获完成后，反向拉动把手8，连杆7上移，带动压板2上移，从而可将各芯片夹具9取出。

本发明的多通道串联式微流控芯片夹具系统，不同层数芯片可同时工作，增加工作效率，满足不同场景的使用情况；尤其是利于测试结果横向比较，如同一使用情况下不同层数芯片捕获效率的对比；通过压板整体压紧，使用方便；通过转动配合的把手和连杆控制按压，基本能做到每次按压力度的一致，减少人为因素对实验结果的影响，从而使夹紧力度一致，减少流体进过芯片时的漏样问题。此外，芯片夹具通过定位柱和定位孔实现上底板、中底板及下底板的快速定位连接，组装方便，可根据需要任意串联不同层数的芯片，使用灵活。而且采用橡胶垫圈配合微流控芯片使用，保持较好的密封效果以获得较高的捕获效率的同时，对微流控芯片起到较好的缓冲保护作用，避免因为密封导致微流控芯片的大面积变形。

上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限定本发明的保护范围。凡根据本发明的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种多通道串联式微流控芯片夹具系统，包括夹持导流装置及用于固定微流控芯片的芯片夹具，其特征在于：

所述夹持导流装置包括基板和压板，所述基板的上表面上形成有多个下压紧部，所述压板的下表面上形成有多个上压紧部，所述多个下压紧部和所述多个上压紧部相互对应，各所述上压紧部的高度不同或各所述下压紧部的高度不同；所述微流控芯片夹具系统具有工作状态，当所述微流控芯片夹具系统在工作状态时，每个所述上压紧部和相应的所述下压紧部相互对齐以形成用于放置芯片夹具的夹持腔，各个夹持腔的高度不同；

所述芯片夹具包括自上至下依次层叠设置的上底板、一或多对中底板及下底板，各对所述中底板分别包括第一中底板和第二中底板，所述上底板上设有进液口，所述第一中底板和所述第二中底板上分别贯通开设有供样本流过的液流通道，所述下底板上设有出液口；

当所述微流控芯片夹具系统在工作状态时，所述芯片夹具放置在对应高度的夹持腔内，各对中底板的第一中底板和第二中底板相接并在二者之间形成有用于放置微流控芯片的检测池，所述检测池通过所述液流通道相互连通并和所述进液口及所述出液口相互连通，所述压板上开设有对应所述多个上压紧部的多个上孔，所述进液口通过相应的所述上孔和进液管路连通，所述基板上开设有对应所述多个下压紧部的多个下孔，所述出液口通过相应的所述下孔和排液管路连通。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片夹具系统，其特征在于：所述夹持导流装置还包括固定连接于所述基板上的导向轴，所述压板能够上下滑动地连接于所述导向轴。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片夹具系统，其特征在于：所述夹持导流装置还包括固定板、固定杆、连杆及把手，所述基板固定设置于所述固定板上，所述固定杆设置于所述固定板或所述基板上，所述连杆的一端部通过第一枢轴能够转动地连接于所述压板，所述连杆的另一端部通过第二枢轴能够转动地连接于所述把手的第一端部和第二端部之间，所述把手的第一端部通过第三枢轴能够转动地连接于所述固定杆。

4.根据权利要求3所述的微流控芯片夹具系统，其特征在于：所述第一枢轴、所述第二枢轴及所述第三枢轴的轴心线相互平行，所述把手的所述第一端部的长度方向和所述第二端部的长度方向之间构成小于180度的夹角。

5.根据权利要求3所述的微流控芯片夹具系统，其特征在于：所述固定杆通过线性轴承设置于所述固定板上，所述基板及所述压板上分别开设有供所述固定杆穿过的通孔。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片夹具系统，其特征在于：所述基板的上表面上开设有多个下槽，每个所述下槽的槽底分别构成一个所述的下压紧部；所述压板的下表面上开设有多个上槽，每个所述上槽的槽底分别构成一个所述上压紧部；各所述下槽的深度不同或各所述上槽的深度不同。

7.根据权利要求1所述的微流控芯片夹具系统，其特征在于：各对所述中底板的第一中底板和第二中底板通过定位柱和定位孔相互配合连接，所述上底板和与其相邻的一对中底板的第一中底板通过定位柱和定位孔配合连接，所述下底板和与其相邻的一对中底板的第二中底板通过定位柱和定位孔配合连接。

8.根据权利要求7所述的微流控芯片夹具系统，其特征在于：所述芯片夹具包括多对所述中底板，任意相邻两对中底板通过定位柱和定位孔配合连接。

9.根据权利要求7所述的微流控芯片夹具系统，其特征在于：每对所述中底板中的第一中底板上设置有M个定位柱和N个定位孔，第二中底板上设置有N个定位柱和M个定位孔，M和N分别为正整数，所述上底板上设有M个定位孔且所述下底板上设有M个定位柱，或所述上底板上设有N个定位柱且所述下底板上设有N个定位孔。

10.根据权利要求1所述的微流控芯片夹具系统，其特征在于：所述芯片夹具还包括橡胶垫圈，各微流控芯片和其下侧的第二中底板之间设有一个所述橡胶垫圈，所述上底板和与其相邻的第一中底板之间设有一个所述橡胶垫圈，所述下底板和与其相邻的第二中底板之间设有一个所述橡胶垫圈。