CN112547146A - 一种真空驱动微流控芯片进样装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空驱动微流控芯片进样装置，所述进样装置包括支架和底座，所述支架和底座通过至少一个弹性组件连接，所述底座设置有容纳微流控芯片的容纳部，所述支架位于所述容纳部上方，所述支架设置有至少一个贯穿所述支架顶部和底部的通孔，所述通孔内部设置有两端为尖端的管路，所述管路的长度大于所述通孔的长度，所述支架顶部对应所述通孔设置有限位部，所述限位部用于固定装有进样样品的容器。所述进样装置结构简单，操作简便快捷，且进样过程中不会发生泄漏。该装置可适用于不同结构的样品容器和微流控芯片，不需要对芯片附加附件。

Description

一种真空驱动微流控芯片进样装置

技术领域

本发明属于微流控芯片技术领域，涉及一种微流控芯片进样装置，尤其涉及一种真空驱动微流控芯片进样装置。

背景技术

微流控芯片已经被广泛用于许多研究领域，注射泵和蠕动泵等虽然能够实现精确而可靠的流体控制，但是这些不能够整合到微流控芯片上的外部动力源不能满足即时检验的便携性需求。最近，许多研究小组开发了无源的微流控芯片，采用渗透、毛细作用、表面张力、压力、重力驱动流动、静液流、真空来实现流体流动。其中，真空驱动微流控芯片已经应用于许多生物研究中。Hosokawa等首先报道了使用脱气的PDMS将试剂注射到微通道进行夹心免疫分析，芯片由PDMS和玻璃组成，包括进样口，微通道和废液池。微通道的进口开口作为一个被动阀门，在流量结束时保持溶液。以微通道壁为反应位点，检测兔免疫球蛋白G和人C反应蛋白。Arata等人设计了一个类似结构的芯片，以脱气PDMS作为动力，在小体积样品中快速检测microRNA。Ho等人利用脱气的PDMS泵作为动力的微流控芯片对菌株进行鉴定。芯片微通道上连接了10个样本腔室，在真空驱动样品溶液装入10个微室进行鉴定。Li等人设计了带有两个y形之字形微通道的PDMS器件，以实现不同样品的完美混合，利用脱气的PDMS泵进行荧光DNA检测。为了进行数字分析，Li等人采用脱气PDMS泵开发了单分散液滴发生器，芯片可分为液滴形成、吸入和控制开关三个功能部件。液滴形成采用简单的t型结设计。采用布置成风扇形状的吸入室作为内部泵源。这些真空驱动的微流控芯片的进样方式往往是将试剂滴加到芯片的进样口然后再被吸入芯片内部。

例如，Lee等人开发了一个真空袋微流控系统，该技术的核心是一个薄膜真空袋，一旦被激活将提供负泵压力。为了演示它的性能，开发了一个被动式薄膜微混合器与真空袋进行集成。微混合器的操作流程包括，首先，将两种待混合的试剂装入真空袋表面的微混合器的两个入口。然后，用针同时穿过试剂下面的真空袋，激活混合过程。由于真空袋和微混合器的微通道处于真空状态，一旦打开真空袋，试剂就被吸入微混合器。

因此，传统的真空驱动芯片的进样方法是用移液器把试剂滴到入口处，再激发真空驱动作用将试剂吸入到芯片中，该方法需要操作手动操作，试剂量过多时容易溅落到其他地方造成污染。

CN 106984370 A公开了一种基于微流控芯片的自动进样系统，包括微流控芯片和向所述微流控芯片内输入样本的进样装置，还包括生成负压的负压控制装置；所述进样装置包括盛放样品的孔板，所述微流控芯片的进样端口处密封连接有抽吸针，所述负压控制装置生成自所述孔板向所述微流控芯片的气压，以将所述孔板内的样本通过所述抽吸针吸入所述微流控芯片。该进样装置所需的微流控芯片制备较为复杂，需要密封抽吸针和集成负压生成装置。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种真空驱动微流控芯片进样装置，所述进样装置结构简单，操作简便快捷，且进样过程中不会发生泄漏。该装置可适用于不同结构的样品容器和微流控芯片，不需要对芯片附加附件。

为达上目的，本发明采用以下技术方案：

本发明提供一种真空驱动微流控芯片进样装置，所述进样装置包括支架和底座，所述支架和底座通过至少一个弹性组件连接，所述底座设置有容纳微流控芯片的容纳部，所述支架位于所述容纳部上方，所述支架设置有至少一个贯穿所述支架顶部和底部的通孔，所述通孔内部设置有两端为尖端的管路，所述管路的长度大于所述通孔的长度，所述支架顶部对应所述通孔设置有限位部，所述限位部用于固定装有进样样品的容器。

作为本发明优选的技术方案，所述容纳部为设置在所述底座上的凹槽。

本发明中，所述凹槽的开口形状可以是圆形、椭圆形、三角形、矩形或其他多边形，或者其他不规则图形，所述凹槽的形状只要可以容纳微流控芯片即可。

作为本发明优选的技术方案，所述底座顶部设置有定位孔，所述定位孔容纳所述弹性组件。

本发明中，所述定位孔优选地设置于底座的边缘，即所述容纳部的边缘，且位于所述支架下方，用于固定弹性组件。

作为本发明优选的技术方案，所述弹性组件包括固定部以及位于所述固定部一端的弹性部。

本发明中，所述弹性组件的固定部和弹性部的连接方式可以是焊接，使用粘结剂粘接或采用卯榫方式连接等，可以将所述弹性部固定于所述固定部一端即可。

作为本发明优选的技术方案，所述固定部未设置有所述弹性部的一端与所述底座通过所述定位孔连接。

本发明中，所述固定部可以直接插入所述定位孔中与所述底座形成活动连接，便于对弹性组件性更换。也可通过焊接或粘接等手段提高弹性组件与底座连接的牢固程度。

作为本发明优选的技术方案，所述支架设置有磁吸组件，通过磁力固定所述弹性组件的弹性部。

本发明中，采用磁吸组件对弹性组件进行磁力固定仅仅是一种优选的固定方式，其便于对弹性组件进行拆卸，提高更换弹性组件的便携性。还可以采用焊接或粘接等提高连接牢固度的连接方式。

作为本发明优选的技术方案，所述固定部为固定杆，所述弹性部为弹簧。

本发明中，固定杆的材质可以是金属、树脂、塑料或木质等，其强度可以承受支架的重量以及弹性组件形变时产生的弹力即可。所述弹性部优选为弹簧，也可以是具有弹性的树脂垫，或者其他在发生弹性形变后可以还原成本来状态的其他部件。

作为本发明优选的技术方案，所述弹性组件的个数不少于4个，如5个、6个、7个、8个、9个或10个等，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样使用。

本发明中，弹性组件的个数可以是1个，当弹性组件的横截面积足够大时，1-2个弹性组件也可以起到稳定的对所述支架的支撑作用。但是出于在弹性组件收到外力产生弹性形变时，支架与底座间的相对位于更为平均，避免局部位移过大导致样品外漏的情况，优选地所述弹性组建的个数不少于4个。

作为本发明优选的技术方案，所述两端为尖端的管路为双向针头。

本发明中，所述针头的材质可以是金属、树脂、塑料或木质等，其强度可以满足尖端刺穿进样样品容器的密封部以及微流控芯片的进样口时不发生不可逆形变或断裂即可。

作为本发明优选的技术方案，所述双向针头与所述通孔固定连接。

本发明中，所述支架限位部与所述进样样品容器的接触部分设置有密封装置，如硅胶垫等，避免样品外漏。所述样品容器以及所述纤维部还可特殊设置有磨砂部或螺纹等，同样可以达到避免样品外漏的目的。同时，该限位部的形状可以根据样品容器开口的形状进行调整，以达到和容器密合避免样品外露的目的。

本发明中，所述进样装置的使用方法包括：

进样时把制备好的真空驱动微流控芯片放进底座凹槽内，芯片进样口对准针头，样品容器的底部对准限位槽。托起底座，支架的双向针头的一端首先会在弹性组件的作用力下向上穿刺进入样品容器内部，然后继续托起底座，支架的双向针头的另一端会向下穿刺进入芯片进样口，激活真空驱动作用，样品容器中的样本会被驱动进入芯片并充盈芯片的各个单元。整个进样过程方便快捷，便于自动化操作。

与现有技术方案相比，本发明至少具有以下有益效果：

本发明提供一种真空驱动微流控芯片进样装置，所述进样装置结构简单，操作简便快捷，且进样过程中不会发生泄漏。该装置可适用于不同结构的样品容器和微流控芯片，不需要对芯片附加附件。

附图说明

图1a是本发明实施例3提供的真空驱动微流控芯片进样装置的设计图；

图1b是本发明实施例3提供的真空驱动微流控芯片进样装置的实物图；

图2是本发明应用例进样前后微流控芯片对比图。

图中：1-底座，2-支架，3-定位孔，4-固定杆，5-双向针头，6-弹簧，7-磁吸组件。

下面对本发明进一步详细说明。但下述的实例仅仅是本发明的简易例子，并不代表或限制本发明的权利保护范围，本发明的保护范围以权利要求书为准。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

为更好地说明本发明，便于理解本发明的技术方案，本发明的典型但非限制性的实施例如下：

实施例1

本实施例提供一种真空驱动微流控芯片进样装置，所述进样装置包括支架和底座，所述支架和底座通过至少一个弹性组件连接，所述底座设置有容纳微流控芯片的容纳部，所述支架位于所述容纳部上方，所述支架设置有至少一个贯穿所述支架顶部和底部的通孔，所述通孔内部设置有两端为尖端的管路，所述管路的长度大于所述通孔的长度，所述支架顶部对应所述通孔设置有限位部，所述限位部用于固定装有进样样品的容器。

实施例2

本实施例提供一种真空驱动微流控芯片进样装置，所述进样装置包括支架和底座，所述支架和底座通过至少一个弹性组件连接，所述底座设置有容纳微流控芯片的容纳部，所述支架位于所述容纳部上方，所述支架设置有至少一个贯穿所述支架顶部和底部的通孔，所述通孔内部设置有两端为尖端的管路，所述管路的长度大于所述通孔的长度，所述支架顶部对应所述通孔设置有限位部，所述限位部用于固定装有进样样品的容器。所述容纳部为设置在所述底座上的凹槽；

所述底座顶部设置有定位孔，所述定位孔容纳所述弹性组件，所述弹性组件包括固定部以及位于所述固定部一端的弹性部，所述固定部未设置有所述弹性部的一端与所述底座通过所述定位孔连接，所述支架设置有磁吸组件，通过磁力固定所述弹性组件的弹性部，所述固定部为固定杆，所述弹性部为弹簧，所述弹性组件的个数不少于4个；

所述两端为尖端的管路为双向针头，所述双向针头与所述通孔固定连接。

实施例3

本实施例提供一种真空驱动微流控芯片进样装置，其结构如图1a所示，所述进样装置包括支架2和底座1，所述支架2和底座1通过4个弹性组件连接，所述底座设置有容纳微流控芯片的凹槽，所述支架2位于所述凹槽上方，所述支架2设置有一个贯穿所述支架2顶部和底部的通孔，所述通孔内部固定设置有双向针头5，所述双向针头5的长度大于所述通孔的长度，所述支架顶部对应所述通孔设置有限位部，所述限位部用于固定装有进样样品的容器；所述底座顶部设置有四个定位孔3，所述定位孔3容纳所述弹性组件；所述弹性组件包括固定杆4以及位于所述固定杆4一端的弹簧6，所述固定杆4未设置有所述弹簧6的一端与所述底座2通过所述定位孔3连接；所述支架2设置有磁吸组件7，通过磁力固定所述弹性组件的弹簧6。

应用例

使用实施例3提供的真空驱动微流控芯片进样装置，对图2所述微流控芯片进行进样，具体操作方法为：

把制备好的真空驱动微流控芯片放进底座1的凹槽内，芯片进样口对双向准针头5，样品杯的底部对准限位部。托起底座1，支架2的双向针头5的一端首先会在弹簧6的作用力下向上穿刺进入样品容器内部，然后继续托起底座1，支架2的双向针头5的另一端会向下穿刺进入芯片进样口，激活真空驱动作用，样品容器中的样本会被驱动进入芯片并充盈芯片的各个单元。通过图2可以看出，在进样过程中，不会产生泄漏，且整个操作过程简单快捷，无需其他设备辅助。

申请人声明，本发明通过上述实施例来说明本发明的详细结构特征，但本发明并不局限于上述详细结构特征，即不意味着本发明必须依赖上述详细结构特征才能实施。所属技术领域的技术人员应该明了，对本发明的任何改进，对本发明所选用部件的等效替换以及辅助部件的增加、具体方式的选择等，均落在本发明的保护范围和公开范围之内。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本发明的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本发明对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本发明的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本发明的思想，其同样应当视为本发明所公开的内容。

Claims (10)

1.一种真空驱动微流控芯片进样装置，其特征在于，所述进样装置包括支架和底座，所述支架和底座通过至少一个弹性组件连接，所述底座设置有容纳微流控芯片的容纳部，所述支架位于所述容纳部上方，所述支架设置有至少一个贯穿所述支架顶部和底部的通孔，所述通孔内部设置有两端为尖端的管路，所述管路的长度大于所述通孔的长度，所述支架顶部对应所述通孔设置有限位部，所述限位部用于固定装有进样样品的容器。

2.根据权利要求1所述的真空驱动微流控芯片进样装置，其特征在于，所述容纳部为设置在所述底座上的凹槽。

3.根据权利要求1所述的真空驱动微流控芯片进样装置，其特征在于，所述底座顶部设置有定位孔，所述定位孔容纳所述弹性组件。

4.根据权利要求1所述的真空驱动微流控芯片进样装置，其特征在于，所述弹性组件包括固定部以及位于所述固定部一端的弹性部。

5.根据权利要求4所述的真空驱动微流控芯片进样装置，其特征在于，所述固定部未设置有所述弹性部的一端与所述底座通过所述定位孔连接。

6.根据权利要求4所述的真空驱动微流控芯片进样装置，其特征在于，所述支架设置有磁吸组件，通过磁力固定所述弹性组件的弹性部。

7.根据权利要求4所述的真空驱动微流控芯片进样装置，其特征在于，所述固定部为固定杆，所述弹性部为弹簧。

8.根据权利要求4所述的真空驱动微流控芯片进样装置，其特征在于，所述弹性组件的个数不少于4个。

9.根据权利要求1所述的真空驱动微流控芯片进样装置，其特征在于，所述两端为尖端的管路为双向针头。

10.根据权利要求9所述的真空驱动微流控芯片进样装置，其特征在于，所述双向针头与所述通孔固定连接。

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