CN112675932A

CN112675932A - 一种用于微流控芯片反应的自动化处理结构

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Publication number: CN112675932A
Application number: CN201910987113.8A
Authority: CN
Inventors: 张四福; 周璟; 邱匀彦; 徐坤; 丁衍超; 徐传来; 马艳红
Original assignee: Suzhou New Geyuan Biotechnology Co ltd
Current assignee: Suzhou New Geyuan Biotechnology Co ltd
Priority date: 2019-10-17
Filing date: 2019-10-17
Publication date: 2021-04-20

Abstract

本发明公开了一种用于微流控芯片反应的自动化处理结构，涉及微液滴、微流控制备和试剂混合检测技术领域，其技术上要点是：包括仪器本体，所述仪器本体从下至上分别堆叠设有散热区、加热区、保温区，所述散热区包括与仪器本体固定连接的散热载台，所述散热载台内部设有散热装置，所述加热区包括与散热载台上部连接的加热载台，所述加热载台上部凹陷设有样品放置槽，所述样品放置槽供样品芯片贴合嵌入，所述样品放置槽两侧延伸设有便于取下样品的凸槽；所述保温区包括设置于加热载台四周的保温层与上盖体，形成对加热区各结构进行保温的密封保温腔体。各功能区的堆叠设计结构,缩小体积,简化样品取用与制冷制热的环境配置，提高传热效能。

Description

一种用于微流控芯片反应的自动化处理结构

技术领域

本发明涉及微液滴、微流控制备和试剂混合检测技术领域，更具体地说，它涉及一种用于微流控芯片反应的自动化处理结构。

背景技术

微流控（Microfluidics）技术是MEMS技术的重要分支之一，也是目前发展较为迅速的多学科交叉科技前沿技术之一，在生命科学、临床医学、化学化工、制药、食品卫生、环境检测与监测、信息科学与信号检测等学科中有重要应用。

微流控技术通常要使用微分析器件作为技术实现的载体，而微流控芯片是各类微分析器件中发展最为迅速的。微流控芯片是利用 MEMS技术，在硅、石英、玻璃或高分子聚合物基材上加工出各种微结构，如微管道、微反应池、微电极等功能单元，然后以微管道来连通微泵、微阀、微储液器、微检测元件等具有流体输送、控制和检测监视功能的元器件，最大限度地将稀释、添加试剂、采样、反应、分离分散、检测、监视等过程集成在芯片上的微全分析系统。微流控芯片的面积通常为几到几十平方厘米，其微通道尺寸一般处于微米级或近毫米级。当很多化学过程在微流控芯片中进行时，微小体积带来了很多优点：微通道尺寸减小一个数量级，试剂用量会减小3个数量级；流体在微通道内的扩散速度将提高2个数量级，从而大大提高反应速度；同时，微流控芯片还有着成本低、可批量制造、操作简单、重复性好、可靠性高等优势。

目前常见的微流控检测系统往往需要人工干预多次移动或操作芯片，不但自动化程度低，而且成本高。国知局专利网公开的专利号为ZL201811202903.2的发明专利是涉及一种用于微流控芯片检测的检测装置，具有操作简单、自动化程度高的优势，但该专利中未提及微流控芯片中预封装的液体试剂是采用了什么方式释放出来的。

上述方案对于采用的液体试剂预封装装置的微流控芯片不能实现全程自动化，因此亟需一种能够对微流控试验中需要的各种样品对应试剂槽、保温、加热模块、散热模块进行整合的自动化处理结构。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种用于微流控芯片反应的自动化处理结构，通过优化机械机构简化试验装配的过程，进而最小化仪器体积，提高试验的稳定性与优化效能。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的，一种用于微流控芯片反应的自动化处理结构，包括仪器本体，所述仪器本体从下至上分别堆叠设有散热区、加热区、保温区，所述散热区包括与仪器本体固定连接的散热载台，所述散热载台内部设有散热装置，

所述加热区包括与散热载台上部连接的加热载台，所述加热载台包括设置于底部的加热垫与温度传感器，所述加热载台上部凹陷设有样品放置槽，所述样品放置槽供样品芯片贴合嵌入，所述样品放置槽两侧延伸设有便于取下样品的凸槽；

所述保温区包括设置于加热载台四周的保温层与上盖体，形成对加热区各结构进行保温的密封保温腔体。

通过采用上述技术方案，因微流控试验需要对样品片上的试剂进行加热、降温等多种温度处理，通过加热区与保温区的配合实现对内部样品的迅速加热与保温节能，再通过散热区结构的合理散热，从而快速进行散热，各部件的堆叠与环绕设计极大的减少了整体仪器本体的体积，从而优化结构并实现节能。样品直接放在加热载台上,加热载台功能是对底部加热的系统進行热传导, 将热源直接传导到需加热的样品上, 提供之后样本处理所需要的温度, 加热载台底部的加热垫与温度传感器, 以程序控制和监控仪器的升降温系统与过程。保温层将加热载台环绕并固定住, 对样本提供一个保温腔体, 使其在往后一端较长时间进行恒温反应，并更容易达到稳定状态, 同时更为节能。

作为优选，所述散热载台顶部设有用于与加热区固定的凸台，所述凸台上部凹陷设有限位槽，所述加热区还包括位于凸台顶部的加热垫支撑架，所述加热垫支撑架可贴合嵌入所述限位槽中，所述加热垫支撑架中部凹陷设有供加热垫贴合嵌入的加热垫槽。

通过采用上述技术方案，凸台用于对加热垫支撑架进行限位与水平向的固定，加热垫支撑架用于对加热垫进行固定, 并保证加热片不会受上下挤压而变形损坏,提供一个稳定固定的加热空间，同時加热垫固定架的设计也更利于对加热垫上下方向的热传导效果, 增加升温降温过程中的效率。

作为优选，所述散热装置设为散热风扇或电制冷片。

通过采用上述技术方案，通过简单的散热风扇或电制冷片结构，固定且内置，便于实现一体化的降温操作。

作为优选，所述散热载台侧边和底边设有散热鳍片。

通过采用上述技术方案，此散热载台由散热装置与散热鰭片组合而成, 可以对整体的机械结构进行定位, 散热鳍片利用热传导的方式导出加热片上的热量, 同时配合散热风扇, 快速排出加热垫上的温度, 同时防止在低温时出现的冷凝凝珠问题。

作为优选，所述样品放置槽设有至少一组。

通过采用上述技术方案，因样品片为单独配置并与样品放置槽可拆卸连接，通过多组的样品放置槽便于多组样品进行试验，便于控制变量与对比试验，进一步优化了结构。

作为优选，所述保温层与上盖体间设有用于固定的夹具。

通过采用上述技术方案，为便捷样品的放入与取出，上盖体与保温层间分离，并通过夹具进行固定，从而实现密封。

综上所述，本发明的有益效果有：

1、通过加热区与保温区的配合实现对内部样品的迅速加热与保温节能，再通过散热区结构的合理散热，从而快速进行散热，各部件的堆叠与环绕设计极大的减少了整体仪器本体的体积，从而优化结构并实现节能；

2、通过保温区的密闭设计对样品产生一个密封保温腔体, 夹具具起到一对样品产生密封的应力效果；

3、各功能区的堆叠设计结构, 将各部位工作零件组合成一体, 缩小体积, 便捷化样品的取用，与制冷制热的环境配置，简化装配, 提高传热效能。

附图说明

图1为本实施例的整体结构的示意图；

图2为本实施例的整体结构爆炸示意图；

图3为本实施例用于表现保温区的结构示意图；

图4为本实施例用于表现样品放置槽结构的示意图；

图5为本实施例用于表现散热载台的结构示意图。

附图标记：1、仪器本体；11、散热区；12、加热区；121、加热垫支撑架；123、加热垫槽；13、保温区；131、保温层；132、上盖体；14、散热载台；141、凸台；142、限位槽；15、散热装置；151、散热鳍片；16、加热载台；161、样品放置槽；162、凸槽。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本发明的具体实施方式。

实施例1：如图1、图2所示，图2为本实施例的爆炸图，便于清晰观察内部结构，一种用于微流控芯片反应的自动化处理结构，包括仪器本体1，仪器本体1从下至上分别堆叠设有散热区11、加热区12、保温区13，散热区11包括与仪器本体1固定连接的散热载台14，散热载台14内部设有散热装置15，散热装置15设为散热风扇或电制冷片，通过简单的散热风扇或电制冷片结构，固定且内置，便于实现一体化的降温操作，本实施例设为散热风扇。散热载台14侧边和底边设有散热鳍片151。此散热载台14由散热装置15与散热鳍片151组合而成, 可以对整体的机械结构进行定位, 散热鳍片151利用热传导的方式导出加热片上的热量, 同时配合散热风扇, 快速排出加热垫122上的温度, 同时防止在低温时出现的冷凝凝珠问题。

如图2、图4所示，加热区12包括与散热载台14上部连接的加热载台16，加热载台16包括设置于底部的加热垫122与温度传感器，加热载台16上部凹陷设有样品放置槽161，样品放置槽161供样品芯片贴合嵌入，样品放置槽161设有至少一组。因样品片为单独配置并与样品放置槽161可拆卸连接，通过多组的样品放置槽161便于多组样品进行试验，便于控制变量与对比试验，样品放置槽161两侧延伸设有便于取下样品的凸槽162，本实施例凸槽162设有对称的两组。

如图2、图3所示，散热载台14顶部设有用于与加热区12固定的凸台141，凸台141上部凹陷设有限位槽142，所述加热区12还包括位于凸台141顶部的加热垫支撑架121，加热垫支撑架121可贴合嵌入限位槽142中，加热垫支撑架121中部凹陷设有供加热垫贴合嵌入的加热垫槽。凸台141用于对加热垫支撑架121进行限位与水平向的固定，加热垫支撑架121用于对加热垫122进行固定, 并保证加热片不会受上下挤压而变形损坏,提供一个稳定固定的加热空间，同時加热垫固定架的设计也更利于对加热垫上下方向的热传导效果, 增加升温降温过程中的效率。

如图2、图3、图5所示，保温区13包括设置于加热载台16四周的保温层131与上盖体132，形成对加热区12各结构进行保温的密封保温腔体。保温层131与上盖体132间设有用于固定的夹具。为便捷样品的放入与取出，上盖体132与保温层131间分离，并通过夹具进行固定，从而实现密封。

工作原理与过程：因微流控试验需要对样品片上的试剂进行加热、降温等多种温度处理，通过加热区12与保温区13的配合实现对内部样品的迅速加热与保温节能，再通过散热区11结构的合理散热，从而快速进行散热，各部件的堆叠与环绕设计极大的减少了整体仪器本体1的体积，从而优化结构并实现节能。样品被片状的样品片容纳，通过将容纳样品的样品片直接放在加热载台16上,从而便捷化装载与配置环境的方式，加热载台16功能是对底部加热的系统進行热传导, 将热源直接传导到需加热的样品上, 提供之后样本处理所需要的温度, 加热载台16底部的加热垫122与温度传感器, 以程序控制和监控仪器的升降温系统与过程。保温层131将加热载台16环绕并固定住, 对样本提供一个保温腔体,使其在往后一端较长时间进行恒温反应，并更容易达到稳定状态, 同时更为节能。

本具体实施例仅仅是对本发明的解释，其并不是对本发明的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本发明做出没有创造性贡献的修改，但只要在本发明的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims

1.一种用于微流控芯片反应的自动化处理结构，其特征在于：包括仪器本体(1)，所述仪器本体(1)从下至上分别堆叠设有散热区(11)、加热区(12)、保温区(13)，所述散热区(11)包括与仪器本体(1)固定连接的散热载台(14)，所述散热载台(14)内部设有散热装置(15)，

所述加热区(12)包括与散热载台(14)上部连接的加热载台(16)，所述加热载台(16)包括设置于底部的加热垫与温度传感器，所述加热载台(16)上部凹陷设有样品放置槽(161)，所述样品放置槽(161)供样品芯片贴合嵌入，所述样品放置槽(161)两侧延伸设有便于取下样品的凸槽(162)；

所述保温区(13)包括设置于加热载台(16)四周的保温层(131)与上盖体(132)，形成对加热区(12)各结构进行保温的密封保温腔体。

2.根据权利要求1所述的一种用于微流控芯片反应的自动化处理结构，其特征在于：所述散热载台(14)顶部设有用于与加热区(12)固定的凸台(141)，所述凸台(141)上部凹陷设有限位槽(142)，所述加热区(12)还包括位于凸台(141)顶部的加热垫支撑架(121)，所述加热垫支撑架(121)可贴合嵌入所述限位槽(142)中，所述加热垫支撑架(121)中部凹陷设有供加热垫贴合嵌入的加热垫槽。

3.根据权利要求1所述的一种用于微流控芯片反应的自动化处理结构，其特征在于：所述散热装置(15)设为散热风扇或电制冷片。

4.根据权利要求3所述的一种用于微流控芯片反应的自动化处理结构，其特征在于：所述散热载台(14)侧边和底边设有散热鳍片(151)。

5.根据权利要求1所述的一种用于微流控芯片反应的自动化处理结构，其特征在于：所述样品放置槽(161)设有至少一组。

6.根据权利要求1所述的一种用于微流控芯片反应的自动化处理结构，其特征在于：所述保温层(131)与上盖体(132)间设有用于固定的夹具。