CN113814009B - 一种可快速键合的模块化微液滴装置 - Google Patents

一种可快速键合的模块化微液滴装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种可快速键合的模块化微液滴装置。该装置包括注射泵、传输管、操作台和夹持装置。夹持装置通过可上下移动的盖板、压块、安装槽可以实现实现多层数的芯片的快速键合。通过盖板上的通孔与传输管的配合，可以用多个夹持装置夹持不同的芯片，实现芯片的串、并联使用，实现模块化芯片的灵活组合。通过盖板和压块固定芯片，不需要使用粘胶，可以多次、循环使用。也不需要使用螺栓等可分离的零件，芯片更换的方法简单、快捷。夹持装置的保存与管理也更加省事。

Description

一种可快速键合的模块化微液滴装置
技术领域
本发明属于微流控技术领域，涉及微流控芯片的多组合、多层数快速键合方法，具体涉及一种可快速键合的模块化微液滴装置。
背景技术
微流控芯片技术是现在分析科学研究的热点之一。微流控芯片是把生物、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，自动完成分析全过程。微流控芯片分析以芯片为操作平台，同时以分析化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网络为结构特征,以生命科学为目前主要应用对象，是当前微全分析系统领域发展的重点。
微流控芯片使用时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。目前微流控芯片夹的安装方式包括螺钉连接、胶粘等。其中，使用胶粘进行连接的方法不可逆，无法进行芯片的更换。螺钉连接虽然可以更换，但是需要将夹具部件全部拆散，不仅不利于芯片的安装和拆卸，还容易造成零件丢失，使用不方便，降低检测效率。同时也不能实现不同层数芯片的键合。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出了一种可快速键合的模块化微液滴装置，用于实现不同层数微液滴芯片的快速键合或串并联，可以解决上、下层芯片配合设计复杂，键合耗时长的问题。
一种可快速键合的模块化微液滴装置，包括注射泵、传输管、操作台和夹持装置；传输管包括进液管和出液管；操作台用于固定夹持装置，进液管将原料从注射泵传输到夹持装置中，出液管用于将处理后的材料从夹持装置中引出；夹持装置用于定位和夹紧微流控芯片。微流控芯片的输入口通过夹持装置与进液管连接，输出口通过夹持装置与出液管连接；
所述夹持装置包括基板、安装槽、转轴、盖板、限位板和夹紧组件。安装槽为位于基板中央区域的凹槽，两端设有固定在基板上的限位板；转轴通过限位板上的滑槽与限位板滑动连接，使转轴相对基板上下滑动；盖板的一侧与转轴固定或转动连接；盖板通过翻转能够覆盖到安装槽上；盖板上开设一个或多个输入通孔，以及一个或多个输出通孔；夹紧组件用于压紧翻转到安装槽上的盖板。
作为优选，安装槽的两侧还设有凹槽。
作为优选，盖板的输入通孔、输出通孔内装有O型密封圈。
作为优选，基板的底部还设置有控温电阻。
作为优选，夹紧组件包括分别设置在基板顶面两端的两个夹紧单元；夹紧单元包括固定铰支架、转杆和压块；两个固定铰支架分别固定在基板顶面的两侧；转杆包括固定在一起的第一杆段、第二杆段和连接轴段。第一杆段、第二杆段的内端与连接轴段的两端分别固定；第一杆段与第二杆段之间的夹角小于60°；两根转杆的连接轴段同轴，且分别支承在两个固定铰支架上；两根第一杆段的外端与安装轴的两端分别固定；压块支承在安装轴上。
作为优选，两根第二杆段的外端均固定有把手。
将微液滴芯片放置于夹持装置的安装槽内，盖上盖板，使盖板上的输入通孔、输出通孔分别与芯片的入口、出口对齐，然后转动把手，使压块的底面平稳地压紧盖板。将装上芯片的夹持装置固定在操作台上，出液管的一端通过通孔与微液滴芯片的出口连接，进液管的一端通过盖板上的通孔连接微液滴芯片的入口，另一端连接注射泵的输出口。打开注射泵使原材料通过进液管流入微液滴芯片，处理后的液体通过出液管流出。使用结束后，转动把手，使压块离开盖板，翻开盖板后即可将微液滴芯片从安装槽中取出。
本发明具有以下有益效果：
1、在进行微液滴芯片的安装、更换时，夹持装置的各个部件不需要拆散，操作简单，可以节约时间，提高效率，并且也方便夹持装置的管理和保存。
2、通过转轴的滑动可以调节盖板与基板间的距离，可以匹配不同芯片的厚度或多层芯片。当需要多个芯片叠合的时候，限位板可以快速完成多个芯片的定位。
3、使用底部的温控电阻片，可以通过加热芯片实现热键和，提高键合强度，增加密封性能。
4、使用传输管可以实现材料在多个夹持装置间流动，便于实现多个芯片的串联、并联等灵活组装的方式。
附图说明
图1为实施例中模块化微液滴装置示意图；
图2、3为实施例中夹持装置不同状态下的示意图；
图4为实施例中夹持装置的盖板示意图；
图5为实施例中夹持装置的底部示意图；
图6为实施例中微液滴芯片安装示意图；
图7为实施例中键合细胞培养芯片示意图。
具体实施方式
以下结合附图对本发明作进一步的解释说明；
一种可快速键合的模块化微液滴装置，如图1所示，包括注射泵1、传输管2、操作台3和夹持装置4。传输管2包括进液管和出液管。操作台3用于固定夹持装置4，进液管将原料从注射泵1传输到夹持装置4中，出液管用于将处理后的材料从夹持装置4中引出。夹持装置4用于定位和夹紧微流控芯片。微流控芯片的输入口通过夹持装置与进液管连接，输出口通过夹持装置与出液管连接。
如图2、3所示，所夹持装置4包括基板401、安装槽402、转轴403、盖板404、限位板405和夹紧组件。安装槽402为位于基板401中央区域的凹槽，两端设有固定在基板上的限位板405。安装槽402的两侧还设有弧形凹槽，方便微液滴芯片的拿取，限位板405的内侧设有导向槽，引导芯片位置。转轴403通过两块限位板405相同侧上的滑槽与两块限位板405滑动连接，使转轴403相对基板401上下滑动。如图4所示，盖板404的一侧与转轴403固定或转动连接；盖板404通过翻转能够覆盖到安装槽402上，且盖板404上有设有一个或多个输入、输出通孔。圆形通孔内装有O型密封圈413，加强密封性。夹紧组件用于压紧翻转到安装槽402上的盖板404，包括分别设置在基板401顶面两端的两个夹紧单元。夹紧单元包括固定铰支架406、转杆407和压块409。两个固定铰支架406分别固定在基板401顶面的两侧。转杆407包括固定在一起的第一杆段、第二杆段和连接轴段。第一杆段、第二杆段的内端与连接轴段的两端分别固定；第一杆段与第二杆段之间的夹角小于60°；两根转杆407的连接轴段同轴，且分别支承在两个固定铰支架406上；两根第一杆段的外端与安装轴的两端分别固定；两根第二杆段的外端均固定有把手408，便于旋转操作。底面为水平面的压块409支承在安装轴上。
如图5所示，控温电阻416通过固定支架415固定在基板401的底部，可以实现微液滴芯片间的热键合。
如图6所示，将微液滴芯片414放置于夹持装置4的安装槽402内，盖上盖板404，使盖板404上的进液孔410、出液孔411分别与微液滴芯片414的入口、出口对齐，然后通过把手408转动转杆407，使压块409平稳地压紧盖板404。将装上微液滴芯片414的夹持装置4固定在操作台3上，第一进液管201、第二进液管202、第三进液管203和第四进液管204的一端通过进液孔410连接微液滴芯片414的入口，另一端连接注射泵1的输出口。打开注射泵1使原材料通过进液管流入微液滴芯片414，其中，通过第一进液管201和第四进液管204流向微液滴芯片414的材料为合成流体-矿物油表面活性剂；通过第二进液管202和第三进液管203流向微液滴芯片414的材料分别为细胞悬浮液和分散相的琼脂糖。在微液滴芯片414中，细胞悬浮液和琼脂糖接触混合，并在持续流动的矿物油交叉处裂解成液滴。如图7所示，然后通过与出液孔411连接的第六进液管206流入下一个夹持装置中的细胞培养芯片314，第五进液管205向细胞培养芯片314的进液孔输送营养液，在流道中混合后进入细胞培养槽中，完成细胞培养。在微液滴芯片414中，液滴直径可以通过调节微量注射泵不同相的流速来进行控制，在细胞培养芯片314中，细胞培养的状态可以通过与第五进液软管205相连接的微注射器中营养液浓度调节。还可以在操作台3上固定显微镜5对芯片中的细胞培养情况进行观察。最终液体通过出液管407流出，实现多个芯片的串联使用。使用结束后，转动转杆407，使压块409离开盖板404，翻开盖板404后即可将芯片从安装槽402中取出。

Claims (6)

1.一种可快速键合的模块化微液滴装置，其特征在于：包括注射泵（1）、传输管（2）、操作台（3）和夹持装置（4）；传输管（2）包括进液管和出液管；操作台（3）用于固定夹持装置（4），进液管将原料从注射泵（1）传输到夹持装置（4）中，出液管用于将处理后的材料从夹持装置（4）中引出；夹持装置（4）用于定位和夹紧微流控芯片；微流控芯片的输入口通过夹持装置与进液管连接，输出口通过夹持装置与出液管连接；
所述夹持装置（4）包括基板（401）、安装槽（402）、转轴（403）、盖板（404）、限位板（405）和夹紧组件；安装槽（402）为位于基板（401）中央区域的凹槽，两端设有固定在基板（401）上的限位板（405）；转轴（403）通过两块限位板（405）相同侧上的滑槽与两块限位板（405）滑动连接，使转轴（403）相对基板（401）上下滑动；盖板（404）的一侧与转轴（403）固定或转动连接；盖板（404）通过翻转能够覆盖到安装槽（402）上；盖板（404）上开设一个或多个输入通孔，以及一个或多个输出通孔；夹紧组件用于压紧翻转到安装槽（402）上的盖板（404）；基板（401）的底部还设置有控温电阻（416）；
夹紧组件包括分别设置在基板（401）顶面两端的两个夹紧单元；夹紧单元包括固定铰支架（406）、转杆（407）和压块（409）；两个固定铰支架（406）分别固定在基板（401）顶面的两侧；转杆（407）包括固定在一起的第一杆段、第二杆段和连接轴段；第一杆段、第二杆段的内端与连接轴段的两端分别固定；第一杆段与第二杆段之间的夹角小于60°；两根转杆（407）的连接轴段同轴，且分别支承在两个固定铰支架（406）上；两根第一杆段的外端与安装轴的两端分别固定；压块（409）支承在安装轴上。
2.如权利要求1所述一种可快速键合的模块化微液滴装置，其特征在于：安装槽（402）的两侧还设有凹槽。
3.如权利要求1所述一种可快速键合的模块化微液滴装置，其特征在于：两根第二杆段的外端均固定有把手（408）。
4.如权利要求1所述一种可快速键合的模块化微液滴装置，其特征在于：压块（409）的底面为水平面。
5.如权利要求1所述一种可快速键合的模块化微液滴装置，其特征在于：盖板（404）的输入通孔、输出通孔内装有O型密封圈（413）。
6.如权利要求1所述一种可快速键合的模块化微液滴装置，其特征在于：限位板（405）的内侧还设置有与安装槽（402）对齐的导向槽。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
TW579430B (en) * 2003-05-02 2004-03-11 Dr Chip Biotechnology Inc Automatic micro-fluid hybridization chip platform
WO2005084808A1 (en) * 2004-03-08 2005-09-15 Agilent Technologies, Inc. Microfluidic chip frame
CN107321403B (zh) * 2017-06-09 2020-01-10 北京大学 模块化微流控芯片夹具
CN208288057U (zh) * 2018-04-19 2018-12-28 广州安方生物科技有限公司 一种微流控芯片夹具台
CN209772171U (zh) * 2019-04-03 2019-12-13 昆山汇先医药技术有限公司 一种用于微流控芯片的夹具装置
CN210097736U (zh) * 2019-06-13 2020-02-21 德运康明(厦门)生物科技有限公司 一种快速拆装的微流控芯片适配器
CN110716036B (zh) * 2019-10-23 2022-10-28 上海芯像生物科技有限公司 生化反应芯片及其夹具
CN213791694U (zh) * 2020-10-16 2021-07-27 上海吉玛制药技术有限公司 微流控芯片台的盖板固定组件

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