CN113967491B - 一种芯片液路控制系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种芯片液路控制系统。该芯片液路控制系统包括：阀本体、螺杆、芯片本体和活塞杆，使螺杆穿过阀本体与芯片本体固定连接，活塞杆滑动连接芯片本体。在阀本体中心位置开设有圆孔，芯片本体上开设有螺纹孔，螺杆穿过圆孔与螺纹孔螺纹固定连接；在阀本体上开设有通气孔，在芯片本体围绕螺纹孔开设有多个透气孔。在使用该芯片液路控制系统时，通过控制螺杆的旋转，带动阀本体上的通气孔转动，控制通气孔与芯片本体上的透气孔的连通，配合活塞将液体驱动至不同腔室，完成芯片内部液体流向的控制。该芯片液路控制系统的芯片本体内部结构简单、操作方便，解决了现有技术中芯片液路控制系统存在结构复杂、体积庞大且操作难度高的技术问题。

Description

一种芯片液路控制系统
技术领域
本发明涉及控制气孔开关领域，尤其涉及一种芯片液路控制系统。
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，自动完成分析全过程。微流控芯片具有更广泛的类型、功能与用途，可以开发出生物计算机、基因与蛋白质测序、质谱和色谱等分析系统，成为系统生物学尤其系统遗传学的极为重要的技术基础。
传统芯片液路控制系统较为复杂，在对多个液路进行控制时，通常需要在每个液路分别设置阀门控制液路通断，从而控制芯片内部液体的流动。由此可见传统的芯片液路控制系统操作难度较高，而且芯片内部阀门数量的增加导致芯片结构复杂而又庞大，从而提高了芯片的制造难度和加工成本。
由此看见现有技术中的芯片液路控制系统存在结构复杂、体积庞大且操作难度高的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的主要目的在于提供一种结构简单、体积小且操作难度低的芯片液路控制系统。
为了达到上述目的本发明的技术方案是这样实现的：
该芯片液路控制系统包括：阀本体、螺杆、芯片本体和活塞杆，所述螺杆穿过所述阀本体与所述芯片本体连接，所述活塞杆滑动连接所述芯片本体；
所述阀本体中心位置开设有圆孔，所述芯片本体上开设有螺纹孔，所述螺杆穿过所述圆孔与螺纹孔螺纹连接；
所述阀本体上开设有通气孔，所述芯片本体围绕螺纹孔开设有多个透气孔。
在一种实施方式中，所述芯片本体通过PET膜密封，所述PET膜上开设有通孔，所述通孔数量和位置与所述芯片本体上的透气孔一致。
在一种实施方式中，所述阀本体密封面上开设有方形槽，所述方形槽与阀本体上的通气孔直通连接。
在一种实施方式中，该芯片液路控制系统还包括：软膜垫片和硬膜垫片，所述软膜垫片粘贴固定在阀本体密封面上，所述硬膜垫片粘贴固定在软膜垫片上方；所述软膜垫片和硬膜垫片上开设有方形通孔，所述方形通孔和所述方形槽大小和位置一致。
在一种实施方式中，所述芯片本体上开设有流道，所述芯片本体内部设置有若干个腔室，所述透气孔与腔室通过流道连接。
在一种实施方式中，所述活塞杆对称设置在芯片本体两侧，与腔室滑动连接。
本发明的一种芯片液路控制系统具有如下有益效果：
该芯片液路控制系统包括：阀本体、螺杆、芯片本体和活塞杆，使螺杆穿过阀本体与芯片本体固定连接，活塞杆滑动连接芯片本体。在阀本体中心位置开设有圆孔，芯片本体上开设有螺纹孔，螺杆穿过圆孔与螺纹孔螺纹连接；在阀本体上开设有通气孔，芯片本体围绕螺纹孔开设有多个透气孔。
在使用该芯片液路控制系统时，通过控制螺杆的旋转，带动阀本体上的通气孔转动，控制通气孔与芯片本体上的透气孔的连通，进而配合活塞将液体驱动至不同腔室，完成芯片内部液体流向的控制。该芯片液路控制系统的芯片本体内部结构简单，且操作方便，解决了现有技术中芯片液路控制系统存在结构复杂、体积庞大且操作难度高的技术问题。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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为本发明公开的一种芯片液路控制系统的结构爆炸图；
图2为本发明公开的一种芯片液路控制系统的阀本体的结构示意图；
图3为本发明公开的一种芯片液路控制系统的步骤S1的示意图；
图4为本发明公开的一种芯片液路控制系统的步骤S2的示意图；
图5为本发明公开的一种芯片液路控制系统的步骤S3的示意图；
图6为本发明公开的一种芯片液路控制系统的步骤S4的示意图。
【主要组件符号说明】
1、螺杆；2、阀本体；3、芯片本体；4、活塞杆；41、第一活塞杆；42、第二活塞杆；5、通气孔；6、透气孔；61、第一透气孔；62、第二透气孔；63、第三透气孔；7、PET膜；8、方形槽；9、软膜垫片；10、硬膜垫片；11、方形通孔；12、腔室；121、第一腔室；122、第二腔室；123、第三腔室；124、第四腔室；125、第五腔室。
具体实施例
下面结合附图及本发明的实施例对本发明的一种芯片液路控制系统作进一步详细的说明。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本发明。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在……之上”、“在……上方”、“在……上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在……上方”可以包括“在……上方”和“在……下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
如图1-图6所示，该芯片液路控制系统包括：螺杆1、阀本体2、芯片本体3和活塞杆4，使螺杆1穿过阀本体2与芯片本体3连接，该螺杆1可以用于控制阀本体2的旋转，同时可以使阀本体2紧密贴合芯片本体3，起到密封效果；使活塞杆4滑动连接芯片本体3。在阀本体2中心位置开设有圆孔，芯片本体3上开设有螺纹孔，螺杆1穿过圆孔与螺纹孔螺纹连接；在阀本体2上开设有通气孔5，芯片本体3围绕螺纹孔开设有多个透气孔6。
在使用该芯片液路控制系统进行工作时，通过控制螺杆1的旋转，带动阀本体2上的通气孔5转动，控制通气孔5与芯片本体3上的透气孔6的连通，进而配合活塞杆4将液体驱动至不同腔室，完成芯片内部液体流向的控制。该芯片液路控制系统的芯片本体内部结构简单，且操作方便，解决了现有技术中芯片液路控制系统存在结构复杂、体积庞大且操作难度高的技术问题。
为了实现芯片本体的密封，同时在控制阀本体2旋转时可以保证芯片本体3与外界的连通，使芯片本体3通过PET膜7密封，在PET膜7上开设有通孔，通孔数量、位置与芯片本体上的透气孔6数量、位置一致。
为了控制芯片内部液路的准确性，在阀本体2密封面上开设有方形槽8，方形槽8与阀本体2上的通气孔5直通连接。由于阀本体2与芯片本体3装配可能会存在一定的尺寸偏差，因此阀本体2上的方形槽8可以确保流道接通时，芯片本体3上的透气孔6与阀本体2上的通气孔5完全导通。
进一步，旋转阀在进行转动时，不论是电器控制和手动控制螺杆1的旋转，阀本体2的旋转角度都会存在一定的偏差，当存在旋转偏差时，方形槽8的设置可以提高芯片液路控制系统的准确性。
该芯片夜路控制系统还包括：软膜垫片9和硬膜垫片10，使软膜垫片9粘贴固定在阀本体2密封面上，硬膜垫片10粘贴固定在软膜垫片9上方。在旋转螺杆1和阀本体2时，软膜垫片9可以通过自身压缩形变，进而提高阀本体2对PET膜7上通孔的密封性；而硬膜垫片10则用于分隔软膜垫片9和芯片本体3，保证阀本体2的可旋转性。当旋转阀本体2上的通气孔5抵达芯片本体3上的透气孔6上方时，为了保证芯片本体3的透气孔6可以与外界连通，在软膜垫片9和硬膜垫片10上开设有方形通孔11，使方形通孔11和方形槽8大小和位置一致。
为了进一步控制芯片内部液体的流动，在芯片本体上开设有流道，芯片本体3内部设置有若干个腔室12，透气孔6与腔室12通过流道连接。
为了驱动芯片内部液体的流动，使活塞杆4对称设置在芯片本体3两侧，与腔室12滑动连接。
如图3-图6所示，以具有3个透气孔6和5个腔室12的微流控芯片为例，说明芯片液路控制系统的操作过程：
S1、在芯片本体3的第一腔室121中预埋有过量液体试剂，使阀本体2上的方形槽8不与芯片本体3上任何透气孔6接通，阀本体2处于关闭状态。
S2、通过螺杆1控制阀本体2顺时针旋转90°，使阀本体2上的方形槽8与芯片本体3上的透气孔61接通，从而将透气孔61与外界接通，控制活塞杆41下压，将第一腔室121中的部分试剂压入第二腔室122。
S3、通过螺杆1控制阀本体2顺时针旋转180°，使芯片本体3上的透气孔62与外界接通，控制活塞杆41继续下压动作，将第二腔室122中的部分试剂压入并充满第三腔室123，过量试剂储存于第四腔室144中。
S4、通过螺杆1控制阀本体2逆时针旋转90°或顺时针旋转270°，使芯片本体3上的透气孔63与外界接通，控制活塞杆42下压动作，将第三腔室123中的试剂压入第五腔室125中。
该芯片液路控制系统，通过控制螺杆1和阀本体2的旋转，配合活塞杆4可以将芯片本体3内部的液体驱动至不同腔室12中，当液体被驱动至第二腔室122中时，可与第二腔室122中预埋的冻干试剂进行反应；反应后的液体被驱动至第三腔室123中，可根据第三腔室123的腔体体积进行液体的定量；最终将液体驱动至第五腔室125中，可与第五腔室125中预埋的冻干试剂进行最终反应。
该芯片液路控制系统结构简单、操作方便，可实现芯片内部试剂的驱动和定量转移，且无需外部复杂的定量控制装置。
以上所述，仅为本发明的较佳实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种芯片液路控制系统，其特征在于，包括：螺杆(1)、阀本体(2)、芯片本体(3)和活塞杆(4)，所述螺杆(1)穿过所述阀本体(2)与所述芯片本体(3)连接，所述活塞杆(4)滑动连接所述芯片本体(3)；
所述阀本体(2)中心位置开设有圆孔，所述芯片本体(3)上开设有螺纹孔，所述螺杆(1)穿过所述圆孔与螺纹孔螺纹连接；
所述阀本体(2)上开设有通气孔(5)，所述芯片本体围绕螺纹孔开设有多个透气孔(6)；
所述芯片本体上开设有流道，所述芯片本体(3)内部设置有若干个腔室(12)，所述透气孔(6)与腔室(12)通过流道连接；
所述活塞杆(4)对称设置在芯片本体(3)两侧，与腔室(12)滑动连接；通过控制螺杆(1)的旋转，使阀本体(2)上的通气孔(5)转动，控制通气孔(5)与芯片本体(3)上不同的透气孔(6)的连通，进而配合活塞杆(4)将液体驱动至不同腔室(12)，完成芯片内部液体流向的控制；
所述芯片本体(3)通过PET膜(7)密封，所述PET膜(7)上开设有通孔，所述通孔的数量、位置与所述芯片本体上的透气孔(6)数量、位置相一致。
2.根据权利要求1所述的一种芯片液路控制系统，其特征在于，所述阀本体(2)密封面上开设有方形槽(8)，所述方形槽(8)与阀本体(2)上的通气孔(5)直通连接。
3.根据权利要求2所述的一种芯片液路控制系统，其特征在于，还包括：软膜垫片(9)和硬膜垫片(10)，所述软膜垫片(9)粘贴固定在阀本体(2)密封面上，所述硬膜垫片(10)粘贴固定在软膜垫片(9)上方；所述软膜垫片(9)和硬膜垫片(10)上开设有方形通孔(11)，所述方形通孔(11)和所述方形槽(8)大小和位置一致。
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