CN115635439A - 微流控芯片夹具 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微流控芯片夹具，包括：夹具底座和夹具上盖，所述夹具上盖和夹具底座通过合页连接轴铰接在一起，所述夹具底座上设置装载槽；所述夹具上盖和夹具底座通过卡扣锁紧。通过使用合页连接轴和卡扣结构夹紧微流控芯片，并在夹具装载微流控芯片的位置设计装载槽，从而达到在保证锁紧的前提下方便操作的目的，由于不使用粘合剂固定，避免了污染，并且可以重复使用。

Description

微流控芯片夹具

技术领域

本发明属于微流控芯片技术领域，尤其是涉及一种微流控芯片夹具。

背景技术

微流控为早期采用光刻技术在硅片上制作的气相色谱仪，而后又发展为微流控毛细管电泳仪和微反应器等。微流控的重要特征之一是微尺度环境下具有独特的流体性质，如层流和液滴等。借助这些独特的流体现象，微流控可以实现一系列常规方法所难以完成的微加工和微操作。目前，微流控在生物医学研究中具有巨大的发展潜力和广泛的应用前景。

微流控芯片需要配合对应夹具使用，夹具除了起到固定微流控芯片的作用外，还需要与液体循环系统建立连接，为微流控芯片供液和排液。

此外，使用一些微流控芯片试验往往需要对芯片温度进行精密控制。

目前微流控芯片夹具的固定锁紧方式有以下几种。一类是使用限位器、螺钉螺母等装置进行紧固；一种是使用粘合剂直接将芯片粘贴在夹具上；或者是使用侧滑式、上滑式卡扣进行锁紧，但无法做到解锁后自动打开夹具。

发明人在本实施本技术方案的过程中发现现有技术存在以下问题：

一、使用螺钉螺母紧固的微流控芯片夹具：零件多、拆装麻烦。且使用螺钉螺母锁紧不好把控预紧力，预紧力过小会导致漏液，预紧力过大会使微流控芯片受损。

二、使用胶粘方式的微流控芯片夹具：无法拆解，亦无法进行后续的维修和使用。同时，由于粘合剂流动性较强，操作起来很不简单；而且容易污染微流控芯片以及芯片内部环境。

三、现有夹具需单独配置加热平台，体积大，操作不便，且成本较高。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供了一种微流控芯片夹具，至少部分的解决现有技术中存在的操作不便的问题。

第一方面，本公开实施例提供了一种微流控芯片夹具，包括：夹具底座和夹具上盖，所述夹具上盖和夹具底座通过合页连接轴铰接在一起，所述夹具底座上设置装载槽；

所述夹具上盖和夹具底座通过卡扣锁紧。

可选的，还包括加热器，所述加热器与夹具主体固定连接。

可选的，所述装载槽两侧设置弧形凹槽，所述装载槽四周设置倒角，装载槽四个角设置通向夹具外侧的通道。

可选的，所述夹具上盖上设置凹槽，所述凹槽内设置密封胶垫，所述密封胶垫设置第一通孔，第一通孔用于构成供液管路。

可选的，合页连接轴末端设置螺纹，所述夹具底座对应设置螺纹孔，螺纹与螺纹孔配合固定合页连接轴，合页连接轴上套设扭簧，扭簧用于在卡扣解锁时自动打开夹具上盖，所述夹具上盖和夹具底座之间设置垫片，所述垫片用于减少摩擦、定位及防止夹具上盖晃动。

可选的，卡扣中间设置第二通孔，第二通孔用于将卡扣轴螺钉固定在夹具上盖，所述卡扣夹具上盖上设置突起，所述卡扣内侧面和夹具上盖的突起之间设置卡扣弹簧，卡扣和夹具上盖之间设置垫片。

可选的，当夹具上盖逐渐闭合时，铰接在夹具上盖前端的卡扣的下缘首先与夹具底座前端的楔形结构的上斜面接触；当继续闭合夹具上盖时，卡扣在其下缘与楔形结构斜面的作用下绕卡扣轴螺钉旋转并挤压卡扣弹簧；再继续闭合夹具上盖时，卡扣的下缘会越过楔形结构的斜面部分，进入楔形结构下方的凹槽内，受到挤压的卡扣弹簧推动卡扣反转，使卡扣的下缘与楔形结构扣合，从而锁紧夹具上盖和夹具底座；

当解锁时，推动卡扣的上半部分，使卡扣的下缘脱离夹具底座的楔形结构的凹槽，夹具上盖在扭簧的作用下自动弹开。

可选的，所述加热器，包括基座、电热片和铜板，所述电热片和铜板与基座固定连接。

可选的，基座设置凸台，凸台上设置弹簧卡槽，所述弹簧卡槽用于安装弹簧，在弹簧的作用力下，电热片和铜板紧密贴合，且在弹簧的作用力下，铜板与微流控芯片紧密贴合。

可选的，电热片为柔性结构，电热片与铜板通过胶贴合在一起。

本发明提供的微流控芯片夹具，通过使用合页连接轴和卡扣结构夹紧微流控芯片，并在夹具装载微流控芯片的位置设计装载槽，从而达到在保证锁紧的前提下方便操作的目的，由于不使用粘合剂固定，避免了污染，并且可以重复使用。

附图说明

通过结合附图对本公开示例性实施例进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。

图1为本公开实施例提供的微流控芯片夹具应用结构示意图；

图2为本公开实施例提供的夹具主体的结构示意图；

图3为图2所示的夹具主体结构爆炸示意图；

图4为本公开实施例提供的夹具主体的俯视图；

图5为沿图4所示A-A截面的剖视图；

图6为本公开实施例提供的夹具加热器结构示意图；

图7为本图6所示的夹具加热器结构爆炸示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本公开实施例进行详细描述。

应当明确，以下通过特定的具体实例说明本公开的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本公开的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本公开一部分实施例，而不是全部的实施例。本公开还可以通过另外不同的具体实施方式加以实施或应用，本说明书中的各项细节也可以基于不同观点与应用，在没有背离本公开的精神下进行各种修饰或改变。需说明的是，在不冲突的情况下，以下实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本公开中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

需要说明的是，下文描述在所附权利要求书的范围内的实施例的各种方面。应显而易见，本文中所描述的方面可体现于广泛多种形式中，且本文中所描述的任何特定结构及/或功能仅为说明性的。基于本公开，所属领域的技术人员应了解，本文中所描述的一个方面可与任何其它方面独立地实施，且可以各种方式组合这些方面中的两者或两者以上。举例来说，可使用本文中所阐述的任何数目个方面来实施设备及/或实践方法。另外，可使用除了本文中所阐述的方面中的一或多者之外的其它结构及/或功能性实施此设备及/或实践此方法。

还需要说明的是，以下实施例中所提供的图示仅以示意方式说明本公开的基本构想，图示中仅显示与本公开中有关的组件而非按照实际实施时的组件数目、形状及尺寸绘制，其实际实施时各组件的型态、数量及比例可为一种随意的改变，且其组件布局型态也可能更为复杂。

另外，在以下描述中，提供具体细节是为了便于透彻理解实例。然而，所属领域的技术人员将理解，可在没有这些特定细节的情况下实践所述方面。

微流控：微流控（Microfluidics）指的是使用微管道（尺寸为数十到数百微米）处理或操纵微小流体（体积为纳升到阿升）的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。因为具有微型化、集成化等特征，微流控装置通常被称为微流控芯片，也被称为芯片实验室（Lab on a Chip）和微全分析系统（micro-Total Analytical System）。

本实施例公开了一种微流控芯片夹具，包括：夹具底座和夹具上盖，所述夹具上盖和夹具底座通过合页连接轴铰接在一起，所述夹具底座上设置装载槽；

所述夹具上盖和夹具底座通过卡扣锁紧。

可选的，还包括加热器，所述加热器与夹具主体固定连接。

可选的，所述装载槽两侧设置弧形凹槽，所述装载槽四周设置倒角，装载槽四个角设置通向夹具外侧的通道。

可选的，所述夹具上盖上设置凹槽，所述凹槽内设置密封胶垫，所述密封胶垫设置第一通孔，第一通孔用于构成供液管路。

可选的，合页连接轴末端设置螺纹，所述夹具底座对应设置螺纹孔，螺纹与螺纹孔配合固定合页连接轴，合页连接轴上套设扭簧，扭簧用于在卡扣解锁时自动打开夹具上盖，所述夹具上盖和夹具底座之间设置垫片，所述垫片用于减少摩擦、定位及防止夹具上盖晃动。

可选的，卡扣中间设置第二通孔，第二通孔用于将卡扣轴螺钉固定在夹具上盖，所述卡扣夹具上盖上设置突起，所述卡扣内侧面和夹具上盖的突起之间设置卡扣弹簧，卡扣和夹具上盖之间设置垫片。

可选的，当夹具上盖逐渐闭合时，铰接在夹具上盖前端的卡扣的下缘首先与夹具底座前端的楔形结构的上斜面接触；当继续闭合夹具上盖时，卡扣在其下缘与楔形结构斜面的作用下绕卡扣轴螺钉旋转并挤压卡扣弹簧；再继续闭合夹具上盖时，卡扣的下缘会越过楔形结构的斜面部分，进入楔形结构下方的凹槽内，受到挤压的卡扣弹簧推动卡扣反转，使卡扣的下缘与楔形结构扣合，从而锁紧夹具上盖和夹具底座；

当解锁时，推动卡扣的上半部分，使卡扣的下缘脱离夹具底座的楔形结构的凹槽，夹具上盖在扭簧的作用下自动弹开。

可选的，所述加热器，包括基座、电热片和铜板，所述电热片和铜板与基座固定连接。

可选的，基座设置凸台，凸台上设置弹簧卡槽，所述弹簧卡槽用于安装弹簧，在弹簧的作用力下，电热片和铜板紧密贴合，且在弹簧的作用力下，铜板与微流控芯片紧密贴合。

可选的，电热片为柔性结构，电热片与铜板通过胶贴合在一起。

在具体的示例中，如图1所示：微流控芯片夹具主要由夹具主体2和加热器1组成，它们之间通过螺钉连接。图中4为控制器，可以为加热器供电，并通过温度传感器探测夹具中微流控芯片温度。夹具温度实时显示在控制器的显示屏6上。通过控制器上的旋钮5调节微流控芯片的工作温度。加热器中的电热片与温度传感器通过导线3以及电热片插头8和温度传感器插头7连接到控制器4上。

夹具主体2的结构如图2、图3、图4和图5所示：

微流控芯片19放置在夹具底座25中间位置的装载槽26中，在装载槽两侧，设计有弧形凹槽17，配合装载槽四周的倒角，方便使用者放置和拿取芯片。装载槽四个角设计有通向夹具外侧的通道27，微流控芯片的导线经此与其他设备相连接。

四个密封胶垫22安装在夹具上盖21的四个凹槽内，密封胶垫22中间有通孔，可以与外侧管道一起构成微流控芯片19的供液管路。

夹具上盖21和夹具底座25通过合页连接轴20铰接在一起。合页连接轴20末端有螺纹，可以与夹具底座25对应位置的螺纹孔配合从而固定合页连接轴20。连接轴20上套有扭簧23，可以在卡扣解锁时自动打开夹具上盖21。此外，夹具上盖21和夹具底座25之间有垫片24，减少摩擦的同时起到定位作用，防止夹具上盖21左右晃动。

夹具通过卡扣16实现锁紧。卡扣轴螺钉18穿过卡扣16中间的通孔，将其固定在夹具上盖21上；卡扣轴螺钉18通过其末端的螺纹与夹具上盖21固定在一起；两个卡扣弹簧29固定在卡扣16内侧面和夹具上盖21的突起30上，从而支撑卡扣16；同样地，卡扣16和夹具上盖21之间也有一对垫片28减少摩擦，防止卡扣16左右错动。

在使用时，只需要下压上盖21，夹具就可以通过卡扣16自动扣和；向后侧按压卡扣16，上盖21就可以在扭簧23的作用下自动弹开。

如图4和图5所示，操作具体过程为：当夹具上盖21逐渐闭合时，铰接在上盖21前端的卡扣16的下缘39会首先与夹具底座25前端的楔形结构38的上斜面接触；当进一步闭合上盖21的时，卡扣16会在其下缘39与楔形结构38斜面的作用下绕卡扣轴18旋转并挤压卡扣弹簧29；再进一步闭合上盖21时，卡扣16的下缘39会越过楔形结构38的斜面部分，进入楔形结构38下方的凹槽内，此时，受到挤压的卡扣弹簧29推动卡扣16反转，立刻使卡扣下缘39与楔形结构38扣合，从而锁紧夹具上盖21和夹具底座25。当需要解锁时，只需要推动卡扣16的上半部分，使卡扣下缘39脱离夹具底座25的楔形结构38的凹槽，夹具上盖21就会在扭簧23的作用下自动弹开。

夹具加热器1的结构如图6 和图7所示：夹具加热器1通过四个螺钉9与夹具底座25固定在一起。加热器基座10中央有一个凸台，上面有十六个不同直径的弹簧卡槽11，可以安装不同型号的弹簧，提供不同大小的支撑力，以适应不同重量的微流控芯片，并使微流控芯片19与安装在夹具上盖21中的密封胶垫22紧密贴合。

电热片13从其底部引出导线3，两组，共四条，分别对应整合在电热片13中的电热丝和温度传感器。电热片13为柔性结构，一侧带胶，贴合在铜板14上。在弹簧12的支撑下，铜板14与微流控芯片19紧密贴合，确保热量均匀传递。

本实施例具有以下优点：

1、使用合页-卡扣结构夹紧微流控芯片，并在夹具装载微流控芯片的位置设计有凹槽与倒角；在保证锁紧的前提下更加方便操作，由于不使用粘合剂固定，避免了污染，并且可以重复使用。

2、此夹具整合了加热器，缩小了体积且更便于操作。

3、 使用弹簧支撑微流控芯片的承载平台，可以自适应不同厚度、重量的微流控芯片；同时，可以更换多种型号弹簧，从而改变支撑力，提高的夹具的通用性。

4、缩小了夹具体积，同时整合了微流控芯片加热功能。

5、通过开设导线槽的方式，方便微流控芯片布线。

以上结合具体实施例描述了本公开的基本原理，但是，需要指出的是，在本公开中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本公开的各个实施例必须具备的。另外，上述公开的具体细节仅是为了示例的作用和便于理解的作用，而非限制，上述细节并不限制本公开为必须采用上述具体的细节来实现。

在本公开中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序，本公开中涉及的器件、装置、设备、系统的方框图仅作为例示性的例子并且不意图要求或暗示必须按照方框图示出的方式进行连接、布置、配置。如本领域技术人员将认识到的，可以按任意方式连接、布置、配置这些器件、装置、设备、系统。诸如“包括”、“包含”、“具有”等等的词语是开放性词汇，指“包括但不限于”，且可与其互换使用。这里所使用的词汇“或”和“和”指词汇“和/或”，且可与其互换使用，除非上下文明确指示不是如此。这里所使用的词汇“诸如”指词组“诸如但不限于”，且可与其互换使用。

另外，如在此使用的，在以“至少一个”开始的项的列举中使用的“或”指示分离的列举，以便例如“A、B或C的至少一个”的列举意味着A或B或C，或AB或AC或BC，或ABC（即A和B和C）。此外，措辞“示例的”不意味着描述的例子是优选的或者比其他例子更好。

还需要指出的是，在本公开的系统和方法中，各部件或各步骤是可以分解和/或重新组合的。这些分解和/或重新组合应视为本公开的等效方案。

可以不脱离由所附权利要求定义的教导的技术而进行对在此所述的技术的各种改变、替换和更改。此外，本公开的权利要求的范围不限于以上所述的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法和动作的具体方面。可以利用与在此所述的相应方面进行基本相同的功能或者实现基本相同的结果的当前存在的或者稍后要开发的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。因而，所附权利要求包括在其范围内的这样的处理、机器、制造、事件的组成、手段、方法或动作。

提供所公开的方面的以上描述以使本领域的任何技术人员能够做出或者使用本公开。对这些方面的各种修改对于本领域技术人员而言是非常显而易见的，并且在此定义的一般原理可以应用于其他方面而不脱离本公开的范围。因此，本公开不意图被限制到在此示出的方面，而是按照与在此公开的原理和新颖的特征一致的最宽范围。

为了例示和描述的目的已经给出了以上描述。此外，此描述不意图将本公开的实施例限制到在此公开的形式。尽管以上已经讨论了多个示例方面和实施例，但是本领域技术人员将认识到其某些变型、修改、改变、添加和子组合。

Claims (10)

1.一种微流控芯片夹具，其特征在于，包括：夹具底座和夹具上盖，所述夹具上盖和夹具底座通过合页连接轴铰接在一起，所述夹具底座上设置装载槽；

所述夹具上盖和夹具底座通过卡扣锁紧。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片夹具，其特征在于，还包括加热器，所述加热器与夹具主体固定连接。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片夹具，其特征在于，所述装载槽两侧设置弧形凹槽，所述装载槽四周设置倒角，装载槽四个角设置通向夹具外侧的通道。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片夹具，其特征在于，所述夹具上盖上设置凹槽，所述凹槽内设置密封胶垫，所述密封胶垫设置第一通孔，第一通孔用于构成供液管路。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片夹具，其特征在于，合页连接轴末端设置螺纹，所述夹具底座对应设置螺纹孔，螺纹与螺纹孔配合固定合页连接轴，合页连接轴上套设扭簧，扭簧用于在卡扣解锁时自动打开夹具上盖，所述夹具上盖和夹具底座之间设置垫片，所述垫片用于减少摩擦、定位及防止夹具上盖晃动。

6.根据权利要求5所述的微流控芯片夹具，其特征在于，卡扣中间设置第二通孔，第二通孔用于将卡扣轴螺钉固定在夹具上盖，所述卡扣夹具上盖上设置突起，所述卡扣内侧面和夹具上盖的突起之间设置卡扣弹簧，卡扣和夹具上盖之间设置垫片。

7.根据权利要求6所述的微流控芯片夹具，其特征在于，当夹具上盖逐渐闭合时，铰接在夹具上盖前端的卡扣的下缘首先与夹具底座前端的楔形结构的上斜面接触；当继续闭合夹具上盖时，卡扣在其下缘与楔形结构斜面的作用下绕卡扣轴螺钉旋转并挤压卡扣弹簧；再继续闭合夹具上盖时，卡扣的下缘会越过楔形结构的斜面部分，进入楔形结构下方的凹槽内，受到挤压的卡扣弹簧推动卡扣反转，使卡扣的下缘与楔形结构扣合，从而锁紧夹具上盖和夹具底座；

当解锁时，推动卡扣的上半部分，使卡扣的下缘脱离夹具底座的楔形结构的凹槽，夹具上盖在扭簧的作用下自动弹开。

8.根据权利要求2所述的微流控芯片夹具，其特征在于，所述加热器，包括基座、电热片和铜板，所述电热片和铜板与基座固定连接。

9.根据权利要求8所述的微流控芯片夹具，其特征在于，基座设置凸台，凸台上设置弹簧卡槽，所述弹簧卡槽用于安装弹簧，在弹簧的作用力下，电热片和铜板紧密贴合，且在弹簧的作用力下，铜板与微流控芯片紧密贴合。

10.根据权利要求9所述的微流控芯片夹具，其特征在于，电热片为柔性结构，电热片与铜板通过胶贴合在一起。

Images