CN116459881A - 一种微流控芯片通液装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微流控芯片通液装置，包括：基座，所述基座上设置有螺纹盲孔；盖板，所述盖板设置在所述基座上方，微流控芯片夹持在所述基座和所述盖板之间，所述盖板上设置有多个通液螺孔和与所述螺纹盲孔设置位置对应的第一通孔；通液接头，所述通液接头设置在所述第一通孔上，所述通液接头包括压塞、通液软管和椎体，所述压塞的下端设置有用于与所述通液螺孔连接的第一螺纹，所述压塞上设置有竖直方向贯穿所述压塞的第二通孔，所述通液软管贯穿所述第二通孔和所述椎体后与微流控芯片的通液口对接。所述通液接头为可靠的密封结构，只需通过拧动所述通液接头即可实现装置的密封，操作简单的同时兼具密封性好的优点。

Description

一种微流控芯片通液装置

技术领域

本公开属于微流控芯片夹具领域，特别涉及一种微流控芯片通液装置。

背景技术

微流控芯片是一种小型化的集成系统，将一个或多个在实验室中完成的分析集成到一个芯片中，在体外诊断、DNA分析，以及化学合成等技术领域有良好的应用前景。微流控芯片主要依靠微通道处理极小量的液体以及在很小的体积下操纵生化反应，快速地将液体通入芯片中是其实验过程中不可或缺的环节。传统的微流控芯片实验中，芯片与外界液体的连接方式主要分为两种，一种是通过进液针头挤压进入软管中形成进液接头，再将进液接头插入微流控芯片中，这种方法主要是利用微流控芯片具有的优良弹性，将针头与芯片通液口之间以过盈配合的方式来保证二者连接的气密性，但是带有针管的进液接头在连续插拔后易损耗芯片，使芯片通液口上的聚二甲基硅氧烷PDMS材料脱落，进入芯片微通道中后将堵塞通道，这将影响后续的实验操作，浪费实验时间；另一种是通过各种复杂的制作工艺将软管直接粘合至微流控芯片上，形成带有进液接头的微流控芯片，但是带有进液接头的微流控芯片制作工艺复杂，粘合技术大多数只能手工操作，这会将大量的时间成本花费在实验的前期准备工作上，而且芯片在这种连接方式下无法在竖直方向上进行观察，只能与倒置显微镜配合使用，这将限制研究重力对芯片内液体及粒子等研究。再者，微流控芯片内通道狭窄，流体阻力大，导致芯片与外界液体的连接的这两种方式下清洗连通管道时效率不高。

发明内容

本发明提供一种微流控芯片通液装置，旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。

本发明的技术方案为一种微流控芯片通液装置，用于夹持微流控芯片，便于操作微流控芯片的进液和出液，所述微流控芯片包括芯片通道，所述芯片通道的始端和末端均设置有通液口，其特征在于，包括：基座，所述基座上设置有螺纹盲孔；盖板，所述盖板设置在所述基座上方，微流控芯片夹持在所述基座和所述盖板之间，所述盖板上设置有多个通液螺孔和与所述螺纹盲孔设置位置对应的第一通孔；通液接头，所述通液接头设置在所述第一通孔上，所述通液接头包括压塞、通液软管和椎体，所述压塞的下端设置有用于与所述通液螺孔连接的第一螺纹，所述压塞上设置有竖直方向贯穿所述压塞的第二通孔，所述通液软管贯穿所述第二通孔和所述椎体后与微流控芯片的通液口对接。

进一步，所述椎体包括第一锥形部、圆柱部、第二锥形部和第三通孔，所述第一锥形部、所述圆柱部和所述第二锥形部依次连接，所述第三通孔贯穿所述第一锥形部、所述圆柱部和所述第二锥形部的中部，所述圆柱部与所述压塞的底部过盈配合，所述第二锥形部与微流控芯片的通液口过盈配合，所述通液软管穿过所述第二通孔到达微流控芯片的通液口。

进一步，还包括紧固螺丝，所述紧固螺丝穿过设置在所述盖板上的所述第一通孔与设置在所述基座上的所述螺纹盲孔连接，所述紧固螺丝的螺纹长度大于所述螺纹盲孔的深度。

进一步，所述基座包括依次连接的第一凸台、凹槽和第二凸台，所述第一凸台和所述第二凸台等高，所述凹槽低于所述第一凸台和所述第二凸台，所述凹槽上设置有图像采集窗口，所述凹槽的一端设置有阻块，所述图像采集窗口的一端与所述阻块连接，所述阻块的高度高于所述凹槽的高度，所述阻块上设置有缺口。

进一步，所述盖板上还设置有与所述图像采集窗口设置位置对应的观察窗口。

进一步，所述基座上设置有定位凸台，所述盖板的底部设置有与所述定位凸台对应的定位凹台，所述定位凸台的高度大于所述定位凹台的深度。

进一步，所述基座上还设置有用于与外界设备定位和连接的沉头螺孔。

进一步，还包括密封座，所述密封座设置在所述盖板的底部，所述密封座围绕所述通液螺孔的底部设置。

进一步，所述密封座的底部设置有密封圈，所述密封座的侧部还设置有第四通孔和用于连通两个所述密封座的清洗管道，所述清洗管道的两端分别与对应的所述第四通孔过盈配合。

进一步，所述第四通孔设置的位置高于所述密封圈设置的位置。

本发明的有益效果如下，

本申请中，提出一种微流控芯片通液装置，所述的微流控芯片通液装置代替科研实验室中传统的微流控芯片进液或出液方式，所述的微流控芯片通液装置的所述通液接头为可靠的密封结构，只需通过拧动所述通液接头即可实现装置的密封，操作简单的同时兼具密封性好的优点。所述的微流控芯片通液装置增加了与外部器件连接的沉头螺孔，可实现微流控芯片通液装置水平放置和竖直放置，为研究竖直放置时微流控芯片提供稳定的实验操作环境。所述的微流控芯片通液装置内设计了专门用于清洗管道的清洗管道，可不受芯片通道内阻力限制，实现高效地清洗。

附图说明

图1是根据本发明的微流控芯片通液装置的示意图。

图2是根据本发明的微流控芯片通液装置的分解示意图。

图3是根据本发明的微流控芯片通液装置的盖板背面的示意图。

图4是根据本发明的微流控芯片通液装置的椎体示意图。

图5是根据本发明的微流控芯片插入微流控芯片通液装置的示意图。

图6是根据本发明的微流控芯片通液接头旋入只连通芯片通道时液体通路示意图。

图7是根据本发明的微流控芯片通液接头旋出连通盖板上的清洁管道时液体通路示意图。

上述图中，100、基座；110、螺纹盲孔；120、第一凸台；130、凹槽；131、图像采集窗口；132、阻块；133、缺口；140、第二凸台；150、定位凸台；160、沉头螺孔；200、盖板；210、通液螺孔；220、第一通孔；230、观察窗口；240、定位凹台；250、密封座；251、密封圈；252、第四通孔；253、清洗管道；300、通液接头；310、压塞；311、第一螺纹；312、第二通孔；320、通液软管；330、椎体；331、第一锥形部；332、圆柱部；333、第二锥形部；334、第三通孔；400、紧固螺丝；500、微流控芯片；510、芯片通道；511、通液口。

具体实施方式

以下将结合实施例和附图对本发明的构思、具体结构及产生的技术效果进行清楚、完整的描述，以充分地理解本发明的目的、方案和效果。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。

需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本发明中所使用的上、下、左、右、项、底等描述仅仅是相对于附图中本发明各组成部分的相互位置关系来说的。

此外，除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与本技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例，而不是为了限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。

应当理解，尽管在本公开可能采用术语第一、第二、第三等来描述各种元件，但这些元件不应限于这些术语。这些术语仅用来将同一类型的元件彼此区分开。例如，在不脱离本公开范围的情况下，第一元件也可以被称为第二元件，类似地，第二元件也可以被称为第一元件。

参照图1至图7，本申请中，提出一种微流控芯片通液装置及其制备方法，所述的微流控芯片500通液装置用于夹持微流控芯片500，便于操作微流控芯片500的进液和出液，所述微流控芯片500包括芯片通道510，所述芯片通道510的始端和末端均设置有通液口511，其特征在于，包括：基座100，所述基座100上设置有螺纹盲孔110；盖板200，所述盖板200设置在所述基座100上方，微流控芯片500夹持在所述基座100和所述盖板200之间，所述盖板200上设置有多个通液螺孔210和与所述螺纹盲孔110设置位置对应的第一通孔220；通液接头300，所述通液接头300设置在所述第一通孔220上，所述通液接头300包括压塞310、通液软管320和椎体330，所述压塞310的下端设置有用于与所述通液螺孔210连接的第一螺纹311，所述压塞310上设置有竖直方向贯穿所述压塞310的第二通孔312，所述通液软管320贯穿所述第二通孔312和所述椎体330后与微流控芯片500的通液口511对接。

本发明的有益效果如下，

所述的微流控芯片500通液装置通过所述椎体330和所述压塞310与所述基座100和所述盖板200之间的配合，实现所述通液软管320与微流控芯片500的通液口511对接、固定与通液操作，包括进液和出液操作，为后续实验提供稳定的环境。所述的微流控芯片500通液装置可为微流控芯片500提供稳定的高进液流速和高进液压力。所述的微流控芯片500通液装置具有的多个通液接头300和多个与之配套的通液螺孔210，能适配多种微流控芯片500进液和出液操作。所述的微流控芯片500通液装置支持不同厚度微流控芯片500的水平方向与竖直方向夹持放置，为微流控芯片500内部的粒子沉降、粒子运动与重力的关系等研究项目提供可靠的实验平台。所述的微流控芯片500通液装置还预留了清洗管道253回路，解决了微流控芯片500通道不易清洗的问题。

本申请中，提出一种微流控芯片通液装置，所述的微流控芯片500通液装置代替科研实验室中传统的微流控芯片500进液和出液方式，所述的微流控芯片500通液装置的所述通液接头300为可靠的密封结构，只需通过拧动所述通液接头300即可实现装置的密封，操作简单的同时兼具密封性好的优点。所述的微流控芯片500通液装置增加了与外部器件连接的沉头螺孔160，所述沉头螺孔160用于所述的微流控芯片500通液装置整体与外界设备的定位和连接。同时，可实现微流控芯片500通液装置水平放置和竖直放置，为研究竖直放置时微流控芯片500提供稳定的实验操作环境。所述的微流控芯片500通液装置内设计了专门用于清洁整理的清洗管道253，不受芯片通道510内阻力大限制，实现高效地清洗操作。在一些实施例中，所述微流控芯片500包括聚二甲基硅氧烷PDMS等材料组成。

所述的微流控芯片500通液装置的通液接头密封结构简单，可实现各种厚度的微流控芯片500的快速密封连接。所述通液接头300包括通液软管320、椎体330和压塞310，装置整体由所述基座100、所述盖板200和所述通液接头300三部分组成，所述盖板200上的通液螺孔210为螺纹通孔，其螺纹与所述通液接头300中压塞310上的螺纹相互配合，所述基座100与所述盖板200通过所述紧固螺丝400锁紧配合后，就可以通过拧动所述通液接头300，使微流控芯片500的进液口或出液口与所述椎体330的所述第二锥形部333对准、挤压的方式配合，此种结构装配简单、易于连接，而且也可以保证不同厚度的微流控芯片500的通液口511有良好的气密性，保证进液和出液的顺畅和便于用户操作。

为了避免一个装置只能对应一种特定结构的芯片，此装置的盖板200上的通液螺孔210为阵列分布孔，各个通液螺孔210之间的距离固定，实验时使用不同的微流控芯片500时选择合适的通液螺孔210即可，这样使得微流控芯片500进液孔和出液孔的布局更加灵活多样。所述通液螺孔210为阵列式设计，也为微流控芯片500的尺寸以及进液孔或出液孔的布局设计提供模板。阵列通液孔结构可适配多种芯片，同时也让微流控芯片500进液和出液布局设计更加灵活。在一些实施例中，所述盖板200上设置有12个所述通液螺孔210，所述通液螺孔210呈3行4列的阵列式排布。

参照图4，进一步，所述椎体330包括第一锥形部331、圆柱部332、第二锥形部333和第三通孔334，所述第一锥形部331、所述圆柱部332和所述第二锥形部333依次连接，所述第三通孔334贯穿所述第一锥形部331、所述圆柱部332和所述第二锥形部333的中部，所述圆柱部332与所述压塞310的底部过盈配合，所述第二锥形部333与微流控芯片500的通液口511过盈配合，所述第二通孔312和所述第三通孔334相接，所述通液软管320穿过所述第二通孔312和所述第三通孔334后到达微流控芯片500的通液口511。所述椎体330从所述通液接头300的压塞310底部插入后，利用其尺寸上的过盈配合使所述压塞310与所述椎体330固定，不同尺寸的所述椎体330可以与不同管径的所述通液软管320相互配合，所述通液软管320插入所述椎体330的所述第三通孔334中，所述通液软管320的底端与微流控芯片500的通液口511对接，所述压塞310的定位作用使得所述通液软管320的底端与微流控芯片500上的通液口511对准，后续再通过设置在所述压塞310上的所述第一螺纹311与所述盖板200上的通液螺孔210内的螺纹相互配合，以及所述椎体330和微流控芯片500之间的过盈配合保证了所述通液软管320与微流控芯片500连接处的气密性，从而实现微流控芯片500的液体输入和输出操作。

参照图1、图2和图5，进一步，还包括紧固螺丝400，所述紧固螺丝400穿过设置在所述盖板200上的所述第一通孔220与设置在所述基座100上的所述螺纹盲孔110连接，所述紧固螺丝400的螺纹长度大于所述螺纹盲孔110的深度。用于通过拧动所述紧固螺丝400，使所述密封座250、所述密封圈251和所述微流控芯片500之间紧密接触，形成可靠的密封腔，而且保证了微流控芯片500通液口511处的气密性。所述紧固螺丝400的螺纹长度大于所述螺纹盲孔110的深度能使所述紧固螺丝400依次穿过所述盖板200和所述基座100，并能到达设置在所述基座100上的所述螺纹盲孔110的最底部，能兼容不同厚度的微流控芯片500，达到使微流控芯片500稳定夹持在所述基座100和所述盖板200之间的技术效果。

参照图2，进一步，所述基座100包括依次连接的第一凸台120、凹槽130和第二凸台140，所述第一凸台120和所述第二凸台140等高，所述凹槽130低于所述第一凸台120和所述第二凸台140，所述凹槽130上设置有图像采集窗口131，所述凹槽130的一端设置有阻块132，所述图像采集窗口131的一端与所述阻块132连接，所述阻块132的高度高于所述凹槽130的高度，所述阻块132上设置有缺口133。所述阻块132的高度高于所述凹槽130的高度并不高于所述第一凸台120和所述第二凸台140的高度。当所述的微流控芯片500通液装置竖直摆放时，微流控芯片500插入所述基座100与所述盖板200之间形成的空间中，设置在所述基座100上的所述第一凸台120、所述凹槽130和所述第二凸台140阻止微流控芯片500在左右方向上移动，限制了微流控芯片500在左右方向的自由度，同时设置在所述基座100下端的阻块132阻止微流控芯片500往下移动，限制了微流控芯片500的下方自由度。最后通过拧动所述紧固螺丝400，阻止了微流控芯片500前后方向移动，限制了微流控芯片500前后方向的自由度，确保微流控芯片500能稳定可靠地固定在所述的微流控芯片500通液装置内部。所述图像采集窗口131处能安装摄像机等图像采集设备，实时拍摄、记录和监控微流控芯片500内部芯片通道510的情况。

参照图2和图3，进一步，所述盖板200上还设置有与所述图像采集窗口131设置位置对应的观察窗口230，所述观察窗口230便于用户观察微流控芯片500内部的情况，当某些需要特殊光照的微流控芯片500实验时，如往微流控芯片500照射紫外光时，也可通过在所述观察窗口230处进行照射操作。所述观察窗口230形成的凹陷位置也可依据实验需要放入透镜，如偏光镜、滤光镜等镜片进行实验。

参照图2和图3，进一步，所述基座100上设置有定位凸台150，所述盖板200的底部设置有与所述定位凸台150对应的定位凹台240，所述定位凸台150的高度大于所述定位凹台240的深度。所述基座100上的多个定位凸台150快速定位所述盖板200放置的位置，方便用户把所述盖板200轻易放在所述基座100上并与所述基座10000对齐，再通过所述紧固螺丝400上的外螺纹与所述基座100上的螺纹盲孔110完成所述基座10000与所述盖板200的紧固。

参照图2，进一步，所述基座100上还设置有用于与外界设备定位和连接的沉头螺孔160。所述沉头螺孔160可设置多个，在一个具体的实施例中，所述基座100上设置有两个所述沉头螺孔160，所述沉头螺孔160中放置螺栓，用于所述的微流控芯片500通液装置整体与外界设备的定位和连接。所述的微流控芯片500通液装置能兼容倒置显微镜和侧面观察式显微镜。所述的微流控芯片500通液装置的所述基座100上设有所述沉头螺孔160，所述沉头螺栓可穿过所述基座100与外部设备相连，从而使得微流控芯片500通液装置不仅适用于倒置显微镜，还可适用于侧面观察式显微镜，水平放置与竖直放置的微流控芯片500实验操作更加便捷。

参照图3，进一步，还包括密封座250，所述密封座250设置在所述盖板200的底部，所述密封座250围绕所述通液螺孔210的底部设置。在一些实施例中，所述密封座250包括外圈和内圈，所述内圈为所述通液螺孔210的往下延伸。

参照图3、图6和图7，进一步，所述密封座250的底部设置有密封圈251，所述密封座250的侧部还设置有第四通孔252和用于连通两个所述密封座250的清洗管道253，所述清洗管道253的两端分别与对应的所述第四通孔252连接。两个所述通液接头300旋入的位置分别连通两处通道，使清洁包括所述通液软管320在内的外管道更加快速便捷。所述盖板200上设置了所述清洗管道253，可以使不同的所述通液接头300之间用清洗管道253进行连接，连通后避免清洗外管道时，由于微流控芯片500内的管道狭窄对水流形成的大阻力，造成的清洗效率低下的情况出现。

在一些实施例中，所述密封圈251设置在所述密封座250的外圈和内圈之间。

参照图3，进一步，所述第四通孔252设置的位置高于所述密封圈251设置的位置。在一些实施例中，当所述通液接头300旋入只连通芯片通道510时，液体从所述通液软管320流入微流控芯片500的通液口511，经过芯片通道510后，从另一个通液软管320出流出，此时所述清洗管道253处并没有液体流动。当所述通液接头300旋出连通所述盖板200上所述清洁管道时，由于微流控芯片500内部的芯片管道的管径小于所述清洗管道253的管径，大量液体将从所述通液软管320流入所述清洗管道253，经过所述清洗管道253后从另一个所述通液软管320中流出，而只有小量的液体才进入微流控芯片500内部的芯片通道510，达到清洗通液管道和外部管道的技术效果，简化了清洗操作的复杂度。

在一个具体的实施例中，微流控芯片的所述通液接头300旋入到最底端，直接与微流控芯片500的通液口511相接时，此时所述通液软管320只连通芯片通道510时，液体流向为从一个所述通液软管320流入所述芯片通道510，再从另一个所述通液软管320流出。

在一个具体的实施例中，微流控芯片通液接头旋出连通盖板上的清洁管道时，此时由于所述清洗管道253的管径大于所述芯片管道510的管径，液体流经所述芯片管道510受到的压力大于流经所述清洗管道253受到的压力，因此，大部分的液体的流向为从一个所述通液软管320流入所述清洗管道253，再从另一个所述通液软管320流出。

以上所述，只是本发明的较佳实施例而己，本发明并不局限于上述实施方式，只要其以相同的手段达到本发明的技术效果，凡在本公开的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开保护的范围之内。都应属于本发明的保护范围。在本发明的保护范围内其技术方案和/或实施方式可以有各种不同的修改和变化。

Claims (10)

1.一种微流控芯片通液装置，用于夹持微流控芯片，便于操作微流控芯片的进液和出液，所述微流控芯片包括芯片通道，所述芯片通道的始端和末端均设置有通液口，其特征在于，包括：

基座(100)，所述基座(100)上设置有螺纹盲孔(110)；

盖板(200)，所述盖板(200)设置在所述基座(100)上方，微流控芯片(500)夹持在所述基座(100)和所述盖板(200)之间，所述盖板(200)上设置有多个通液螺孔(210)和与所述螺纹盲孔(110)设置位置对应的第一通孔(220)；

通液接头(300)，所述通液接头(300)设置在所述第一通孔(220)上，所述通液接头(300)包括压塞(310)、通液软管(320)和椎体(330)，所述压塞(310)的下端设置有用于与所述通液螺孔(210)连接的第一螺纹(311)，所述压塞(310)上设置有竖直方向贯穿所述压塞(310)的第二通孔(312)，所述通液软管(320)贯穿所述第二通孔(312)和所述椎体(330)后与微流控芯片(500)的通液口(511)对接。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片通液装置，其特征在于，

所述椎体(330)包括第一锥形部(331)、圆柱部(332)、第二锥形部(333)和第三通孔(334)，所述第一锥形部(331)、所述圆柱部(332)和所述第二锥形部(333)依次连接，所述第三通孔(334)贯穿所述第一锥形部(331)、所述圆柱部(332)和所述第二锥形部(333)的中部，所述圆柱部(332)与所述压塞(310)的底部过盈配合，所述第二锥形部(333)与微流控芯片(500)的通液口(511)过盈配合，所述通液软管(320)穿过所述第二通孔(312)到达微流控芯片(500)的通液口(511)。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片通液装置，其特征在于，

还包括紧固螺丝(400)，所述紧固螺丝(400)穿过设置在所述盖板(200)上的所述第一通孔(220)与设置在所述基座(100)上的所述螺纹盲孔(110)连接，所述紧固螺丝(400)的螺纹长度大于所述螺纹盲孔(110)的深度。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片通液装置，其特征在于，

所述基座(100)包括依次连接的第一凸台(120)、凹槽(130)和第二凸台(140)，所述第一凸台(120)和所述第二凸台(140)等高，所述凹槽(130)低于所述第一凸台(120)和所述第二凸台(140)，所述凹槽(130)上设置有图像采集窗口(131)，所述凹槽(130)的一端设置有阻块(132)，所述图像采集窗口(131)的一端与所述阻块(132)连接，所述阻块(132)的高度高于所述凹槽(130)的高度，所述阻块(132)上设置有缺口(133)。

5.根据权利要求4所述的微流控芯片通液装置，其特征在于，

所述盖板(200)上还设置有与所述图像采集窗口(131)设置位置对应的观察窗口(230)。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片通液装置，其特征在于，

所述基座(100)上设置有定位凸台(150)，所述盖板(200)的底部设置有与所述定位凸台(150)对应的定位凹台(240)，所述定位凸台(150)的高度大于所述定位凹台(240)的深度。

7.根据权利要求1所述的微流控芯片通液装置，其特征在于，

所述基座(100)上还设置有用于与外界设备定位和连接的沉头螺孔(160)。

8.根据权利要求1所述的微流控芯片通液装置，其特征在于，

还包括密封座(250)，所述密封座(250)设置在所述盖板(200)的底部，所述密封座(250)围绕所述通液螺孔(210)的底部设置。

9.根据权利要求8所述的微流控芯片通液装置，其特征在于，

所述密封座(250)的底部设置有密封圈(251)，所述密封座(250)的侧部还设置有第四通孔(252)和用于连通两个所述密封座(250)的清洗管道(253)，所述清洗管道(253)的两端分别与对应的所述第四通孔(252)过盈配合。

10.根据权利要求9所述的微流控芯片通液装置，其特征在于，

所述第四通孔(252)设置的位置高于所述密封圈(251)设置的位置。