CN116920980A - 微流控芯片夹具 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种微流控芯片夹具，包括：夹具上主体、夹具下主体、夹具固定架和冰阀结构，所述夹具上主体和夹具下主体固定连接，所述夹具下主体与夹具固定架固定连接，所述冰阀结构与夹具下主体通过管道连通，所述冰阀结构作为进液出液的开关。通过设置冰阀结构，反应速度快，从而达到提高温度调节效率的目的。
Description
技术领域
本发明属于微流控技术领域，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，微流控被认为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，因此，此类试验往往需要配置单独的加热平台。
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。
现有技术存在以下缺陷：
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温度调节效率低的问题。
本发明实施例提供了一种微流控芯片夹具，包括：夹具上主体、夹具下主体、夹具固定架和冰阀结构，所述夹具上主体和夹具下主体固定连接，所述夹具下主体与夹具固定架固定连接，所述冰阀结构与夹具下主体通过管道连通，所述冰阀结构作为进液出液的开关。
可选的，所述夹具上主体包括连接块和翻盖，连接块与夹具下主体固定连接，翻盖与连接块轴连接。
可选的，所述连接块上设置第一销孔，所述翻盖上设置第二销孔，所述第一销孔和第二销孔之间设置销轴。
可选的，所述翻盖包括上盖和小盖，所述上盖和小盖上均设置安装孔，所述安装孔内设置密封垫，所述密封垫和安装孔过盈配合。
可选的，所述翻盖包括卡槽和盖板，所述卡槽用于放置液体管路，所述盖板用于盖住放置液体管路的卡槽。
可选的，所述夹具下主体，包括：第一导热铜块、第一半导体加热制冷片、第二导热铜块和第一水冷散热板；
所述第一半导体加热制冷片的第一表面与第一导热铜块贴合，所述第一半导体加热制冷片的第二表面与第二导热铜块的第一表面贴合，所述第二导热铜块的第二表面与第一水冷散热板贴合。
可选的，所述第一半导体加热制冷片的第一表面与第一导热铜块之间设置导热硅脂，所述第一半导体加热制冷片的第二表面与第二导热铜块的第一表面之间设置导热硅脂，所述第二导热铜块的第二表面与第一水冷散热板之间设置导热硅脂。
可选的，所述冰阀结构，包括：冰阀上盖、第三导热铜块、第四导热铜块、第二加热制冷片和第二水冷散热板；
所述冰阀上盖设置在第二加热制冷片上，所述第三导热铜块和第四导热铜块的第一表面贴合，所述第四导热铜块的第二表面与第二加热制冷片贴合，所述第二加热制冷片与第二水冷散热板贴合。
可选的，所述冰阀上盖上设置第一小孔，设置在所述第三导热铜块和第四导热铜块的半圆孔组成第二小孔，进液管和出液管分别从第一小孔和第二小孔穿过贯穿冰阀。
可选的，所述第二加热制冷片为塔型。
本发明提供的微流控芯片夹具，通过设置冰阀结构作为进液出液的开关，反应速度快，从而达到提高温度调节效率的目的。
附图说明
通过结合附图对本发明示例性实施例进行更详细的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本发明示例性实施例中，相同的参考标号通常代表相同部件。
图1为本发明实施例提供的微流控芯片夹具的结构示意图；
图2为本发明实施例提供的密封垫的结构示意图；
图3和图4为本发明实施例提供的夹具上主体的结构示意图；
图5为本发明实施例提供的夹具下主体的结构示意图；
图6为本发明实施例提供的冰阀结构的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明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发明的实施方式，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发明的其他优点与功效。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。本发明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，在没有背离本发明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。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。
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。基于本发明，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发明的基本构想，图示中仅显示与本发明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：夹具上主体、夹具下主体、夹具固定架和冰阀结构，所述夹具上主体和夹具下主体固定连接，所述夹具下主体与夹具固定架固定连接，所述冰阀结构与夹具下主体通过管道连通，所述冰阀结构作为进液出液的开关。冰阀结构用于控制进入夹具下主体的液体。
可选的，所述夹具上主体包括连接块和翻盖，连接块与夹具下主体固定连接，翻盖与连接块轴连接。
可选的，所述连接块上设置第一销孔，所述翻盖上设置第二销孔，所述第一销孔和第二销孔之间设置销轴。
可选的，所述翻盖包括上盖和小盖，所述上盖和小盖上均设置安装孔，所述安装孔内设置密封垫，所述密封垫和安装孔过盈配合。
可选的，所述翻盖包括卡槽和盖板，所述卡槽用于放置液体管路，所述盖板用于盖住放置液体管路的卡槽。
可选的，所述夹具下主体，包括：第一导热铜块、第一半导体加热制冷片、第二导热铜块和第一水冷散热板；
所述第一半导体加热制冷片的第一表面与第一导热铜块贴合，所述第一半导体加热制冷片的第二表面与第二导热铜块的第一表面贴合，所述第二导热铜块的第二表面与第一水冷散热板贴合。
可选的，所述第一半导体加热制冷片的第一表面与第一导热铜块之间设置导热硅脂，所述第一半导体加热制冷片的第二表面与第二导热铜块的第一表面之间设置导热硅脂，所述第二导热铜块的第二表面与第一水冷散热板之间设置导热硅脂。
可选的，所述冰阀结构，包括：冰阀上盖、第三导热铜块、第四导热铜块、第二加热制冷片和第二水冷散热板；
所述冰阀上盖设置在第二加热制冷片上，所述第三导热铜块和第四导热铜块的第一表面贴合，所述第四导热铜块的第二表面与第二加热制冷片贴合，所述第二加热制冷片与第二水冷散热板贴合。
可选的，所述冰阀上盖上设置第一小孔，设置在所述第三导热铜块和第四导热铜块的半圆孔组成第二小孔，进液管和出液管分别从第一小孔和第二小孔穿过贯穿冰阀。
可选的，所述第二加热制冷片为塔型。
在一个具体的应用场景中，如图1所示，微流控芯片夹具主要由夹具上主体1、夹具下主体3、夹具固定架4和冰阀结构6组成，夹具上主体1与夹具下主体3通过两个第一螺钉5连接，夹具下主体3与夹具固定架通过四个第二螺钉2连接。
如图2所示是一种圆台形状的橡胶密封垫，高度为4mm，其具有结构简单体积小不占空间的优点，且具有良好的密封性。其中a为b的剖视图。
具体使用方法如图3所示，上盖10和小盖7上都有密封垫安装孔8。密封垫9和密封垫安装孔8的尺寸是经过精密加工的，使用时可将密封垫9用手按压到密封垫安装孔8内，即可保证使用时密封良好，且不漏液。图3中a为小盖的结构图，b为小盖和上盖组合的结构图。
如图4所示是夹具上主体，夹具上主体通过连接块14与夹具下主体相连，夹具的翻盖通过第一销孔15、销轴17、第二销孔16与连接块14相连，夹具的翻盖可以做180°的旋转。卡槽13是液管卡槽，其尺寸与液体管路尺寸吻合，液体管路放入卡槽13内有轻微摩擦，既不会掉落也不会挤压变形，盖板11通过四个第三螺钉12与夹具翻盖相连，可将液管盖住起到保护作用。该结构使管路走管有序不乱。
如图5所示是夹具下主体结构，安装时微流控芯片18底部与第一导热铜块19紧密贴合，第一半导体加热制冷片20通过导热硅脂分别与第一导热铜块19和第二导热铜块22紧密贴合，第一水冷散热板21通过的导热硅脂与第二导热铜块22紧密贴合。
该模块的工作原理为，当微流控芯片18需要加热时，第一半导体加热制冷片20上表面温度升高，通过第一导热铜块19的传导微流控芯片18的温度随之升高。当微流控芯片18需要制冷时，第一半导体加热制冷片20上表面温度降低，通过第一导热铜块19的传导微流控芯片18的温度随之降低，此时第一半导体加热制冷片20的下表面温度会升高，第一水冷散热板21通过第二散热铜块22的传导可以给第一半导体加热制冷片20的下表面降温。防止过高的温度损坏第一半导体加热制冷片20。
如图6所示，冰阀的作用是快速冻结或解冻进液管出液管内的液体，在实验过程中需要暂时停止进出液时起到关键作用。
冰阀上盖30上有第一小孔24，第三导热铜块25和第四导热铜块26上分别有两个半圆孔，共同组成了两个第二小孔28。第四导热铜块26下方与塔型第二半导体加热制冷片27紧密贴合，塔型第二半导体加热制冷片27下方与水冷散热紧密贴合。塔型第二半导体加热制冷片27具有更高的加热制冷速度，可实现瞬间冰冻或解冻。冰阀上盖30上设置冰阀盖板23。
使用时进液管和出液管分别从第一小孔24和第二小孔28穿过，贯穿冰阀整体。当进液管和出液管需要冰冻时，塔型第二半导体加热制冷片27上表面温度降低，通过第四导热铜块26的传导进液管和出液管的温度随之降低，达到冻结的目的。此时塔型第二半导体加热制冷片27的下表面温度会升高，第二水冷散热板29可以给塔型第二半导体加热制冷片27的下表面降温。防止过高的温度损坏塔型第二半导体加热制冷片27。当进液管和出液管需要解冻时，塔型第二半导体加热制冷片27上表面温度升高，通过第二导热铜块26的传导进液管和出液管的温度随之升高，达到解冻的目的。
本实施例公开的微流控芯片夹具具有以下效果：
①使用圆台形橡胶密封垫，体积小，密封性好。
②液管卡槽使走管有序不乱，整体更整洁，缩短液管走管长度。
③简单有效的温度控制结构，是温度控制模块体积更小，温控更精准。
④冰阀结构，体积小效率高。
以上结合具体实施例描述了本发明的基本原理，但是，需要指出的是，在本发明中提及的优点、优势、效果等仅是示例而非限制，不能认为这些优点、优势、效果等是本发明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发明为必须采用上述具体的细节来实现。
在本发明中，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。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。
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发明。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发明的范围。因此，本发明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，此描述不意图将本发明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：夹具上主体、夹具下主体、夹具固定架和冰阀结构，所述夹具上主体和夹具下主体固定连接，所述夹具下主体与夹具固定架固定连接，所述冰阀结构与夹具下主体通过管道连通，所述冰阀结构作为进液出液的开关。
2.根据权利要求1所述的微流控芯片夹具，其特征在于，所述夹具上主体包括连接块和翻盖，连接块与夹具下主体固定连接，翻盖与连接块轴连接。
3.根据权利要求2所述的微流控芯片夹具，其特征在于，所述连接块上设置第一销孔，所述翻盖上设置第二销孔，所述第一销孔和第二销孔之间设置销轴。
4.根据权利要求2所述的微流控芯片夹具，其特征在于，所述翻盖包括上盖和小盖，所述上盖和小盖上均设置安装孔，所述安装孔内设置密封垫，所述密封垫和安装孔过盈配合。
5.根据权利要求2所述的微流控芯片夹具，其特征在于，所述翻盖包括卡槽和盖板，所述卡槽用于放置液体管路，所述盖板用于盖住放置液体管路的卡槽。
6.根据权利要求1所述的微流控芯片夹具，其特征在于，所述夹具下主体，包括：第一导热铜块、第一半导体加热制冷片、第二导热铜块和第一水冷散热板；
所述第一半导体加热制冷片的第一表面与第一导热铜块贴合，所述第一半导体加热制冷片的第二表面与第二导热铜块的第一表面贴合，所述第二导热铜块的第二表面与第一水冷散热板贴合。
7.根据权利要求6所述的微流控芯片夹具，其特征在于，所述第一半导体加热制冷片的第一表面与第一导热铜块之间设置导热硅脂，所述第一半导体加热制冷片的第二表面与第二导热铜块的第一表面之间设置导热硅脂，所述第二导热铜块的第二表面与第一水冷散热板之间设置导热硅脂。
8.根据权利要求1所述的微流控芯片夹具，其特征在于，所述冰阀结构，包括：冰阀上盖、第三导热铜块、第四导热铜块、第二加热制冷片和第二水冷散热板；
所述冰阀上盖设置在第二加热制冷片上，所述第三导热铜块和第四导热铜块的第一表面贴合，所述第四导热铜块的第二表面与第二加热制冷片贴合，所述第二加热制冷片与第二水冷散热板贴合。
9.根据权利要求8所述的微流控芯片夹具，其特征在于，所述冰阀上盖上设置第一小孔，设置在所述第三导热铜块和第四导热铜块的半圆孔组成第二小孔，进液管和出液管分别从第一小孔和第二小孔穿过贯穿冰阀。
10.根据权利要求8所述的微流控芯片夹具，其特征在于，所述第二加热制冷片为塔型。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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