CN207187771U - 微流控系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微流控系统。微流控系统包括微流控芯片和流体驱动装置，微流控芯片包括第一腔室、第二腔室、连通第一腔室和第二腔室的连通通道、连通第一腔室与微流控芯片外部的第一吸吹孔和连通第二腔室与微流控芯片外部的第二吹吸孔，流体驱动装置包括泵和与泵耦合的吸盘，吸盘具有连接状态和断开状态，在连接状态，吸盘与第一吹吸孔和第二吹吸孔中的一个连通而使泵与吸盘连通的吹吸孔相应的腔室耦合，泵通过改变与其耦合的腔室的气压而将第一腔室和第二腔室中的一个内的液体通过连通通道转移至第一腔室和第二腔室中的另一个内。本实用新型在满足流体驱动需求的前提下能实现微流控芯片和流体驱动装置之间的相对运动。

Description

微流控系统

技术领域

本实用新型涉及微流控技术，特别涉及一种微流控系统。

背景技术

微流控技术将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的微流控芯片上，自动完成分析全过程。由于微流控技术的巨大潜力，已经成为生物、化学、医学等领域的研究热点。利用微流控技术可以把整个实验在一个微流控芯片上完成。

微流控技术中微流控芯片的液体试剂驱动是一个重要的环节。现有技术实现微流控芯片的流体驱动技术一般是在微流控芯片的入口和出口处固定连接管，例如插入金属管或者套上橡胶管，然后将连接管连接至蠕动泵或者注射泵。这种流体驱动技术使微流控芯片在使用的时候，需要一根根的连接连接管，非常不方便；而且一旦连接管连接完毕，微流控芯片和连接管之间不能有较大的相对运动，这对于微流控技术里面比较常用的离心式微流控芯片来说尤为不便，离心式微流控芯片需要旋转，采用固定连接管的流体驱动技术有很大的困难。而且，也难以用同一驱动系统去驱动不同位置的液体。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微流控系统，可以在满足流体驱动需求的前提下实现微流控芯片和流体驱动装置之间的相对运动。

本实用新型提供一种微流控系统，包括微流控芯片和流体驱动装置，所述微流控芯片包括第一腔室、第二腔室、连通所述第一腔室和所述第二腔室的连通通道、连通所述第一腔室与所述微流控芯片外部的第一吸吹孔和连通所述第二腔室与所述微流控芯片外部的第二吹吸孔，所述流体驱动装置包括泵和与所述泵耦合的吸盘，其中，所述吸盘具有与所述微流控芯片连接的连接状态和与所述微流控芯片脱离的断开状态，在所述连接状态，所述吸盘与所述第一吹吸孔和所述第二吹吸孔中的一个连通而使所述泵与所述吸盘连通的吹吸孔相应的腔室耦合，所述泵通过改变与其耦合的腔室的气压而将所述第一腔室和所述第二腔室中的一个内的液体通过所述连通通道转移至所述第一腔室和所述第二腔室中的另一个内。

进一步地，所述泵通过所述吸盘向耦合的腔室吹送气体或通过所述吸盘从耦合的腔室抽吸气体。

进一步地，所述微流控系统还包括吸盘位置操纵装置，所述吸盘位置操纵装置用于控制所述吸盘动作以使所述吸盘在所述连接状态和所述断开状态之间切换。

进一步地，所述吸盘位置操纵装置包括与所述吸盘驱动连接的电机。

进一步地，所述流体驱动装置还包括软管，所述泵与所述吸盘通过所述软管连接，所述吸盘位置操纵装置与所述泵相对固定地设置。

进一步地，所述泵为蠕动泵、真空泵或注射泵。

进一步地，所述微流控系统还包括控制装置，所述控制装置与所述泵耦合以控制所述泵的动作。

进一步地，其特征在于，所述微流控系统还包括控制装置，所述控制装置分别与所述泵和所述吸盘位置操纵装置耦合以控制所述泵和所述吸盘的动作。

进一步地，所述流体驱动装置包括多个所述吸盘，其中，所述多个吸盘与同一个所述泵耦合或者所述多个吸盘中至少两个所述吸盘与不同的泵分别耦合。

进一步地，所述微流控系统包括多个所述微流控芯片，所述吸盘可选择地与所述多个微流控芯片的任意一个连接。

进一步地，所述微流控芯片包括多个所述第一腔室或包括多个所述第二腔室。

基于本实用新型提供的微流控系统，其流体驱动装置的吸盘具有与微流控芯片连接的连接状态和与微流控芯片脱离的断开状态，在连接状态，吸盘与微流控芯片的第一吹吸孔和第二吹吸孔中的一个连通而使流体驱动装置的泵与吸盘连通的吹吸孔相应的腔室耦合，泵通过改变与其耦合的腔室的气压而将第一腔室和第二腔室中的一个内的液体通过连通通道转移至第一腔室和第二腔室中的另一个内，因此，在需要微流控芯片与流体驱动装置之间有相对运动时，可以使吸盘处于断开状态，而在需要内部转移流体时，可以使吸盘与相应的吹吸孔连通，从而可以在满足流体驱动需求的前提下实现微流控芯片和流体驱动装置之间的相对运动。

通过以下参照附图对本实用新型的示例性实施例的详细描述，本实用新型的其它特征及其优点将会变得清楚。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，构成本申请的一部分，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型一个实施例的微流控系统的原理示意图。

图2为本实用新型一个实施例的微流控系统的单层吸盘结构示意图。

图3为本实用新型一个实施例的微流控系统的双层吸盘结构示意图。

图4为本实用新型一个实施例的微流控系统的三层吸盘结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本实用新型及其应用或使用的任何限制。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。

除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本实用新型的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。

图1为本实用新型实施例的微流控系统的原理示意图。如图1所示，该微流控系统包括微流控芯片1和流体驱动装置2。

如图1所示，微流控芯片1包括第一腔室11、第二腔室12、连通第一腔室11和第二腔室12的连通通道13、连通第一腔室11与微流控芯片1外部的第一吸吹孔和连通第二腔室12与微流控芯片1外部的第二吹吸孔121。

流体驱动装置2包括泵22和与泵22耦合的吸盘21。其中，吸盘21具有与微流控芯片1连接的连接状态和与微流控芯片1脱离的断开状态。在连接状态，吸盘21与第一吹吸孔111和第二吹吸孔121中的一个连通而使泵22与吸盘21连通的吹吸孔相应的腔室耦合。泵22通过改变与其耦合的腔室的气压而将第一腔室11和第二腔室12中的一个内的液体通过连通通道13转移至第一腔室11和第二腔室12中的另一个内。

该微流控系统中，在需要微流控芯片1与流体驱动装置2之间有相对运动时，可以使吸盘21处于断开状态，而在需要内部转移流体时，可以使吸盘21与相应的吹吸孔连通，从而，可以在满足流体驱动需求的前提下实现微流控芯片1和流体驱动装置2之间的相对运动。

其中，泵22可以通过吸盘21向耦合的腔室吹送气体，也可以通过吸盘21从耦合的腔室抽吸气体。例如，在泵22与第一腔室11耦合时，如果通过吸盘21向第一腔室11吹送气体，则会增大第一腔室11的气压，从而可以将第一腔室11内的液体通过连通通道13输送至第二腔室12；如果通过吸盘21向从第一腔室11抽吸气体，则会减小第一腔室11的气压，从而可以将第二腔室12内的液体通过连通通道13输送至第一腔室11。类似地，当泵22与第二腔室12耦合时，如果通过吸盘21向第二腔室12吹送气体，可以将第二腔室12内的液体输送至第一腔室11；如果通过吸盘21从第二腔室12抽吸气体，可以将第一腔室11内的液体输送至第二腔室12。

本实施例中，微流控系统还包括吸盘位置操纵装置23，吸盘位置操纵装置23用于控制吸盘21动作以使吸盘21在连接状态和断开状态之间切换。例如，吸盘位置操纵装置23可以包括与吸盘21驱动连接的直线电机。当然，也可以采用旋转电机和传动装置配合的方式驱动吸盘动作。

如图1所示，本实施例中，流体驱动装置2还包括软管24，泵22和吸盘21通过软管24连接，吸盘位置操纵装置23与泵22相对固定地设置。该设置使吸盘21可以独立于泵22单独动作。软管24例如可以为橡胶软管、塑料软管等.软管24与吸盘21可以通过连接插头25连接。

本实施例中泵22为蠕动泵。在其它实施例中，泵22也可以为真空泵、注射泵等任何可以驱动气体流动的泵。

另外，本实施例的微流控系统还包括控制装置。控制装置分别与泵22和吸盘位置操纵装置23耦合以控制泵22和吸盘21的动作。

吸盘21可以根据需要采用合适的规格，例如图2所示的单层吸盘21、图3所示的双层吸盘21或图4所示的三层吸盘21等均可以根据需要采用。吸盘21的大小需要与微流控芯片1及其第一吹吸孔111、第二吹吸孔121相匹配即可。

控制前述的微流控系统的液体驱动方法包括使吸盘21与一个吹吸孔连通而使泵22与吸盘21连通的吹吸孔对应的腔室耦合；启动泵22，改变与该泵22耦合的腔室的气压而将两个腔室中的一个内的液体通过连通通道13转移至两个腔室中的另一个内。

以上实施例不应限制本实用新型，例如，在一些未示出的实施例中微流控系统还可以进行以下设置：

流体驱动装置2可以包括多个吸盘21，其中，多个吸盘21可以与同一个泵22耦合，或者多个吸盘21中至少两个吸盘21可以与不同的泵22分别耦合。

微流控系统可以包括多个微流控芯片1，吸盘21可选择地与多个微流控芯片1的任意一个连接。

微流控芯片1可以包括多个第一腔室11或包括多个第二腔室12等等。

本实用新型可以采用一套流体驱动装置驱动一个或两个以上微流控芯片的不同位置处的液体。

微流控系统工作时，如果需要将液体试剂先置于第一腔室11内，再从第一腔室11内转移到第二腔室12内，且泵22为蠕动泵，该蠕动泵通过从耦合的腔至内抽吸气体来改变耦合的腔室的气压，则可以进行如下操作：

将第一腔室11内放入所需的适量的液体试剂；将微流控芯片1放置于指定的位置；当液体试剂转移的条件满足时，控制装置发出指令输送给吸盘位置操纵装置23的直线电机的驱动模块使直线电机按指令动作；在直线电机的带动下，吸盘21处于与微流控芯片1的吹吸孔2紧紧贴合的连接状态；蠕动泵收到来自控制装置的吸气指令后开始工作，抽吸第二腔室12内的气体，使第二腔室12内的气压降低，第一腔室11内的液体试剂在第一腔室11和第二腔室12之间的压差的作用下转移到第二腔室12内，完成一次微流控芯片1内部的液体试剂的驱动过程。

根据以上描述可知，本实用新型以上实施例能实现以下技术效果至少之一：

流体驱动装置2的吸盘21可以与微流控芯片连接和分离，在需要微流控芯片1与流体驱动装置2之间有相对运动时，可以使吸盘21处于断开状态，而在需要内部转移流体时，可以使吸盘21与相应的吹吸孔连通，从而可以在满足流体驱动需求的前提下实现微流控芯片和流体驱动装置之间的相对运动；

采用吸盘位置操纵装置带动吸盘21，可以将吸盘21以较小的力压在吹吸孔的四周，向吹吸孔内吹气或者从吹吸孔吸气，自动实现微流控芯片1内部液体试剂的气压驱动。也可以在不需要驱动液体的时候在吸盘位置操纵装置的带动下脱离微流控芯片1，从而可以轻松的实现微流控芯片1和流体驱动装置2的相对运动，特别适合于离心式微流控芯片1的试剂驱动；

吸盘21的位置的可以根据微流控芯片1上吹吸孔的位置进行调节，克服了现有技术的流体驱动装置只能在静止的固定位置进行抽吸的灵活性不足的问题，移动比较灵活，机动性更强。

由于吸盘21进行抽吸的面积大于吹吸孔的面积，在吸盘21和微流控芯片1进行贴合时，吹吸孔的周围留有额外可以调整的空间，相对降低了微流控芯片1对定位的要求，使得操作更加简单可靠，节省了实验人员的操作的冗杂度，提高了实验的效率。

最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (11)

1.一种微流控系统，包括微流控芯片(1)和流体驱动装置(2)，其特征在于，所述微流控芯片(1)包括第一腔室(11)、第二腔室(12)、连通所述第一腔室(11)和所述第二腔室(12)的连通通道(13)、连通所述第一腔室(11)与所述微流控芯片(1)外部的第一吸吹孔和连通所述第二腔室(12)与所述微流控芯片(1)外部的第二吹吸孔(121)，所述流体驱动装置(2)包括泵(22)和与所述泵(22)耦合的吸盘(21)，其中，所述吸盘(21)具有与所述微流控芯片(1)连接的连接状态和与所述微流控芯片(1)脱离的断开状态，在所述连接状态，所述吸盘(21)与所述第一吹吸孔(111)和所述第二吹吸孔(121)中的一个连通而使所述泵(22)与所述吸盘(21)连通的吹吸孔相应的腔室耦合，所述泵(22)通过改变与其耦合的腔室的气压而将所述第一腔室(11)和所述第二腔室(12)中的一个内的液体通过所述连通通道(13)转移至所述第一腔室(11)和所述第二腔室(12)中的另一个内。

2.根据权利要求1所述的微流控系统，其特征在于，所述泵(22)通过所述吸盘(21)向耦合的腔室吹送气体或通过所述吸盘(21)从耦合的腔室抽吸气体。

3.根据权利要求1所述的微流控系统，其特征在于，所述微流控系统还包括吸盘位置操纵装置(23)，所述吸盘位置操纵装置(23)用于控制所述吸盘(21)动作以使所述吸盘(21)在所述连接状态和所述断开状态之间切换。

4.根据权利要求3所述的微流控系统，其特征在于，所述吸盘位置操纵装置(23)包括与所述吸盘(21)驱动连接的电机。

5.根据权利要求3所述的微流控系统，其特征在于，所述流体驱动装置(2)还包括软管(24)，所述泵(22)与所述吸盘(21)通过所述软管(24)连接，所述吸盘位置操纵装置(23)与所述泵(22)相对固定地设置。

6.根据权利要求1所述的微流控系统，其特征在于，所述泵(22) 为蠕动泵、真空泵或注射泵。

7.根据权利要求1所述的微流控系统，其特征在于，所述微流控系统还包括控制装置，所述控制装置与所述泵(22)耦合以控制所述泵(22)的动作。

8.根据权利要求3所述的微流控系统，其特征在于，所述微流控系统还包括控制装置，所述控制装置分别与所述泵(22)和所述吸盘位置操纵装置(23)耦合以控制所述泵(22)和所述吸盘(21)的动作。

9.根据权利要求1至8中任一项所述的微流控系统，其特征在于，所述流体驱动装置(2)包括多个所述吸盘(21)，其中，多个所述吸盘(21)与同一个所述泵(22)耦合或者多个所述吸盘(21)中至少两个所述吸盘(21)与不同的泵(22)分别耦合。

10.根据权利要求1至8中任一项所述的微流控系统，其特征在于，所述微流控系统包括多个所述微流控芯片(1)，所述吸盘(21)可选择地与多个所述微流控芯片(1)的任意一个连接。

11.根据权利要求1至8中任一项所述的微流控系统，其特征在于，所述微流控芯片(1)包括多个所述第一腔室(11)或包括多个所述第二腔室(12)。