CN211697839U - 一种多孔气压式精密加样盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种多孔气压式精密加样盒，其技术要点是：包括盒体，盒体可贴合嵌入与之配套的样品台，盒体内部设有微流控通道，盒体上表面凹陷设有连通微流控通道的加样槽、废液槽与收样槽，废液槽与收样槽分别连接有气泵，加样槽设有多组；盒体下表面设有连通微流控通道的出液孔与抽液孔，各组出液孔、抽液孔经微流控通道与盒体上表面的各组加样槽、废液槽、收样槽连通，盒体下表面延伸设有将各组出液孔包围的出液凹槽；盒体下表面延伸设有位于抽液孔外部的抽液凹槽，抽液凹槽与出液凹槽间设有用于连接的流道。具有自动精密加试剂、收废液、制备样本的功能，通过可抛弃式的连接方式，具有不存在交叉污染和二级污染的优点。

Description

一种多孔气压式精密加样盒

技术领域

本实用新型涉及微液滴、微流控制备和试剂混合检测技术领域，更具体地说，它涉及一种多孔气压式精密加样盒。

背景技术

微流控(Microfluidics)技术是MEMS技术的重要分支之一，也是目前发展较为迅速的多学科交叉科技前沿技术之一，在生命科学、临床医学、化学化工、制药、食品卫生、环境检测与监测、信息科学与信号检测等学科中有重要应用。

微流控技术通常要使用微分析器件作为技术实现的载体，而微流控芯片是各类微分析器件中发展最为迅速的。微流控芯片是利用MEMS技术，在硅、石英、玻璃或高分子聚合物基材上加工出各种微结构，如微管道、微反应池、微电极等功能单元，然后以微管道来连通微泵、微阀、微储液器、微检测元件等具有流体输送、控制和检测监视功能的元器件，最大限度地将稀释、添加试剂、采样、反应、分离分散、检测、监视等过程集成在芯片上的微全分析系统。微流控芯片的面积通常为几到几十平方厘米，其微通道尺寸一般处于微米级或近毫米级。当很多化学过程在微流控芯片中进行时，微小体积带来了很多优点：微通道尺寸减小一个数量级，试剂用量会减小3个数量级；流体在微通道内的扩散速度将提高2个数量级，从而大大提高反应速度；同时，微流控芯片还有着成本低、可批量制造、操作简单、重复性好、可靠性高等优势。

但是，目前在微流控实验室领域，多采用直接将硬质导管插到弹性的聚二甲基硅氧烷(PDMS)微流控芯片的样品孔中，或是将导管粘贴于硬质的塑料或玻璃芯片的流体进出口。上述方法，虽然物料成本低，但是操作麻烦，频繁的对芯片插拔会使微流控芯片接口损坏，PDMS碎末流入通道使其堵塞，贴过程也易发生堵塞，并且由于微流控芯片质量体积较小，容易受到连接管路等的影响而倾倒。此外在生物实验中常常是阵列结构，传统的进样方式管路分布散乱，不易管理。已有的一些芯片夹具适用于硬质微流控芯片，例如玻璃芯片，PMMA芯片等。对于 PDMS软材质的微流控芯片，常采用弹性圈密封压紧密封的方式，而过大的压紧力会使微流道堵塞；压紧力过小时，当芯片中通入较高压力时液体将从密封面处溢出。

因此设计一种能用于微流控芯片内部液体的承载、融合、废液排出、固定密封等多功能一体的加样试剂盒，具有重要意义。

实用新型内容

针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种多孔气压式精密加样盒，具有自动精密加试剂、收废液、制备样本的功能，通过可抛弃式的连接方式，具有不存在交叉污染和二级污染的优点。

本实用新型的上述目的是通过以下技术方案实现的，一种多孔气压式精密加样盒，包括盒体，所述盒体可贴合嵌入与之配套的样品台，所述盒体内部设有微流控通道，所述盒体上表面凹陷设有连通微流控通道的加样槽、废液槽与收样槽，所述废液槽与收样槽分别连接有气泵，所述加样槽设有多组；

所述盒体下表面设有连通微流控通道的出液孔与抽液孔，所述出液孔设有至少一组并聚集排列，各组所述出液孔、抽液孔经微流控通道与盒体上表面的各组加样槽、废液槽、收样槽连通，所述盒体下表面延伸设有将各组出液孔包围的出液凹槽；

所述盒体下表面延伸设有位于抽液孔外部的抽液凹槽，所述抽液凹槽与出液凹槽间设有用于连接的流道。

通过采用上述技术方案，本盒体为一次性的设计，可防止被研究试剂的二次污染，且简化了各类试剂的融合与装载，通过将单细胞自动操作过程中所需的样本按照流程依次将试剂液体从各个加样槽注入，试剂通过盒体内部的微流控通道进行渗入，废液槽与收样槽的顶部连接有气泵，通过气泵施加正气压将加样槽内的试剂精密压到各组出液孔，各组出液孔聚集，可将试剂限制在出液凹槽区域内，防止各种试剂液渗透到盒体底部，引起的生物安全的交叉污染和二次污染，试剂在出液凹槽内通过流道或外接的芯片将试剂引入到抽液凹槽内，再通过气泵施加负气压，通过负压原理单细胞自动操作过程中产生的废液和最后样本，通过抽液凹槽与抽液孔，抽回到盒体上表面的废液槽与收样槽内。

作为优选，所述出液凹槽侧面截断设有连通盒体外部的气孔槽。

通过采用上述技术方案，直接通过气泵的正压作用对微流控通道内部的试剂进行加压，微流控通道内可能存在一定的气泡段，通过侧边增设的气孔槽，可在正压与负压作用中，排出多余的空气，使得通道内形成完整的微流柱，进一步优化了结构。

作为优选，所述盒体下表面设有多组用于对盒体进行支撑的支撑脚，所述支撑脚高度大于或等于所述抽液凹槽与出液凹槽的深度。

通过采用上述技术方案，支撑脚与下方的样品台进行配合，进一步起到限位的作用，同时给抽液凹槽与出液凹槽以空间。

作为优选，各组所述加样槽、废液槽、收样槽的边沿分别延伸设有位于盒体上表面的加样凸台、废液凸台、收样凸台。

通过采用上述技术方案，因盒体在装载完毕试剂后，需要上方加盖密封盖，加样凸台、废液凸台、收样凸台的设计用于与上方的密封盖配合，达到一个密封的空间。

作为优选，所述加样槽、废液槽、收样槽、出液凹槽、抽液凹槽可为圆锥形、圆柱形、立方柱形、四棱柱形以及其他多边柱形的其中一种微结构。

通过采用上述技术方案，各类形状皆可用于本结构。

作为优选，所述加样槽、废液槽、收样槽的直径为1-30mm。

通过采用上述技术方案，不同直径的加样槽、废液槽、收样槽可针对不同需求量的试剂的承载，多样化结构增加了多样性选择。

作为优选，所述加样凸台、废液凸台、收样凸台高度为0.1-1mm。

通过采用上述技术方案，微高度便于密封。

作为优选，各组所述加样槽样本经过微流控通道压入出液孔的体积为5-1500 μL。

通过采用上述技术方案，体积的变化程度较大，通过精密的气压注入可实现精密的体积注入。

综上所述，本实用新型的有益效果有：

1、单细胞微流控通道的试剂制备一体化的设计在现有技术中没有，本申请通过了从0到1独创性的实现精密制备加样功能、收废液功能与制备样本功能；

2、通过正压负压与多组功能槽的配合，实现在微流控通道内的试剂流通，与自动化制备，免去人工的多步骤操作与干预，便捷化装备与试验过程；

3、通过盒体上的加样槽凸环、废液凸台、收样凸台与顶部的密封盖配合，实现单细胞自动操作过程的良好密封效果。

附图说明

图1用于表现本实施例盒体的上表面结构示意图；

图2用于表现本实施例盒体的下表面结构示意图。

附图标记：1、盒体；2、加样槽；21、加样凸台；3、废液槽；31、废液凸台；4、收样槽；41、收样凸台；5、出液孔；6、抽液孔；61、抽液凹槽；7、出液凹槽；71、气孔槽；8、支撑脚。

具体实施方式

下面结合附图详细说明本实用新型的具体实施方式。

实施例：如图1所示，一种多孔气压式精密加样盒，包括盒体1，盒体1材料为具高强度、高弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广、疏水性大于70度的PC、PMMA、COC、PS等材料。盒体1可贴合嵌入与之配套的样品台，盒体1 内部设有微流控通道，盒体1上表面凹陷设有连通微流控通道的加样槽2、废液槽3与收样槽4，废液槽3与收样槽4分别连接有气泵，所述加样槽2设有多组，本实施例加样槽2设为8组，其中7组直径较小，一组直径较大；盒体1下表面设有连通微流控通道的出液孔5与抽液孔6，出液孔5设有至少一组并聚集排列，本实施例出液孔5数量设为7，各组出液孔5、抽液孔6经微流控通道与盒体1 上表面的各组加样槽2、废液槽3、收样槽4连通，盒体1下表面延伸设有将各组出液孔5包围的出液凹槽7；盒体1下表面延伸设有位于抽液孔6外部的抽液凹槽61，抽液凹槽61与出液凹槽7间设有用于连接的流道。

如图1、图2所示，出液凹槽7侧面截断设有连通盒体1外部的气孔槽71。直接通过气泵的正压作用对微流控通道内部的试剂进行正压，微流控通道内可能存在一定的气泡段，通过侧边增设的气孔槽71，可在正压与负压作用中，排出多余的空气，使得通道内形成完整的微流柱，进一步优化了结构。

如图1、图2所示，盒体1下表面设有多组用于对盒体1进行支撑的支撑脚 8，本实施例支撑脚8分别位于盒体1的底部四角处，支撑脚8高度大于或等于所述抽液凹槽61与出液凹槽7的深度。支撑脚8与下方的样品台进行配合，进一步起到限位的作用，同时给抽液凹槽61与出液凹槽7以空间。各组加样槽2、废液槽3、收样槽4的边沿分别延伸设有位于盒体1上表面的加样凸台21、废液凸台31、收样凸台41。加样槽2、废液槽3、收样槽4也可直接为一个平面。因盒体1在装载完毕试剂后，需要上方加盖密封盖，加样凸台21、废液凸台31、收样凸台41的设计用于与上方的密封盖配合，达到一个密封的空间。

如图1、图2所示，加样槽2、废液槽3、收样槽4、出液凹槽7、抽液凹槽 61可为圆锥形、圆柱形、立方柱形、四棱柱形四种形状的其中一种微结构。本实施例采用圆柱形结构，加样槽2、废液槽3、收样槽4的直径为1-30mm。不同直径的加样槽2、废液槽3、收样槽4可针对不同需求量的试剂的承载，多样化结构增加了多样性选择。加样凸台21、废液凸台31、收样凸台41高度为 0.1-1mm。各组加样槽2样本经过微流控通道压入出液孔5的体积为5-1500μL。体积的变化程度较大，通过精密的气压注入可实现精密的体积注入。

在盒体1中有的微流通道上设有一个缓冲搅拌混匀区，用于配合压强控制，实现对其中的液体/悬液进行搅拌混匀。

工作原理与过程：本盒体1为一次性的设计，可防止被研究试剂的二次污染，且简化了各类试剂的融合与装载，通过将单细胞自动操作过程中所需的样本按照流程依次将试剂液体从各个加样槽2注入，试剂通过盒体1内部的微流控通道进行渗入，废液槽3与收样槽4的顶部连接有气泵，通过气泵施加正气压将加样槽 2内的试剂精密压到各组出液孔5，各组出液孔5聚集，可将试剂限制在出液凹槽7区域内，防止各种试剂液渗透到盒体1底部，引起的生物安全的交叉污染和二次污染，试剂在出液凹槽7内通过流道或外接的芯片将试剂引入到抽液凹槽 61内，再通过气泵施加负气压，通过负压原理单细胞自动操作过程中产生的废液和最后样本，通过抽液凹槽61与抽液孔6，抽回到盒体1上表面的废液槽3 与收样槽4内。

本具体实施例仅仅是对本实用新型的解释，其并不是对本实用新型的限制，本领域技术人员在阅读完本说明书后可以根据需要对本实施例做出没有创造性贡献的修改，但只要在本实用新型的权利要求范围内都受到专利法的保护。

Claims (8)

1.一种多孔气压式精密加样盒，其特征在于：包括盒体(1)，所述盒体(1)可贴合嵌入与之配套的样品台，所述盒体(1)内部设有微流控通道，所述盒体(1)上表面凹陷设有连通微流控通道的加样槽(2)、废液槽(3)与收样槽(4)，所述废液槽(3)与收样槽(4)分别连接有气泵，所述加样槽(2)设有多组；

所述盒体(1)下表面设有连通微流控通道的出液孔(5)与抽液孔(6)，所述出液孔(5)设有至少一组并聚集排列，各组所述出液孔(5)、抽液孔(6)经微流控通道与盒体(1)上表面的各组加样槽(2)、废液槽(3)、收样槽(4)连通，所述盒体(1)下表面延伸设有将各组出液孔(5)包围的出液凹槽(7)；

所述盒体(1)下表面延伸设有位于抽液孔(6)外部的抽液凹槽(61)，所述抽液凹槽(61)与出液凹槽(7)间设有用于连接的流道。

2.根据权利要求1所述的一种多孔气压式精密加样盒，其特征在于：所述出液凹槽(7)侧面截断设有连通盒体(1)外部的气孔槽(71)。

3.根据权利要求1所述的一种多孔气压式精密加样盒，其特征在于：所述盒体(1)下表面设有多组用于对盒体(1)进行支撑的支撑脚(8)，所述支撑脚(8)高度大于或等于所述抽液凹槽(61)与出液凹槽(7)的深度。

4.根据权利要求3所述的一种多孔气压式精密加样盒，其特征在于：各组所述加样槽(2)、废液槽(3)、收样槽(4)的边沿分别延伸设有位于盒体(1)上表面的加样凸台(21)、废液凸台(31)、收样凸台(41)。

5.根据权利要求1所述的一种多孔气压式精密加样盒，其特征在于：所述加样槽(2)、废液槽(3)、收样槽(4)、出液凹槽(7)、抽液凹槽(61)可为圆锥形、圆柱形、立方柱形、四棱柱形中的任意一种微结构。

6.根据权利要求1所述的一种多孔气压式精密加样盒，其特征在于：所述加样槽(2)、废液槽(3)、收样槽(4)的直径为1-30mm。

7.根据权利要求4所述的一种多孔气压式精密加样盒，其特征在于：所述加样凸台(21)、废液凸台(31)、收样凸台(41)高度为0.1-1mm。

8.根据权利要求1所述的一种多孔气压式精密加样盒，其特征在于：各组所述加样槽(2)样本经过微流控通道压入出液孔(5)的体积为5-1500μL。

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