CN211886894U - 一种环形高通量微流控平台 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种环形高通量微流控平台，属于微流控技术领域，平台包括进口分配器、刺激室A、连接分配器、刺激室B、出口分配器和收集器，其中，所述进口分配器连接至刺激室A，进口分配器通过刺激室A连接至连接分配器，内毛细管一端连接至进口分配器，另一端穿过刺激室A连接至连接分配器，连接分配器连接至刺激室B，连接分配器通过刺激室B连接至出口分配器，外毛细管一端连接至连接分配器上的内毛细管，另一端穿过刺激室B连接至出口分配器，出口分配器连接至收集器。本实用新型通过内置的刺激条件实现生产和合成小规模纳米颗粒材料，且结构紧凑，通过分配机制解决了多泵用于入口的技术问题。

Description

一种环形高通量微流控平台

技术领域

本实用新型涉及一种环形高通量微流控平台，属于微流控技术领域。

背景技术

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，微流控平台是一个多功能平台，它是微米级的流控操纵，目前已有多种制造技术用来制造这些用于生产纳米颗粒的微流控装置，其中最常见的是用PDMS(聚二甲基硅氧烷)完成，然而，PDMS对多种化学品不具有抵抗性，耐受性差，同时不具备耐压性。

在现有技术中，微流控系统的流体分布和尺寸很大，需要许多泵用于入口，操作不便且很难精密控制流体分布，且诸如热或电磁辐射等刺激条件不能内置，刺激效果差，产品质量较低。

中国专利文件CN110339873A公开了一种数字微流控平台，包括底板、固定安装于底板的升降机构、与升降机构固定连接的载物台、与底板固定连接的支撑杆、与支撑杆远离底板的一端相连的顶部电路板，设于顶部电路板且与顶部电路板电连接的导电针、以及设于载物台且用于与导电针电连接的数字微流控芯片。升降机构带动载物台上升直至数字微流控芯片与导电针紧密接触并实现与导电针的电连接，且保证导电针对数字微流控芯片施加一定的压力，此时数字微流控芯片位于导电针及载物台之间，且受到导电针与载物台配合施加的压力进而固定于导电针与载物台之间，且保持较好的压紧效果，数字微流控芯片不易松动且不会被压断，进而保证移液操作时的稳定性。该平台用于生物分子物质的合成，不适用于工业中纳米颗粒的生产。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型提供一种环形高通量微流控平台，该平台可通过内置的刺激条件实现批量生产和合成小规模纳米颗粒材料，且结构紧凑，通过分配机制解决了多泵用于入口的技术问题。

本实用新型的技术方案如下：

一种环形高通量微流控平台，包括进口分配器、刺激室A、连接分配器、刺激室B和出口分配器，其中：

所述进口分配器连接至刺激室A，进口分配器通过刺激室A连接至连接分配器，连接分配器连接至刺激室B，连接分配器通过刺激室B连接至出口分配器，内毛细管一端连接至进口分配器，另一端穿过刺激室A连接至连接分配器，外毛细管一端连接至连接分配器上的内毛细管，另一端穿过刺激室B连接至出口分配器。

优选的，进口分配器包括入口通道A，入口通道A周围环形设置有分配杆A，分配杆A为内部中空的腔体结构，分配杆A末端一侧设置有出口通道A。

优选的，刺激室A为内部中空的圆柱体结构，刺激室A内部横截面形状为正五边形，刺激室A的柱体内环布有多个流体通道，流体通道内径与出口通道A外径相同，流体通道连接至出口通道A，刺激室A的柱体内环布设置有外连接通道，刺激室B与刺激室A结构相同。

优选的，刺激室A和刺激室B内部的中空结构上设置有T字形弹性连接器，刺激室A与刺激室B的T字形弹性连接器进行线连接，进一步加强结构稳定性。

进一步优选的，刺激室A和刺激室B内的外连接通道内填充热流体，冷流体或电磁辐射。满足不同的产品需求。

优选的，连接分配器包括入口通道B，入口通道B周围环形设置有分配杆B，分配杆B为内部中空的腔体结构，分配杆B末端一侧设置有出口通道B，出口通道B内径与流体通道外径相同，出口通道B贯穿分配杆B，出口通道B同时连接刺激室A和刺激室B内的流体通道。

优选的，出口分配器包括入口通道C，入口通道C作出口使用，入口通道C周围环形设置有分配杆C，分配杆C为内部中空的腔体结构，分配杆C末端一侧设置有出口通道C，出口通道C内径与流体通道外径相同，出口通道C不贯穿分配杆C，出口通道C连接至刺激室B的流体通道；

出口通道A内侧连接内毛细血管，内毛细管穿过刺激室A内的流体通道连接至出口通道B，出口通道B另一侧连接外毛细管，内毛细管延伸至外毛细管内部，外毛细管穿过刺激室B的流体通道连接至出口通道C。

进一步优选的，出口通道A与刺激室A的流体通道连接处设置有芯片实验室，内毛细管贯穿芯片实验室。利用芯片实验室可将制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成在微小平芯片的特点，实现高通量和更小的空间消耗。

进一步优选的，入口通道C的出口侧安装收集器，通过收集器向其他分配器供应兴奋剂和流体。

优选的，分配杆A、分配杆B和分配杆C各设置有6根，相隔的两个分配杆A上设置有延长杆A，延长杆A上设置有螺纹孔，相隔的两个分配杆B上设置有延长杆B，延长杆B上设置有螺纹孔，相隔的两个分配杆C上设置有延长杆C，延长杆C上设置有螺纹孔。

进一步优选的，刺激室A和刺激室B外侧璧上设置有3个延长杆D，延长杆D上设置有螺纹孔，延长杆D上的螺纹孔与分配杆A、分配杆B和分配杆C的螺纹孔相对位置一致。

进一步优选的，延长杆A上设置有螺纹杆，螺纹杆依次穿过延长杆A、延长杆D、延长杆B、延长杆D和延长杆C的螺纹孔，保证进口分配器、刺激室A、连接分配器、刺激室B和出口分配器的相对位置固定。

优选的，进口分配器、刺激室A、连接分配器、刺激室B和出口分配器的连接处设置有垫圈。通过垫圈保证密封性。

优选的，内毛细管与外毛细管均为玻璃管。采用玻璃进行制作，其耐溶剂性和高压耐受性良好，且可重复使用，安装方便。

优选的，收集器为分流管或涡流微混合器，分流管包括连接管道，连接管道周围环形设置导管，可直接将纳米颗粒分流向不同下一级设备，涡流微混合器用于将纳米颗粒混合后流向不同下一级设备。

优选的，分配杆A、分配杆B和分配杆C一侧分别设置有旋钮，旋钮为锥体，锥体顶端设置为平台，锥体底端设置为圆柱体，锥体底面环绕设置贯穿孔，进口分配器、刺激室A、连接分配器、刺激室B和出口分配器分设置与贯穿孔对应的通道，连接线透过贯穿孔后依次穿过进口分配器、刺激室A、连接分配器、刺激室B和出口分配器，达到进一步固定整体装置的效果。

一种环形高通量微流控平台的应用，步骤如下：

(1)流体流入进口分配器，然后分散向分配杆A，通过分配杆A内的内毛细管分配向刺激室A；

(2)流体在刺激室A内经刺激作用，然后流入连接分配器，分散向分配杆B，通过分配杆B内的外毛细管分配向刺激室B；

(3)流体经外毛细管流过刺激室B，在刺激室B内经再次刺激作用后产生所需纳米颗粒，而后经出口分配器流出，进入收集器。

本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型通过内置的刺激条件实现生产和合成小规模纳米颗粒材料，现有的外置刺激，占用空间大，且刺激作用效果偏低，生产效率低。

2、本实用新型结构紧凑，通过各分配器的分配机制，实现了高通量生产，避免了原有的多泵用于入口，操作不便且很难精密控制流体分布的问题。

3、本实用新型的内毛细管与外毛细管采用玻璃进行制作，其耐溶剂性和高压耐受性良好，且可重复使用，安装方便。

4、本实用新型通过分配器的多通道机制，一次通入大量流体，加快生产过程，满足大批量生产的要求。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为本实用新型的进口分配器结构主视图。

图3为本实用新型的进口分配器结构左视图

图4为本实用新型的进口分配器结构后视图

图5为本实用新型的刺激室A结构主视图。

图6为本实用新型的刺激室A结构左视图。

图7为本实用新型的刺激室A结构后视图。

图8为本实用新型的连接分配器结构主视图。

图9为本实用新型的连接分配器结构左视图。

图10为本实用新型的连接分配器结构后视图。

图11为本实用新型的出口分配器结构主视图。

图12为本实用新型的出口分配器结构左视图。

图13为本实用新型的出口分配器结构后视图。

图14为本实用新型的分流管示意图。

图15为本实用新型的安装示意图。

图16为本实用新型的旋钮结构主视图。

图17为本实用新型的旋钮结构右视图。

其中:1、进口分配器；2、刺激室A；3、连接分配器；4、刺激室B；5、出口分配器；6、内毛细管；7、外毛细管；8、入口通道A；9、分配杆A；10、出口通道A；11、流体通道；12、外连接通道；13、弹性连接器；14、入口通道B；15、分配杆B；16、出口通道B；17、入口通道C；18、分配杆C；19、出口通道C；20、分流管；21、延长杆A；22、延长杆B；23、延长杆C；24、延长杆D；25、螺纹孔；26、螺纹杆；27、垫圈；28、旋钮。

具体实施方式

下面通过实施例并结合附图对本实用新型做进一步说明，但不限于此。

实施例1：

一种环形高通量微流控平台，结构如图1-15所示，包括进口分配器1、刺激室A2、连接分配器3、刺激室B4和出口分配器5，其中：

所述进口分配器1连接至刺激室A2，进口分配器1通过刺激室A2连接至连接分配器3，连接分配器3连接至刺激室B4，连接分配器3通过刺激室B4连接至出口分配器5，内毛细管6一端连接至进口分配器1，另一端穿过刺激室A2连接至连接分配器3，外毛细管7一端连接至连接分配器3上的内毛细管6，另一端穿过刺激室B4连接至出口分配器5，出口分配器5连接至收集器，收集器为分流管20，分流管包括连接管道，连接管道周围环形设置导管，可直接将纳米颗粒分流向不同的下一级设备。

进口分配器1包括入口通道A8，入口通道A8周围环形设置有分配杆A9，分配杆A9为内部中空的腔体结构，分配杆A9末端一侧设置有出口通道A10，出口通道A10不贯穿分配杆A9。

刺激室A2为内部中空的圆柱体结构，刺激室A2内部横截面形状为正五边形，刺激室A2的柱体内环布有多个流体通道11，流体通道11内径与出口通道A10外径相同，流体通道连接至出口通道A，刺激室A2的柱体内环布设置有外连接通道12，外连接通道12内填充热流体，刺激室B4与刺激室A2结构相同。

连接分配器3包括入口通道B14，入口通道B14周围环形设置有分配杆B15，分配杆B15为内部中空的腔体结构，分配杆B15末端一侧设置有出口通道B16，出口通道B16内径与流体通道11外径相同，出口通道B16贯穿分配杆B15，出口通道B同时连接刺激室A和刺激室B内的流体通道。

出口分配器5包括入口通道C17，入口通道C17作出口使用，入口通道C17周围环形设置有分配杆C18，分配杆C18为内部中空的腔体结构，分配杆C18末端一侧设置有出口通道C19，出口通道C19内径与流体通道11外径相同，出口通道C19不贯穿分配杆C18，出口通道C19连接至刺激室B4的流体通道11；

如图15所示，出口通道A10内侧连接内毛细血管6，内毛细管6穿过刺激室A2内的流体通道11连接至出口通道B16，出口通道B16另一侧连接外毛细管7，内毛细管6延伸至外毛细管7内部，外毛细管7穿过刺激室B4的流体通道11连接至出口通道C19。

出口通道A10与刺激室A2的流体通道连接处设置有芯片实验室，内毛细管6贯穿芯片实验室。利用芯片实验室可将制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成在微小平芯片的特点，在装置内进行各项功能测试，实现高通量和更小的空间消耗。

入口通道C17的出口侧安装收集器，通过收集器向其他分配器供应兴奋剂和流体。

该环形高通量微流控平台的应用，步骤如下：

(1)流体流入进口分配器1，然后分散向分配杆A9，通过分配杆A9内的内毛细管6分配向刺激室A2；

(2)流体在刺激室A2内经刺激作用，然后流入连接分配器3，分散向分配杆B15，通过分配杆B15内的外毛细管7分配向刺激室B4；

(3)流体经外毛细管7流过刺激室B4，在刺激室B4内经再次刺激作用后产生所需纳米颗粒，而后经出口分配器5流出，进入收集器。

实施例2：

一种环形高通量微流控平台，结构如实施例1所述，不同之处在于，刺激室A2和刺激室B4内部的中空结构上设置有T字形弹性连接器13，刺激室A2与刺激室B4的T字形弹性连接器13进行线连接，进一步加强结构稳定性。

实施例3：

一种环形高通量微流控平台，如实施例2所述，不同之处在于，刺激室A2和刺激室B4内的外连接通道12内填充冷流体。

实施例4：

一种环形高通量微流控平台，如实施例2所述，不同之处在于，刺激室A2和刺激室B4内的外连接通道12内填充冷流体内填充电磁辐射。

实施例5：

一种环形高通量微流控平台，结构如实施例1所述，不同之处在于，分配杆A9、分配杆B15和分配杆C18各设置有6根，相隔的两个分配杆A9上设置有延长杆A21，延长杆A21上设置有螺纹孔25，相隔的两个分配杆B15上设置有延长杆B22，延长杆B22上设置有螺纹孔，相隔的两个分配杆C18上设置有延长杆C23，延长杆C23上设置有螺纹孔，刺激室A2和刺激室B4外侧璧上设置有3个延长杆D24，延长杆D24上设置有螺纹孔25，延长杆D24上的螺纹孔与分配杆A9、分配杆B15和分配杆C18的螺纹孔相对位置一致。

延长杆A21上设置有螺纹杆26，螺纹杆26依次穿过延长杆A21、延长杆D24、延长杆B22、延长杆D24和延长杆C23的螺纹孔，保证进口分配器、刺激室A、连接分配器、刺激室B和出口分配器的相对位置固定。

实施例6：

一种环形高通量微流控平台，结构如实施例1所述，不同之处在于，进口分配器1、刺激室A2、连接分配器3、刺激室B4和出口分配器5的连接处安装有垫圈27，通过垫圈27保证密封性。

实施例7：

一种环形高通量微流控平台，如实施例1所述，不同之处在于，内毛细管6与外毛细管7均为玻璃管，采用玻璃进行制作，其耐溶剂性和高压耐受性良好，且可重复使用，安装方便。

实施例8：

一种环形高通量微流控平台，如实施例1所述，不同之处在于，收集器为涡流微混合器，涡流微混合器用于将纳米颗粒混合后流向不同下一级设备。

实施例9：

一种环形高通量微流控平台，如实施例1所述，不同之处在于，分配杆A9、分配杆B15和分配杆C18一侧分别设置有旋钮28，旋钮28结构如图16-17所示，旋钮28为锥体，锥体顶端设置为平台，锥体底端设置为圆柱体，锥体底面环绕设置贯穿孔，进口分配器1、刺激室A2、连接分配器3、刺激室B4和出口分配器5分设置与贯穿孔对应的通道，连接线透过贯穿孔后依次穿过进口分配器1、刺激室A2、连接分配器3、刺激室B4和出口分配器5，达到进一步固定整体装置的效果。

Claims (10)

1.一种环形高通量微流控平台，其特征在于，包括进口分配器、刺激室A、连接分配器、刺激室B和出口分配器，其中：

所述进口分配器连接至刺激室A，进口分配器通过刺激室A连接至连接分配器，连接分配器连接至刺激室B，连接分配器通过刺激室B连接至出口分配器，内毛细管一端连接至进口分配器，另一端穿过刺激室A连接至连接分配器，外毛细管一端连接至连接分配器上的内毛细管，另一端穿过刺激室B连接至出口分配器，出口分配器连接至收集器。

2.如权利要求1所述的环形高通量微流控平台，其特征在于，进口分配器包括入口通道A，入口通道A周围环形设置有分配杆A，分配杆A为内部中空的腔体结构，分配杆A末端一侧设置有出口通道A。

3.如权利要求2所述的环形高通量微流控平台，其特征在于，刺激室A为内部中空的圆柱体结构，刺激室A内部横截面形状为正五边形，刺激室A的柱体内环布有多个流体通道，流体通道内径与出口通道A外径相同，流体通道连接至出口通道A，刺激室A的柱体内环布设置有外连接通道，刺激室B与刺激室A结构相同。

4.如权利要求3所述的环形高通量微流控平台，其特征在于，刺激室A和刺激室B内部的中空结构上设置有T字形弹性连接器，刺激室A和刺激室B内的外连接通道内填充冷流体内填充热流体，冷流体或电磁辐射。

5.如权利要求3所述的环形高通量微流控平台，其特征在于，连接分配器包括入口通道B，入口通道B周围环形设置有分配杆B，分配杆B为内部中空的腔体结构，分配杆B末端另一侧设置有出口通道B，出口通道B内径与流体通道外径相同，出口通道B贯穿分配杆B，出口通道B同时连接刺激室A和刺激室B内的流体通道。

6.如权利要求5所述的环形高通量微流控平台，其特征在于，出口分配器包括入口通道C，入口通道C作出口使用，入口通道C周围环形设置有分配杆C，分配杆C为内部中空的腔体结构，分配杆C末端另一侧设置有出口通道C，出口通道C内径与流体通道外径相同，出口通道C不贯穿分配杆C，出口通道C连接至刺激室B的流体通道；

出口通道A内侧连接内毛细血管，内毛细管穿过刺激室A内的流体通道连接至出口通道B，出口通道B另一侧连接外毛细管，内毛细管延伸至外毛细管内部，外毛细管穿过刺激室B的流体通道连接至出口通道C，入口通道C的出口侧安装收集器，通过收集器向其他分配器供应兴奋剂和流体；

出口通道A与刺激室A的流体通道连接处设置有芯片实验室，内毛细管贯穿芯片实验室。

7.如权利要求6所述的环形高通量微流控平台，其特征在于，分配杆A、分配杆B和分配杆C各设置有6根，相隔的两个分配杆A上设置有延长杆A，延长杆A上设置有螺纹孔，相隔的两个分配杆B上设置有延长杆B，延长杆B上设置有螺纹孔，相隔的两个分配杆C上设置有延长杆C，延长杆C上设置有螺纹孔；

刺激室A和刺激室B外侧璧上设置有3个延长杆D，延长杆D上设置有螺纹孔，延长杆D上的螺纹孔与分配杆A、分配杆B和分配杆C的螺纹孔相对位置一致；

延长杆A上设置有螺纹杆，螺纹杆依次穿过延长杆A、延长杆D、延长杆B、延长杆D和延长杆C的螺纹孔，保证进口分配器、刺激室A、连接分配器、刺激室B和出口分配器的相对位置固定；

收集器为分流管或涡流微混合器，分流管包括连接管道，连接管道周围环形设置导管，可直接将纳米颗粒分流向不同下一级设备，涡流微混合器用于将纳米颗粒混合后流向不同下一级设备。

8.如权利要求1所述的环形高通量微流控平台，其特征在于，进口分配器、刺激室A、连接分配器、刺激室B和出口分配器的连接处设置有垫圈。

9.如权利要求1所述的环形高通量微流控平台，其特征在于，内毛细管与外毛细管均为玻璃管。

10.如权利要求7所述的环形高通量微流控平台，其特征在于，分配杆A、分配杆B和分配杆C一侧分别设置有旋钮，旋钮为锥体，锥体顶端设置为平台，锥体底端设置为圆柱体，锥体底面环绕设置贯穿孔，进口分配器、刺激室A、连接分配器、刺激室B和出口分配器分设置与贯穿孔对应的通道，连接线透过贯穿孔后依次穿过进口分配器、刺激室A、连接分配器、刺激室B和出口分配器，达到进一步固定整体装置的效果。

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