CN215586516U - 一种液体磁珠主被动结合混匀的微流控芯片系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种液体磁珠主被动结合混匀的微流控芯片系统，包括微流控芯片和依据操作指令对微流控芯片执行预设操作的磁吸装置和敲打装置，采用具有弹性薄膜层和软磁性材料微结构的微流控芯片，实现磁吸主动聚合磁珠和敲打被动分散磁珠两种动作的结合，有效提高了液体磁珠的混匀效率，同时能提供更佳的混匀效果，且混匀过程全部在相对密封的微流控芯片腔室内完成，不会额外引入气泡，使其能够适用于预装磁珠和转移磁珠溶液两种实验方式。

Description

一种液体磁珠主被动结合混匀的微流控芯片系统

技术领域

本实用新型涉及微流控芯片实验装置技术领域，尤其涉及一种液体磁珠主被动结合混匀的微流控芯片系统。

背景技术

液体磁珠在实验室的应用场景广泛，但磁珠容易簇聚，且静置时间越久越难打散，一般在实验室人工操作中是通过振荡设备长时间的振荡和手动弹打等方式结合进行磁珠与样本溶液的混匀，其混匀操作的难度极大的限制了磁珠在即时检验(POCT)中的应用，因此目前市面鲜有在微流控产品上应用磁珠的产品，尤其是采用预封装磁珠的方式。

为了解决这一问题，现有技术进行了多种探索，例如脉冲气流混匀法，通过控制充入磁珠溶液的气流的压力和流量推动溶液内磁珠的快速运动，实现磁珠的混匀。但是，此方法使用的磁珠溶液需要在加入芯片的容器前进行充分混匀，且从混匀后到加入芯片之间不能滞留太长时间，若加入容器中的磁珠存在簇聚情况，通过此方法几乎无法使簇聚在一起的磁珠分散开；另外此方法在混匀过程中溶液内容易产生大量气泡，限制了其方案在部分产品中的应用，导致此方法需要与其他移液机构配合使用，无法作为POCT设备中的解决方案。

实用新型内容

为解决现有技术的不足，本实用新型提出一种液体磁珠主被动结合混匀的微流控芯片系统，采用具有弹性薄膜层和软磁性材料微结构的微流控芯片，实现磁吸主动聚合磁珠和敲打被动分散磁珠两种动作的结合，有效提高了液体磁珠的混匀效率，同时能提供更佳的混匀效果，且混匀过程全部在相对密封的微流控芯片腔室内完成，不会额外引入气泡，使其能够适用于预装磁珠和转移磁珠溶液两种实验方式。

为实现以上目的，本实用新型所采用的技术方案包括：

一种液体磁珠主被动结合混匀的微流控芯片系统，其特征在于，包括微流控芯片和依据操作指令对微流控芯片执行预设操作的磁吸装置和敲打装置；

所述微流控芯片包括硬质的塑料基板和至少一层覆盖在塑料基板表面的弹性膜，所述塑料基板和弹性膜之间形成密封的混匀腔室，所述塑料基板上还设置有至少两个连通混匀腔室的进出样口；

所述磁吸装置依据操作指令位移接近或远离所述微流控芯片的混匀腔室外表面，并在位移接近混匀腔室外表面时对混匀腔室内液体磁珠施加磁力使磁珠吸附至混匀腔室内表面；

所述敲打装置依据操作指令位移接近或远离所述微流控芯片混匀腔室覆盖有弹性膜一侧的外表面，并在位移接近混匀腔室弹性膜一侧外表面时对弹性膜进行规律性敲打使弹性膜产生往复形变，进而使混匀腔室内液体磁珠产生振动。

进一步地，所述微流控芯片还包括设置在混匀腔室内表面对应磁吸装置一侧的软磁性微结构，所述软磁性微结构影响磁吸装置对混匀腔室内液体磁珠施加磁力在混匀腔室内表面形成规律磁场。

进一步地，所述软磁性微结构包括喷镀在混匀腔室内表面的阵列排布镍层。

进一步地，所述微流控芯片包括分别覆盖在塑料基板上下表面的两层弹性膜，所述塑料基板和两层弹性膜之间形成密封的混匀腔室。

进一步地，所述磁吸装置与敲打装置设置在混匀腔室的同侧，或，所述磁吸装置与敲打装置分别设置在混匀腔室的上下两侧。

进一步地，所述微流控芯片设置有两个分别连通混匀腔室的进出样口。

本实用新型的有益效果为：

采用本实用新型所述液体磁珠主被动结合混匀的微流控芯片系统，通过重复磁珠的磁吸聚集和敲打拍散过程实现磁珠的充分混匀，还可以通过磁吸聚集磁珠后更换混匀腔室内液体，实现更多实验功能，系统整体结构简单易实现，特别适用于小型自动化POCT设备进行磁珠混匀操作，混匀效率高、效果可靠。

附图说明

图1为本实用新型液体磁珠主被动结合混匀的微流控芯片系统第一实施例示意图。

图2为本实用新型第一实施例微流控芯平俯视示意图。

图3为本实用新型第二实施例示意图。

图4为本实用新型第三实施例示意图。

附图编号说明：1-微流控芯片、11-塑料基板、12-弹性膜、13-混匀腔室、14-进出样口、15-软磁性微结构、2-磁吸装置、3-敲打装置。

具体实施方式

为了更清楚的理解本实用新型的内容，将结合附图和实施例详细说明。

如图1和图2所示为本实用新型液体磁珠主被动结合混匀的微流控芯片系统的第一优选实施例，包括微流控芯片1、磁吸装置2和敲打装置3。其中，微流控芯片1为硬质的塑料基板11和一层覆盖在塑料基板11表面的弹性膜12组成的双层结构，通过塑料基板11和弹性膜12合围形成相对密封的混匀腔室13，用于承载需要混匀的液体磁珠。优选的，覆盖弹性膜12一侧为混匀腔室13的下表面一侧，对应位置设置敲打装置3，通过敲打装置3敲打、挤压弹性膜12可以使弹性膜12产生形变，特别是能够使弹性膜12在形变状态下接触混匀腔室13的上表面一侧(塑料基板11一侧)，从而有效改变混匀腔室13的体积和形状，对混匀腔室13内部液体磁珠产生振荡效果，从而拍散聚集的磁珠。

在第一实施例中，相对弹性膜12一侧的混匀腔室13上表面一侧由塑料基板11构成，并对应磁吸装置2，实现对混匀腔室13内磁珠的磁力吸附。优选的，在混匀腔室13上表面内侧(塑料基板11内侧)设置有软磁性微结构15，该软磁性微结构15优选的采用喷镀方式加工在塑料基板11表面上的以阵列方式排布的镍层(如图2所示)，通过软磁性微结构15改变微流控芯片1外部磁吸装置2产生的磁场，形成规律磁场，使软磁性微结构15区域形成较为均匀的磁场，既可以在磁吸时分散磁珠的分布避免簇聚现象，又可以增强磁吸装置2的磁场力降低设备中使用强磁永磁部件可能引起的风险。对应不同的使用需要以及磁吸装置2具体结构，可以灵活的采用不同的排列方式布置软磁性微结构15，以实现较佳的效果。

为了能够支持外部液体样本转移，在微流控芯片1的塑料基板11上还设置有两个连通混匀腔室13的进出样口14，可以采用注射器等将液体样本自其中一个进出样口14推入混匀腔室13，并从另一进出样口14吸出液体。

使用第一实施例进行液体磁珠混匀，可以采用下列步骤进行：将设备内的磁吸装置2贴近微流控芯片1混匀腔室13中心位置表面，使得混匀腔室13内的磁珠聚集于微流控芯片1混匀腔室13内表面的中心位置处，将液体样本从混匀腔室13一端的进出样口14推入，待液体充满混匀腔室13后，移开混匀腔室13表面的磁吸装置2，使用设备内的敲打装置3以设定的频率、振幅和路径从混匀腔室13的弹性膜12通过敲打和敲打引起的弹性膜12的振动作用拍散磁珠，使磁珠与液体样本混匀，重新将磁吸装置2移至混匀腔室13中心位置表面，重复磁珠的聚集和拍散过程，实现磁珠的充分混匀。将磁吸装置2移至芯片混匀腔室13中心位置表面聚集磁珠后，可通过进出样口14抽出液体，更换混匀腔室13内的液体样本，即可实现磁珠与不同液体样本的混匀操作。

如图3所示为本实用新型第二实施例示意图，区别于第一实施例，在第二实施例中微流控芯片1包括分别覆盖在塑料基板11上下表面的两层弹性膜12，通过塑料基板11和两层弹性膜12之间合围形成密封的混匀腔室13。软磁性微结构15同样可以设置在弹性膜12的内表面并提供类似于第一实施例的效果。在使用两层弹性膜12的第二实施例中，可以模糊微流控芯片1的上、下表面概念，在需要的时候可以灵活的翻转使用微流控芯片1，同时混匀腔室13的上下表面均可以被挤压、敲打产生形变，提供较强的磁珠拍散效果。

如图4所示为本实用新型第三实施例示意图，当对应特定结构设备使用时，可以采用磁吸装置2与敲打装置3设置在同一侧的方式，实现较为紧凑的布局。适当调整弹性膜12位置、大小可以支持磁吸装置2与敲打装置3分别交替在同一侧执行操作。同时，如图4所示，在需要的情况下，塑料基板11上分别设置的两个连通混匀腔室13的进出样口14能够实现液体从一个进出样口14进入、另一个进出样口14吸出的单向通行效果，可以根据需要决定液体的流动方向。

以上所述仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换等都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求书的保护范围为准。

Claims (6)

1.一种液体磁珠主被动结合混匀的微流控芯片系统，其特征在于，包括微流控芯片和依据操作指令对微流控芯片执行预设操作的磁吸装置和敲打装置；

所述微流控芯片包括硬质的塑料基板和至少一层覆盖在塑料基板表面的弹性膜，所述塑料基板和弹性膜之间形成密封的混匀腔室，所述塑料基板上还设置有至少两个连通混匀腔室的进出样口；

所述磁吸装置依据操作指令位移接近或远离所述微流控芯片的混匀腔室外表面，并在位移接近混匀腔室外表面时对混匀腔室内液体磁珠施加磁力使磁珠吸附至混匀腔室内表面；

所述敲打装置依据操作指令位移接近或远离所述微流控芯片混匀腔室覆盖有弹性膜一侧的外表面，并在位移接近混匀腔室弹性膜一侧外表面时对弹性膜进行规律性敲打使弹性膜产生往复形变，进而使混匀腔室内液体磁珠产生振动。

2.如权利要求1所述的微流控芯片系统，其特征在于，所述微流控芯片还包括设置在混匀腔室内表面对应磁吸装置一侧的软磁性微结构，所述软磁性微结构影响磁吸装置对混匀腔室内液体磁珠施加磁力在混匀腔室内表面形成规律磁场。

3.如权利要求2所述的微流控芯片系统，其特征在于，所述软磁性微结构包括喷镀在混匀腔室内表面的阵列排布镍层。

4.如权利要求1所述的微流控芯片系统，其特征在于，所述微流控芯片包括分别覆盖在塑料基板上下表面的两层弹性膜，所述塑料基板和两层弹性膜之间形成密封的混匀腔室。

5.如权利要求4所述的微流控芯片系统，其特征在于，所述磁吸装置与敲打装置设置在混匀腔室的同侧，或，所述磁吸装置与敲打装置分别设置在混匀腔室的上下两侧。

6.如权利要求1所述的微流控芯片系统，其特征在于，所述微流控芯片设置有两个分别连通混匀腔室的进出样口。

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