CN219396053U - 一种微流控芯片通道压力控制装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种微流控芯片通道压力控制装置，微流控芯片通道压力控制装置包括气压发生模块、气压分配模块以及气压输出接口，所述气压分配模块包括调节阀，所述调节阀输入端通过管路与所述气压发生模块连通，所述调节阀输出端通过管路与所述气压输出接口连通。本实用新型的有益效果是：本实用新型通过将多种气压输出形式进行模块化集成实现微流控芯片的复杂操作，并且同时保持较好的可扩展性。

Description

一种微流控芯片通道压力控制装置

技术领域

本涉及细胞处理技术领域，尤其涉及一种微流控芯片通道压力控制装置。

背景技术

在对细胞处理的技术中特别是玻璃化冷冻处理技术中，需要保障细胞的处理精度，对于处理试剂的使用量，处理时间进行精确的控制。目前已经相关研究机构采用微流控芯片作为工具，来辅助实现对细胞的处理，然而微流控芯片的使用中，由于容纳的溶液较小，对于操作精度和控制的精度也较高；由于使用微流控芯片的过程中，为了实现对液体试剂流量流速及细胞运行进行控制，一定要配合一定的控制手段；在该领域特别是对于玻璃化冷冻处理的过程中，还是主要采用传统的人工直接控制，虽然也能够实现，但是对于操作者的经验和体力都具有很高要求，目前国内外的使用微流控芯片中至今没有出现过系统实现微流控芯片的处理进程自动或系统性控制的成熟方案，进而造成玻璃化冷冻处理技术的实施效率和效果都严重受制于有经验的操作工人的技艺熟练程度和人员工作时长。

实用新型内容

本实用新型提供了一种微流控芯片通道压力控制装置，包括气压发生模块、气压分配模块以及气压输出接口；

所述气压分配模块包括调节阀，所述调节阀输入端通过管路与所述气压发生模块连通，所述调节阀输出端通过管路与所述气压输出接口连通。

作为本实用新型的进一步改进，所述气压发生模块包括恒正压模块、恒负压模块、正压源模块、负压源模块、精调正压模块、精调负压模块，所述恒正压模块用于产生恒定的正气压，所述恒负压模块用于产生恒定的负气压，所述正压源模块用于产生正气压，所述正压源模块与所述精调正压模块相连，所述精调正压模块用于调节所述正压源模块输出的正气压，所述负压源模块用于产生负气压，所述负压源模块与所述精调负压模块相连，所述精调负压模块用于调节所述负压源模块输出的负气压。

作为本实用新型的进一步改进，所述调节阀具有多个，所述气压输出接口具有多个。例如所述调节阀与所述气压输出接口可以具有相同的数量。

作为本实用新型的进一步改进，所述调节阀包括第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀、第五调节阀，所述气压输出接口包括第一气压输出接口、第二气压输出接口、第三气压输出接口、第四气压输出接口、第五气压输出接口；

所述第一调节阀，所述第一调节阀的第一接口与所述恒正压模块连通，所述第一调节阀的第二接口与所述恒负压模块连通，所述第一调节阀的第三接口与所述第一气压输出接口连通，所述第一调节阀用于实现恒正压和恒负压的切换模式；

所述第二调节阀的第一接口与所述精调正压模块连通，所述第二调节阀的第二接口与外部的大气压连通，所述第二调节阀的第三接口与所述第二气压输出接口连通，所述第二调节阀用于实现精细调节正压和大气压的切换模式；

所述第三调节阀第一接口与所述精调负压模块连通，所述第三调节阀的第二接口与外部的大气压连通，所述第三调节阀的第三接口与所述第三气压输出接口连通，所述第三调节阀用于实现精细调节负压和大气压的切换模式；

所述第四调节阀的第一接口与所述恒正压模块连通，所述第四调节阀的第二接口与所述恒负压模块连通，所述第四调节阀的第三接口与外部的大气压连通，所述第一调节阀的第四接口与所述第四气压输出接口连通，所述第四调节阀用于实现恒正压、恒负压、以及大气压的切换模式；

所述第五调节阀的第一接口与所述精调正压模块连通，所述第五调节阀的第二接口与所述精调负压模块连通，所述第五调节阀的第三接口与外部的大气压连通，所述第五调节阀的第四接口与所述第五气压输出接口连通，所述第五调节阀用于实现精细调节正压、精细调节负压和大气压的切换模式。

作为本实用新型的进一步改进，所述气压输出接口与传输装置连接，传输装置与微流控芯片连接，所述微流控芯片包括气路层、夹在气路层和液路层中间的弹性薄膜，液路层设有多个液路通道，由气路层和弹性薄膜配合形成气动微阀，气动微阀用于控制液路层各个液路通道的开和关；

所述液路通道包括胞载入通道、细胞回收通道，所述气动微阀包括第四气动微阀、第五气动微阀，细胞载入通道设有第四气动微阀，细胞回收通道设有第五气动微阀；

所述液路通道还包括细胞处理通道、第一通道、第二通道、混合通道、第三通道、反冲通道以及废液通道，所述气动微阀包括第一气动微阀、第二气动微阀、第三气动微阀、第六气动微阀、第七气动微阀，所述细胞处理通道中设有细胞细胞处理区；

第一通道设有第一气动微阀，第二通道设有第二气动微阀，第二通道与第一通道连通；

混合通道一端与第一通道连通，混合通道另一端与细胞处理通道连通，第三通道与混合通道连通，第三通道设有第三气动微阀；

废液通道、细胞处理通道和细胞回收通道依次连通，废液通道设有第七气动微阀；

反冲通道与废液通道连通，反冲通道设有第六气动微阀，细胞载入通道与细胞处理通道连通；

所述第一气压输出接口为五个，五个第一气压输出接口一端与所述第一调节阀的第三接口进行并联，五个所述第一气压输出接口另一端分别与所述第一气动微阀、第二气动微阀、第三气动微阀、第六气动微阀、第七气动微阀的气路层的气路通道连通，从而实现第一气动微阀、第二气动微阀、第三气动微阀、第六气动微阀、第七气动微阀恒正压和恒负压的切换；

所述第二气压输出接口为三个，三个第二气压输出接口一端与所述第二调节阀的第三接口进行并联，三个所述第二气压输出接口另一端分别与第一通道、第二通道、反冲通道连通；

所述细胞载入通道与所述第二气压输出接口连通，或者，废液通道与所述第三气压输出接口连通；

所述第四气压输出接口为两个，两个第四气压输出接口一端与所述第四调节阀的第四接口进行并联，两个所述第四气压输出接口另一端分别与所述第四气动微阀、第五气动微阀的气路层的气路通道连通，从而实现第四气动微阀、第五气动微阀进行恒正压、恒负压、以及大气压的切换；

所述第五气压输出接口与所述第三通道连通。

作为本实用新型的进一步改进，所述微流控芯片还包括设置在液路通道上的坝体，所述坝体为两个，其中一个坝体与第四气动微阀位置对应，另一个坝体与第五气动微阀位置对应。

作为本实用新型的进一步改进，所述坝体为七个，七个坝体分别与第一气动微阀、第二气动微阀、第三气动微阀、第四气动微阀、第五气动微阀第六气动微阀、第七气动微阀的位置对应。

作为本实用新型的进一步改进，坝体为大致长条形状。

作为本实用新型的进一步改进，坝体设置在液路通道的底端。

作为本实用新型的进一步改进，坝体的上端高度不超过液路通道的高度。

作为本实用新型的进一步改进，所述坝体的高度占液路通道高度的50％以上，这样才便于坝体与微流控芯片的制造，同时较明显的实现拦截作用。

作为本实用新型的进一步改进，所述坝体的高度占液路通道高度的85-95％，因为坝体的拦截效果与空间大小成负相关，因此坝体越高，其与通道上壁之间的空间就越狭窄，拦截效果越好，但是过高的坝体又会使得液体的通过效率大大降低，处于85-95％才能兼顾各种性能，既能方便通过效率提高，也能够方便制造，又具有明显的拦截效果。

作为本实用新型的进一步改进，坝体与微流控芯片的液路通道是一体成型的方式形成。

作为本实用新型的进一步改进，坝体与微流控芯片的液路通道是通过粘接的方式设置在液路通道底端。

作为本实用新型的进一步改进，坝体与微流控芯片的材质相同。

作为本实用新型的进一步改进，坝体材质为PDMS。在微流控芯片通过模塑成型的方法在表面形成PDMS微结构，其翻模精度高，可以达到纳米(nm)级别，能够大大提高本发明中微流控芯片的控制精度。

作为本实用新型的进一步改进，弹性薄膜设置在微流控芯片的液路通道开口一侧的端面上。

作为本实用新型的进一步改进，所述弹性薄膜与坝体之间有间隙。

作为本实用新型的进一步改进，弹性薄膜覆盖坝体处。

作为本实用新型的进一步改进，液路通道有多个，弹性薄膜覆盖所有的液路通道。

作为本实用新型的进一步改进，弹性薄膜覆盖整个微流控芯片的范围。

作为本实用新型的进一步改进，弹性薄膜的厚度为50至250微米。

作为本实用新型的进一步改进，弹性薄膜材质为PDMS。

作为本实用新型的进一步改进，所述气压发生模块包括恒正压模块、恒负压模块、正压源模块、负压源模块、精调正压模块、精调负压模块，所述恒正压模块用于产生恒定的正气压，所述恒负压模块用于产生恒定的负气压，所述正压源模块用于产生正气压，所述正压源模块与所述精调正压模块相连，所述精调正压模块用于调节所述正压源模块输出的正气压，所述负压源模块用于产生负气压，所述负压源模块与所述精调负压模块相连，所述精调负压模块用于调节所述负压源模块输出的负气压；其特征在于：所述调节阀具有多个，所述气压输出接口具有多个；所述调节阀与所述气压输出接口具有相同的数量；

所述调节阀具有多个，包括第一调节阀、第二调节阀、第三调节阀、第四调节阀、第五调节阀；

所述气压输出接口具有多个，包括第一气压输出接口、第二气压输出接口、第三气压输出接口、第四气压输出接口、第五气压输出接口；

所述第一调节阀，所述第一调节阀的第一接口与所述恒正压模块连通，所述第一调节阀的第二接口与所述恒负压模块连通，所述第一调节阀的第三接口与所述第一气压输出接口连通，所述第一调节阀用于实现恒正压和恒负压的切换模式；

所述第二调节阀的第一接口与所述精调正压模块连通，所述第二调节阀的第二接口与外部的大气压连通，所述第二调节阀的第三接口与所述第二气压输出接口连通，所述第二调节阀用于实现精细调节正压和大气压的切换模式；

所述第三调节阀第一接口与所述精调负压模块连通，所述第三调节阀的第二接口与外部的大气压连通，所述第三调节阀的第三接口与所述第三气压输出接口连通，所述第三调节阀用于实现精细调节负压和大气压的切换模式；

所述第四调节阀的第一接口与所述恒正压模块连通，所述第四调节阀的第二接口与所述恒负压模块连通，所述第四调节阀的第三接口与外部的大气压连通，所述第一调节阀的第四接口与所述第四气压输出接口连通，所述第四调节阀用于实现恒正压、恒负压、以及大气压的切换模式；

所述第五调节阀的第一接口与所述精调正压模块连通，所述第五调节阀的第二接口与所述精调负压模块连通，所述第五调节阀的第三接口与外部的大气压连通，所述第五调节阀的第四接口与所述第五气压输出接口连通，所述第五调节阀用于实现精细调节正压、精细调节负压和大气压的切换模式；

所述气压输出接口与传输装置连接，传输装置与微流控芯片连接；所述微流控芯片包括气路层、液路层，夹在气路层和液路层中间的弹性薄膜，液路层设有多个液路通道，由气路层和弹性薄膜配合形成气动微阀，气动微阀用于控制液路层各个液路通道的开和关；

所述液路通道包括胞载入通道、细胞回收通道，所述气动微阀包括第四气动微阀、第五气动微阀，细胞载入通道设有第四气动微阀，细胞回收通道设有第五气动微阀；

所述液路通道还包括细胞处理通道、第一通道、第二通道、混合通道、第三通道、反冲通道以及废液通道，所述气动微阀包括第一气动微阀、第二气动微阀、第三气动微阀、第六气动微阀、第七气动微阀，所述细胞处理通道中设有细胞细胞处理区；

第一通道设有第一气动微阀，第二通道设有第二气动微阀，第二通道与第一通道连通；

混合通道一端与第一通道连通，混合通道另一端与细胞处理通道连通，第三通道与混合通道连通，第三通道设有第三气动微阀；

废液通道、细胞处理通道和细胞回收通道依次连通，废液通道设有第七气动微阀；

反冲通道与废液通道连通，反冲通道设有第六气动微阀，细胞载入通道与细胞处理通道连通；

所述第一气压输出接口为五个，五个第一气压输出接口一端与所述第一调节阀的第三接口进行并联，五个所述第一气压输出接口另一端分别与所述第一气动微阀、第二气动微阀、第三气动微阀、第六气动微阀、第七气动微阀的气路层的气路通道连通，从而实现第一气动微阀、第二气动微阀、第三气动微阀、第六气动微阀、第七气动微阀恒正压和恒负压的切换；

所述第二气压输出接口为三个，三个第二气压输出接口一端与所述第二调节阀的第三接口进行并联，三个所述第二气压输出接口另一端分别与第一通道、第二通道、反冲通道连通；

所述细胞载入通道与所述第二气压输出接口连通，或者，废液通道与所述第三气压输出接口连通；

所述第四气压输出接口为两个，两个第四气压输出接口一端与所述第四调节阀的第四接口进行并联，两个所述第四气压输出接口另一端分别与所述第四气动微阀、第五气动微阀的气路层的气路通道连通，从而实现第四气动微阀、第五气动微阀进行恒正压、恒负压、以及大气压的切换；

所述第五气压输出接口与所述第三通道连通；所述微流控芯片还包括设置在液路通道上的坝体，所述坝体为两个，其中一个坝体与第四气动微阀位置对应，另一个坝体与第五气动微阀位置对应；所述坝体为七个，七个坝体分别与第一气动微阀、第二气动微阀、第三气动微阀、第四气动微阀、第五气动微阀第六气动微阀、第七气动微阀的位置对应；坝体为大致长条形状；坝体设置在液路通道的底端，坝体的上端高度不超过液路通道的高度，所述坝体的高度占液路通道高度的50％以上；所述坝体的高度占液路通道高度的85-95％；坝体与微流控芯片的液路通道是一体成型的方式形成；所述弹性薄膜与坝体之间有间隙；弹性薄膜的厚度为50至250微米；弹性薄膜的厚度为75～150微米。

本实用新型的有益效果是：本实用新型针对现有技术中的技术空白，通过在玻璃化冷冻处理设备的微流控芯片使用中的操作特点，设计了一套适用于玻璃化冷冻处理设备中的微流控芯片通道压力控制方法以及对应的调压模块产品；通过将多种气压输出形式进行模块化集成实现微流控芯片的复杂操作，并且同时保持较好的可扩展性，系统的解决了玻璃化冷冻处理设备中对微流控芯片的调压控制难题，并配合具有改进了结构和功能的微流控芯片，将玻璃化冷冻处理的操作进一步的标准化、精确化，降低了对人员操作的依赖程度，提高了玻璃化冷冻处理的效率和效果。

附图说明

图1是微流控芯片通道压力控制装置的原理图；

图2是微流控芯片原理示意图；

图3是气动微阀与液路通道配合示意图。

具体实施方式

本实用新型公开了一种微流控芯片通道压力控制方法及微流控芯片通道压力控制装置，微流控芯片通道压力控制装置包括恒正压和恒负压的切换模式、精细调节正压和大气压的切换模式、精细调节负压和大气压的切换模式、以及恒正压、恒负压、以及大气压的切换模式和精细调节正压、精细调节负压和大气压的切换模式。

微流控芯片的第一气动微阀V1、第二气动微阀V2、第三气动微阀V3、第六气动微阀V6、第七气动微阀V7采用恒正压和恒负压的切换模式；例如，当第一气动微阀V1处于恒正压模式，那么，弹性薄膜7向下发生弯曲，阻断液路通道，此时第一气动微阀V1就被称为是关闭的；当第一气动微阀V1处于恒负压模式，那么，弹性薄膜7向上发生弯曲，使液路通道变大，此时第一气动微阀V1就被称为是打开的。

第一通道11、第二通道12、反冲通道15采用精细调节正压和大气压的切换模式。

细胞载入通道8采用精细调节正压和大气压的切换模式，或者，细胞载入通道8采用精细调节负压和大气压的切换模式。

第四气动微阀V4和第五气动微阀V5采用恒正压、恒负压、以及大气压的切换模式；例如，当第五气动微阀V5处于恒正压模式，那么，弹性薄膜7向下发生弯曲，阻断液路通道，此时第五气动微阀V5就被称为是关闭的；当第五气动微阀V5处于恒负压模式，那么，弹性薄膜7向上发生弯曲，使液路通道变大，此时第五气动微阀V5就被称为是打开的；当第五气动微阀V5处于大气压模式，那么，弹性薄膜7既不向下发生弯曲也不向上弯曲，弹性薄膜7恢复平面状态，此时第五气动微阀V5处于不加压档。

第三通道14采用精细调节正压、精细调节负压和大气压的切换模式。

微流控芯片通道压力控制方法包括如下步骤：

步骤1：从微流控芯片的第一通道11中注入溶液1；优选为，从第一通道11中注入溶液1，施加正压驱动溶液1进入除了细胞载入通道8和细胞回收通道10之外的液路通道。作为步骤1的最优实施例：关闭和打开相应的气动微阀(例如，关闭第四气动微阀V4和第五气动微阀V5，打开第一气动微阀V1、第二气动微阀V2、第三气动微阀V3、第六气动微阀V6、第七气动微阀V7)，从第一通道11中注入溶液1，施加正压驱动溶液1进入除了细胞载入通道8和细胞回收通道10之外的液路通道；

步骤2：施加压力驱动溶液1进入微流控芯片的细胞载入通道8，优选为，施加正压驱动溶液1充满细胞载入通道8。作为步骤2的最优实施例：关闭相应的气动微阀(例如，关闭第二气动微阀V2、第三气动微阀V3、第六气动微阀V6、第七气动微阀V7，打开第四气动微阀V4)，施加正压驱动溶液1进入细胞载入通道8；

步骤3：施加压力将细胞载入微流控芯片的细胞载入通道8，优选为，施加正压将细胞载入微流控芯片的细胞载入通道8。作为步骤3的最优实施例：关闭和打开相应的气动微阀(例如，关闭第一气动微阀V1，打开第七气动微阀V7)，施加正压将细胞载入细胞载入通道8中。

步骤4：施加压力将细胞载入微流控芯片的细胞处理通道9中，优选为，施加正压将细胞载入细胞处理通道9中，作为步骤4的最优实施例：当在细胞载入通道8中的坝体17前观察到细胞时，细胞越过坝体17，继续行进至细胞处理通道9中。

步骤5：施加压力将细胞加载至微流控芯片的细胞处理通道9中的细胞处理区T，例如，施加正压将细胞加载至细胞处理区T处，或者，施加负压将细胞加载至细胞处理区T处。

步骤6：施加正压驱动溶液1和溶液2分别经第一通道11和第二通道12进入微流控芯片中的细胞处理通道9。作为步骤6的最优实施例：关闭和打开相应的气动微阀(例如，打开第一气动微阀V1和第二气动微阀V2，关闭第四气动微阀V4)，施加正压驱动溶液1和溶液2分别从第一通道11和第二通道12进入细胞处理通道；

步骤7：反复切换正压和负压，驱动溶液3经第三通道14进入微流控芯片中的细胞处理通道9对细胞进行来回冲洗。作为步骤7的最优实施例：关闭和打开相应的气动微阀(例如，关闭第一气动微阀V1和第二气动微阀V2，打开第三气动微阀V3)，反复切换正压和负压，驱动溶液3从第三通道14进入对细胞进行来回冲洗，并最终回归细胞处理区处。

步骤8：施加正压驱动用于反冲的溶液3，使溶液3经反冲通道15进入微流控芯片对细胞进行反冲，并通过微流控芯片中的细胞回收通道10回收细胞。作为步骤8的最优实施例：关闭和打开相应的气动微阀(例如，关闭第三气动微阀V3和第七气动微阀V7，打开第六气动微阀V6和第五气动微阀V5)，施加正压驱动用于反冲的溶液3从反冲通道15进入对细胞进行反冲，并通过细胞回收通道10进行回收；例如，气动微阀处于恒正压模式或大气压模式时，所述气动微阀处的坝体17阻挡细胞和溶液进入细胞回收通道10；在所述气动微阀处于恒负压模式时，打开所述气动微阀，细胞和溶液进入细胞回收通道10。

细胞处理区T是指可以将细胞暂时定位、相对位置固定的部件或位置或区域等各种实现形式，以便后续细胞处理过程中，确定细胞的位置，实现对细胞的处理。

在所述步骤3中，坝体17阻拦细胞的具体实施例是：关闭第一气动微阀V1，打开第七气动微阀V7，将第四气动微阀V4切至大气压模式(不加压档)，将细胞载入细胞载入通道8，第四气动微阀V4处的坝体17阻挡细胞；在步骤4中，当在第四气动微阀V4处的坝体17前观察到细胞时，将第四气动微阀V4切换至恒负压模式，此时，第四气动微阀V4处的坝体17上方弹性薄膜7向上突起，产生足够空间让细胞可以越过坝体17，继续行进至细胞细胞处理区T。本实用新型利用第四气动微阀V4处的坝体17及其上方弹性薄膜7的配合，通过对溶液中细胞的选择性截留，实现过程可控的细胞载入，从而提高细胞的安全性。

在第五气动微阀V5处于恒正压模式或大气压模式时，第五气动微阀V5处的坝体17阻挡细胞和溶液进入细胞回收通道10；在第五气动微阀V5处于恒负压模式时，打开第五气动微阀V5，细胞和溶液进入细胞回收通道10。本实用新型通过第五气动微阀V5处的坝体17拦截溶液，使溶液不能够进入细胞回收通道10，在进行细胞回收时，通过调节反冲时的压强和时间来控制回收时裹挟细胞的溶液体积，且该操作具有很好的重现性。

坝体17为大致长条形状，坝体17设置在液路通道的底端。

坝体17的上端高度不超过液路通道的高度，例如，所述坝体17的高度占液路通道高度的50％以上，这样才便于坝体与微流控芯片的制造，同时较明显的实现拦截作用，优选为所述坝体17的高度占液路通道高度的85-95％，因为坝体17的拦截效果与空间大小成负相关，因此坝体17越高，其与通道上壁之间的空间就越狭窄，拦截效果越好，所以本实用新型优选为所述坝体17的高度占液路通道高度的85-95％。

坝体17与微流控芯片的液路通道是一体成型的方式形成的一体结构，或者，坝体17与微流控芯片的液路通道是通过粘接的方式设置在液路通道底端。

坝体17与微流控芯片的材质可以相同。优选为，坝体17材质为PDMS。在微流控芯片通过模塑成型的方法在表面形成PDMS微结构，其翻模精度高，可以达到纳米(nm)级别，能够大大提高本发明中微流控芯片的控制精度。PDMS的中文名称是聚二甲基硅氧烷。

气动微阀包括弹性薄膜7，弹性薄膜7设置在微流控芯片的液路通道开口一侧的端面上，所述弹性薄膜7与坝体17之间有间隙。

弹性薄膜7覆盖坝体17处，或者，液路通道有多个，弹性薄膜7覆盖所有的液路通道；或者，弹性薄膜7覆盖整个微流控芯片的范围。

弹性薄膜7的厚度为50至250微米，优选75～150微米，因为在75～150微米，既便于制造，也能够具有更好的弹性，在控制中响应灵敏度更高。

弹性薄膜7材质为PDMS，在微流控芯片通过模塑成型的方法在表面形成PDMS微结构，其翻模精度高，可以达到纳米(nm)级别，能够大大提高本发明中微流控芯片的控制精度。

如图1至3所示，本实用新型还公开了一种用于玻璃化冷冻处理的微流控芯片通道压力控制装置，包括气压发生模块110、气压分配模块120以及气压输出接口130，所述气压分配模块120包括调节阀，所述调节阀具有多个，所述气压输出接口具有多个。所述调节阀输入端通过管路与所述气压发生模块110连通，所述调节阀输出端通过管路与所述气压输出接口130连通。

气压输出接口130用于与传输装置连接，传输装置与微流控芯片连接。

所述气压发生模块110包括恒正压模块111、恒负压模块112、正压源模块113、负压源模块114、精调正压模块115、精调负压模块116，所述恒正压模块111用于产生恒定的正气压，所述恒负压模块112用于产生恒定的负气压，所述正压源模块113用于产生正气压，所述正压源模块113与所述精调正压模块115相连，所述精调正压模块115用于调节所述正压源模块113输出的正气压，所述负压源模块114用于产生负气压，所述负压源模块114与所述精调负压模块116相连，所述精调负压模块116用于调节所述负压源模块114输出的负气压。

所述调节阀与所述气压输出接口具有相同的数量，并实现具有一一对应关系。所述调节阀包括第一调节阀121、第二调节阀122、第三调节阀123、第四调节阀124、第五调节阀125，所述气压输出接口130包括第一气压输出接口、第二气压输出接口、第三气压输出接口、第四气压输出接口、第五气压输出接口；

所述第一调节阀121，所述第一调节阀121的第一接口与所述恒正压模块111连通，所述第一调节阀121的第二接口与所述恒负压模块112连通，所述第一调节阀121的第三接口与所述第一气压输出接口连通，所述第一调节阀121用于实现恒正压和恒负压的切换模式；

所述第二调节阀122的第一接口与所述精调正压模块115连通，所述第二调节阀122的第二接口与外部的大气压连通，所述第二调节阀122的第三接口与所述第二气压输出接口连通，所述第二调节阀122用于实现精细调节正压和大气压的切换模式；

所述第三调节阀123第一接口与所述精调负压模块116连通，所述第三调节阀123的第二接口与外部的大气压连通，所述第三调节阀123的第三接口与所述第三气压输出接口连通，所述第三调节阀123用于实现精细调节负压和大气压的切换模式；

所述第四调节阀124的第一接口与所述恒正压模块111连通，所述第四调节阀124的第二接口与所述恒负压模块112连通，所述第四调节阀124的第三接口与外部的大气压连通，所述第一调节阀121的第四接口与所述第四气压输出接口连通，所述第四调节阀124用于实现恒正压、恒负压、以及大气压的切换模式；

所述第五调节阀125的第一接口与所述精调正压模块115连通，所述第五调节阀125的第二接口与所述精调负压模块116连通，所述第五调节阀125的第三接口与外部的大气压连通，所述第五调节阀125的第四接口与所述第五气压输出接口连通，所述第五调节阀125用于实现精细调节正压、精细调节负压和大气压的切换模式。

该微流控芯片通道压力控制装置还包括微流控芯片，所述微流控芯片包括气路层6、夹在气路层6和液路层1中间的弹性薄膜7，液路层1设有多个液路通道，由气路层6和弹性薄膜7配合形成气动微阀，气动微阀用于控制液路层1各个液路通道的开和关；

所述液路通道包括细胞载入通道8、细胞回收通道10，所述气动微阀包括第四气动微阀V4、第五气动微阀V5，细胞载入通道8设有第四气动微阀V4，细胞回收通道10设有第五气动微阀V5；

所述液路通道还包括细胞处理通道9、第一通道11、第二通道12、混合通道13、第三通道14、反冲通道15以及废液通道16，所述气动微阀包括第一气动微阀V1、第二气动微阀V2、第三气动微阀V3、第六气动微阀V6、第七气动微阀V7，所述细胞处理通道9中设有细胞细胞处理区T；

第一通道11设有第一气动微阀V1，第二通道12设有第二气动微阀V2，第二通道12与第一通道11连通；

混合通道13一端与第一通道11连通，混合通道13另一端与细胞处理通道9连通，第三通道14与混合通道13连通，第三通道14设有第三气动微阀V3；

废液通道16、细胞处理通道9和细胞回收通道10依次连通，废液通道16设有第七气动微阀V7；

反冲通道15与废液通道16连通，反冲通道15设有第六气动微阀V6，细胞载入通道8与细胞处理通道9连通；

所述第一气压输出接口为五个，五个第一气压输出接口一端与所述第一调节阀121的第三接口进行并联，五个所述第一气压输出接口另一端分别与所述第一气动微阀V1、第二气动微阀V2、第三气动微阀V3、第六气动微阀V6、第七气动微阀V7的气路层6的气路通道连通，从而实现第一气动微阀V1、第二气动微阀V2、第三气动微阀V3、第六气动微阀V6、第七气动微阀V7恒正压和恒负压的切换；

所述第二气压输出接口为三个，三个第二气压输出接口一端与所述第二调节阀122的第三接口进行并联，三个所述第二气压输出接口另一端分别与第一通道11、第二通道12、反冲通道15连通；

所述细胞载入通道8与所述第二气压输出接口连通，或者，废液通道16与所述第三气压输出接口连通；

所述第四气压输出接口为两个，两个第四气压输出接口一端与所述第四调节阀124的第四接口进行并联，两个所述第四气压输出接口另一端分别与所述第四气动微阀V4、第五气动微阀V5的气路层6的气路通道连通，从而实现第四气动微阀V4、第五气动微阀V5进行恒正压、恒负压、以及大气压的切换；

所述第五气压输出接口与所述第三通道14连通。

所述微流控芯片还包括设置在液路通道上的坝体17，所述坝体17为两个，其中一个坝体17与第四气动微阀V4位置对应，另一个坝体17与第五气动微阀V5位置对应。

所述坝体17为七个，七个坝体17分别与第一气动微阀V1、第二气动微阀V2、第三气动微阀V3、第四气动微阀V4、第五气动微阀V5第六气动微阀V6、第七气动微阀V7的位置对应。

坝体17为大致长条形状，坝体17设置在液路通道的底端。

坝体17的上端高度不超过液路通道的高度，例如，所述坝体17的高度占液路通道高度的50％以上，优选为所述坝体17的高度占液路通道高度的85-95％。

坝体17与微流控芯片的液路通道是一体成型的方式形成的一体结构，或者，坝体17与微流控芯片的液路通道是通过粘接的方式设置在液路通道底端。

坝体17与微流控芯片的材质可以相同。优选为，坝体17材质为PDMS，在微流控芯片通过模塑成型的方法在表面形成PDMS微结构，其翻模精度高，可以达到纳米(nm)级别，能够大大提高本发明中微流控芯片的控制精度。

气动微阀包括弹性薄膜7，弹性薄膜7设置在微流控芯片的液路通道开口一侧的端面上，所述弹性薄膜7与坝体17之间有间隙。

弹性薄膜7覆盖坝体17处，或者，液路通道有多个，弹性薄膜7覆盖所有的液路通道；或者，弹性薄膜7覆盖整个微流控芯片的范围。

弹性薄膜7的厚度为50至250微米，优选75～150微米，因为在75～150微米，既便于制造，也能够具有更好的弹性，在控制中响应灵敏度更高。

弹性薄膜7材质为PDMS，在微流控芯片通过模塑成型的方法在表面形成PDMS微结构，其翻模精度高，可以达到纳米(nm)级别，能够大大提高本发明中微流控芯片的控制精度。

气动微阀的原理：当向气路层6中的气路通道内施加负压，气路通道下的弹性薄膜7向上发生弯曲，向气路层6中的气路通道空间方向收缩，可以使得液路层的坝体17与弹性薄膜7的通路变大，以便通过更多的流体以及方便处理的细胞通过；相应的，为了实现对液路通道的完全阻隔，也可以向气路层6中的气路通道内注入正压，气路通道下的弹性薄膜7向下发生弯曲，使得弹性薄膜7与坝体17接触，从而可以实现对液路通道的隔断；当撤去正压时(大气压模式)，弹性薄膜7恢复，弹性薄膜7与坝体17之间恢复一定的间隙，弹性薄膜7可以在几种状态下来回切换，从而实现气动微阀控制。

本实用新型通过将多种气压输出形式进行模块化集成实现微流控芯片的复杂操作，并且同时保持较好的可扩展性。

以上内容是结合具体的优选实施方式对本实用新型所作的进一步详细说明，不能认定本实用新型的具体实施只局限于这些说明。对于本实用新型所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本实用新型的保护范围。

Claims (18)

1.一种微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：包括气压发生模块(110)、气压分配模块(120)以及气压输出接口(130)；

所述气压分配模块(120)包括调节阀，所述调节阀输入端通过管路与所述气压发生模块(110)连通，所述调节阀输出端通过管路与所述气压输出接口(130)连通。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：所述气压发生模块(110)包括恒正压模块(111)、恒负压模块(112)、正压源模块(113)、负压源模块(114)、精调正压模块(115)、精调负压模块(116)，所述恒正压模块(111)用于产生恒定的正气压，所述恒负压模块(112)用于产生恒定的负气压，所述正压源模块(113)用于产生正气压，所述正压源模块(113)与所述精调正压模块(115)相连，所述精调正压模块(115)用于调节所述正压源模块(113)输出的正气压，所述负压源模块(114)用于产生负气压，所述负压源模块(114)与所述精调负压模块(116)相连，所述精调负压模块(116)用于调节所述负压源模块(114)输出的负气压。

3.根据权利要求1-2任一项所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：所述调节阀具有多个，所述气压输出接口具有多个。

4.根据权利要求3所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：所述调节阀与所述气压输出接口具有相同的数量。

5.根据权利要求2所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：所述调节阀具有多个，包括第一调节阀(121)、第二调节阀(122)、第三调节阀(123)、第四调节阀(124)、第五调节阀(125)；

所述气压输出接口具有多个，包括第一气压输出接口、第二气压输出接口、第三气压输出接口、第四气压输出接口、第五气压输出接口；

所述第一调节阀(121)，所述第一调节阀(121)的第一接口与所述恒正压模块(111)连通，所述第一调节阀(121)的第二接口与所述恒负压模块(112)连通，所述第一调节阀(121)的第三接口与所述第一气压输出接口连通，所述第一调节阀(121)用于实现恒正压和恒负压的切换模式；所述第二调节阀(122)的第一接口与所述精调正压模块(115)连通，所述第二调节阀(122)的第二接口与外部的大气压连通，所述第二调节阀(122)的第三接口与所述第二气压输出接口连通，所述第二调节阀(122)用于实现精细调节正压和大气压的切换模式；

所述第三调节阀(123)第一接口与所述精调负压模块(116)连通，所述第三调节阀(123)的第二接口与外部的大气压连通，所述第三调节阀(123)的第三接口与所述第三气压输出接口连通，所述第三调节阀(123)用于实现精细调节负压和大气压的切换模式；

所述第四调节阀(124)的第一接口与所述恒正压模块(111)连通，所述第四调节阀(124)的第二接口与所述恒负压模块(112)连通，所述第四调节阀(124)的第三接口与外部的大气压连通，所述第一调节阀(121)的第四接口与所述第四气压输出接口连通，所述第四调节阀(124)用于实现恒正压、恒负压、以及大气压的切换模式；

所述第五调节阀(125)的第一接口与所述精调正压模块(115)连通，所述第五调节阀(125)的第二接口与所述精调负压模块(116)连通，所述第五调节阀(125)的第三接口与外部的大气压连通，所述第五调节阀(125)的第四接口与所述第五气压输出接口连通，所述第五调节阀(125)用于实现精细调节正压、精细调节负压和大气压的切换模式。

6.根据权利要求1或2所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：所述气压输出接口(130)与传输装置连接，传输装置与微流控芯片连接。

7.根据权利要求1或2所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：所述微流控芯片包括气路层(6)、液路层，夹在气路层(6)和液路层(1)中间的弹性薄膜(7)，液路层(1)设有多个液路通道，由气路层(6)和弹性薄膜(7)配合形成气动微阀，气动微阀用于控制液路层(1)各个液路通道的开和关。

8.根据权利要求5所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：所述微流控芯片包括气路层(6)、液路层，夹在气路层(6)和液路层(1)中间的弹性薄膜(7)，液路层(1)设有多个液路通道，由气路层(6)和弹性薄膜(7)配合形成气动微阀，气动微阀用于控制液路层(1)各个液路通道的开和关；所述液路通道包括胞载入通道(8)、细胞回收通道(10)，所述气动微阀包括第四气动微阀(V4)、第五气动微阀(V5)，细胞载入通道(8)设有第四气动微阀(V4)，细胞回收通道(10)设有第五气动微阀(V5)；

所述液路通道还包括细胞处理通道(9)、第一通道(11)、第二通道(12)、混合通道(13)、第三通道(14)、反冲通道(15)以及废液通道(16)，所述气动微阀包括第一气动微阀(V1)、第二气动微阀(V2)、第三气动微阀(V3)、第六气动微阀(V6)、第七气动微阀(V7)，所述细胞处理通道(9)中设有细胞细胞处理区(T)；

第一通道(11)设有第一气动微阀(V1)，第二通道(12)设有第二气动微阀(V2)，第二通道(12)与第一通道(11)连通；

混合通道(13)一端与第一通道(11)连通，混合通道(13)另一端与细胞处理通道(9)连通，第三通道(14)与混合通道(13)连通，第三通道(14)设有第三气动微阀(V3)；

废液通道(16)、细胞处理通道(9)和细胞回收通道(10)依次连通，废液通道(16)设有第七气动微阀(V7)；

反冲通道(15)与废液通道(16)连通，反冲通道(15)设有第六气动微阀(V6)，细胞载入通道(8)与细胞处理通道(9)连通；

所述第一气压输出接口为五个，五个第一气压输出接口一端与所述第一调节阀(121)的第三接口进行并联，五个所述第一气压输出接口另一端分别与所述第一气动微阀(V1)、第二气动微阀(V2)、第三气动微阀(V3)、第六气动微阀(V6)、第七气动微阀(V7)的气路层(6)的气路通道连通，从而实现第一气动微阀(V1)、第二气动微阀(V2)、第三气动微阀(V3)、第六气动微阀(V6)、第七气动微阀(V7)恒正压和恒负压的切换；

所述第二气压输出接口为三个，三个第二气压输出接口一端与所述第二调节阀(122)的第三接口进行并联，三个所述第二气压输出接口另一端分别与第一通道(11)、第二通道(12)、反冲通道(15)连通；

所述细胞载入通道(8)与所述第二气压输出接口连通，或者，废液通道(16)与所述第三气压输出接口连通；

所述第四气压输出接口为两个，两个第四气压输出接口一端与所述第四调节阀(124)的第四接口进行并联，两个所述第四气压输出接口另一端分别与所述第四气动微阀(V4)、第五气动微阀(V5)的气路层(6)的气路通道连通，从而实现第四气动微阀(V4)、第五气动微阀(V5)进行恒正压、恒负压、以及大气压的切换；

所述第五气压输出接口与所述第三通道(14)连通。

9.根据权利要求7所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：所述微流控芯片还包括设置在液路通道上的坝体(17)，所述坝体(17)为两个，其中一个坝体(17)与第四气动微阀(V4)位置对应，另一个坝体(17)与第五气动微阀(V5)位置对应。

10.根据权利要求9所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：所述坝体(17)为七个，七个坝体(17)分别与第一气动微阀(V1)、第二气动微阀(V2)、第三气动微阀(V3)、第四气动微阀(V4)、第五气动微阀(V5)第六气动微阀(V6)、第七气动微阀(V7)的位置对应。

11.根据权利要求9或10所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于，坝体(17)为大致长条形状。

12.根据权利要求9或10所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于，坝体(17)设置在液路通道的底端，坝体(17)的上端高度不超过液路通道的高度，所述坝体(17)的高度占液路通道高度的50％以上。

13.根据权利要求12所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：所述坝体(17)的高度占液路通道高度的85-95％。

14.根据权利要求9或10所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：坝体(17)与微流控芯片的液路通道是一体成型的方式形成。

15.根据权利要求7所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：所述弹性薄膜(7)与坝体(17)之间有间隙。

16.根据权利要求7所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：弹性薄膜(7)的厚度为50至250微米。

17.根据权利要求16所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：弹性薄膜(7)的厚度为75～150微米。

18.根据权利要求1所述的微流控芯片通道压力控制装置，其特征在于：所述气压发生模块(110)包括恒正压模块(111)、恒负压模块(112)、正压源模块(113)、负压源模块(114)、精调正压模块(115)、精调负压模块(116)，所述恒正压模块(111)用于产生恒定的正气压，所述恒负压模块(112)用于产生恒定的负气压，所述正压源模块(113)用于产生正气压，所述正压源模块(113)与所述精调正压模块(115)相连，所述精调正压模块(115)用于调节所述正压源模块(113)输出的正气压，所述负压源模块(114)用于产生负气压，所述负压源模块(114)与所述精调负压模块(116)相连，所述精调负压模块(116)用于调节所述负压源模块(114)输出的负气压；其特征在于：所述调节阀具有多个，所述气压输出接口具有多个；所述调节阀与所述气压输出接口具有相同的数量；

所述调节阀具有多个，包括第一调节阀(121)、第二调节阀(122)、第三调节阀(123)、第四调节阀(124)、第五调节阀(125)；

所述气压输出接口具有多个，包括第一气压输出接口、第二气压输出接口、第三气压输出接口、第四气压输出接口、第五气压输出接口；

所述第一调节阀(121)，所述第一调节阀(121)的第一接口与所述恒正压模块(111)连通，所述第一调节阀(121)的第二接口与所述恒负压模块(112)连通，所述第一调节阀(121)的第三接口与所述第一气压输出接口连通，所述第一调节阀(121)用于实现恒正压和恒负压的切换模式；所述第二调节阀(122)的第一接口与所述精调正压模块(115)连通，所述第二调节阀(122)的第二接口与外部的大气压连通，所述第二调节阀(122)的第三接口与所述第二气压输出接口连通，所述第二调节阀(122)用于实现精细调节正压和大气压的切换模式；

所述第三调节阀(123)第一接口与所述精调负压模块(116)连通，所述第三调节阀(123)的第二接口与外部的大气压连通，所述第三调节阀(123)的第三接口与所述第三气压输出接口连通，所述第三调节阀(123)用于实现精细调节负压和大气压的切换模式；

所述第四调节阀(124)的第一接口与所述恒正压模块(111)连通，所述第四调节阀(124)的第二接口与所述恒负压模块(112)连通，所述第四调节阀(124)的第三接口与外部的大气压连通，所述第一调节阀(121)的第四接口与所述第四气压输出接口连通，所述第四调节阀(124)用于实现恒正压、恒负压、以及大气压的切换模式；

所述第五调节阀(125)的第一接口与所述精调正压模块(115)连通，所述第五调节阀(125)的第二接口与所述精调负压模块(116)连通，所述第五调节阀(125)的第三接口与外部的大气压连通，所述第五调节阀(125)的第四接口与所述第五气压输出接口连通，所述第五调节阀(125)用于实现精细调节正压、精细调节负压和大气压的切换模式；

所述气压输出接口(130)与传输装置连接，传输装置与微流控芯片连接；所述微流控芯片包括气路层(6)、液路层，夹在气路层(6)和液路层(1)中间的弹性薄膜(7)，液路层(1)设有多个液路通道，由气路层(6)和弹性薄膜(7)配合形成气动微阀，气动微阀用于控制液路层(1)各个液路通道的开和关；

所述液路通道包括胞载入通道(8)、细胞回收通道(10)，所述气动微阀包括第四气动微阀(V4)、第五气动微阀(V5)，细胞载入通道(8)设有第四气动微阀(V4)，细胞回收通道(10)设有第五气动微阀(V5)；所述液路通道还包括细胞处理通道(9)、第一通道(11)、第二通道(12)、混合通道(13)、第三通道(14)、反冲通道(15)以及废液通道(16)，所述气动微阀包括第一气动微阀(V1)、第二气动微阀(V2)、第三气动微阀(V3)、第六气动微阀(V6)、第七气动微阀(V7)，所述细胞处理通道(9)中设有细胞细胞处理区(T)；

第一通道(11)设有第一气动微阀(V1)，第二通道(12)设有第二气动微阀(V2)，第二通道(12)与第一通道(11)连通；

混合通道(13)一端与第一通道(11)连通，混合通道(13)另一端与细胞处理通道(9)连通，第三通道(14)与混合通道(13)连通，第三通道(14)设有第三气动微阀(V3)；

废液通道(16)、细胞处理通道(9)和细胞回收通道(10)依次连通，废液通道(16)设有第七气动微阀(V7)；

反冲通道(15)与废液通道(16)连通，反冲通道(15)设有第六气动微阀(V6)，细胞载入通道(8)与细胞处理通道(9)连通；所述第一气压输出接口为五个，五个第一气压输出接口一端与所述第一调节阀(121)的第三接口进行并联，五个所述第一气压输出接口另一端分别与所述第一气动微阀(V1)、第二气动微阀(V2)、第三气动微阀(V3)、第六气动微阀(V6)、第七气动微阀(V7)的气路层(6)的气路通道连通，从而实现第一气动微阀(V1)、第二气动微阀(V2)、第三气动微阀(V3)、第六气动微阀(V6)、第七气动微阀(V7)恒正压和恒负压的切换；

所述第二气压输出接口为三个，三个第二气压输出接口一端与所述第二调节阀(122)的第三接口进行并联，三个所述第二气压输出接口另一端分别与第一通道(11)、第二通道(12)、反冲通道(15)连通；

所述细胞载入通道(8)与所述第二气压输出接口连通，或者，废液通道(16)与所述第三气压输出接口连通；

所述第四气压输出接口为两个，两个第四气压输出接口一端与所述第四调节阀(124)的第四接口进行并联，两个所述第四气压输出接口另一端分别与所述第四气动微阀(V4)、第五气动微阀(V5)的气路层(6)的气路通道连通，从而实现第四气动微阀(V4)、第五气动微阀(V5)进行恒正压、恒负压、以及大气压的切换；

所述第五气压输出接口与所述第三通道(14)连通；所述微流控芯片还包括设置在液路通道上的坝体(17)，所述坝体(17)为两个，其中一个坝体(17)与第四气动微阀(V4)位置对应，另一个坝体(17)与第五气动微阀(V5)位置对应；所述坝体(17)为七个，七个坝体(17)分别与第一气动微阀(V1)、第二气动微阀(V2)、第三气动微阀(V3)、第四气动微阀(V4)、第五气动微阀(V5)第六气动微阀(V6)、第七气动微阀(V7)的位置对应；坝体(17)为大致长条形状；坝体(17)设置在液路通道的底端，坝体(17)的上端高度不超过液路通道的高度，所述坝体(17)的高度占液路通道高度的50％以上；所述坝体(17)的高度占液路通道高度的85-95％；坝体(17)与微流控芯片的液路通道是一体成型的方式形成；所述弹性薄膜(7)与坝体(17)之间有间隙；弹性薄膜(7)的厚度为50至250微米；弹性薄膜(7)的厚度为75～150微米。