CN220610430U - 微流控芯片密封结构及包含该密封结构的芯片夹具 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于微流控技术领域，涉及微流控芯片密封技术，具体为一种微流控芯片密封结构，包括芯片端和夹具端，芯片端与夹具端连通，夹具端的口径与芯片夹具接口的口径相适应；芯片端为圆台结构，芯片端小口径端的口径小于等于微流控芯片的液体流道接口的口径，芯片端大口径端的口径大于等于微流控芯片的液体流道接口的口径。本实用新型芯片端圆台结构的小口径端插入微流控芯片的液体流道内，液体流道与圆台结构的某一截面卡接，对微流控芯片的液体流道进行密封，芯片整体受到夹具的压力，推动密封结构发生与各自对应的接口相适应的弹性形变，即使密封结构整体不共面，也能保证芯片夹具与微流控芯片的密封效果，防止漏液问题。

Description

微流控芯片密封结构及包含该密封结构的芯片夹具

技术领域

本实用新型属于微流控技术领域，涉及微流控芯片密封技术，具体为一种微流控芯片密封结构及包含该密封结构的芯片夹具。

背景技术

微流控芯片技术是把化学、生物、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程，该技术已经在生物、化学、医学等领域获得广泛的研究和应用。

微流控芯片实际应用的一个重要环节是如何将宏观仪器设备中的流体注入到微观的芯片管路中去，一般需要配合芯片夹具使用，芯片夹具对于微流控芯片的配合连接，即宏观流体和微观流体的接口技术。具体的，芯片夹具上开设有用于将微流控芯片的液体流道与外部储液设备或驱动泵连通的流通管道，便于微流控芯片与外部储液设备和取样设备连通；同时的液体流道的接口处设置橡胶垫圈作为密封结构，使用时，密封结构作为连接件连通并密封微流控芯片的液体流道接口。

但是，微流控芯片仍然存在一个痛点就是微流控芯片的液体流道接口与密封结构连接处的漏液问题，由于密封结构与微流控芯片的液体流道接口无法很好地配合，如使用传统垫圈(一般采用O型垫圈)与微流控芯片的液体流道连接并密封，密封效果依赖垫圈受压形变产生贴合面而实现。如果微流控芯片有多个液体流道需要密封，但是各个液体流道的接口与垫圈之间的压力并不相同，各个垫圈产生的应力形变也各不相同，各个传统垫圈密封时产生的形变贴合面在空间上不共面，导致微流控芯片各个液体流道无法同时获得理想的密封结果，从而引发微流控芯片与夹具之间的漏液现象；并且，注射样品液时，微流控芯片的液体流道以及芯片夹具的流通管道内液压较高，在密封结构与微流控芯片的液体流道接口处密封效果不能保证，进而导致微流控芯片与芯片夹具之间的漏液现象。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微流控芯片密封结构，以解决上述背景技术中提出的传统垫圈密封时产生的形变贴合面不共面，密封结构与微流控芯片的液体流道接口处密封效果不能保证，导致微流控芯片与芯片夹具之间漏液的问题。

为实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种微流控芯片密封结构，包括芯片端和夹具端；

所述夹具端的口径与芯片夹具接口的口径相适应；

所述芯片端为圆台结构，所述圆台结构的上底为芯片端小口径端，所述圆台结构的下底为芯片端大口径端，所述芯片端大口径端与夹具端之间连通；

所述芯片端小口径端的口径小于等于微流控芯片的液体流道接口的口径，所述芯片端大口径端的口径大于等于微流控芯片的液体流道接口的口径。

进一步地，所述芯片端小口径端的口径小于微流控芯片的液体流道接口的口径。

进一步地，所述芯片端大口径端的口径大于微流控芯片的液体流道接口的口径。

进一步地，所述芯片端的圆台结构中截面的口径等于微流控芯片的液体流道接口的口径。

进一步地，所述夹具端为柱状结构，所述夹具端的口径等于芯片夹具接口的口径。

进一步地，所述夹具端靠近芯片夹具接口的末端设置倒角。

进一步地，所述夹具端靠近芯片夹具接口一端设置为倒圆台结构，所述倒圆台结构的上底为夹具端小口径端，所述倒圆台结构的下底为夹具端大口径端，所述夹具端小口径端的口径小于等于芯片夹具接口的口径，所述夹具端大口径端的口径大于等于芯片夹具接口的口径。

进一步地，所述夹具端小口径端的口径小于芯片夹具接口的口径，所述夹具端大口径端的口径大于芯片夹具接口的口径。

进一步地，所述夹具端的倒圆台结构中截面的口径等于芯片夹具接口的口径。

本实用新型还提供一种芯片夹具，包括上述的微流控芯片密封结构，所述微流控芯片密封结构的芯片端延伸至微流控芯片的液体流道接口内部，所述微流控芯片密封结构的夹具端延伸至芯片夹具的芯片夹具接口内部。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于：

1、本实用新型提供一种微流控芯片密封结构，用于连接和密封微流控芯片的液体流道与芯片夹具的流通管道，包括芯片端和夹具端，夹具端的口径与芯片夹具接口的口径相适应，芯片端为圆台结构，密封结构其芯片端小口径端的口径小于等于微流控芯片的液体流道接口的口径，芯片端大口径端大于等于微流控芯片的液体流道接口的口径；

使用时，圆台结构的芯片端小口径端插入微流控芯片的液体流道接口内，微流控芯片的液体流道接口和密封结构芯片端在与其液体流道接口口径相适应的某一截面处卡接，对微流控芯片的液体流道接口进行密封，当微流控芯片有多个液体流道接口通过本实用新型密封结构与芯片夹具进行连接时，芯片整体受到夹具的压力，推动每个橡胶密封结构的截面发生与各自对应的液体流道接口口径相适应的弹性形变，因此，即使芯片各个液体流道接口处受到的压力并不一致，密封结构产生的形变也不一致，即密封结构整体不共面，也能保证各个微流控芯片的液体流道接口的密封效果，防止密封结构与微流控芯片的液体流道接口处漏液的问题，进而避免微流控芯片与芯片夹具之间的漏液现象。

2、本实用新型为了保证密封结构与芯片夹具的密封效果，将夹具端也设置为圆台结构，即，本实用新型整体为对称结构，夹具端相对于芯片端设置为倒圆台结构，倒圆台结构的上底为夹具端小口径端，倒圆台结构的下底为夹具端大口径端，夹具端小口径端的口径小于等于芯片夹具接口的口径，夹具端大口径端的口径大于等于芯片夹具接口的口径；

使用时，密封结构夹具端小口径端插入芯片夹具的芯片夹具接口内部产生相适应的形变，保证芯片夹具各个流通管道的密封效果。

附图说明

图1为实施例一结构示意图；

图2-1为芯片夹具结构示意图一；

图2-2为芯片夹具结构示意图二；

图3-1为微流控芯片结构示意图一；

图3-2为微流控芯片结构示意图二；

图4为实施例二结构示意图；

其中，1-芯片端，11-芯片端小口径端，12-芯片端大口径端，2-夹具端，21-夹具端小口径端，22-夹具端大口径端，3-芯片夹具接口，4-液体流道接口。

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，但本实用新型并不限于以下说明的实施方式。

实施例一

本实施例中芯片夹具的结构请参考图2-1以及图2-2所示，图2-1为芯片夹具的外部结构示意图，图2-2为芯片夹具的内部流通通道示意图；

本实施例中微流控芯片的结构请参考图3-1以及图3-2所示，图3-1为不带芯片盖板的微流控芯片示意图，图3-2为带芯片盖板的微流控芯片示意图；

芯片夹具用于连接微流控芯片与外部储液设备或驱动泵，使用时，试剂从芯片夹具的进液口处进入芯片夹具，从芯片夹具的出液口进入微流控芯片；微流控芯片设置六个液体流道接口4，芯片夹具对应设置六个与微流控芯片的液体流道接口4连通的芯片夹具接口3。

传统的O型垫圈连通芯片夹具接口3和微流控芯片的液体流道接口4时，密封效果依赖O型垫圈与液体流道接口4抵接受压形变产生贴合面实现，但是六个微流控芯片的液体流道接口4与O型垫圈之间的压力各不相同，因此各个垫圈产生的应力形变也各不相同，各个O型垫圈产生的形变贴合面在空间上不共面，导致各个微流控芯片的液体流道接口4的密封效果不能保证，进而导致微流控芯片与芯片夹具之间的漏液现象。

为了解决上述问题，请参阅图1，本实施例一提供一种微流控芯片密封结构，微流控芯片密封结构整体采用橡胶等弹性材质进行减材密封，具有良好的密封性能和耐磨性能，可以在长时间的使用中保持良好的密封性能。

具体的，微流控芯片密封结构包括芯片端1和夹具端2，夹具端2的口径与芯片夹具接口3的口径相适应，芯片端1整体呈圆台结构，圆台结构的上底为芯片端小口径端11，圆台结构的下底为芯片端大口径端12，芯片端大口径端12与夹具端2之间连通；

芯片端小口径端11的口径小于等于微流控芯片的液体流道接口4的口径，芯片端大口径端12的口径大于等于微流控芯片的液体流道接口4的口径。

进一步的优化，芯片端小口径端11的口径小于微流控芯片的液体流道接口4的口径，芯片端大口径端12的口径大于微流控芯片的液体流道接口4的口径。

最优选的，芯片端1的圆台结构中截面的口径等于微流控芯片的液体流道接口4的口径。

夹具端2为柱状结构，柱状结构的直径等于芯片夹具接口3的管径，夹具端2靠近芯片夹具接口3的末端设置倒角。

具体的使用原理请结合图2-1、图2-2、图3-1以及图3-2所示，夹具端2插入芯片夹具的芯片夹具接口3内部；芯片端小口径端11插入微流控芯片的液体流道接口4内，芯片端大口径端12处于液体流道接口4的外部，实现芯片端1的外壁与芯片的进液口内壁抵接，由芯片端1圆台结构在某一截面处与微流控芯片的液体流道接口4进行卡接，在卡接处，芯片端1圆台结构的截面与液体流道接口4的口径相适应，因此，密封结构能够对微流控芯片的液体流道接口4的压力产生适应性的形变，使微流控芯片的液体流道接口4被密封；

六个微流控芯片的液体流道接口4通过本实用新型密封结构与芯片夹具进行抵接，推动每个密封结构的在不同截面发生与各自对应的液体流道接口4相适应的弹性形变；各个密封结构与微流控芯片的液体流道接口4之间的压力不同，液体流道接口4与密封结构的圆台结构卡接的位置也会不同，卡接的位置形成的截面大小也会不同，因此，即使密封结构受到的对应微流控芯片的液体流道接口4压力不相同，各个密封结构产生的形变也不一致，即，密封结构整体不共面，也能保证各个微流控芯片的液体流道接口4的密封效果，避免了传统的O形垫圈之间因为形变量不一致，密封结构不共面而产生的密封结构与微流控芯片的液体流道接口4处漏液的问题，从而保证芯片夹具与微流控芯片之间的密封效果。

实施例二

请参阅图4，本实施例二提供一种微流控芯片密封结构，本实施例二密封结构的芯片端与实施例相同，区别在于，夹具端2靠近芯片夹具接口3的末端设置为倒圆台结构，即本实用新型整体为对称结构，夹具端2倒圆台结构与芯片端1的圆台结构对称，倒圆台结构的上底为夹具端小口径端21，倒圆台结构的下底为夹具端大口径端22，夹具端小口径端21的口径小于等于芯片夹具接口3的口径，夹具端大口径端22的口径大于等于芯片夹具接口3的口径；使用时，夹具端小口径端21插入芯片夹具的进、出液口产生与芯片夹具进、出液口的口径相适应的形变，保证芯片夹具各个液体流道的密封效果。

进一步地，夹具端小口径端21的口径小于芯片夹具接口3的口径，夹具端大口径端22的口径大于芯片夹具接口3的口径；最优选的，夹具端2的倒圆台结构中截面的口径等于芯片夹具接口3的口径。

本实施例二在使用时，夹具端小口径端21插入芯片夹具接口3的内部，夹具端大口径端22处于芯片夹具接口3的外部，夹具端2外壁与芯片夹具接口3的内壁抵接，将各个芯片夹具接口3密封；同时，芯片端小口径端11在使用时插入微流控芯片的液体流道接口4内部，芯片端大口径端12处于液体流道接口4的外部，芯片端1的外壁与液体流道接口4的内壁抵接，从而将各个微流控芯片的液体流道接口4密封；当微流控芯片上的液体流道接口4与不同的芯片夹具接口3通过本密封结构进行抵接密封后，各个密封结构夹具端2与芯片夹具接口3之间的压力不同，芯片夹具接口3与密封结构夹具端卡接形成的截面大小也会不同，保证密封结构与芯片夹具接口3的密封效果；同时，保证密封结构与微流控芯片的液体流道接口4的密封效果。

同时，本实用新型还提供一种芯片夹具，包括上述的两种微流控芯片密封结构，微流控芯片密封结构的芯片端延伸至芯片夹具的流通管道内部，微流控芯片密封结构的夹具端延伸至芯片夹具的芯片夹具接口内部，保证各个微流控芯片的液体流道接口的密封效果，避免密封结构与微流控芯片的液体流道接口处漏液的问题，进而保证芯片夹具与微流控芯片之间的密封效果。

Claims (10)

1.微流控芯片密封结构，其特征在于：包括芯片端(1)和夹具端(2)；

所述夹具端(2)的口径与芯片夹具接口(3)的口径相适应；

所述芯片端(1)为圆台结构，所述圆台结构的上底为芯片端小口径端(11)，所述圆台结构的下底为芯片端大口径端(12)，所述芯片端大口径端(12)与夹具端(2)之间连通；

所述芯片端小口径端(11)的口径小于等于微流控芯片的液体流道接口(4)的口径，所述芯片端大口径端(12)的口径大于等于微流控芯片的液体流道接口(4)的口径。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片密封结构，其特征在于：所述芯片端小口径端(11)的口径小于微流控芯片的液体流道接口(4)的口径。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片密封结构，其特征在于：所述芯片端大口径端(12)的口径大于微流控芯片的液体流道接口(4)的口径。

4.根据权利要求3所述的微流控芯片密封结构，其特征在于：所述芯片端(1)的圆台结构中截面的口径等于微流控芯片的液体流道接口(4)的口径。

5.根据权利要求4所述的微流控芯片密封结构，其特征在于：所述夹具端(2)为柱状结构，所述夹具端(2)的口径等于芯片夹具接口(3)的口径。

6.根据权利要求5所述的微流控芯片密封结构，其特征在于：所述夹具端(2)靠近芯片夹具接口(3)的末端设置倒角。

7.根据权利要求5所述的微流控芯片密封结构，其特征在于：所述夹具端(2)靠近芯片夹具接口(3)一端设置为倒圆台结构，所述倒圆台结构的上底为夹具端小口径端(21)，所述倒圆台结构的下底为夹具端大口径端(22)，所述夹具端小口径端(21)的口径小于等于芯片夹具接口(3)的口径，所述夹具端大口径端(22)的口径大于等于芯片夹具接口(3)的口径。

8.根据权利要求7所述的微流控芯片密封结构，其特征在于：所述夹具端小口径端(21)的口径小于芯片夹具接口(3)的口径，所述夹具端大口径端(22)的口径大于芯片夹具接口(3)的口径。

9.根据权利要求8所述的微流控芯片密封结构，其特征在于：所述夹具端(2)的倒圆台结构中截面的口径等于芯片夹具接口(3)的口径。

10.一种芯片夹具，其特征在于：包括权利要求1至9任一项所述的微流控芯片密封结构，所述微流控芯片密封结构的芯片端(1)延伸至微流控芯片的液体流道接口(4)内部，所述微流控芯片密封结构的夹具端(2)延伸至芯片夹具的芯片夹具接口(3)内部。