RU182448U1

RU182448U1 - ADAPTER FOR PLACING A MICROFLUID CHIP ON THE SUBJECT TABLE OF A FLUORESCENT DEVICE OR MICROSCOPE

Info

Publication number: RU182448U1
Application number: RU2018114091U
Authority: RU
Inventors: Максим Юрьевич Шкурников; Андрей Александрович Полозников; Михаил Игоревич Киндеев
Priority date: 2018-04-17
Filing date: 2018-04-17
Publication date: 2018-08-17

Abstract

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию для проведения исследований биологических, в т.ч. клеточных, структур с использованием микрофлюидных устройств (микрофлюидных чипов), а именно, к адаптерам, размещаемым на предметном столике микроскопа и/или флуоресцентного устройства, обеспечивающим точное повторяемое позиционирование одного или нескольких микрофлюидных чипов для проведения исследований.The utility model relates to laboratory equipment for conducting biological research, including cell structures using microfluidic devices (microfluidic chips), namely, adapters placed on a microscope stage and / or fluorescent device, providing accurate repeatable positioning of one or more microfluidic chips for research.

Адаптер для размещения микрофлюидного чипа на предметном столике лабораторного устройства включает основание 1, выполненное в виде металлической пластины с ложементом 2, выполненным с возможностью неподвижного размещения микрофлюидного чипа; прижимную пластину 3, снабженную сквозным вырезом 4 для микрофлюидного чипа, и закрепленную на основании 1 подвижно в плоскости основания с обеспечением фиксации пластины в двух положениях - «открыто», при котором вырез пластины 4 не перекрывает ложемент 2 для установки микрофлюидного чипа для проведения исследований, и «закрыто», при котором смещение прижимной пластины 3 обеспечивает прижим микрофлюидного чипа в ложементе 2 для позиционирования и проведения исследований.

The adapter for placing the microfluidic chip on the stage of the laboratory device includes a base 1 made in the form of a metal plate with a lodgement 2 made with the possibility of fixed placement of the microfluidic chip; a pressure plate 3, equipped with a through-cutout 4 for the microfluidic chip, and fixed on the base 1 movably in the plane of the base to secure the plate in two positions - “open”, in which the cut-out of the plate 4 does not overlap the lodgement 2 for installing the microfluidic chip for research, and "closed", in which the bias of the pressure plate 3 provides a clamp microfluidic chip in the cradle 2 for positioning and research.

Description

Область техники, к которой относится полезная модельThe technical field to which the utility model relates.

Полезная модель относится к лабораторному оборудованию для проведения исследований биологических, в т.ч. клеточных, структур с использованием микрофлюидных устройств (микрофлюидных чипов), а именно, к адаптерам, размещаемым на предметном столике флуоресцентного устройства или микроскопа, обеспечивающим точное повторяемое позиционирование микрофлюидного чипа, в т.ч проточной конструкции, используемого при проведении исследований совместно с резервуарами для питательной среды.The utility model relates to laboratory equipment for conducting biological research, including cell structures using microfluidic devices (microfluidic chips), namely, to adapters placed on a stage of a fluorescent device or microscope, providing accurate repeatable positioning of the microfluidic chip, including the flow-through design used in studies with nutrient reservoirs Wednesday.

В частности, заявляемая полезная модель может быть использована для проведения исследований процессов формирования клеточных моделей из различных типов клеток, миграции клеток или совместимости культивирования нескольких типов клеток, а также для исследования влияния различных химических веществ на клетки в условиях in vitro при культивировании в статическом или динамическом режимах, в стационарном или пульсирующем потоках.In particular, the claimed utility model can be used to conduct research on the processes of formation of cell models from different types of cells, cell migration or compatibility of the cultivation of several types of cells, as well as to study the effect of various chemicals on cells in vitro when cultured in static or dynamic modes, in stationary or pulsating flows.

Уровень техникиState of the art

Из уровня техники известен каркас (рама, или адаптер) для микрожидкостного чипа для совместного использования с лабораторными устройствами, например, масс-спектрометром, микроскопом (ЕР 1577012). Устройство выполняет функцию защиты чипа от механических повреждений и позволяет проводить его позиционирование на лабораторном оборудовании. Каркас выполнен в виде рамки, содержащей три слоя: нижний, средний и верхний. Микрожидкостный чип размещают в среднем слое каркаса. При этом каркас выполнен с возможностью изменения положения микрофлюидного чипа из нерабочего в рабочее положение для проведения исследований, а также снабжен возвратной пружиной для удаления чипа после проведения исследований в ручном или автоматическом режимах.The prior art framework (frame, or adapter) for a microfluidic chip for sharing with laboratory devices, for example, a mass spectrometer, microscope (EP 1577012). The device performs the function of protecting the chip from mechanical damage and allows its positioning on laboratory equipment. The frame is made in the form of a frame containing three layers: lower, middle and upper. The microfluidic chip is placed in the middle layer of the frame. In this case, the frame is made with the possibility of changing the position of the microfluidic chip from the idle to the working position for research, and is also equipped with a return spring to remove the chip after research in manual or automatic modes.

Однако данная конструкция каркаса характеризуется сложностью, и как следствие, низкой надежностью. Кроме того, для того, чтобы перемещение основания чипа внутри каркаса было легким, а также для исключения деформации и механического повреждения основания чипа при его установке в каркас и извлечения из каркаса, между основанием чипа и каркасом должна быть достаточная величина технологического зазора. Однако наличие такого зазора приводит к нечеткой фиксации положения микрожидкостного чипа в каркасе, и, как следствие, к необходимости корректировки лабораторных приборов перед проведением исследований.However, this frame design is characterized by complexity, and as a result, low reliability. In addition, in order to make the movement of the base of the chip inside the frame easy, as well as to prevent deformation and mechanical damage to the base of the chip when it is inserted into the frame and removed from the frame, there must be a sufficient amount of technological clearance between the base of the chip and the frame. However, the presence of such a gap leads to a fuzzy fixation of the position of the microfluidic chip in the frame, and, as a result, to the need to adjust laboratory devices before conducting studies.

В заявляемом устройстве установка чипа осуществляется простым его перемещением в углубление основания, фиксация чипа в устройстве производится всего одним движением прижимной (фиксирующей) пластины с обеспечением необходимого зазора между торцевой поверхностью чипа и ответной поверхностью углубления основания для беспрепятственного извлечения чипа из адаптера после проведения исследования.In the inventive device, the chip is installed by simply moving it into the base recess, the chip is fixed in the device with just one movement of the pressure (fixing) plate, providing the necessary clearance between the end surface of the chip and the counter surface of the base recess for unhindered removal of the chip from the adapter after the study.

Из уровня техники известно также устройство 8MTF-75LS05 производства Standa (http://www.3dcontentcentral.com/Download-Model.aspx?catalogid=10412&id=542394?). которое представляет собой моторизованный двухосный линейный транслятор, который позволяет перемещать исследуемый объект на предметном столике микроскопа в плоскости столика с высокой точностью позиционирования. Устройство имеет достаточно большой диапазон перемещения до 102×102 мм, может управляться с помощью RS232 и USB контроллеров. Данный транслятор может комплектоваться различными крепежными скобами, которые позволяют монтировать его на основные виды микроскопов. Устройство состоит из трех пластин, одна из которых, основная, крепится на предметном столике микроскопа, две другие пластины приводятся в движение двумя двигателями и обеспечивают перемещение исследуемого объекта в плоскости столика. На верхней пластине выполнены резьбовые отверстия для крепления исследуемого объекта.Also known from the prior art is the 8MTF-75LS05 device manufactured by Standa (http://www.3dcontentcentral.com/Download-Model.aspx?catalogid=10412&id=542394?). which is a motorized biaxial linear translator that allows you to move the test object on the microscope stage in the plane of the table with high positioning accuracy. The device has a fairly large range of movement up to 102 × 102 mm, can be controlled using RS232 and USB controllers. This translator can be equipped with various mounting brackets that allow you to mount it on the main types of microscopes. The device consists of three plates, one of which, the main one, is mounted on the microscope stage, the other two plates are driven by two engines and provide for the movement of the object under study in the plane of the table. Threaded holes are made on the upper plate for fastening the object under study.

Данное устройство имеет ряд недостатков в сравнении с заявляемым устройством. Так как крепление объекта исследования на трансляторе предполагается с помощью резьбовых соединений, отсюда следует, что для микрофлюидного чипа необходимо использовать еще один адаптер для установки на трансляторе. Возможность перемещения объекта на трансляторе в двух направлениях может усложнить поиск исследуемой с помощью микроскопа точки микрофлюидного чипа, тогда как заявляемое устройство позволяет сразу обеспечить позиционирование исследуемой клеточной ячейки микрофлюидного чипа относительно объектива микроскопа.This device has several disadvantages in comparison with the claimed device. Since the mounting of the object of study on the translator is assumed using threaded connections, it follows that for the microfluidic chip, you must use another adapter for installation on the translator. The ability to move the object on the translator in two directions can complicate the search for the microfluidic chip point studied using a microscope, while the inventive device allows you to immediately ensure the positioning of the microfluidic chip cell under study relative to the microscope objective.

Наиболее близким к заявляемому решению является устройство для позиционирования биочипа относительно объектива микроскопа, снабженного фотокамерой (RU115494). Устройство содержит платформу с механизмами продольного и поперечного перемещения биочипа, узел крепления биочипа, электромотор и блок, управляющий его работой, блок управления работой фотокамеры, сопряженный с блоком, управляющим работой электромотора, а также дополнительный механизм ручной корректировки положения биочипа. Узел крепления биочипа содержит один или несколько адаптеров (или приспособлений) для размещения биочипа. Устройство крепится к предметному столику микроскопа с помощью винтов, проходящих через отверстия, выполненные в основании. На основании расположена первая подвижная секция, с которой соединена вторая подвижная секция. Секции выполнены с возможностью перемещения во взаимно перпендикулярных направлениях. Со второй подвижной секцией соединена планка, имеющая выступы, в которых находятся отверстия с резьбой с размещенными в них прижимными винтами, образующими узел крепления адаптера. Узел крепления адаптера выполнен съемным. Это позволяет заменять его на другой узел крепления в тех случаях, когда необходимо размещение в устройстве адаптера, имеющего другую форму или размеры. Адаптер снабжен съемными прижимными планками, обеспечивающими фиксацию приспособления по вертикали.Closest to the claimed solution is a device for positioning a biochip relative to the microscope objective equipped with a camera (RU115494). The device comprises a platform with mechanisms of longitudinal and transverse movement of the biochip, a biochip fastener, an electric motor and a unit that controls its operation, a camera operation control unit coupled to a unit that controls the operation of the electric motor, and an additional mechanism for manually adjusting the position of the biochip. The biochip mounting unit contains one or more adapters (or devices) for placing the biochip. The device is attached to the microscope stage using screws passing through holes made in the base. Based on the base is a first movable section to which a second movable section is connected. Sections are arranged to move in mutually perpendicular directions. A strap having projections is connected to the second movable section, in which there are threaded holes with clamping screws located in them, which form the adapter mount. The adapter mount is removable. This allows you to replace it with another mount in cases where it is necessary to place an adapter with a different shape or size in the device. The adapter is equipped with removable clamping strips that provide vertical fixation of the device.

Однако данное устройство характеризуется сложностью из-за попытки создать универсальное устройство, пригодное для использования с различными видами биочипов и подобных им устройств. Микрофлюидный чип выполнен с возможностью фиксации целым набором конструктивных элементов: ко второй подвижной секции прикреплена планка, к планке при помощи четырех винтов прикреплен адаптер, к адаптеру с помощью двух прижимных планок прикреплена промежуточная конструкция, удерживающая собственно микрофлюидный чип. В описании устройства представлен только один из вариантов адаптера, предназначенный для крепления приспособления, представляющего собой проточную камеру. Это приспособление является промежуточной конструкцией, которую удерживают прижимные планки. В описании устройства другие промежуточные конструкции для микрофлюидных чипов не раскрыты. Кроме того, независимо от особенностей возможных промежуточных конструкций для микрофлюидных чипов, в устройстве ее прижим осуществляется всего в двух расположенных по диагонали точках с помощью двух прижимных планок. Такая фиксация может оказаться недостаточно надежной.However, this device is characterized by complexity due to an attempt to create a universal device suitable for use with various types of biochips and similar devices. The microfluidic chip is capable of fixing with a whole set of structural elements: a strip is attached to the second movable section, an adapter is attached to the strip with four screws, an intermediate structure is attached to the adapter with two clamping plates, which holds the microfluidic chip itself. In the description of the device, only one of the adapter variants is provided, intended for fastening the device, which is a flow chamber. This fixture is an intermediate structure held by the clamping bars. Other intermediate structures for microfluidic chips are not disclosed in the device description. In addition, regardless of the features of possible intermediate structures for microfluidic chips, in the device its clamping is carried out in only two diagonally located points using two clamping bars. This fixation may not be reliable enough.

Заявляемое устройство состоит всего из двух частей: неподвижного основания и подвижной пластины, расположенной на основании. Фиксация чипа происходит его прижимом подвижной пластиной вдоль двух смежных сторон чипа.The inventive device consists of only two parts: a fixed base and a movable plate located on the base. The chip is fixed by pressing it with a movable plate along two adjacent sides of the chip.

Таким образом, существующие технические решения являются сложными, не позволяют быстро размещать чип на столике микроскопа с возможностью его надежной фиксации так, чтобы центр ячейки совпадал с осью объектива, а клетки оказывались в фокусе, при этом данное точное размещение было бы повторяемым при необходимости проведения дополнительных исследований биологической (клеточной) структуры в одном чипе.Thus, the existing technical solutions are complex, they do not allow you to quickly place the chip on the microscope stage with the possibility of its reliable fixation so that the center of the cell coincides with the axis of the lens, and the cells are in focus, while this exact placement would be repeated if additional studies of biological (cellular) structure in one chip.

Раскрытие полезной моделиUtility Model Disclosure

Технической проблемой является точное повторяемое (многократное) размещение микрофлюидного чипа с исследуемым клеточным образцом (биологическим объектом) на предметном столике микроскопа или флуоресцентного устройства так, чтобы ось объектива проходила через центр ячейки с исследуемым образцом, а фокус устройства был расположен непосредственно в исследуемом образце, например, в слое клеток. Для проведения исследований необходимо обеспечить фиксацию микрофлюидного чипа на предметном столике, исключающую возможность его перемещения (смещения) в процессе съемки относительно первоначально установленного положения в плоскости предметного столика микроскопа, а также изменения углового положения (наклона). Последнее продиктовано необходимостью обеспечения параллельности нижней плоскости чипа (для ячейки с исследуемыми объектами) и предметного столика.The technical problem is the exact repeated (multiple) placement of the microfluidic chip with the studied cell sample (biological object) on the stage of a microscope or a fluorescent device so that the axis of the lens passes through the center of the cell with the studied sample and the focus of the device is located directly in the studied sample, for example in a layer of cells. For research it is necessary to ensure the fixation of the microfluidic chip on the stage, excluding the possibility of its movement (displacement) during the shooting relative to the originally set position in the plane of the microscope stage, as well as changes in the angular position (tilt). The latter is dictated by the need to ensure parallelism of the lower plane of the chip (for a cell with the objects under study) and the stage.

Технический результат заключается в обеспечении точного позиционирования при размещении микрофлюидного чипа с исследуемым клеточным образцом (биологическим объектом) на предметном столике лабораторного устройства, например, микроскопа, при упрощении конструкции адаптера.The technical result is to ensure accurate positioning when placing a microfluidic chip with the studied cell sample (biological object) on the stage of a laboratory device, for example, a microscope, while simplifying the design of the adapter.

Технический результат достигается тем, что адаптер для размещения микрофлюидного чипа на предметном столике лабораторного устройства включает основание 1, выполненное в виде пластины (например, металлической, из алюминиевого сплава марки АМГ3), с ложементом 2, выполненным с возможностью неподвижного размещения микрофлюидного чипа; прижимную пластину 3, снабженную сквозным вырезом 4 для микрофлюидного чипа, и закрепленную на основании подвижно в плоскости основания с обеспечением фиксации пластины в двух положениях - «открыто», при котором вырез пластины 4 не перекрывает ложемент 2 для установки микрофлюидного чипа для проведения исследований, и «закрыто», при котором смещение прижимной пластины 3 обеспечивает прижим микрофлюидного чипа в ложементе 2 для позиционирования и проведения исследований. Прижимная пластина может быть выполнена из упругого материала, например, монолитного поликарбоната.The technical result is achieved by the fact that the adapter for placing the microfluidic chip on the stage of the laboratory device includes a base 1 made in the form of a plate (for example, metal, from an aluminum alloy of the AMG3 brand), with a lodgement 2 made with the possibility of stationary placement of the microfluidic chip; a pressure plate 3 provided with a through-cutout 4 for the microfluidic chip, and fixed on the base movably in the plane of the base to secure the plate in two positions - “open”, in which the cut-out of the plate 4 does not overlap the lodgement 2 for installing the microfluidic chip for research, and "Closed", in which the bias of the pressure plate 3 provides a clamp microfluidic chip in the cradle 2 for positioning and research. The pressure plate may be made of an elastic material, for example, monolithic polycarbonate.

Ложемент может быть выполнен глубиной, большей высоты микрофлюидного чипа.The lodgement can be made with a depth greater than the height of the microfluidic chip.

Закрепление прижимной пластины на основании реализовано посредством крепежного элемента, при этом крепежный элемент закреплен на основании, а прижимная пластина снабжена сквозными пазами для размещения ответной части крепежного элемента с обеспечением смещения прижимной пластины из положения «открыто» в положение «закрыто». В качестве крепежного элемента может быть использован винт.The fastening of the pressure plate on the base is realized by means of a fastening element, the fastening element being fixed on the base, and the pressure plate provided with through grooves for accommodating the mating part of the fastening element, ensuring that the pressure plate is displaced from the open position to the closed position. A screw may be used as a fastener.

Для неподвижного размещения микрофлюидного чипа основание со стороны ложемента снабжено центрирующими выступами, позволяющими также беспрепятственно извлекать чип из ложемента. Количество центрирующих выступов выполнено 8.For stationary placement of the microfluidic chip, the base on the lodgement side is provided with centering protrusions, which also make it possible to freely remove the chip from the lodgement. The number of centering protrusions made 8.

Ложемент для размещения микрофлюидного чипа в основании выполнен в виде сквозной выемки по форме микрофлюидного чипа, при этом со стороны нижней поверхности основания по периметру выемки выполнены опорные площадки.The lodgement for placing the microfluidic chip in the base is made in the form of a through recess in the form of a microfluidic chip, while supporting platforms are made on the side of the bottom surface of the base along the perimeter of the recess.

Для размещения на предметном столике адаптер снабжен крепежными элементами.The adapter is equipped with fasteners for placement on a stage.

Основание снабжено отверстиями с резьбой для установочных винтов и юстировки адаптера на предметном столике.The base is equipped with threaded holes for the set screws and adapter alignment on the stage.

Фиксация упорной пластины на основании в открытом/закрытом положениях реализована посредством двух шариковых механизмов, каждый из которых включает отверстие в основании с размещенным в нем фиксирующим шариком, и два отверстия для шарика, выполненные в упорной пластине со стороны основания, обеспечивающие фиксацию упорной пластины в крайних положениях.The fixing of the thrust plate on the base in the open / closed positions is realized by two ball mechanisms, each of which includes a hole in the base with a fixing ball placed in it, and two holes for the ball made in the thrust plate on the base side, which fix the thrust plate in the extreme provisions.

Таким образом, предложено устройство, обеспечивающее точное позиционирование чипа относительно оси объектива, размещение исследуемого образца в ячейке чипа точно в фокусе устройства и фиксацию чипа, исключающую его опрокидывание, падение и смещение, а также обеспечивающую защиту от повреждения нижней поверхности чипа, которая, как правило, выполнена из предметного стекла, за счет расположения чипа выше нижней плоскости адаптера. При этом отверстие ложемента в основе адаптера для размещения чипа позволяет приближать объектив микроскопа вплотную к дну чипа, что позволяет беспрепятственно использовать для исследования короткофокусные объективы.Thus, a device is proposed that provides accurate positioning of the chip relative to the axis of the lens, placement of the test sample in the chip cell exactly in the focus of the device and fixation of the chip, preventing it from tipping over, falling and shifting, as well as providing protection against damage to the bottom surface of the chip, which, as a rule , made of a glass slide, due to the location of the chip above the bottom plane of the adapter. At the same time, the lodgement hole at the base of the adapter for placing the chip allows you to bring the microscope lens close to the bottom of the chip, which allows you to freely use short-focus lenses for research.

Краткое описание чертежейBrief Description of the Drawings

Полезная модель поясняется чертежами, где на фиг. 1 представлен адаптер в сборе; на фиг. 2 - адаптер (вид сверху) с размещением прижимной пластины в положении I «открыто», обеспечивающем беспрепятственную установку микрофлюидного чипа в отверстии (ложементе) основания; на фиг. 3 - адаптер (вид сверху) с размещением прижимной пластины в положении II «закрыто», обеспечивающем надежное неподвижное позиционирование микрофлюидного чипа в отверстии (ложементе) основания; на фиг. 4 представлен разрез адаптера, проходящий через центр фиксирующего шарика вдоль оси смещения верхней упорной пластины; на фиг. 5 - представлен адаптер для размещения проточного микрофлюидного чипа в сборе.The utility model is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows an adapter assembly; in FIG. 2 - adapter (top view) with the placement of the pressure plate in position I “open”, providing unhindered installation of the microfluidic chip in the hole (lodgement) of the base; in FIG. 3 - adapter (top view) with the placement of the pressure plate in position II "closed", providing reliable motionless positioning of the microfluidic chip in the hole (lodgement) of the base; in FIG. 4 shows a section through an adapter passing through the center of the locking ball along the displacement axis of the upper thrust plate; in FIG. 5 shows an adapter for housing a flow microfluidic chip assembly.

Позициями на фигурах обозначены: 1 - основание (например, в виде пластины из алюминиевого сплава АМГ3 толщиной 14 мм под высоту микрофлюидного чипа 13 мм); 2 - отверстие или ложемент в основании для неподвижного размещения микрофлюидного чипа, в т.ч. позволяющее устанавливать чипы с габаритными размерами 78×30 мм; 3 - упорная (или прижимная, или фиксирующая) пластина; 4 - сквозной вырез в пластине 3 для микрофлюидного чипа; 5 - крепежный элемент, например, в виде винта М4×10, закрепленный в основании; 6 - сквозной паз в пластине 3 для размещения винта 5 для обеспечения перемещения пластины на основании из положения I в положение II и обратно; 7 - центрирующие выступы для позиционирования микрофлюидного чипа в основании со стороны ложемента; 8 - опорные площадки (в виде базовой плоскости); 9 - крепежные элементы для закрепления заявляемого устройства на предметном столике, например отверстия под винты М5; 10 - отверстия с резьбой для размещения юстировочных элементов (винтов) для корректировки положения заявляемого устройства на предметном столике; 11 - углубление в основании для размещения фиксирующего шарика; 12 - фиксирующий шарик, например, диаметром 6 мм; 13 - углубление в пластине 3 для фиксирующего шарика 12, соответствующее размещению пластины в положении I; 14 - углубление в пластине 3 для фиксирующего шарика 12, соответствующее размещению пластины в положении II; 15 - фиксирующие (прижимные) выступы в упорной пластине; 16 - ложементы для резервуаров для подачи и сброса жидкости; 17 - паз для обеспечения подвижности упорной пластины при установленных резервуарах.The positions in the figures indicate: 1 - the base (for example, in the form of a plate of aluminum alloy AMG3 with a thickness of 14 mm for a microfluidic chip height of 13 mm); 2 - hole or lodgement in the base for stationary placement of microfluidic chip, incl. allowing to install chips with overall dimensions of 78 × 30 mm; 3 - persistent (or clamping or fixing) plate; 4 - a through cutout in a plate 3 for a microfluidic chip; 5 - fastener, for example, in the form of a screw M4 × 10, mounted in the base; 6 - a through groove in the plate 3 to accommodate the screw 5 to ensure movement of the plate on the base from position I to position II and vice versa; 7 - centering protrusions for positioning the microfluidic chip in the base from the lodgement side; 8 - reference pads (in the form of a base plane); 9 - fasteners for fixing the inventive device on a stage, for example holes for screws M5; 10 - threaded holes for placement of the alignment elements (screws) to adjust the position of the claimed device on the stage; 11 - a recess in the base for placement of the locking ball; 12 - fixing ball, for example, with a diameter of 6 mm; 13 is a recess in the plate 3 for the locking ball 12, corresponding to the placement of the plate in position I; 14 is a recess in the plate 3 for the locking ball 12, corresponding to the placement of the plate in position II; 15 - fixing (clamping) protrusions in the thrust plate; 16 - lodgements for tanks for supplying and discharging liquid; 17 - groove for providing mobility of the thrust plate with installed tanks.

Осуществление полезной моделиUtility Model Implementation

Ниже представлено более подробное описание заявляемого устройства, не ограничивающее сущность, представленную в независимом пункте формулы, а лишь на конкретном примере реализации демонстрирующее возможность достижения заявленного технического результата.Below is a more detailed description of the claimed device, not limiting the essence presented in the independent claim, but only on a specific implementation example demonstrating the possibility of achieving the claimed technical result.

Был изготовлен макет адаптера для размещения микрофлюидного чипа на предметном столике лабораторного устройства.A mock adapter was made to place the microfluidic chip on the stage of the laboratory device.

Основными конструктивными элементами адаптера являются основание 1, выполненное, например, из алюминиевого сплава, и упорная пластина 3, которая может быть выполнена из полимерного материала. Основание 1 и упорная пластина 3 соединены между собой, например, посредством винтов 5, причем в упорной пластине крепежные отверстия выполнены в форме пазов 6, что позволяет пластине перемещаться в горизонтальной плоскости - по плоскости основания, при этом шаг перемещения упорной пластины определяется протяженностью данного паза. В конкретном варианте выполнения заявляемого устройства паз выполнен под углом 45 градусов к граням микрофлюидного устройства (основания или упорной пластины). Использование данного направления позволяет наиболее эффективно осуществлять фиксацию микрофлюидного чипа за счет «диагонального» смещения упорной пластины 3. Размеры паза (в т.ч. протяженность) определяются минимальной необходимой площадью перекрытия фиксирующими выступами 15 поверхности чипа для осуществления его надежной фиксации с учетом наличия на чипе крышек и фитингов, не позволяющих полностью перекрывать чип фиксирующими выступами. Для микрофлюидного чипа размерами 78×30 мм протяженность паза может составлять от 4 до 10 мм, величина выступов может составлять от 1 до 7 мм. Толщина основания в конкретном примере реализации полезной модели составляет 14 мм, определяется высотой микрофлюидного чипа, которая составляет 13 мм, и необходимостью размещения чипа выше нижней плоскости основания для исключения возможности его повреждения. Толщина упорной пластины составляет 4 мм, определяется физическими свойствами материала, который при достаточной для фиксации чипа жесткости должен обеспечивать достаточную упругость для ее перемещения из положения I в положение II. Ложемент 2 в основании имеет опорные площадки 8 для микрофлюидного чипа, расположенные параллельно нижней горизонтальной поверхности основания 1 адаптера. В ложементе 2 основания выполнены центрирующие выступы 7, обеспечивающие неподвижное размещение чипа в основании. Выступы выполнены в точном соответствии с размерами микрофлюидного чипа и обеспечивают его плотную посадку в ложементе. Выполнение выступов обеспечивает при размещении чипа в ложементе наличие зазоров между торцевыми поверхностями чипа и ответными поверхностями ложемента, позволяющими беспрепятственно извлекать чип из адаптера (ложемента) без заклинивания и повреждения. В конкретном варианте реализации полезной модели в ложементе выполнено восемь выступов, по два с каждой стороны.The main structural elements of the adapter are a base 1 made, for example, of aluminum alloy, and a thrust plate 3, which can be made of a polymeric material. The base 1 and the thrust plate 3 are interconnected, for example, by screws 5, and in the thrust plate the mounting holes are made in the form of grooves 6, which allows the plate to move in a horizontal plane - along the plane of the base, while the step of moving the thrust plate is determined by the length of this groove . In a specific embodiment, the inventive device, the groove is made at an angle of 45 degrees to the faces of the microfluidic device (base or thrust plate). Using this direction allows the microfluidic chip to be fixed most effectively due to the “diagonal” displacement of the thrust plate 3. The dimensions of the groove (including the length) are determined by the minimum required area of overlap by the fixing protrusions 15 of the chip surface to ensure its reliable fixation, taking into account the presence on the chip covers and fittings that do not allow the chip to completely overlap with locking tabs. For a microfluidic chip with dimensions of 78 × 30 mm, the length of the groove can be from 4 to 10 mm, the size of the protrusions can be from 1 to 7 mm. The thickness of the base in a specific example of the implementation of the utility model is 14 mm, it is determined by the height of the microfluidic chip, which is 13 mm, and the need to place the chip above the lower plane of the base to exclude the possibility of damage. The thickness of the thrust plate is 4 mm; it is determined by the physical properties of the material, which, if sufficient for fixing the stiffness chip, should provide sufficient elasticity for its movement from position I to position II. The lodgement 2 at the base has support pads 8 for the microfluidic chip, parallel to the lower horizontal surface of the base 1 of the adapter. In the lodgement 2 of the base, centering protrusions 7 are made, which ensure the fixed placement of the chip in the base. The protrusions are made in strict accordance with the size of the microfluidic chip and ensure its tight fit in the lodgement. The implementation of the protrusions ensures that when placing the chip in the lodgement, there are gaps between the end surfaces of the chip and the response surfaces of the lodgement, allowing the chip to be easily removed from the adapter (lodgement) without jamming and damage. In a specific embodiment of the utility model, eight projections are made in the lodgement, two on each side.

Фиксация упорной пластины в положениях I и II осуществляется с помощью «шарикового механизма», размещенного между основанием и упорной пластиной, включающего углубление в основании 11 с размещенным в нем шариком 12, и два углубления 13 и 14 в упорной пластине 3, соответствующие ее размещению в положениях I и II, соответственно.The fixation of the thrust plate in positions I and II is carried out using a "ball mechanism" located between the base and the thrust plate, including a recess in the base 11 with the ball 12 placed in it, and two recesses 13 and 14 in the thrust plate 3, corresponding to its placement in provisions I and II, respectively.

Упорная пластина 3, предпочтительно изготовлена из упругого материала, например, поликарбоната, который обладает достаточной прочностью для надежной фиксации микрофлюидного чипа фиксирующими выступами 15, и в то же время может упруго деформироваться при перемещении, когда шарик попадает из углубления 13 в углубление 14 и обратно (при этом пластина перемещается из положения I в положение II и обратно). Изготовление упорной пластины из эластичного материала позволяет значительно упростить конструкцию, отказавшись от дополнительных пружин и вспомогательных крепежных элементов.The thrust plate 3 is preferably made of an elastic material, for example, polycarbonate, which is strong enough to securely fix the microfluidic chip by the locking protrusions 15, and at the same time, can elastically deform when moving when the ball enters from the recess 13 into the recess 14 and back ( while the plate moves from position I to position II and vice versa). The manufacture of a thrust plate from an elastic material can significantly simplify the design, abandoning additional springs and auxiliary fasteners.

Использование проточных микрофлюидных чипов предполагает наличие резервуаров для подачи и сброса жидкости, которые должны располагаться на минимальном расстоянии от чипа. Для работы с проточными чипами предложен вариант адаптера (фиг. 5) с ложементами для резервуаров 16. Требования минимальных расстояний обусловлены уменьшением «паразитного» объема подводящих трубок от резервуаров до чипов. Резервуары размещаются в ложементах под упорной пластиной 3, для беспрепятственной установки и размещения подводящих трубок в упорной пластине 3 расположены пазы 17.The use of flowing microfluidic chips implies the presence of reservoirs for supplying and discharging liquids, which should be located at a minimum distance from the chip. To work with flowing chips, an adapter option has been proposed (Fig. 5) with lodges for tanks 16. The requirements for minimum distances are due to a decrease in the "spurious" volume of the supply tubes from the tanks to the chips. The reservoirs are placed in tool holders under the thrust plate 3, for the unhindered installation and placement of the supply tubes in the thrust plate 3 are grooves 17.

Основание и упорная пластина могут быть изготовлены фрезерованием на станке с числовым программным управлением.The base and thrust plate can be milled on a numerically controlled machine.

Микрофлюидный чип, располагают в основании 1 адаптера таким образом, чтобы центр ячейки с клеточным образцом совпадал с осью объектива. Данное позиционирование обеспечивается посредством наличия центрирующих выступов в основании 7, которые позволяют легко установить чип, так как имеют малую площадь соприкосновения, при этом обеспечивают плотную посадку чипа. Расположение исследуемых биологических объектов в фокусе флуоресцентного устройства или микроскопа обеспечивается опорой чипа на базирующую плоскость адаптера 8, ячейка с исследуемыми объектами при снятии чипа и установке его обратно или замене всегда оказывается на одном уровне относительно объектива. Выступы А, В и С (см. фиг. 5 и фиг. 6) упорной пластины 4 размещены таким образом, чтобы не препятствовать подводу к микрофлюидному чипу трубок от привода насоса и от питающих жидкостью емкостей, и фиксируют чип в трех точках верхней плоскости (предпочтительно в его угловых зонах). Форма выступов выполнена таким образом, чтобы упорная пластина полностью открывала ложемент в положении «открыто», а в положении «закрыто» максимально фиксировала чип, исключала его опрокидывание, но не перекрывала освещение от микроскопа и не задевала фитинги и крышки клеточных ячеек микрофлюидного чипа. В конкретном варианте выполнения выступы могут быть реализованы за счет рельефного выполнения отверстия в упорной пластине 3, как показано на фиг. 3. Основание имеет отверстия под крепежные элементы 9 и котировочные винты 10. Это позволяет надежно закрепить адаптер на предметном столике, так чтобы опорные площадки (базовая плоскость) 8 были перпендикулярны оси объектива. Для повышения надежности фиксации и упрощения перемещения упорной пластины предложено использовать два шарика 12 (см. фиг. 2). Для этого в основании выполнены отверстия 11 под шарики, расположенные симметрично относительно ложемента 2. Такая конструкция исключает возможность неполной фиксации и перекос пластины. В упорной пластине выполнено три фиксирующих выступа 15, которые обеспечивают надежную фиксацию чипа в адаптере и при смещении вдоль пазов в положение I позволяют беспрепятственно менять чип, так как они (выступы 15) оказываются смещенными за пределы ложемента 2 основания 1. В положении I возможна беспрепятственная установка микрофлюидного чипа в адаптер. После чего упорную пластину 3 смещают в положение II, обеспечивающее фиксированное (неподвижное) размещение чипа для проведения исследований. При этом фиксация чипа обеспечивается его прижимом упорной пластиной 3 за счет наличия упомянутых фиксирующих выступов 15. Фиксирующие выступы выполнены таким образом, чтобы в положении II не касаться крышек и фитингов, размещенных на чипе и не препятствовать ходу оптических лучей при исследовании объектов под микроскопом в проходящем свете. В конкретном варианте реализации адаптера смещение упорной пластины происходит на 7 мм по направлению пазов 6. В крайних положениях пластины 3 шарик 12 попадает в углубления 14 или 13.The microfluidic chip is located in the base of 1 adapter so that the center of the cell with the cell sample coincides with the axis of the lens. This positioning is ensured by the presence of centering protrusions in the base 7, which make it easy to install the chip, as they have a small contact area, while ensuring a tight fit of the chip. The location of the studied biological objects in the focus of the fluorescent device or microscope is provided by supporting the chip on the base plane of the adapter 8, the cell with the studied objects when removing the chip and replacing it or replacing it always appears at the same level relative to the lens. The protrusions A, B and C (see Fig. 5 and Fig. 6) of the thrust plate 4 are placed in such a way as not to impede the supply of tubes to the microfluidic chip from the pump drive and from the containers supplying liquid, and fix the chip at three points on the upper plane ( preferably in its corner zones). The shape of the protrusions is made in such a way that the thrust plate completely opens the lodgement in the "open" position, and in the "closed" position maximally fixes the chip, excludes its tipping, but does not block the light from the microscope and does not touch the fittings and covers of the cell cells of the microfluidic chip. In a particular embodiment, the protrusions can be realized by embossing a hole in the thrust plate 3, as shown in FIG. 3. The base has holes for fasteners 9 and quotation screws 10. This allows you to securely attach the adapter to the stage, so that the support pads (base plane) 8 are perpendicular to the axis of the lens. To increase the reliability of fixation and simplify the movement of the thrust plate, it is proposed to use two balls 12 (see Fig. 2). To this end, holes 11 for balls are made in the base, located symmetrically with respect to the cradle 2. This design eliminates the possibility of incomplete fixing and skewing of the plate. Three locking protrusions 15 are made in the thrust plate, which provide reliable fixation of the chip in the adapter and, when shifted along the grooves to position I, allow the chip to be freely changed, since they (protrusions 15) are displaced beyond the base lodgement 2 of base 1. In position I, unhindered installation of microfluidic chip in the adapter. Then the thrust plate 3 is shifted to position II, providing a fixed (fixed) placement of the chip for research. In this case, the fixation of the chip is ensured by its pressing by the thrust plate 3 due to the presence of the said fixing protrusions 15. The fixing protrusions are made so that in position II they do not touch the covers and fittings placed on the chip and do not impede the passage of optical rays when examining objects under a microscope in a passing the light. In a specific embodiment of the adapter, the displacement of the thrust plate occurs by 7 mm in the direction of the grooves 6. In the extreme positions of the plate 3, the ball 12 enters the recesses 14 or 13.

В примере реализации заявляемого решения был изготовлен адаптер для фиксации микрофлюидного чипа размерами 78×30, высотой не более 14 мм. Адаптер был установлен на предметный столик инвертированного микроскопа МИБ-Р, отъюстирован при помощи установочных винтов в отверстиях 10 и закреплен винтами через отверстия 9. Упорная пластина переведена в положение I. В устройство был помещен микрофлюидный чип, на стекло которого в центре клеточной ячейки была нанесена метка с помощью спиртового маркера. Далее микрофлюидный чип был зафиксирован в адаптере посредством смещения упорной пластины 3 в положение II. С помощью ручек тонкой настройки фокуса микроскопа было получено резкое изображение метки на стекле микрофлюидного чипа на видеокамере. После чего полученное изображение было сохранено. Адаптер был переведен в положение I, после чего микрофлюидный чип был удален с предметного столика. Затем чип вновь был помещен на предметный столик и зафиксирован переводом адаптера в положение II. Без настройки фокуса микроскопа было получено и сохранено новое изображение метки на стекле микрофлюидного чипа. Анализ двух полученных в результате работы с адаптером изображений показал точное совпадение рассматриваемых меток в поле зрения микроскопа.In an example implementation of the proposed solution, an adapter was made for fixing a microfluidic chip with dimensions of 78 × 30 and a height of not more than 14 mm. The adapter was mounted on the stage of the inverted microscope MIB-R, aligned using the set screws in the holes 10 and fixed with screws through the holes 9. The thrust plate was moved to position I. A microfluidic chip was placed in the device, on the glass of which was applied in the center of the cell cell tag with an alcohol marker. Next, the microfluidic chip was fixed in the adapter by shifting the thrust plate 3 to position II. Using the fine-tuning knobs of the microscope focus, a sharp image of the mark on the glass of the microfluidic chip was obtained on the video camera. Then the received image was saved. The adapter was moved to position I, after which the microfluidic chip was removed from the stage. Then the chip was again placed on the stage and fixed by moving the adapter to position II. Without adjusting the focus of the microscope, a new image of the mark on the glass of the microfluidic chip was obtained and saved. The analysis of the two images obtained as a result of working with the adapter showed the exact coincidence of the considered labels in the field of view of the microscope.

Claims

1. An adapter for placing a microfluidic chip on a stage of a laboratory device, including a base made in the form of a plate with a lodgement with the possibility of stationary placement of a microfluidic chip; a thrust plate equipped with a through cutout for the microfluidic chip and connected to the base movably to secure the plate on the base in two positions - “open”, in which the cutout of the plate does not overlap the lodgement for installing the microfluidic chip, and “closed”, in which the displacement of the thrust the plate provides a clamp microfluidic chip in the tool tray for positioning and research, while the movable connection of the thrust plate with the base is realized by means of a fastening element, fixed th base and to move the swashplate from the position "open" to "closed" and vice versa it is provided with a groove for said fastening element.

2. The adapter according to claim 1, characterized in that the plate is made of monolithic polycarbonate.

3. The adapter according to claim 1, characterized in that the lodgement is made with a depth greater than the height of the microfluidic chip.

4. The adapter according to claim 1, characterized in that a screw is used as the fastener.

5. The adapter according to claim 1, characterized in that for the fixed placement of the microfluidic chip, the base on the lodgement side is provided with centering protrusions that allow the chip to be easily removed from the lodgement.

6. The adapter according to claim 5, characterized in that the centering protrusions are made eight.

7. The adapter according to claim 1, characterized in that the lodgement for placing the microfluidic chip in the base is made in the form of a through recess in the shape of a microfluidic chip, while supporting platforms are made from the bottom surface of the base along the perimeter of the recess.

8. The adapter according to claim 1, characterized in that the base is provided with threaded holes for the set screws and align the adapter on the stage.

9. The adapter according to claim 1, characterized in that the fixing of the thrust plate on the base in the open / closed position is realized by two ball mechanisms, each of which includes a hole in the base with a fixing ball placed in it, and two holes for the ball, providing fixing the thrust plate in extreme positions.