本实用新型涉及微流体芯片技术领域,特别涉及一种微流体芯片进样系统。
背景技术:
微流体芯片技术是目前迅速发展的高新技术和多学科交叉科技前沿领域之一,是生命科学、化学科学与信息科学信号检测和处理方法研究的重要技术平台。
微流体芯片系统设计中,流体驱动和控制是关键,可分为压力驱动、电驱动、热驱动、表面张力驱动,其中压力驱动是流体驱动的主流技术。
目前压力驱动主要是利用正压将流体压入芯片,其过程简单来说,就是通过对流体样品增加压力,将样品挤入芯片的微流体通道内,但随着微流控芯片尺寸的减小及微流道的日趋复杂,正压方式便暴露出以下缺点:第一,流体注入时所受到的流动阻力大,提高了样品的注入难度。第二,流体样品注入后,流体通道内的气体残留可能性大,样品很难压入残留气体所占据的容积,就很难实现样品充满的均一性,甚至造成进样失败;第三,正压方式一般需要有一定余量的样品才可实现顺利进样,这对一些珍贵的试剂或样品造成很大浪费。针对这一问题,现有技术中,利用微阀、微泵控制流动,但该种系统成本高,且对流体压力、流量等要求苛刻。
技术实现要素:
本实用新型实施方式的目的在于提供一种能实现样品充满的均一性的微流体芯片进样系统。
为解决上述技术问题,本实用新型的实施方式提供了一种微流体芯片进样系统,包含:微流体芯片、负压产生装置、用于盛放样品的容器;
其中,所述微流体芯片具有供流体通过的流体通道,并且所述流体通道具有通道入口和通道出口;
所述容器具有容器出口,所述容器出口与所述通道入口相互连通;
所述负压产生装置作用于所述通道出口;
所述微流体芯片进样系统还包含:用于控制所述容器出口和所述通道入口之间通断的第一截流机构、用于控制所述负压产生装置和所述通道出口之间通断的第二截流机构。
本实用新型实施方式相对于现有技术而言,将传统的正压进样方式转变为负压进样方式。通过第一截流机构、第二截流机构将微流体芯片的流体通道转换成密闭空间,之后开启第二截流机构,利用负压产生装置对所述通道出口作用一端时间后,再关闭第二截流机构,使流体通道内形成负压,之后开启第一截流机构,利用负压使样品充满整个流体通道,实现了样品充满的均一性。此外,也能有效节省珍贵的试剂或样品的用量,并且,该种微流体芯片进样系统无需额外增设微阀、微泵,大大地降低了制造成本,产生了更多的效益。
进一步的,所述第一截流机构包含:第一柔性阀体、第一推杆伸缩装置;
其中,所述第一柔性阀体具有第一阀体通道,所述第一阀体通道具有与所述容器出口相互连通的第一阀体入口、与所述通道入口相互连通的第一阀体出口;
所述第一推杆伸缩装置在伸展时抵持所述第一柔性阀体,并使所述第一阀体通道变形,所述容器出口和所述通道入口断开连通;在所述第一推杆伸缩装置收缩时,所述第一阀体通道还原,所述容器出口和所述通道入口继续连通。第一截流机构比现有技术中的阀门所占用的体积更小、稳定度更高、使用寿命更长。
作为另一种替代方式,所述第一推杆伸缩装置替换为第一夹持装置;
所述第一夹持装置在夹紧时抵持所述第一柔性阀体,并使所述第一阀体通道变形,所述容器出口和所述通道入口断开连通;在所述第一夹持装置释放时,所述第一阀体通道还原,所述容器出口和所述通道入口继续连通。
另外,所述通道入口位于所述微流体芯片的表面;
所述第一柔性阀体可拆卸式地紧密贴合在所述微流体芯片的表面;
所述容器为第一适配管,所述容器出口为第一尖嘴出口,所述第一尖嘴出口可插拔式地插入在所述第一阀体入口内。该种结构使得该微流体芯片进样系统的组装更为便捷。
另外,所述第一柔性阀体具有供所述第一推杆伸缩装置伸入的第一凹槽。利用凹槽减少了第一柔性阀体壁厚,使第一阀体通道更容易受力变形,提高了第一截流机构的通断效果。
另外,所述第二截流机构包含:第二柔性阀体、第二推杆伸缩装置;
其中,所述第二柔性阀体具有第二阀体通道,所述第二阀体通道具有与所述通道出口相互连通的第二阀体入口、与所述负压产生装置相互连通的第二阀体出口;
所述第二推杆伸缩装置在伸展时抵持所述第二柔性阀体,并使所述第二阀体通道变形,所述负压产生装置和所述通道出口断开连通;在所述第二推杆伸缩装置收缩时,所述第二阀体通道还原,所述负压产生装置和所述通道出口继续连通。第二截流机构比现有技术中的阀门所占用的体积更小、稳定度更高、使用寿命更长。
作为另一种替代方式,所述第二推杆伸缩装置替换为第二夹持装置;
所述第二夹持装置在夹紧时抵持所述第二柔性阀体,并使所述第二阀体通道变形,所述负压产生装置和所述通道出口断开连通;在所述第二夹持装置释放时,所述第二阀体通道还原,所述负压产生装置和所述通道出口继续连通。
另外,所述通道出口位于所述微流体芯片的表面;
所述第二柔性阀体可拆卸式地紧密贴合在所述微流体芯片的表面;
所述负压产生装置与第二适配管气管连接,所述第二适配管具有第二尖嘴出口,所述第二尖嘴出口可插拔式地插入在所述第二阀体出口内。该种结构使得该微流体芯片进样系统的组装更为便捷。
另外,所述第二柔性阀体具有供所述第二推杆伸缩装置伸入的第二凹槽。利用凹槽减少了第二柔性阀体壁厚,使第二阀体通道更容易受力变形,提高了第二截流机构的通断效果。
另外,所述第一截流机构包含:第一柔性阀体、第一推杆伸缩装置;其中,所述第一柔性阀体具有第一阀体通道,所述第一阀体通道具有与所述容器出口相互连通的第一阀体入口、与所述通道入口相互连通的第一阀体出口;
所述第二截流机构包含:第二柔性阀体、第二推杆伸缩装置;其中,所述第二柔性阀体具有第二阀体通道,所述第二阀体通道具有与所述通道出口相互连通的第二阀体入口、与所述负压产生装置相互连通的第二阀体出口;
所述第一柔性阀体和所述第二柔性阀体之间设有支撑件;
所述第一推杆伸缩装置在伸展时抵持所述第一柔性阀体,并与所述支撑件配合,使所述第一阀体通道变形,所述容器出口和所述通道入口断开连通;在所述第一推杆伸缩装置收缩时,所述第一阀体通道还原,所述容器出口和所述通道入口继续连通;所述第二推杆伸缩装置在伸展时抵持所述第二柔性阀体,并与所述支撑件配合,使所述第二阀体通道变形,所述负压产生装置和所述通道出口断开连通;在所述第二推杆伸缩装置收缩时,所述第二阀体通道还原,所述负压产生装置和所述通道出口继续连通。防止第一柔性阀体和第二柔性阀体受力后发生倾斜脱落的现象,延长了微流体芯片进样系统的使用寿命。
进一步的,所述通道入口位于所述微流体芯片的表面;所述第一柔性阀体可拆卸式地紧密贴合在所述微流体芯片的表面;所述容器为第一适配管,所述容器出口为第一尖嘴出口,所述第一尖嘴出口可插拔式地插入在所述第一阀体入口内;
所述通道出口位于所述微流体芯片的表面;所述第二柔性阀体可拆卸式地紧密贴合在所述微流体芯片的表面;所述负压产生装置与第二适配管气管连接,所述第二适配管具有第二尖嘴出口,所述第二尖嘴出口可插拔式地插入在所述第二阀体出口内;
所述微流体芯片进样系统还包含用于连接固定所述第一适配管和所述第二适配管的定位架,并且所述第一适配管和所述第二适配管可拆卸式地安装在所述定位架上。增加了第一适配管和第二适配管的安装稳定度,防止第一适配管和第二适配管发生摇晃现象及脱离。
再进一步的,在上述微流体芯片进样系统中,所述微流体芯片进样系统还包含主控设备,所述主控设备分别与所述负压产生装置、第一截流机构、第二截流机构电性连接。实现了对系统的统一控制,还实现了对微流体芯片进样系统的远程操作功能。
附图说明
图1是本实用新型第一实施方式中的微流体芯片进样系统的简易图;
图2是本实用新型第一实施方式中的微流体芯片进样系统的详示图1;
图3是本实用新型第一实施方式中的微流体芯片进样系统的详示图2;
图4是本实用新型第二实施方式中的微流体芯片进样系统的详示图1;
图5是本实用新型第二实施方式中的微流体芯片进样系统的详示图2。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合附图对本实用新型的各实施方式进行详细的阐述。然而,本领域的普通技术人员可以理解,在本实用新型各实施方式中,为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是,即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改,也可以实现本申请所要求保护的技术方案。
本实用新型的第一实施方式涉及一种微流体芯片进样系统,大致结构如图1所示,基本包含:微流体芯片1、负压产生装置2、用于盛放样品的容器3。具体的说,微流体芯片1具有供流体通过的流体通道,并且流体通道具有通道入口和通道出口,该流体通道可以为任意一种复杂结构,当然,若该流体通道还具有其他供流体流入流出的接口,均可理解为通道入口或通道出口中的一种,本实用新型对此不作任何限定。此外,容器3可为任意一种用于存放流体样品的物品,其至少具有一个容器出口,该容器出口与通道入口相互连通,可以是直接连通,也可以是通过某种现有技术中的通液管道相互连通。另外,负压产生装置2作用于通道出口,也可理解为对通道出口进行抽吸。在本实施方式中,负压产生装置2为一种负压泵,通过气管连通通道出口。当然,该微流体芯片进样系统还包含:用于控制容器出口和通道入口之间通断的第一截流机构4、用于控制负压产生装置2和通道出口之间通断的第二截流机构5,第一截流机构4、第二截流机构5可以独立设置,也可将其二者电性连接一总控单元,通过操作该总控单元,实现对二者的控制。
通过上述内容不难发现,本实施方式提供的微流体芯片进样系统,将传统的正压进样方式转变为负压进样方式。具体使用流程如下:通过第一截流机构4、第二截流机构5断开流体通道与外部的连通,使其成为一完全密闭的空间,之后开启第二截流机构5,使负压产生装置2与通道出口连通,利用负压产生装置2对通道出口作用一段时间,直至流体通道内部的负压达到一定数值后,再关闭第二截流机构5,此时流体通道内保持为真空状态,之后开启第一截流机构4,容器3和通道入口连通,负压向容器3抽取样品,并会充满整个流体通道。此过程中,流体通道内不会存在任何残留气体,负压能确保样品充满整个流体通道,实现了样品充满的均一性。此外,负压也能有效节省珍贵的试剂或样品的用量,并且,该种微流体芯片进样系统无需额外增设微阀、微泵,大大地降低了制造成本,产生了更多的效益。
更具体的说,如图所示,本实施方式中的第一截流机构4至少包含:第一柔性阀体41、第一推杆伸缩装置42。其中,第一柔性阀体41采用软质材料,例如PU、TPE等,它具有第一阀体通道,该第一阀体通道具有与容器出口相互连通的第一阀体入口、与通道入口相互连通的第一阀体出口。第一推杆伸缩装置42的动力来源可为气动、电动,还可为人动,它还具有伸缩的推杆,当然还可在推杆上加设辅助接触头。第一推杆伸缩装置42的运行流程如下,在伸展时,通过推杆抵持第一柔性阀体41,由于第一柔性阀体41具有一定的弹性变形能力,在受力后使第一阀体通道变形,从而断开了容器出口和通道入口的连通;在第一推杆伸缩装置42收缩时,推杆不再对第一柔性阀体41施力,故而第一阀体通道因弹性变形能力自行还原,容器出口和通道入口继续连通。该第一截流机构4比现有技术中的阀门所占用的体积更小、稳定度更高、使用寿命更长。
本实施方式的详细结构如图2所示,微流体芯片1呈近似立方体的薄片,并且表面平整,通道入口位于微流体芯片1的一侧表面。第一柔性阀体41紧密粘接在微流体芯片1的表面,只要确保第一柔性阀体41与微流体芯片1之间为可拆卸式地紧密贴合即可。容器3为第一适配管,容器出口即是第一适配管的第一尖嘴出口31,该第一尖嘴的硬度高于第一柔性阀体41的硬度,第一尖嘴出口31通过外力承插在第一阀体入口内,此时,第一阀体入口会因弹性变形稍微扩大,但第一尖嘴出口31和第一阀体入口之间完全密封,不会出现漏液现象,在使用过后,还可将第一适配管拔出,清洗后可重复利用。该种结构使得该微流体芯片进样系统的组装更为便捷,并且更为环保。
另外,在本实施方式中,第一柔性阀体41具有供第一推杆伸缩装置42的推杆伸入的第一凹槽,该凹槽径向设置在第一柔性阀体41的竖向侧壁上,往第一阀体通道处延伸,简单来说,利用凹槽减少了第一柔性阀体41壁厚,使第一阀体通道更容易受力变形,提高了第一截流机构4的通断效果。在此,对第一凹槽的形状不作任何限定,可以为任意一种几何图形,只要能允许第一推杆伸缩装置42顺利伸入即可。
对于第二截流机构5来说,它包含:第二柔性阀体51、第二推杆伸缩装置52。基本可参照上文对于第一截流机构4的描述进行理解,故而仅简单描述。第二柔性阀体51具有第二阀体通道,第二阀体通道具有与通道出口相互连通的第二阀体入口、与负压产生装置2相互连通的第二阀体出口;第二推杆伸缩装置52在伸展时抵持第二柔性阀体51,并使第二阀体通道变形,负压产生装置2和通道出口断开连通;在第二推杆伸缩装置52收缩时,第二阀体通道还原,负压产生装置2和通道出口继续连通。第二截流机构5比现有技术中的阀门所占用的体积更小、稳定度更高、使用寿命更长。
同样作为进一步优选的方案,本实施方式中,通道出口位于微流体芯片1的表面;第二柔性阀体51可拆卸式地紧密贴合在微流体芯片1的表面;负压产生装置2与第二适配管6气管连接,第二适配管6具有第二尖嘴出口61,第二尖嘴出口61可插拔式地插入在第二阀体出口内。该种结构使得该微流体芯片进样系统的组装更为便捷。
另外,在本实施方式中,第二柔性阀体51具有供第二推杆伸缩装置52伸入的第二凹槽。利用凹槽减少了第二柔性阀体51壁厚,使第二阀体通道更容易受力变形,提高了第二截流机构5的通断效果。
本领域技术人员应当理解,本实用新型的基本方案中,无需同时满足上文的第一截流机构4和第二截流机构5,实施时择一选择也可达到同样的效果。但是值得说明的是,如果在实施时,同时选择了上文描述的关于第一截流机构4和第二截流机构5的技术方案,则还可进行以下更优化的方案。
如图2、图3所示,第一截流机构4位于右侧,第二截流机构5位于左侧,第一柔性阀体41和第二柔性阀体51之间设有支撑件7,该支撑件7呈杆状,其两端均为抵持部,第一柔性阀体41具有供抵持部进入的孔,同样,第二柔性阀体51也具有供抵持部进入的孔,支撑件7横向放置,使抵持部分别插入上述两孔内,实现了支撑件7的安装固定。因此,第一推杆伸缩装置42在伸展时抵持第一柔性阀体41,并与支撑件7配合,使第一阀体通道变形,容器出口和通道入口断开连通;在第一推杆伸缩装置42收缩时,第一阀体通道还原,容器出口和通道入口继续连通;第二推杆伸缩装置52在伸展时抵持第二柔性阀体51,并与支撑件7配合,使第二阀体通道变形,负压产生装置2和通道出口断开连通;在第二推杆伸缩装置52收缩时,第二阀体通道还原,负压产生装置2和通道出口继续连通。通过额外增加支撑力,防止第一柔性阀体41和第二柔性阀体51受力后发生倾斜脱落的现象,延长了微流体芯片进样系统的使用寿命。
该实施方案中,微流体芯片进样系统还包含用于连接固定第一适配管和第二适配管的定位架8。该定位架8为一体化结构,具有两个供第一适配管和第二适配管外径穿过的安装孔,第一适配管和第二适配管可拆卸式地安装在定位架8上。该方案增加了第一适配管和第二适配管的安装稳定度,防止第一适配管和第二适配管发生摇晃现象及脱离。
需要说明的是,为了进一步完善系统自动化功能,在上述微流体芯片进样系统中,微流体芯片进样系统还包含主控设备,主控设备分别与负压产生装置2、第一截流机构4、第二截流机构5电性连接。通过增设主控设备,实现了对系统的统一控制,还实现了对微流体芯片进样系统的远程操作功能。
本实用新型的第二实施方式涉及一种微流体芯片进样系统。第二实施方式为第一实施方式的另一种替代方案,主要不同之处在于:如图4、图5所示,将第一实施方式中的第一推杆伸缩装置42替换为第一夹持装置43,第一夹持装置43具有类似夹子的夹头,该夹头的虎口位置与第一柔性阀体41相互配合;其运行流程如下,第一夹持装置43控制夹头夹紧,夹头抵持第一柔性阀体41,使第一阀体通道变形,容器出口和通道入口断开连通;在第一夹持装置43释放时,第一阀体通道还原,容器出口和通道入口继续连通。
同样的,本实施方式中,第二推杆伸缩装置52也可替换为第二夹持装置53;第二夹持装置53在夹紧时抵持第二柔性阀体51,并使第二阀体通道变形,负压产生装置2和通道出口断开连通;在第二夹持装置53释放时,第二阀体通道还原,负压产生装置2和通道出口继续连通。
此外,值得一提的是,本实施方式中的流体通道11为复杂式的,具有多条分支。
本领域的普通技术人员可以理解,上述各实施方式是实现本实用新型的具体实施例,而在实际应用中,可以在形式上和细节上对其作各种改变,而不偏离本实用新型的精神和范围。