一種微流控晶片進液夾具及進液方法與流程
2024-01-31 13:17:15 2
本發明屬於微流控晶片領域、生物醫療檢測領域，具體涉及一種微流控晶片進液夾具及進液方法，利用製備出的微流控晶片進液夾具可以實現微流控晶片的快速進液。
背景技術：
微流控晶片進液夾具是將常規晶片進液方式簡單化和流程化，用於實現微流控晶片快速進液的一種專用夾具裝置。微流控晶片進液夾具利用晶片固定裝置對晶片進行夾持，而後夾具上面的孔位置的設計可以保證進液軟管垂直插入時的完全對準，配合上軟管、PEEK接頭、密封圈以及微泵，實現微流控晶片的快速進液。相比於傳統的密封圈膠水黏貼方式，夾具進液具有操作方便，效率高，可承受較大進液壓力，不易漏液等優點。因此，微流控晶片進液夾具的研究和製造已經成為晶片實驗室的一個重要研究方向，可廣泛應用於晶片實驗室(lab on a chip)中進液實驗。
然而，微流控晶片傳統的進液方式，即直接粘接接頭，這種完全由人工完成的過程，時間差很大，對準精度不高，晶片除膠困難，只能一次性使用，在後續的進液中不能承受較大的壓力和進液速度，漏液現象也難以避免。
技術實現要素：
本發明針對目前的微流控晶片產品進液方式，提出一種微流控晶片進液夾具，通過利用該專用夾具定位，配合微泵、PEEK接頭、PTFE管材、密封圈，可以實現高流速、高進液壓力、高效率和快速穩定的微流控晶片進液。
本發明採用的技術方案如下：
一種微流控晶片的專用進液夾具，包括底座、壓塊、定位裝置和緊固裝置；所述定位裝置用於所述壓塊的定位；所述緊固裝置用於將壓塊鎖緊並固定於底座上；所述壓塊上設有若干螺紋孔，所述螺紋孔與微流控晶片上的進液孔相對應。
進一步地，所述定位裝置包括相互配合的定位銷釘和定位孔，其中定位銷釘設於底座上，定位孔設於壓塊上，定位銷釘穿過該定位孔。
進一步地，所述緊固裝置包括鎖緊螺釘，用於將壓塊鎖緊和固定。
進一步地，還包括微流道接頭和進液軟管，所述微流道接頭的一端與所述壓塊上的螺紋孔通過螺紋連接，另一端插入進液軟管；進液軟管連接微泵。
進一步地，所述微流道接頭包含微流道接頭A和微流道接頭B；微流道接頭A與所述壓塊上的螺紋孔通過螺紋連接，微流道接頭B插入並固定於微流道接頭A內，微流道接頭B連接進液軟管；微流道接頭A優選採用鋁合金等金屬材料，微流道接頭B優選採用PEEK接頭，進液軟管優選採用PTFE軟管。
進一步地，所述微流道接頭A和微流道接頭B上設有密封圈，利用密封圈和接頭的配合保證進液時不會發生漏液現象。
進一步地，所述底座的材料優選為POM塑料(聚甲醛)；鎖緊螺釘、定位銷釘的材料優選為不鏽鋼；密封圈的材料優選為矽膠；壓塊材料優選為6061鋁合金。
進一步地，所述鎖緊螺釘的尺寸優選為M5*16mm，所述定位銷釘的尺寸優選為
進一步地，所述微流道接頭A上的密封圈的尺寸優選為5*1(外徑*線徑，單位為mm)，所述微流道接頭B上的密封圈的尺寸優選為3*1(外徑*線徑，單位為mm)，微流道接頭B(PEEK接頭)的內徑優選為PTFE進液軟管優選採用1/16管(外徑1.6mm)。
一種採用上述進液夾具對微流控晶片進行進液的方法，其步驟包括：
1)將微流控晶片樣品從側面放入夾具的壓塊和底座之間，使微流控晶片的進液孔和壓塊的螺紋孔對準，並通過緊固裝置將壓塊鎖緊並固定於底座上；
2)在壓塊的螺紋孔上安裝微流道接頭；
3)在微流道接頭內插入進液軟管，並將進液軟管連接微泵，然後開始進液。
進一步地，所述微流控晶片包括所有的帶多於兩個進(出)液孔的微流控晶片。
進一步地，所述微流控晶片的材料為PMMA、PS、PC、COP、COC、PP、PET等。
本發明的微流控晶片接口夾具具有以下優勢和有益效果：
1.體積小、質量輕、便攜性強；
2.化學穩定性強，抗氧化侵蝕；
3.能夠配合小尺寸晶片使用，成本低；
4.溫度和壓力耐受範圍廣；
5.死體積小：死體積是指進樣器進樣口到檢測器流動池未被固定相(液體)所佔據的空間；
6.可以配合光學檢測系統，便於觀察。
附圖說明
圖1是一實施例的微流控晶片夾具的結構示意圖。
圖2是另一實施例的微流控晶片夾具的結構示意圖。
圖3為直通道標準微流控晶片示意圖。
圖4為H型通道標準微流控晶片示意圖。
圖5為微流道接頭示意圖。
圖6為PEEK接頭套上3*1密封圈的示意圖。
圖7為微流道接頭裝入後的效果圖。
具體實施方式
下面通過具體實施例並配合附圖，對本發明做進一步說明。
圖1為本實施例的微流控晶片夾具的結構示意圖。該夾具包括底座1、壓塊2、鎖緊螺釘3和定位銷釘4。定位銷釘4設於底座1上，壓塊2上設有與定位銷釘4配合的定位孔，使用時定位銷釘4穿過壓塊2上的定位孔，實現對壓塊2的定位；在定位銷釘4上可設置圓柱壓縮彈簧(圖中未示出)，位於壓塊2和底座4之間，以使壓塊2和底座4之間相隔一定的距離，便於微流控晶片固定。鎖緊螺釘3用於將壓塊2鎖緊和固定。壓塊2上設有若干螺紋孔5，該螺紋孔5與微流控晶片上的進液孔相對應，螺紋孔5的孔徑大於微流控晶片上的進液孔的孔徑。壓塊2為左右兩個，對稱布置，壓塊2和底座1之間可插入微流控晶片。兩個壓塊2隔開一定距離，這樣在兩個壓塊2之間可以配合光學檢測系統，便於觀察。圖1中6為微流道接頭。
圖1所示的微流控晶片夾具適用於縱向進液孔。圖2為另一實施例的微流控晶片夾具的結構示意圖，其適用於橫向進液孔。
採用圖1或圖2所示的夾具對微流控晶片進行定位，並配合微泵、微流道接頭(PEEK接頭)、進液軟管(PTFE管材)、密封圈，即可以實現高流速、高進液壓力、高效率和快速穩定的微流控晶片進液。具體方法是：
1.裝夾晶片
分別逆時針鬆開兩個鎖緊螺釘(擰開一圈即可)，將微流控晶片按夾具底座上箭頭方向(如圖1所示)插入夾具，目測晶片進液孔在壓塊螺紋孔5的中心即可。
圖3和圖4為標準微流控晶片示意圖，其中圖3為直通道晶片，適用於圖1所示的夾具；圖4為H型通道晶片，適用圖2所示的夾具。
2.固定晶片
左手捏住壓塊2的兩端並向下微用力(銷釘僅用於定位，此步操作保證擰緊螺釘時，壓塊與銷釘不至於卡死)，右手順時針順勢擰緊螺釘3，擰緊力度適中，晶片在夾具中不晃動即可。
3.安裝微流道接頭A(第1步)
接頭處需要用到兩種規格的矽膠密封圈：1)5*1(外徑*線徑，單位為mm)；2)3*1(外徑*線徑，單位為mm)。
圖1中的微流道接頭6可以分為微流道接頭A和微流道接頭B兩部分。圖5為微流道接頭A的示意圖，其材質優選採用鋁合金。密封圈安裝在微流道接頭A的一端，然後將帶有密封圈的微流道接頭擰入壓塊對應的螺紋孔5處，從側面目測密封圈「不可見」即可。
4.安裝微流道接頭B(第2步)
微流道接頭B用於連接進液軟管，並能夠插入微流道接頭A內，通過過盈配合使微流道接頭B固定在微流道接頭A內。該微流道接頭B優選採用PEEK(聚醚醚酮，polyetheretherketone)接頭，如圖6所示。為起到更好的密封作用，可在PEEK接頭處套上3*1密封圈(此步操作可選)。圖6為PEEK接頭套上3*1密封圈的示意圖。PEEK接頭連接的進液軟管優選採用PTFE(聚四氟乙烯，Polytetrafluoroethylene)軟管。PTFE軟管優選採用1/16管(外徑1.6mm)。將PTFE軟管插入PEEK接頭，要求管端面與接頭處齊平或凸出些許。
5.安裝微流道接頭(第3步)
將圖6所示的PEEK接頭(微流道接頭B)插入圖5所示的微流道接頭A，將微流道接頭裝配到位，注意擰緊力度適中。圖7為微流道接頭A和微流道接頭B裝入後的效果圖。
6.插入PTFE軟管，開始進液測試。
圖1、圖2中均含有兩個壓塊，在其它實施例中，也可以設計成整體一個壓塊，相當於把左右兩個壓塊連接起來。
圖1、圖2中的壓塊上有個臺階，即螺紋孔和鎖緊螺釘位於不同的平面上，鎖緊螺釘部分凸出，其目的是給螺紋足夠的螺距，方便於擰緊。但在其它實施例中也可以沒有該臺階，本發明不以此為限制。
圖1、圖2中的壓塊也可以是圖中所示形狀以外的其它形狀；螺紋孔數量根據微流控晶片上進液孔的數量來確定，並不限於圖中所示的螺紋孔數量。
以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其進行限制，本領域的普通技術人員可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明的精神和範圍，本發明的保護範圍應以權利要求書所述為準。