一种便于清洁的微流控芯片的制作方法

1.本实用新型涉及微流控芯片技术领域，具体来说，涉及一种便于清洁的微流控芯片。


背景技术：

2.微流控芯片实验室，又称其为芯片实验室(lab-on-a-chip)或微流控芯片 (microfluidic chip)。微流控芯片是微流控技术(microfluidics)实现的主要平台。其装置特征主要是其容纳流体的有效结构(通道、反应室和其它某些功能部件)至少在一个维度上为微米级尺度，操控微小体积的流体在微小空间中的活动，在微小的芯片上构建化学或生物实验室，从而将多种化学和生物学的过程集成到快速和自动的微流控系统。其技术主要是研究一些中介流体 (即生物组织中处于溶液中的细胞、蛋白质、染色体等)以模式芯片为平台,在电压、热能以及蠕动压差的趋动下在微通道中的流动性能。
3.例如在水母细胞的提取与检测过程中，利用微流控技术实现荧光(指一个分子或原子吸收了给予的能量后，即刻引起发光；停止能量供给，发光亦瞬即停止。荧光素是一种可吸收激发光的光便能产生荧光，并能作为染料使用的有机化合物，亦称荧光色素)的检测分离，对比传统的nc膜分离具体明显的改进，能够精确控制检测液体的流速，大大提高检测效率。
4.在具体使用过程中，为了提高液体分离的速度，常采用离心驱动的方式，该方法是利用芯片在微电机的带动之下做圆周运动时产生的离心力作为液流的驱动力，通过改变芯片旋转速度和设置不同的通道构型来调节和控制流体的动态特性，与其他微流体驱动方式相比，该方法具有加工方便、成本低、集成度高、高通量等优势。但现有的微流控芯片的功能性较差，且存在管道内液体排不干净的情况，造成残留，并且有内部结构较小不利于进行清洁，导致芯片的后续检测出现误差。
5.专利号cn110180611a公开了一种微流控芯片组件，该专利通过改进的微流控芯片上的结构设计，使得微流控芯片中的试样能够在离心力的驱动之下反应从而实现检测，且设计合理、安装简单、能够实现快速拆装。但是该专利仍然存在一些缺陷，例如其仍没有针对芯片的清洁问题进行优化，不利于在分离反应后进行快速清洁，同时对芯片的密封性保护不够到位，容易在离心过程中受到一定程度的污染。
6.针对相关技术中的问题，目前尚未提出有效的解决方案。


技术实现要素：

7.(一)解决的技术问题
8.针对现有技术的不足，本实用新型提供了便于清洁的微流控芯片，具备结构合理、拆装方便且稳定性与密封性能强，易于对芯片主体及内部器件进行清洁、维护与更换的优点，进而解决现有微流控芯片清洁困难，结构较为简单或复杂，使用难度较大的问题。
9.(二)技术方案
10.为实现上述结构合理、拆装方便且稳定性与密封性能强，易于对芯片主体及内部器件进行清洁、维护与更换的优点，本实用新型采用的具体技术方案如下：
11.一种便于清洁的微流控芯片，包括底板，该底板顶部设置有基板，该基板顶部设置有盖板，底板顶部圆心位置设置有中心支撑柱，底板顶部圆周外缘设置有若干等距排列的废料仓卡槽，废料仓卡槽内顶部设置有废料仓；基板顶部圆周外缘设置有若干等距排列的芯片卡槽，芯片卡槽内顶部设置有芯片主体；底板底部设置有连接底件，盖板底部圆心位置设置有连接顶柱，连接顶柱穿插过中心支撑柱与连接底件保持连接，盖板顶部圆心位置设置有固定螺栓。
12.进一步的，为了使得盖板与底板之间通过限位柱实现多处卡接，保证其离心过程中的稳定性，防止盖板与底板出现转动偏差，底板圆周外缘且位于两两废料仓卡槽之间设置有限位柱，盖板圆周外缘设置有若干等距排列且与限位柱相配合的限位孔。
13.进一步的，为了使得废料仓与芯片主体能够相互紧贴配合，芯片主体内部的废液能够通过废料口流入废料仓内部，废料仓卡槽与废料仓均为扇形结构，废料仓与芯片主体数量一一对应且高度相同，废料仓内侧与芯片主体的外侧弧度相同，废料仓内侧与芯片主体顶部均设置有透明盖板，废料仓内侧开设有两个废料口。
14.进一步的，为了使得芯片主体能够通过加料口滴加待测液体，并在离心的作用下依次通过流速减速区、检测区、流道及反应区进行反应与检测观察，芯片主体为扇形结构且顶部靠近中心支撑柱的一侧开设有两个加料口，加料口远离中心支撑柱的一侧连接有流速减速区，流速减速区另一端设置有检测区，检测区另一侧连接有流道，流道贯穿至芯片主体外边缘且与废料口相配合，流道中间位置设置有反应区。
15.进一步的，为了能够方便人工手动的从芯片卡槽内部取出芯片主体，并在离心过程中通过压紧条实现对芯片主体的压紧，防止其离心过程中出现自转与偏差，芯片主体两侧均设置有捏取条，盖板底部设置有若干等距排列的压紧条。
16.进一步的，为了使得操作人员能够通过对底板底部的滑块的拨动调节实现基板的转动，帮助芯片主体进行转动完成与废料仓的废料口的互通连接或错位密封的切换，基板底部设置有若干等距排列的滑块，底板底部设置有若干将其贯穿且与滑块相配合的限位滑槽。
17.进一步的，为了使得中心支撑柱与连接底件、连接顶柱构成连接组件，保证整个结构的稳定连接，并且六棱柱结构能够保证离心过程的正常进行，防止自身发生转动，中心支撑柱为中空结构且内部为六棱柱结构，连接底件为t形结构且其顶部为六棱柱结构，连接顶柱为六棱柱结构，固定螺栓与连接顶柱及连接底件均保持螺纹连接。
18.(三)有益效果
19.与现有技术相比，本实用新型提供了便于清洁的微流控芯片，具备以下有益效果：
20.(1)、通过设置三层装配式结构，结构设计合理，能够降低微流控芯片拆装的难度，且通过三层结构之间的相互紧贴与固定保证其结构强度，提高离心过程中的稳定性；通过独立设计的废料仓，能够通过手动的调节实现与芯片主体的互通连接与错位密封，从而实现液体检测与回收的功能切换，保证检测效率与精确度的同时，大大降低废料回收与清除的步骤与难度。
21.(2)、通过设置六棱柱结构的连接组件与限位柱、限位孔，能够保证盖板与底板之
间的固定连接，保证离心过程中结构的稳定性，同时通过固定螺栓的作用，配合压紧条实现对芯片主体的压紧限位，防止其在离心过程中发生自转偏移，使得内部器件实现同步转动。
22.(3)、通过多层结构实现的相互贴合与内部器件之间的卡接配合，能够减少芯片整体的体积，且装置装配过程简单，步骤少，调节方便。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
24.图1是根据本实用新型实施例的便于清洁的微流控芯片的俯视结构示意图；
25.图2是根据本实用新型实施例的便于清洁的微流控芯片仰视结构示意图；
26.图3是根据本实用新型实施例的便于清洁的微流控芯片的俯视结构分解图；
27.图4是根据本实用新型实施例的便于清洁的微流控芯片仰视结构分解图；
28.图5是根据本实用新型实施例的便于清洁的微流控芯片中芯片主体结构示意图；
29.图6是根据本实用新型实施例的便于清洁的微流控芯片中底板及连接底件结构示意图。
30.图中：
31.1、底板；2、基板；3、盖板；4、中心支撑柱；5、废料仓卡槽；6、废料仓；7、芯片卡槽；8、芯片主体；9、连接底件；10、连接顶柱；11、固定螺栓；12、限位柱；13、限位孔；14、废料口；15、加料口；16、流速减速区； 17、检测区；18、流道；19、反应区；20、捏取条；21、压紧条；22、滑块； 23、限位滑槽。
具体实施方式
32.为进一步说明各实施例，本实用新型提供有附图，这些附图为本实用新型揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理，配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本实用新型的优点，图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。
33.根据本实用新型的实施例，提供了一种便于清洁的微流控芯片。
34.现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明，如图1-图6所示，根据本实用新型实施例的便于清洁的微流控芯片，包括底板1，该底板1顶部设置有基板2，该基板2顶部设置有盖板3，底板1顶部圆心位置设置有中心支撑柱4，底板1顶部圆周外缘设置有若干等距排列的废料仓卡槽5，废料仓卡槽5内顶部设置有废料仓6；基板2顶部圆周外缘设置有若干等距排列的芯片卡槽7，芯片卡槽7内顶部设置有芯片主体8；底板1底部设置有连接底件 9，盖板3底部圆心位置设置有连接顶柱10，连接顶柱10穿插过中心支撑柱 4与连接底件9保持连接，盖板3顶部圆心位置设置有固定螺栓11。
35.借助于上技术方案，通过设置三层装配式结构，结构设计合理，能够降低微流控芯片拆装的难度，且通过三层结构之间的相互紧贴与固定保证其结构强度，提高离心过程中的稳定性；通过独立设计的废料仓6，能够通过手动的调节实现与芯片主体8的互通连接与
错位密封，从而实现液体检测与回收的功能切换，保证检测效率与精确度的同时，大大降低废料回收与清除的步骤与难度。
36.在一个实施例中，对于上述底板1来说，底板1圆周外缘且位于两两废料仓卡槽5之间设置有限位柱12，盖板3圆周外缘设置有若干等距排列且与限位柱12相配合的限位孔13，从而使得盖板3与底板1之间通过限位柱12 实现多处卡接，保证其离心过程中的稳定性，防止盖板3与底板1出现转动偏差。
37.在一个实施例中，对于上述废料仓卡槽5来说，废料仓卡槽5与废料仓6 均为扇形结构，废料仓6与芯片主体8数量一一对应且高度相同，废料仓6内侧与芯片主体8的外侧弧度相同，废料仓6内侧与芯片主体8顶部均设置有透明盖板，废料仓6内侧开设有两个废料口14，从而使得废料仓6与芯片主体8能够相互紧贴配合，芯片主体8内部的废液能够通过废料口14流入废料仓6内部。
38.在一个实施例中，对于上述芯片主体8来说，芯片主体8为扇形结构且顶部靠近中心支撑柱4的一侧开设有两个加料口15，加料口15远离中心支撑柱4的一侧连接有流速减速区16，流速减速区16另一端设置有检测区17，检测区17另一侧连接有流道18，流道18贯穿至芯片主体8外边缘且与废料口14相配合，流道18中间位置设置有反应区19，从而使得芯片主体8能够通过加料口15滴加待测液体，并在离心的作用下依次通过流速减速区16、检测区17、流道18及反应区19进行反应与检测观察。
39.在一个实施例中，对于上述芯片主体8来说，芯片主体8两侧均设置有捏取条20，盖板3底部设置有若干等距排列的压紧条21，从而能够方便人工手动的从芯片卡槽7内部取出芯片主体8，并在离心过程中通过压紧条21实现对芯片主体8的压紧，防止其离心过程中出现自转与偏差。
40.在一个实施例中，对于上述基板2来说，基板2底部设置有若干等距排列的滑块22，底板1底部设置有若干将其贯穿且与滑块22相配合的限位滑槽 23，从而使得操作人员能够通过对底板1底部的滑块22的拨动调节实现基板 2的转动，帮助芯片主体8进行转动完成与废料仓6的废料口14的互通连接或错位密封的切换。
41.在一个实施例中，对于上述中心支撑柱4来说，中心支撑柱4为中空结构且内部为六棱柱结构，连接底件9为t形结构且其顶部为六棱柱结构，连接顶柱10为六棱柱结构，固定螺栓11与连接顶柱10及连接底件9均保持螺纹连接，从而使得中心支撑柱4与连接底件9、连接顶柱10构成连接组件，保证整个结构的稳定连接，并且六棱柱结构能够保证离心过程的正常进行，防止自身发生转动。
42.为了方便理解本实用新型的上述技术方案，以下就本实用新型在实际过程中的工作原理或者操作方式进行详细说明。
43.在实际应用时，将装配完毕的芯片放置在离心设备上，此时内部器件处于固定状态，芯片主体8内部流道18的出口未与废料口14形成互通，此时废料仓6即芯片主体8内部均处于各自密封的状态。再次调节固定螺栓11，使得盖板3向下压紧芯片主体8，防止其在离心过程中发生转速偏差。在离心前，通过加料口15向芯片主体8内部滴加待测液体，滴加完毕后打开离心设备，通过连接底件9与离心设备的安装连接，芯片进行离心作用。首先液体会在流速减速区16内部经过初步减速过滤与分离，依次流入检测区17、流道18 及反应区19进行反应，根据实际情况选择离心时间，并在离心结束后通过光学检测进行观察分析，测得具
体实验数据。在实验完毕后，需要对芯片主体8 内部进行清洁，可取下芯片，调节固定螺栓11，使得盖板3离开芯片主体8 顶端，此时可通过手动调节滑块22，将其从限位滑槽23的一端转动至另一端，而此时芯片主体8内部的流道18出口会正好与废料口14重合。再次调紧固定螺栓11，对芯片进行再次离心，将废液离心至废料仓6内部，此前可添加清洁液进行深层次清洁。待离心完毕后，可拆卸固定螺栓11，将设备分离取出废料仓6，进行单独冲洗。
44.综上，借助于本实用新型的上述技术方案，通过设置三层装配式结构，结构设计合理，能够降低微流控芯片拆装的难度，且通过三层结构之间的相互紧贴与固定保证其结构强度，提高离心过程中的稳定性；通过独立设计的废料仓 6，能够通过手动的调节实现与芯片主体8的互通连接与错位密封，从而实现液体检测与回收的功能切换，保证检测效率与精确度的同时，大大降低废料回收与清除的步骤与难度。通过设置六棱柱结构的连接组件与限位柱12、限位孔13，能够保证盖板3与底板1之间的固定连接，保证离心过程中结构的稳定性，同时通过固定螺栓11的作用，配合压紧条21实现对芯片主体8的压紧限位，防止其在离心过程中发生自转偏移，使得内部器件实现同步转动。通过多层结构实现的相互贴合与内部器件之间的卡接配合，能够减少芯片整体的体积，且装置装配过程简单，步骤少，调节方便。
45.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”、“固定”、“旋接”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
46.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。