一种用于微流控芯片的自适应悬浮压紧装置的制作方法

1.本发明涉及微流控设备压紧密封技术领域，具体涉及一种用于微流控芯片的压紧装置。


背景技术：

2.在微流体气压控制系统中，为确保流体不泄露、流量精准调节且调节范围广，其中设备的压紧密封效果至关重要。微流控设备中，对芯片的压紧密封往往是通过底部芯片的前后位移和顶部压紧件(压头)的上下位移两部分搭配而实现的。但市场上的压紧件几乎都是单片式/单块式、小尺寸的，只能满足对单个、小尺寸槽口的微流控芯片的压紧密封，同时密封效果对压头和芯片槽口的表面加工平整度有极高的要求；因此，它们很难压紧那些带有多个、大尺寸且尺寸不一、以及槽口不完全平整的微流控芯片。另外，随着压头和芯片槽口的长时间接触磨损，压头也会伴随出现表面不平整、耐磨性差、抗腐蚀能力弱、工作寿命短等问题，都会导致密封效果下降或失效。这也是造成目前已有的微流体操作设备在精准控制流速和稳定形成液滴等方面的性能参差不齐的主要原因。


技术实现要素：

3.基于上述现实问题，本发明提出了“悬浮压头”的概念和结构，即：装置中的一块压紧盖板的下方“悬浮”安装了多个压头，每个压头都具有能够左右倾斜、前后倾斜、上下移动的自由度，压头之间相对独立，从而能够对下方芯片的多个槽口呈现多点接触的充分压紧。成功解决了现有压紧密封技术领域的上述问题。本发明的技术方案实现了对带有多个、多尺寸大槽口的微流控芯片的完全压紧，很好地确保了密封效果，同时降低了对压头和芯片加工的平整度要求，并且能够以简便的操作确保对流量的精准调控。
4.为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
5.一种用于微流控芯片的自适应悬浮压紧装置，包括驱动机构，与所述驱动机构连接的压紧装置，所述压紧装置包括悬浮盖板，设置于所述悬浮盖板下侧的多组悬浮压头，所述悬浮盖板与悬浮压头之间通过弹簧连接。
6.进一步的，所述悬浮盖板底侧设置有压头槽，所述悬浮压头设置于所述压头槽内。
7.进一步的，所述每组悬浮压头周侧面设置有进气口，底部侧面设置有出气口，进气口与出气口连通，所述进气口与进气管连接。
8.进一步的，所述每组悬浮压头周侧面设置有第一进气口，另一周侧面设置有第一出气口，底部侧面设置有第二出气口，进气口与出气口连通，相邻两组悬浮压头之间第一出气口与第一进气口通过导气管连接。
9.进一步的，所述自适应悬浮压紧装置还包括独立设置的位于压紧装置和芯片样品池槽口之间的软材质垫片，所述软材质垫片上设置有通孔，所述通孔的设置位置与悬浮盖板下侧分布的悬浮压头上的第二出气口对应。
10.进一步的，所述悬浮盖板下侧依次设置压头固定框、固定框限位块、和悬浮压头，
所述固定框限位块包括第一台块、设置于第一台块下侧的第二台块，所述第一台块上侧面与悬浮盖板下侧面固定连接，所述压头固定框为上下两侧面均设置开口的方形框，所述压头固定框的上侧面方形开口面积大于第一台块的上表面面积且小于第二台块的下表面面积，使得第一台块能够自由出入所述上侧面方形开口，所述压头固定框的下侧面开口面积大于第二台块的下表面面积，所述悬浮压头与压头固定框固定连接，所述悬浮压头上侧面设置有弹簧套设柱，所述第二台块下侧设置有套设柱容纳腔用于容纳弹簧套设柱，弹簧设置于弹簧套设柱上。所述压头固定框、悬浮压头的将固定框限位块包覆在二者的连接空间内并留出一定的活动空间。
11.进一步的，所述压头固定框周侧设置有螺孔，所述悬浮压头的周侧也设置有螺孔，所述悬浮压头固定于压头固定框上时将悬浮压头置于压头固定框内侧，通过螺钉将螺孔连接即可。上述方案中，固定框限位块与悬浮压板固定，压头固定框和悬浮压头将其包覆并在其有限的固定下能够进行适当的活动。这种固定方式能够在悬浮压头工作过程中极大的起到稳定悬浮压头，避免便宜、避免其活动量过大而造成工作效果不佳。
12.进一步的，所述驱动机构包括支架，设置于所述支架上的水平移动结构，纵向移动结构，所述悬浮盖板与纵向移动结构底端连接。
13.进一步的，所述支架包括左侧板、右侧板以及设置于所述左侧板、右侧板之间的顶板固定板。
14.进一步的，所述水平移动机构包括丝杠传动组件，所述丝杠传动组件包括丝杠和转动块，所述丝杠一端与驱动电机输出端相连，另一端穿过可转动的固定在丝杠固定竖板上，丝杠固定竖板设置于左侧板、右侧板之间且与二者平行。
15.进一步的，所述转动块套设于所述丝杠上，所述转动块与第一连接块固定连接，所述第一连接块上端设置滚轮，所述滚轮与顶板固定板下侧面相接触，所述第一连接块的下端可转动连接有第二连接块，所述第二连接块的下端可转动设置悬浮盖板。
16.进一步的，所述第一连接块与第二连接块通过第二转轴连接，所述第一连接块上端与滚轮通过第一转轴连接。
17.进一步的，所述第一连接块的两侧分别设置有限位板，所述限位板分别与第一连接块前后两侧接触或者可滑动连接，所述限位板的两端分别固定在驱动电机机壳和丝杠固定板上。
18.进一步的，所述左侧板包括第一竖直部，第一竖直部上端设置有第一水平部，所述第一水平部上设置有第一螺纹孔，所述第一竖直部上端靠近第一水平部下侧的部分设置有一排通孔，所述顶板固定板的两端的端面上设置有第二螺纹孔，螺栓穿过通孔与第二螺纹孔配合完成固定，所述通孔的直径小于螺栓头大于螺栓杆。此方案中通孔可以设置成上下间隔排列的多排。
19.进一步的，所述通孔可以不设置成正圆形，也可以是竖向的长条形，长条形通孔的宽度小于螺栓头大于螺栓杆。上述两种设计方案中，可以通过侧边的通孔配合第二螺纹孔用螺栓连接达到顶板固定板的上下调节，进一步的，通过穿过第二螺纹孔的螺栓顶住顶板固定板上侧面加强固定。
20.进一步的，所述纵向移动机构包括固定在顶板固定板下侧的第三连接块与第三连接块可滑动连接的第四连接块，第四连接块与悬浮盖板固定连接。
21.进一步的，所述第三连接块上设置有滑轨或者滑块，所述第四连接块上设置有与之配合的滑块或者滑轨。
22.本发明采用的技术方案对芯片的压紧和密封是通过电机驱动带动压紧装置的上下位移，使压头紧贴芯片样品池槽口而实现的。其中的悬浮压头是独立加工，并且多个悬浮压头都悬浮安装在同一块悬浮盖板下部，成为“悬浮压头”。悬浮压头的优势体现在：每一个压头都具有一定的左右倾斜、前后倾斜、上下移动的自由度；且每个压头之间相对独立。于是，每个压头都能够在下降压紧过程中，根据连杆给出的下压力和悬浮压头与芯片槽口接着面的加工情况(槽口形状、尺寸和平整度)而产生各自压头独立的自适应偏移量(水平角度或高度上的调整)，呈现对微流控芯片的多点接触，从而实现了完全压紧密封。与此同时，进气管接口与装置气路部分完全加工在独立的压头处，以确保输入气流不泄露，准确调控流量。此外，在实际组装操作中，压头和芯片样品池槽口之间会放置一块橡胶等软材质垫片，从而能够减少压头和芯片压紧过程中的磨损，且提高接触时的紧凑性。本发明能够实现对多个槽口、大尺寸口径的微流控芯片的完全压紧密封，同时对压头和芯片样品池槽口的加工平整度的要求也大大降低。
附图说明
23.图1为本发明的一种具体实施例结构示意图。
24.图2为本发明的一种具体实施例结构示意图。
25.图3为本发明的一种具体实施例局部结构示意图。
26.图4为本发明的一种具体实施例局部另一视角结构示意图。
27.图5为本发明的一种具体实施例悬浮压头结构示意图。
28.图6为本发明的一种具体实施例驱动机构结构示意图。
具体实施方式
29.下面结合附图，对本发明的技术方案做进一步解释说明。
30.实施例1：
31.一种用于微流控芯片的自适应悬浮压紧装置，包括驱动机构，与所述驱动机构连接的压紧装置，其特征在于：所述压紧装置包括悬浮盖板5，设置于所述悬浮盖板5下侧的多组悬浮压头6，所述悬浮盖板5与悬浮压头6之间通过弹簧连接。
32.所述悬浮盖板5底侧设置有压头槽，所述悬浮压头设置于所述压头槽内。
33.所述每组悬浮压头6周侧面设置有第一进气口7，另一周侧面设置有第一出气口8，底部侧面设置有第二出气口9，进气口与出气口连通，相邻两组悬浮压头之间第一出气口8与第一进气口9通过导气管14连接。
34.所述自适应悬浮压紧装置还包括独立设置的位于压紧装置和芯片样品池槽口10之间的软材质垫片11，所述软材质垫片11上设置有通孔12，所述通孔12的设置位置与悬浮盖板5下侧分布的悬浮压头6上的第二出气口9对应。
35.实施例2：
36.一种用于微流控芯片的自适应悬浮压紧装置，包括驱动机构，与所述驱动机构连接的压紧装置，其特征在于：所述压紧装置包括悬浮盖板5，设置于所述悬浮盖板5下侧的多
组悬浮压头6，所述悬浮盖板5与悬浮压头6之间通过弹簧连接。
37.所述悬浮盖板5底侧设置有压头槽，所述悬浮压头设置于所述压头槽内。
38.所述每组悬浮压头6周侧面设置有进气口7，底部侧面设置有出气口9，进气口7与出气口9连通，所述进气口7与进气管连接，每个悬浮压头6下侧设置有多个出气口9。
39.所述自适应悬浮压紧装置还包括独立设置的位于压紧装置和芯片样品池槽口10之间的软材质垫片11，所述软材质垫片11上设置有通孔12，所述通孔12的设置位置与悬浮盖板5下侧分布的悬浮压头6上的出气口9对应。
40.实施例3：
41.本发明提供一种具体的悬浮压板和悬浮压头的连接结构，具体方案如下：所述悬浮盖板5下侧依次设置压头固定框51、固定框限位块52、和悬浮压头6，所述固定框限位块52包括第一台块522、设置于第一台块522下侧的第二台块521，所述第一台块522上侧面与悬浮盖板5下侧面固定连接，所述压头固定框51为上下两侧面均设置开口的方形框，所述压头固定框51的上侧面方形开口面积大于第一台块522的上表面面积且小于第二台块521的下表面面积，使得第一台块522能够自由出入所述上侧面方形开口，所述压头固定框51的下侧面开口面积大于第二台块521的下表面面积，所述悬浮压头6与压头固定框51固定连接，所述悬浮压头6上侧面设置有弹簧套设柱55，所述第二台块521下侧设置有套设柱容纳腔用于容纳弹簧套设柱55，弹簧设置于弹簧套设柱55上。
42.进一步的，所述压头固定框51周侧设置有螺孔，所述悬浮压头6的周侧也设置有螺孔54，所述悬浮压头6固定于压头固定框51上时将悬浮压头6置于压头固定框内侧，通过螺钉将螺孔连接即可。上述方案中，固定框限位块与悬浮压板固定，压头固定框和悬浮压头将其包覆并在其有限的固定下能够进行适当的活动。这种固定方式能够在悬浮压头工作过程中极大的起到稳定悬浮压头，避免压头偏移、避免其活动量过大而造成工作效果不佳。
43.所述驱动机构包括支架1，设置于所述支架1上的水平移动结构、纵向移动结构，所述悬浮盖板5与纵向移动结构底端连接。
44.所述支架1包括左侧板94、右侧板95以及设置于所述左侧板94、右侧板95之间的顶板固定板96。
45.所述水平移动机构包括丝杠传动组件，所述丝杠传动组件包括丝杠97和转动块98，所述丝杠97一端与驱动电机94输出端相连，另一端穿过可转动的固定在丝杠固定竖板100上，丝杠固定竖板100设置于左侧板94、右侧板95之间且与二者平行。
46.所述转动块98套设于所述丝杠97上，所述转动块98与第一连接块99固定连接，所述第一连接块99上端设置滚轮101，所述滚轮101与顶板固定板96下侧面相接触，所述第一连接块99的下端可转动连接有第二连接块102，所述第二连接块102的下端可转动设置悬浮盖板5。
47.所述第一连接块99与第二连接块102通过第二转轴103连接，所述第一连接块99上端与滚轮101通过第一转轴104连接。
48.所述第一连接块99的两侧分别设置有限位板105，所述限位板105分别与第一连接块99前后两侧接触或者可滑动连接，所述限位板105的两端分别固定在驱动电机92机壳和丝杠固定板100上。
49.所述左侧板94包括第一竖直部，第一竖直部上端设置有第一水平部106，所述第一
水平部106上设置有第一螺纹孔107，所述第一竖直部上端靠近第一水平部下侧的部分设置有通孔108，所述顶板固定板96的两端的端面上设置有第二螺纹孔，螺栓穿过通孔108与第二螺纹孔配合完成固定，所述通孔108的直径小于螺栓头大于螺栓杆。此方案中通孔可以设置成上下间隔排列的多排。
50.所述通孔108可以不设置成正圆形，也可以是竖向的长条形，长条形通孔的宽度小于螺栓头大于螺栓杆。上述两种设计方案中，可以通过侧边的通孔108配合第二螺纹孔用螺栓连接达到顶板固定板的上下调节，进一步的，通过穿过第二螺纹孔的螺栓顶住顶板固定板上侧面加强固定。
51.所述纵向移动机构包括固定在顶板固定板下侧的第三连接块109与第三连接块可滑动连接的第四连接块110，第四连接块110与悬浮盖板5固定连接。
52.所述第三连接块109上设置有滑轨112，所述第四连接块110上设置有与之配合的滑块111。
53.综上所述，本发明不仅能够实现对单个小口径槽口的微流控芯片的完全密封，而且能够实现对多槽口、大口径槽口的微流控芯片的完全压紧密封；本发明对其压头和芯片样品池槽口的加工平整度的要求也很低；进气管接口与装置气路部分都加工在独立的压头上，气流不泄露、流量控制准确。本发明具有压紧密封能自适应调整，部件耐磨损，防松动，扛挤压，安装使用便捷等优点。