一种用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置及方法

本申请实施例涉及微流控和自动控制领域，具体而言，涉及一种用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置及方法。

背景技术：

1、微流控技术是在微阵列(microarrays)技术上逐步发展起来的，使用微管道(尺寸为μm)处理或操纵微小流体(体积为nl到pl)的系统所涉及的科学和技术，用于将样品制备、生化反应和分析检测等不连续过程集成到一块一次性使用的芯片中，实现从试样处理到结果检测的整体技术。是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。因为具有微型化、集成化等特征，微流控装置通常被称为微流控芯片，也被称为芯片实验室(lab on a chip)和微全分析系统(micro-total analytical system)，在即时检验(poct)领域得到较快推广应用。

2、在现有微流控芯片研究中，由于芯片在生产制造及封装后所形成的微管道，均为联通外部大气环境的中空管道，其内部初始介质为空气。在通入存储液、缓冲液等反应试剂，以及后续通入待测样品等液体时，均涉及到气体到液体的介质变化。其由于气体的可压缩性和热膨胀等特性，管道内滞留的气体，除影响液体的注入外，还会对微流控芯片的物理特性以及各项性能产生严重影响；例如在100μm直径的微腔室内滞留5μm直径的空气，将导致聚合酶链式反应(pcr)结果30％以上的结果变化。而对涉及多相的反应体系，例如液滴微流控、数字聚合酶链式反应(pcr)和生物膜纳米孔测序等反应，还涉及空气相、水相及油相等的多相介质变化，均需要确保各相介质按设计的要求分配，以实现特定功能。因此如何确保介质替换的连续性和完整性，并避免介质变换时被替换介质的滞留，例如水溶液替换空气(水赶气)，油溶液替换水溶液(油赶水)等，是微流控芯片应用的基础需求。

3、目前，微流控芯片介质连续变换的装置的工作台，适用性较差，不能很好的满足使用时候的需求。

技术实现思路

1、本申请实施例在于提供一种用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置及方法，旨在使工作台可以夹持不同大小的微流控芯片，并无滑落地固定在多个不同的倾斜角度，从而满足不同的使用需求。例如，提供可调节的介质连续变化辅助力，来实现多相介质、不同流动次序或混合尺寸的连续变换。

2、本申请实施例第一方面提供一种用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置，包括：

3、底座以及设置在所述底座两侧的支撑板；

4、工作台，所述工作台与两侧的支撑板转动连接，所述工作台上设置有用于固定微流控芯片的固定组件；

5、所述支撑板上开设有偶数个固定孔，偶数个所述固定孔关于所述工作台的转动轴对称分布；

6、所述固定孔内均设置有柱塞弹簧，所述柱塞弹簧的一端设置有限位块，且在所述柱塞弹簧处于未变形状态时，至少部分所述限位块位于所述固定孔外，且该部分所述限位块位于两侧的所述支撑板之间。

7、可选地，所述固定孔设置有柱塞弹簧外壳，所述柱塞弹簧外壳为一端开口的管体，且所述柱塞弹簧的开口朝向工作台；

8、所述柱塞弹簧位于所述柱塞弹簧外壳内，且所述柱塞弹簧的一端与所述柱塞弹簧外壳的内壁固定连接。

9、可选地，所述固定组件包括第一隔板、第二隔板、导路支架、第一夹板、第二夹板和夹板弹簧；

10、所述第一隔板和所述第二隔板平行放置，且所述导路支架位于所述第一隔板与所述第二隔板之间，所述导路支架的一端与所述第一隔板连接，另一端与所述第二隔板连接；

11、所述第一夹板滑动连接于所述导路支架上，所述第二夹板与所述第一夹板相对设置，所述第一夹板上设置有固定部，所述固定部与所述第二夹板之间形成用于固定微流控芯片的固定区域；

12、所述夹板弹簧设置在所述第一隔板与所述第二隔板之间，且所述夹板弹簧的一端与所述第一隔板连接，另一端与所述第二隔板连接，所述夹板弹簧上设置有移动片，所述移动片与所述第一夹板固定连接。

13、可选地，所述工作台上设置有滑槽，所述第二夹板上设置有滑轨，所述滑轨滑动连接在所述滑槽内，以使所述第二夹板与所述工作台滑动连接；

14、所述第二夹板上设置有定位螺栓，所述定位螺栓的尾端穿过所述第二夹板与所述滑槽的底壁抵接。

15、可选地，所述固定部朝向所述第二夹板的面板上设置有夹槽；所述第二夹板上设置有限位片，所述限位片朝向所述第一夹板延伸；所述第二夹板的两端设置有限位部。

16、可选地，在第一方向相邻的两个所述柱塞弹簧之间的间距等于所述工作台在所述第一方向的尺寸；

17、其中，所述第一方向为垂直于所述工作台台面的方向。

18、可选地，所述工作台包括第一稳态和第二稳态；

19、在所述第一稳态下，所述工作台的边缘位于在第一方向上相邻的两个所述柱塞弹簧之间；

20、在所述第二稳态下，所述工作台的边缘与所述工作台两侧的所述柱塞弹簧的限位块接触。

21、可选地，所述工作台上设置有观察孔，所述观察孔贯穿所述工作台设置，且所述观察孔位于所述第一夹板与所述第二夹板之间。

22、本申请实施例第二方面提供一种用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置的使用方法，所述使用方法包括：

23、在工作台处于水平状态时，注入过渡介质至微流控芯片内；

24、调整所述工作台处于倾斜状态，使所述过渡介质在重力作用下排出所述微流控芯片内的第一介质；

25、调整所述工作台至水平状态，注入第二介质至所述微流控芯片内；

26、再次调整所述工作台至倾斜状态，使所述第二介质在重力作用下排出或全部溶解所述微流控芯片内的所述过渡介质。

27、以上步骤可以依据所通介质的流动次序，进行重复或组合。

28、可选地，所述过渡介质被配置为能够与所述第一介质和所述第三介质相溶或相混合；

29、或者，所述过渡介质被配置为能够改变所述第一介质和所述第三介质之间的界面分布与表面张力。

30、有益效果：

31、本申请提供一种用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置及方法，通过设置底座以及底座两侧的支撑板，以及与两侧支撑板转动连接的工作台，工作台上设置有固定组件用于固定微流控芯片，同时支撑板上开设有偶数个固定孔，固定孔内设置有柱塞弹簧，柱塞弹簧的一端设置有限位块，限位块在柱塞弹簧处于未变形状态时至少部分位于固定孔外，且该部分位于两侧的支撑板之间；这样，工作台可以通过在支撑板之间360度循环往复转动，而通过不同固定孔内柱塞弹簧的限位块便可以使工作台稳定保持在0至360度中的多个不同的倾斜角度，从而满足不同的使用需求；例如，提供可调节的介质连续变化辅助力，来实现多相介质、不同流动次序或混合尺寸的连续变换。

技术特征：

1.一种用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置，其特征在于：

3.根据权利要求1所述的用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置，其特征在于：

4.根据权利要求3所述的用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置，其特征在于：

5.根据权利要求3所述的用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置，其特征在于：

6.根据权利要求1所述的用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置，其特征在于：

7.根据权利要求6所述的用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置，其特征在于：

8.根据权利要求3-5任一项所述的用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置，其特征在于：

9.一种用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置的使用方法，其特征在于，所述使用方法包括：

10.根据权利要求9用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置的使用方法，其特征在于：

技术总结
本发明公开了一种用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置及方法，属于微流控和自动控制领域，包括：底座以及固定在底座两侧的支撑板；工作台，工作台与两侧支撑板之间采用转动连接方式，并设置有用于固定微流控芯片的固定组件；支撑板上开设有偶数个对称分布的固定孔，固定孔内均设置有柱塞弹簧，柱塞弹簧轴间距等于工作台的厚度；并在两相变换介质间引入过渡介质，该过渡介质能分别与变换介质相溶或相混。本申请公开的一种用于微流控芯片中介质连续变换的倾斜装置及方法，旨在使微流控芯片可以无位移地固定在不同倾斜角度，并提供可使得多相介质以不同流动次序、不同混合尺寸方式连续变化的可调节外力。

技术研发人员：程振,刘民,董明宇,白云璐,刘涛
受保护的技术使用者：清华大学
技术研发日：
技术公布日：2024/4/22