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专利号: 2019106683758
申请人: 山东交通职业学院
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 一般的物理或化学的方法或装置
更新日期:2023-11-20
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种微流控芯片系统,其特征在于,微流控芯片(1)包括控制层(101)、PDMS薄膜层(102)、流体通道层(103)和玻璃基底(104),其中:所述控制层(101)内设置有多个用于开、闭流体通道的微阀门,所述微阀门为热膨胀阀门;所述流体通道层(103)内设置有1个主通道(1031),主通道(1031)的输入端(10311)连通样品池,主通道(1031)的中部设置有观测段(10312),主通道(1031)的输出端(10313)分别连接三个分选通道,所述分选通道的上方设置有所述微阀门;在所述输入端(10311)和观测段(10312)之间对称设置有聚焦鞘流组;在观测段(10312)和分选通道之间对称设置有驱动鞘流组;所述聚焦鞘流组用于控制检测物单行排列和运动、且包括第一鞘流通道(1032)和第二鞘流通道(1033),在第一鞘流通道(1032)和第二鞘流通道(1033)的推动下,检测物能够依次进入观测段(10312);所述驱动鞘流组用于驱动检测物前进、且包括第三鞘流通道(1034)和第四鞘流通道(1035),在第三鞘流通道(1034)和第四鞘流通道(1035)的推动下,检测物按照设定进入不同的分选通道;所述分选通道包括第一分选通道(1036)、第二分选通道(1037)和第三分选通道(1038),所述第一分选通道(1036)、第二分选通道(1037)和第三分选通道(1038)分别连通不同的分选池;所述微阀门包括第一微阀门(1011)、第二微阀门(1012)和第三微阀门(1013),其中:所述第一微阀门(1011)设置在第一分选通道(1036)的上方,第一微阀门(1011)的缩小或膨胀能够驱动PDMS薄膜层(102)形变以实现第一分选通道(1036)的导通或关闭,第二微阀门(1012)的缩小或膨胀能够驱动PDMS薄膜层(102)形变以实现第二分选通道(1037)的导通或关闭,第三微阀门(1013)的缩小或膨胀能够驱动PDMS薄膜层(102)形变以实现第三分选通道(1038)的导通或关闭;所述鞘流通道与主通道(1031)的夹角为72°,所述鞘流通道的两侧汇入斜边与主通道的夹角为16°;所述微阀门的内部设置有加热片(3),所述加热片(3)由铂材料制成,加热片(3)采用相互盘绕且非交错的双螺旋曲线型结构,所述双螺旋曲线型结构的外轮廓宽度为700μm;所述热膨胀阀门的阀腔采用圆形结构,圆形阀腔的半径为850μm,紧邻所述圆形阀腔的PDMS薄膜层(102)的厚度为120μm;所述控制层(101)为玻璃材料,所述阀腔通过光刻工艺开设在所述控制层(101)上,所述加热片(3)通过溅射工艺设置在阀腔底部;还包括微流控芯片的微流驱动控制系统,所述微流驱动控制系统包括观测装置(2)和液流控制装置(4),其中:所述观测装置(2)分为检测分析装置(201)和分选观测装置(202),所述检测分析装置(201)设置在观测段(10312)的一侧,检测分析装置(201)用于获取检测物的物理形态或光谱信息,所述分选观测装置(202)设置在输出端(10313)的一侧,分选观测装置(202)用于反馈检测物的筛选运动轨迹,所述物理形态包括检测物的尺寸、轮廓和透明度信息,所述光谱信息包括拉曼光谱或荧光信息;所述液流控制装置(4)包括箱体(41)、样品柱塞泵(42)、第一鞘流柱塞泵(43)、第二鞘流柱塞泵(44)和传动组(45),其中:所述箱体(41)内部设置有电源及控制板(411)、电机(412)、安装电机(412)用的固定座(413)、多个固定轴承座(414)、两组滑动轴承座(415)、安装滑动轴承座(415)用的滑槽(416)、以及驱动滑动轴承座(415)运动的电磁铁(417)和复位弹簧(418);所述样品柱塞泵(42)包括样品管(421)、样品推杆(422)、样品塞头(423)、样品齿条(424)、样品进液管(425)和样品出液管(426),所述样品管(421)用于容放样品,所述样品推杆(422)的一端可移动的安装在箱体(41)上,样品推杆(422)的另一端安装在样品管(421)内,所述样品塞头(423)用于密封样品管(421)且安装在样品推杆(422)的另一端,所述样品塞头(423)和样品管(421)内壁形成样品腔,所述样品进液管(425)和样品出液管(426)分别连通样品腔,样品进液管(425)通过软管连通样品池,样品出液管(426)通过软管连通主通道(1031),所述样品齿条(424)设置在样品推杆(422)上,样品齿条(424)由传动组(45)驱动;所述第一鞘流柱塞泵(43)包括第一鞘流管(431)、第一鞘流推杆(432)、第一鞘流塞头(433)、第一鞘流齿条(434)、第一鞘流进液管(435)和第一鞘流出液管(436),所述第一鞘流管(431)用于容放鞘流液,所述第一鞘流推杆(432)的一端可移动的安装在箱体(41)上,第一鞘流推杆(432)的另一端安装在第一鞘流管(431)内,所述第一鞘流塞头(433)用于密封第一鞘流管(431)且安装在第一鞘流推杆(432)的另一端,所述第一鞘流塞头(433)和第一鞘流管(431)内壁形成第一鞘流腔,所述第一鞘流进液管(435)和第一鞘流出液管(436)分别连通第一鞘流腔,第一鞘流进液管(435)连通鞘液池,第一鞘流出液管(436)通过软管一分为二连通第一鞘流通道(1032)和第二鞘流通道(1033),所述第一鞘流齿条(434)设置在第一鞘流推杆(432)上,第一鞘流齿条(434)由传动组(45)驱动;所述第二鞘流柱塞泵(44)包括第二鞘流管(441)、第二鞘流推杆(442)、第二鞘流塞头(443)、第二鞘流齿条(444)、第二鞘流进液管(445)和第二鞘流出液管(446),所述第二鞘流管(441)用于容放鞘流液,所述第二鞘流推杆(442)的一端可移动的安装在箱体(41)上,第二鞘流推杆(442)的另一端安装在第二鞘流管(441)内,所述第二鞘流塞头(443)用于密封第二鞘流管(441)且安装在第二鞘流推杆(442)的另一端,所述第二鞘流塞头(443)和第二鞘流管(441)内壁形成第二鞘流腔,所述第二鞘流进液管(445)和第二鞘流出液管(446)分别连通第二鞘流腔,第二鞘流进液管(445)连通鞘液池,第二鞘流出液管(446)通过软管一分为二连通第三鞘流通道(1034)和第四鞘流通道(1035);所述样品进液管(425)、样品出液管(426)、第一鞘流进液管(435)、第一鞘流出液管(436)、第二鞘流进液管(445)和第二鞘流出液管(446)上分别设置有手动阀门或电磁阀;所述传动组(45)用于驱动第一鞘流柱塞泵(43)、第二鞘流柱塞泵(44)和样品柱塞泵(42)工作;所述传动组(45)包括电机齿轮(451)、样品减速齿轮(452)、鞘流减速齿轮(453)、第一鞘流传动锥轮(454)、第一鞘离合锥轮(455)、第一鞘流驱动锥轮(456)、第一鞘流驱动齿轮(457)、第二鞘流传动锥轮(458)、第二鞘离合锥轮(459)、第二鞘流驱动锥轮(4510)和第二鞘流驱动齿轮(4511),其中:所述电机齿轮(451)套设在电机(412)转轴上,所述样品减速齿轮(452)的一侧啮合电机齿轮(451);样品减速齿轮(452)的一侧啮合样品齿条(424),所述鞘流减速齿轮(453)、第一鞘流传动锥轮(454)和第二鞘流传动锥轮(458)同轴布置,鞘流减速齿轮(453)啮合电机齿轮(451),第一鞘流传动锥轮(454)和第二鞘流传动锥轮(458)布置在鞘流减速齿轮(453)的两侧;所述第一鞘离合锥轮(455)安装在滑动轴承座(415)上,所述第一鞘流驱动锥轮(456)安装在第一鞘离合锥轮(455)一侧,通过移动滑动轴承座(415)能够实现第一鞘流传动锥轮(454)、第一鞘离合锥轮(455)和第一鞘流驱动锥轮(456)之间的啮合或分离,所述第一鞘流驱动齿轮(457)与第一鞘流驱动锥轮(456)同轴设置,所述第一鞘流驱动齿轮(457)啮合第一鞘流齿条(434);所述第二鞘离合锥轮(459)安装在滑动轴承座(415)上,所述第二鞘流驱动锥轮(4510)安装在第二鞘离合锥轮(459)一侧,通过移动滑动轴承座(415)能够实现第二鞘流传动锥轮(458)、第二鞘离合锥轮(459)和第二鞘流驱动锥轮(4510)之间的啮合或分离,所述第二鞘流驱动齿轮(4511)与第二鞘流驱动锥轮(4510)同轴设置,所述第二鞘流驱动齿轮(4511)啮合第二鞘流齿条(434)。

2.根据权利要求1所述的一种微流控芯片系统,其特征在于,所述第一鞘流传动锥轮(454)和第一鞘流驱动锥轮(456)的顶部、以及第二鞘流传动锥轮(458)和第二鞘流驱动锥轮(4510)的底部分别开设有连接凹纹(4512),所述第一鞘离合锥轮(455)的底部以及第二鞘离合锥轮(459)的顶部分别开设有对应的连接凸纹(4513)。

3.根据权利要求1所述的一种微流控芯片系统,其特征在于,所述第一鞘流传动锥轮(454)、第一鞘流驱动锥轮(456)、第一鞘离合锥轮(455)、第二鞘流传动锥轮(458)、第二鞘流驱动锥轮(4510)和第二鞘离合锥轮(459)均为台阶锥轮,所述台阶锥轮包括中部的连接台面(4514)以及两端的前锥面(4515)和后锥面(4516),所述连接台面(4514)上设置有防滑纹。

4.根据权利要求1所述的一种微流控芯片系统,其特征在于,所述复位弹簧(418)为压簧,在电磁铁(417)未通电时,复位弹簧(418)驱动第一鞘离合锥轮(455)或第二鞘离合锥轮(459)远离传动锥轮组,当电磁铁(417)通电时,电磁铁(417)产生的磁场与设置在滑动轴承座(415)的永磁铁磁场相同产生斥力推动第一鞘离合锥轮(455)或第二鞘离合锥轮(459)啮合传动锥轮组。

5.根据权利要求1所述的一种微流控芯片系统,其特征在于,所述复位弹簧(418)为拉簧,在电磁铁(417)未通电时,复位弹簧(418)驱动第一鞘离合锥轮(455)或第二鞘离合锥轮(459)啮合传动锥轮组,当电磁铁(417)通电时,电磁铁(417)产生的磁场与设置在滑动轴承座(415)的永磁铁磁场相反产生吸力推动第一鞘离合锥轮(455)或第二鞘离合锥轮(459)远离传动锥轮组。