基于圆盘式微流控芯片的多液池磁珠三维混合装置的制作方法

本实用新型涉及一种多液池磁珠三维微混合装置，特别是一种基于圆盘式微流控芯片的多液池磁珠三维混合装置，该装置尤其适用于多个样品与磁珠同时高效混合及反应，以提高样品分析检测效率。

背景技术：

磁珠种类繁多、尺寸各异(从纳米级到微米级)，表面可进行改性(表面包被各种功能基团、抗原或抗体等)，已广泛应用于不同样品(细胞、核酸、蛋白质等)反应、分离、检测。例如，免疫磁珠技术，是一种以特异的抗原抗体反应为基础的免疫学分离和检测技术。它是以抗体包被的磁珠为载体，通过抗体与反应液中特异性抗原结合，形成抗原-抗体复合物，此复合物在外加磁场的作用下发生定向移动，从而达到分离特定抗原的目的。它将磁场操控方法的灵活性与免疫学反应的高度特异性结合于一体，在细胞分离、生物分子纯化和免疫检测等方面应用广泛。涉及磁珠的诸多应用，其关键因素之一就是磁珠与样品的混合效率。现有磁珠混合技术要么通量虽高，但混合效率偏低，最终影响样品分析检测效果；要么采用较复杂的装置实现高效磁珠混合，但样品通量偏低、成本较高，降低该方法的实用性。

技术实现要素：

为解决上述问题，本实用新型设计一种基于圆盘式微流控芯片的多液池磁珠三维混合装置，该装置尤其适用于多个样品与磁珠同时高效混合及反应，以提高样品分析检测效率。

本实用新型所述的基于圆盘式微流控芯片的多液池磁珠三维混合装置，具体的，其包括包括相对应的两个平行设置的圆板、位于上下圆板之间平行设置的圆盘式微流控芯片和垂直贯穿于两个圆板与圆盘式微流控芯片的转轴；所述转轴于圆板上偏离圆心的位置穿过，所述转轴于圆盘式微流控芯片上圆心的位置穿过；所述圆板上分别设置有若干磁体，所述磁体在每个圆板上均匀排布，并且所述磁体在垂直位置上相互交错；所述圆盘式微流控芯片上设置有若干磁珠混合液池，所述混合液池以圆盘式微流控芯片的圆心为中心呈放射状排布，并且所述混合液池均位于上下磁体所形成的磁场区域中；所述圆盘式微流控芯片上设有一缺口。

具体的，优选的方案中，所述的多液池磁珠三维混合装置，其磁体分别嵌合于上下圆板中，在每个圆板上沿边缘均匀排布，且在垂直位置上相互交错。正由于转轴于圆板上偏离圆心的位置穿过，且磁体在每个圆板上沿边缘均匀排布，因此，各磁体的偏心距都不同；在圆板旋转过程中，由于各磁体偏心距的不同，引起位于上下圆板之间的混合液池中产生循环变化的磁场，进而引起磁珠在混合液池中沿X轴和Y轴方向进行往复运动；同时，由于上下两个圆板上的磁体在垂直位置上相互交错的排列方式，在转轴带动两个圆板同时旋转的过程中，磁珠处于上下磁体的交替控制下、从而在混合液池中沿Z轴方向做往复运动。因此，本设计方案可实现磁珠在混合液池中沿X轴、Y轴和Z轴方向做三维运动，达到高效混合的目的。

具体的，优选的方案中，所述的多液池磁珠三维混合装置，包括圆盘式微流控芯片，所述圆盘式微流控芯片为圆环形，其上设置有若干磁珠混合液池；所述混合液池以圆盘式微流控芯片的圆心为中心呈放射状排布，并且所述混合液池均位于上下磁体所形成的磁场区域中，随着上述圆板的连续旋转，所有混合液池中均依次产生循环变化的三维磁场，从而实现多个液池中的样品与磁珠同时高效混合及反应；所述圆盘式微流控芯片边缘到圆心的位置设有一缺口，便于转轴穿过，这样有利于芯片更换。

具体的，优选的方案中，所述的多液池磁珠三维混合装置，其还包括与转轴配合的驱动电机和转轴底座。

具体的，优选的方案中，所述的多液池磁珠三维混合装置，还包括用于固定圆盘式微流控芯片的支架，所述支架与圆盘式微流控芯片相对应位置设有一缺口，便于转轴穿过和支架更换。

与常规磁珠混合方法相比，本实用新型具有以下有益效果：

1、本实用新型采用圆盘式微流控芯片作为磁珠三维微混合平台，可实现多个样品与磁珠同时高效混合及反应，有效提高样品分析检测效率。

2、本实用新型设计的圆盘式微流控芯片及支架可采用不同的实现方式，且方便更换，满足不同的应用需求，同时装置便携、低成本、操作自动化，应用前景广泛。

附图说明

图1是基于圆盘式微流控芯片的多液池磁珠三维混合装置的结构示意图；

图2是圆盘式微流控芯片及支架结构俯视图；

图3、图4是基于上下偏心圆板的磁珠三维混合原理示意图；

图5是完整圆盘式微流控芯片及支架的俯视图；

图6是分片圆盘式微流控芯片及支架的俯视图。

图1中：1、上圆板；11、上圆板磁体；2、下圆板；21、下圆板磁体；3、转轴；31、转轴底座；32、驱动电机；4、圆盘式微流控芯片；41、支架；42、混合液池，421、入口，422、出口。

具体实施方式

下述非限制性实施例可以使本领域的普通技术人员更全面地理解本实用新型，但不以任何方式限制本实用新型。本实用新型所述装置的示意图中，结构尺寸均未标注，主要体现本装置的结构构造，实际生产使用过程中，可以根据需要调整结构比例和尺寸。

下面结合附图和实例对本实用新型作进一步描述。

实施例1

图1为基于圆盘式微流控芯片的多液池磁珠三维混合装置的结构示意图，由图1可见，本实用新型所述装置由上圆板1、上圆板磁体11、下圆板2、下圆板磁体21、转轴3、转轴底座31、驱动电机32和圆盘式微流控芯片4。具体的，圆板1和圆板2相对应的平行设置，圆盘式微流控芯片4位于上下圆板之间平行设置，转轴3垂直贯穿于两个圆板与圆盘式微流控芯片4，所述转轴3于圆板上偏离圆心的位置穿过，所述转轴3于圆盘式微流控芯片4上圆心的位置穿过；所述上圆板1和下圆板2上分别设置有六个磁体；所述磁体在每个圆板上均匀排布，并且上圆板磁体11、和下圆板磁体21在垂直位置上相互交错。

其中，两个圆板的直径为45mm，厚度为2.5mm，转轴3的偏心距为7.5mm，圆板1 和圆板2上包括形状相同、对称分布的6个长8.5mm、宽1.5mm、高3mm的长方体钕铁硼永磁铁。

其还包括驱动转轴转动的驱动电32和转轴底座31。所述驱动电机32是由微型直流电机和3V电源组成；上圆板1和下圆板2通过转轴3由驱动电机32的微型直流电机驱动。

所述圆盘式微流控芯片4为圆环形，所述圆盘式微流控芯片4边缘到圆心的位置设有一缺口，便于转轴3穿过，以及圆盘式微流控芯片4和转轴3的更换。

具体的，优选的方案中，所述的多液池磁珠三维混合装置，还包括用于固定圆盘式微流控芯片4的支架41，所述支架41与圆盘式微流控芯片4相对应位置设有一缺口，便于圆盘式微流控芯片4和转轴3的更换。

图2是圆盘式微流控芯片及支架结构俯视图，此圆盘式微流控芯片4上设置有若干磁珠混合液池42；所述混合液池42以圆盘式微流控芯片4的圆心为中心呈放射状排布，并且所述混合液池42均位于上下磁体所形成的磁场区域中。其中，混合液池42为封闭结构，形状和深度不限，长度为转轴3偏心距的2倍，至少有一个入口421和一个出口422。将样品和磁珠加入相应的混合液池42中，并将圆盘式微流控芯片4固定于支架41上，启动驱动电机32后，上圆板1、下圆板2同时绕转轴3开始转动；以其中一个混合液池42为例，当上圆板磁体11转动至图3位置时，此时混合液池42上部没有磁体，故液池中的磁珠聚集于混合液池42底部；当圆板转至1/8 周期位置时，混合液池42上方出现上圆板磁体11，下方没有磁体，磁珠向混合液池42顶部运动，在两个圆板从初始位置转到1/8位置过程中，磁珠沿着X轴正向、Z轴正向移动，同时先沿着Y轴负向移动，再沿着Y轴正向移动，磁珠移动至1/8周期位置的上圆板磁体11的下方位置；当两个圆板转到1/4周期时，下圆板磁体21位于混合液池42的正下方，而混合液池42上方没有磁体，在圆板由1/8周期位置向1/4周期位置过程中，磁珠沿着X轴正向、Z轴负方向运动，同时在Y轴上运动是先正向后负向，最终磁珠聚集在混合液池42中心位置底部运动；当两个圆板转到3/8周期时，上圆板磁体11位于混合液池42的正上方，而混合液池42下方没有磁体，在圆板由1/4周期转到3/8周期位置程中，磁珠沿着X轴正向、Z轴正方向,同时在Y轴上运动是先负向后正向运动，磁珠移动至3/8周期位置的上圆板磁体11下方位置；当两个圆板转到1/2周期时，下圆板磁体21位于混合液池42的正下方，而混合液池42上方没有磁体，在圆板从3/8周期位置转到1/2周期位置过程中，磁珠沿着X轴正向、Z轴负方向，同时在Y轴上运动是先正向后负向，磁珠聚集在混合液池的另一端底部运动。经过1/2个周期后，磁珠从混合液池一端沿着类螺旋线运动至混合液池42的另一端，其运动轨迹如图4所示。当两个圆板转动的后1/2周期，上下磁体与混合液池42的相对位置变化与前1/2周期相反，即图3从右往左的顺序，其运动轨迹也是图4的反方向，最终磁珠又回到图3初始位置。

当两个圆板连续旋转时，所有混合液池42中均依次产生循环变化的三维磁场，混合液池 42中的磁珠不断重复上述的运动轨迹，最终达到磁珠与样品充分接触、混合。

实施例2

图5是完整圆盘式微流控芯片及支架的俯视图，如图1-5所示，一种基于圆盘式微流控芯片的多液池磁珠三维混合装置，与实施例1不同之处为：同一圆盘式微流控芯片4上包括 23个混合液池，可用于较多样品与磁珠的高效混合、反应。

实施例3

图6是分片圆盘式微流控芯片及支架的俯视图，如图1-4和6所示，一种基于圆盘式微流控芯片的多液池磁珠三维混合装置，与实施例1不同之处为：将一个圆盘式微流控芯片平均分成6片区域，每片区域包括3个混合液池42，可用于少量多次、或不同数量的样品。