用于三明治结构微流控芯片的夹具的制作方法
【技术领域】
[0001]本申请属于微流控芯片技术领域，特别是涉及一种用于三明治结构微流控芯片的夹具。
【背景技术】
[0002]“微流控芯片/过滤膜/微流控芯片”三明治结构特指通过两片微流控芯片夹住一片过滤膜，该三明治结构是微流控芯片研究领域的常用结构，可以在微流控芯片上面实现液体交换、样品过滤以及微流控芯片电泳等一系列功能。受制于微加工和相关封装工艺，基于微流控芯片的三明治结构加工困难较大，主要集中在小规模科研领域上面。
[0003](Wang et al.，2013)采用热压工艺，将过滤膜和PMMA封装在一起，但是同时也指出了，这种工艺会造成膜的表面不平整，膜厚度降低的问题，进一步影响膜的孔径和过滤特性。
[0004](Noblitt et al.，2007)采用的是等离子体处理的方式进行封合，虽然这种方式简单易行，但是等离子体能够改变过滤膜的疏水/亲水性质，从而改变了液体交换的方式，不能实现预设的实验目的。
[0005](Jannig and Nguyen, 2011)报道了一种，在聚合物表面通过微加工手段加工一个与过滤膜尺寸一致的孔，然后将过滤膜放置其中，继而采用传统工艺，将三明治结构封装，但是这一方法操作繁琐，加工时间长，成本非常高。
[0006]上述三种方法采取的都是不可逆封合，整个三明治结构的使用寿命完全取决于过滤膜的寿命，通常使用寿命较短。因此，本专利提出了一种可逆的“微流控芯片/过滤膜/微流控芯片”三明治结构夹具，通过压力可逆封合微流控芯片和过滤膜，解决了传统三明治结构加工繁琐、寿命较短的问题。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于提供一种可逆的用于三明治结构微流控芯片的夹具，可以用于流体过滤和液体交换。
[0008]为实现上述目的，本发明提供如下技术方案:
[0009]本申请实施例公开了一种用于三明治结构微流控芯片的夹具，包括相对设置的上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板之间形成一夹持空间，所述三明治结构微流控芯片设置于所述夹持空间内，所述三明治结构微流控芯片包括两片芯片以及位于所述两片芯片之间的过滤膜，所述两片芯片上分别加工有微通道以及形成于微通道末端的进出口，所述上盖板和下盖板上分别开设有与所述芯片上进出口连通的通孔，所述通孔与进出液接头连接。
[0010]优选的，在上述的用于三明治结构微流控芯片的夹具中，所述上盖板和下盖板之间通过连接件可拆卸固定，所述连接件包括相配合的螺丝和螺母。
[0011]优选的，在上述的用于三明治结构微流控芯片的夹具中，所述进出液接头包括颈部呈锥形的peek接头、以及与peek接头连通的导管。
[0012]优选的，在上述的用于三明治结构微流控芯片的夹具中，所述芯片进出口与peek接头之间设有0型垫圈。
[0013]优选的，在上述的用于三明治结构微流控芯片的夹具中，所述夹持空间与所述上盖板或下盖板的至少一侧面相通。
[0014]优选的，在上述的用于三明治结构微流控芯片的夹具中，所述通孔为螺纹孔，所述进出液接头配合形成有外螺纹表面。
[0015]与常规的过滤分离装置相比，三明治膜-芯片结构夹具使用优势:
[0016](1)、体积小，质量轻，便携性强；
[0017](2)、芯片材质可以是PMMA、PC和玻璃等硬质材料，上下盖板材质均为铝制，化学稳定性强，抗腐蚀；
[0018](3)、配合小尺寸芯片使用，芯片流道设计灵活；
[0019](4)、可以随时更换过滤膜，夹具寿命长
[0020](5)、根据分离液体的特点选取不同孔径和亲疏水性的过滤过滤膜；
[0021](6)、温度和压力耐受范围广；
[0022](7)、操作简单，使用方便，成本低。
【附图说明】
[0023]为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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申请中记载的一些实施例，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。
[0024]图1所示为本发明具体实施例中三明治结构微流控芯片的夹具的立体组装示意图。
[0025]图2所示为本发明具体实施例中三明治结构微流控芯片的夹具的立体分解示意图。
【具体实施方式】
[0026]下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行详细的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0027]参图1和图2所示，用于三明治结构微流控芯片的夹具，包括相对设置的上盖板1和下盖板2，上盖板1和下盖板2之间形成一夹持空间3，三明治结构微流控芯片设置于夹持空间内，三明治结构微流控芯片包括两片芯片401以及位于两片芯片之间的过滤膜402，两片芯片41上分别加工有微通道以及形成于微通道末端的进出口，上盖板1和下盖板2上分别开设有与芯片上进出口连通的通孔101，通孔101与进出液接头5连接。
[0028]芯片41为两个标准芯片，单片芯片尺寸为24.0*24.0mm,厚度为2.0mm,两片芯片上加工有相同的微通道，中间夹有过滤膜402，形成三明治结构，以便于流体交换或者过滤；根据交换或者过滤液体的要求，可以改变微通道的形状和长度；每片微流控芯片各设置一对进出口，和上下盖板通孔位置对应；芯片材质可以是PMMA、PC和玻璃等硬质材料。
[0029]过滤膜402尺寸略大于芯片整体尺寸，以便于覆盖整个微流控芯片表面的微流道，通过压力将过滤膜固定于两片芯片之间。通过选取不同亲疏水性质的过滤膜，能够实现单相过滤、多相分离等功能；通过选取不同孔径的过滤膜，实现对不同粒径的颗粒物质的过滤分离。
[0030]上盖板1和下盖板2材质均为铝制，上盖板1左右两侧各有两个螺纹孔102，用来固定上下盖板。
[0031]下盖板2上表面加工芯片槽(夹持空间)，芯片槽与下盖板的一侧连通，芯片槽尺寸与两片微流控芯片叠加尺寸相同；下盖板2左右两侧各有两个螺纹孔201，与上盖板的螺纹孔102位置对应，并配有螺母槽，通过螺丝5和螺母6固定上下盖板。
[0032]通孔101和进出液接头5内部尺寸匹配，进出液接头为PEEK接头，通过和PEEK接头连接，实现液体样品的输入与输出。
[0033]垫圈7放置于芯片的进出口和上下盖板的进样螺纹孔之间，将PEEK接头和进样螺纹孔拧紧之后，通过压力实现“PEEK接头-0型垫圈-微流控芯片进出口 ”的紧密连接，避免漏液。
[0034]PTFE导管8选用市售导管，外径1.6mm,内径0.6mm,导管外径略大于PEEK接头内径，从而实现紧配，避免液体泄漏；
[0035]螺丝5放置于上盖板，螺母6放置于下盖板下表面加工的螺母槽，通过六角扳手拧紧，给整个夹具提供压力，实现可逆封合。具有没有泄露，死体积小优点。上盖板和下盖板间通过螺丝5和螺母6固定，提供约40公斤的压力，利用夹具实现三明治结构的可逆封合，提尚整体结构的使用寿命。
[0036]上述夹具的组装方法包括:
[0037]1.将过滤膜402放置在两个微流控芯片41之间形成三明治结构，微流控通道分别面向过滤膜，两片芯片液体进出口位置对齐。
[0038]2.将三明治结构放置在下盖板芯片槽3，并将上盖板1放置到合适位置，将芯片进出口位置与上下盖板通孔位置对齐。
[0039]3.将螺丝放置于上盖板加压螺纹孔，螺母放置于下盖板底部螺母槽，通过扳手施加压力，使得整体夹具紧密连接。
[0040]4.将0型垫圈放置于上下盖板进样螺纹孔底部，将PTFE导管插入到PEEK接头底部，然后将PEEK接头拧入到上下盖板进出液螺纹孔，实现紧密连接，达到液体输入输出目的。
[0041]需要说明的是，在本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0042]以上所述仅是本申请的【具体实施方式】，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本申请的保护范围。
【主权项】
1.一种用于三明治结构微流控芯片的夹具，其特征在于，包括相对设置的上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板之间形成一夹持空间，所述三明治结构微流控芯片设置于所述夹持空间内，所述三明治结构微流控芯片包括两片芯片以及位于所述两片芯片之间的过滤膜，所述两片芯片上分别加工有微通道以及形成于微通道末端的进出口，所述上盖板和下盖板上分别开设有与所述芯片上进出口连通的通孔，所述通孔与进出液接头连接。2.根据权利要求1所述的用于三明治结构微流控芯片的夹具，其特征在于:所述上盖板和下盖板之间通过连接件可拆卸固定，所述连接件包括相配合的螺丝和螺母。3.根据权利要求1所述的用于三明治结构微流控芯片的夹具，其特征在于:所述进出液接头包括颈部呈锥形的peek接头、以及与peek接头连通的导管。4.根据权利要求1所述的用于三明治结构微流控芯片的夹具，其特征在于:所述芯片与夹持空间接触面之间设有0型垫圈。5.根据权利要求1所述的用于三明治结构微流控芯片的夹具，其特征在于:所述夹持空间与所述上盖板或下盖板的至少一侧面相通。6.根据权利要求1所述的用于三明治结构微流控芯片的夹具，其特征在于:所述通孔为螺纹孔，所述进出液接头配合形成有外螺纹表面。
【专利摘要】本申请公开了一种用于三明治结构微流控芯片的夹具，包括相对设置的上盖板和下盖板，所述上盖板和下盖板之间形成一夹持空间，所述三明治结构微流控芯片设置于所述夹持空间内，所述三明治结构微流控芯片包括两片芯片以及位于所述两片芯片之间的过滤膜，所述两片芯片上分别加工有微通道以及形成于微通道末端的进出口，所述上盖板和下盖板上分别开设有与所述芯片上进出口连通的通孔，所述通孔与进出液接头连接。该夹具通过压力实现微流控芯片和过滤膜的可逆密封，微流控芯片可重复使用，过滤膜更换简单；通过PEEK接头连接导管和芯片进液口，连接方便，死体积小；在PEEK接头和芯片进液口之间有垫圈，通过旋转接头实现紧配，耐压性能良好，不易泄漏。
【IPC分类】B01L3/00
【公开号】CN105344392
【申请号】CN201510888921
【发明人】顾志鹏, 窦利燕, 刘珊珊, 聂富强
【申请人】苏州汶颢芯片科技有限公司
【公开日】2016年2月24日
【申请日】2015年12月7日