一种基于微流控芯片的微喷装置、系统及其装配方法与流程

本技术涉及微流控芯片，具体而言，涉及一种基于微流控芯片的微喷装置、系统及其装配方法。

背景技术：

1、微流控是一种能在亚微米尺度精准操控微流体的技术，采用该技术的微流控芯片可以将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块以及自动实现分析全流程，因此微流控芯片具有样品试剂消耗量小、反应迅速、集成化程度高、微型化以及可实现细胞精准调控等优点。

2、现有的微喷装置包括微流控芯片、夹紧装置和机械冲压组件，机械冲压组件用于挤压微流控芯片，以使微流控芯片产生微液滴，现有技术使微流控芯片与夹紧装置一体成型，由于微流控芯片与夹紧装置一体成型，即无法将微流控芯片从夹紧装置上拆下，若微流控芯片的流道不符合需要生成的微液滴的要求，则现有技术需要对微流控芯片和夹紧装置进行更换，即一个夹紧装置仅能适用于有限的微液滴生成要求，因此现有的微喷装置存在由于微流控芯片与夹紧装置一体成型而导致微喷装置的适用性差的问题。

3、针对上述问题，目前尚未有有效的技术解决方案。

技术实现思路

1、本技术的目的在于提供一种基于微流控芯片的微喷装置、系统及其装配方法，能够仅对微流控芯片进行更换，从而有效地提高基于微流控芯片的微喷装置的适用性。

2、第一方面，本技术提供了一种基于微流控芯片的微喷装置，其包括：

3、微流控芯片本体，其上设有进液口，其包括弹性层，弹性层内设有管道层，管道层包括依次连通的进液区、储液区和喷口，进液口与进液区连通；

4、卡槽板，其上设有卡槽；

5、卡板，限位安装在卡槽板上，其与卡槽围合构成插入槽，其上设有定位槽，微流控芯片本体位于插入槽内；

6、致动集成组件，其包括夹紧板和压电堆栈，夹紧板可拆卸地固定在卡槽板上，并与卡槽板配合夹紧卡板，压电堆栈安装在夹紧板上且正对储液区，压电堆栈能够穿过定位槽并挤压储液区，以使储液区内的样本液由喷口喷出；

7、引流板，固定在夹紧板上，其输出端与进液口连通。

8、本技术提供的一种基于微流控芯片的微喷装置，包括微流控芯片本体、卡槽板、卡板、致动集成组件和引流板，由于卡板与卡槽围合构成插入槽，而本技术通过夹紧板与卡槽板配合夹紧卡板的方式将微流控芯片本体固定在插入槽内，因此若微流控芯片本体内的流道不符合需要生成的微液滴的要求，本技术仅需要先将夹紧板由卡槽板上拆下，以解锁微流控芯片本体，再将微流控芯片本体由插入槽内拔出，并将新的微流控芯片本体插入插入槽，最后通过夹紧板与卡槽板配合夹紧卡板的方式将新的微流控芯片本体锁定在插入槽内，即本技术的夹紧装置能够适用于不同的微液滴生成要求，从而有效地提高基于微流控芯片的微喷装置的适用性。

9、可选地，喷口的直径为30-60μm，喷口的长度为30-100μm，进液口到喷口的输出端的距离为5-30mm，储液区被压电堆栈挤压的位置到喷口的输出端的距离为1-3mm。

10、在喷口的直径为30-60μm，喷口的长度为30-100μm，进液口到喷口的输出端的距离为5-30mm，储液区被压电堆栈挤压的位置到喷口的输出端的距离为1-3mm时，该技术方案的喷口能够喷出皮升级别的微液滴，从而有效地提高微液滴尺寸调控的精度和准确度。

11、可选地，喷口的横截面积由上到下逐渐减小。

12、由于该技术方案的喷口的横截面积由上到下逐渐减小，而由流阻计算公式可知，流体从上至下流动时的流阻与流体从下至上流动时的流阻不同，因此在储液区被压电堆栈挤压以及压电堆栈回缩时，喷口会呈现出不同的流阻特性，从而有效地减少压电堆栈回缩时的空气回吸量，且由于在储液区被压电堆栈挤压以及压电堆栈回缩时，喷口会呈现出不同的流阻特性，因此回吸至管道层内的空气会随着压电堆栈的往复式撞击被挤出管道层，从而有效地降低回吸空气的影响。

13、可选地，卡槽板上固定有多个定位销钉，卡板上设有多个正对定位销钉且套设在定位销钉外的定位孔。

14、由于该技术方案的卡槽板上固定有多个定位销钉，该技术方案的卡板上设有多个正对定位销钉的定位孔，因此该技术方案仅需要先将定位销钉插入定位孔，再使卡板朝向卡槽板滑动就能够将卡板安装在卡槽板上，且定位销钉能够在卡板的安装时起到辅助定位的作用，从而有效地提高卡板的安装便利性和安装精度。

15、可选地，致动集成组件还包括预紧组件，预紧组件安装在夹紧板上，压电堆栈的一端安装在预紧组件上，预紧组件用于为压电堆栈提供预紧力。

16、可选地，预紧组件包括封装固定板、堆栈安装座、封装套筒、压缩弹簧、弹簧安装座和螺纹推进杆，封装固定板可拆卸地固定在夹紧板上，封装套筒可拆卸地固定在封装固定板上，压电堆栈安装在堆栈安装座上，堆栈安装座远离封装固定板的一侧设有凸柱，压缩弹簧的一端套设在凸柱外，压缩弹簧的另一端与弹簧安装座抵触，堆栈安装座和弹簧安装座均与封装套筒滑动连接，螺纹推进杆与封装套筒螺纹连接且与弹簧安装座抵触。

17、由于该技术方案的螺纹推进杆与封装套筒螺纹连接且与弹簧安装座抵触，而压缩弹簧的一端与套设在堆栈安装座上的凸柱外，压缩弹簧的另一端固定在弹簧安装座上，压电堆栈固定在堆栈安装座上，因此该技术方案可以通过旋转螺纹推进杆的方式调节弹簧安装座的位置，以调节压缩弹簧提供给压电堆栈的预紧力，从而实现对压电堆栈挤压储液区的挤压力的实时调节。

18、可选地，封装固定板上开设有腰型孔，封装固定板通过腰型孔和第一螺丝配合高度可调地安装在夹紧板上。

19、由于该技术方案的封装固定板通过腰型孔和第一螺丝配合高度可调地安装在夹紧板上，因此该技术方案可以通过调节封装固定板在夹紧板上的位置的方式调节压电堆栈的挤压位置，以使基于微流控芯片的微喷装置适用于不同的微液滴生成要求，从而有效地提高基于微流控芯片的微喷装置的通用性。

20、第二方面，本技术还提供了一种基于微流控芯片的微喷系统，其包括：

21、微流控芯片本体，其上设有进液口，其包括弹性层，弹性层内设有管道层，管道层包括依次连通的进液区、储液区和喷口，进液口与进液区连通；

22、卡槽板，其上设有卡槽；

23、卡板，限位安装在卡槽板上，其与卡槽围合构成插入槽，其上设有定位槽，微流控芯片本体位于插入槽内；

24、致动集成组件，其包括夹紧板和压电堆栈，夹紧板可拆卸地固定在卡槽板上，并与卡槽板配合夹紧卡板，压电堆栈安装在夹紧板上且正对储液区，压电堆栈能够穿过定位槽并挤压储液区，以使储液区内的样本液由喷口喷出；

25、引流板，固定在夹紧板上，其输出端与进液口连通；

26、控制器，与压电堆栈电性连接，用于根据微液滴体积信息控制压电堆栈挤压储液区，以使喷口喷出与微液滴体积信息对应的微液滴。

27、本技术提供的一种基于微流控芯片的微喷系统，包括微流控芯片本体、卡槽板、卡板、致动集成组件、引流板和控制器，由于卡板与卡槽围合构成插入槽，而本技术通过夹紧板与卡槽板配合夹紧卡板的方式将微流控芯片本体固定在插入槽内，因此若微流控芯片本体内的流道不符合需要生成的微液滴的要求，本技术仅需要先将夹紧板由卡槽板上拆下，以解锁微流控芯片本体，再将微流控芯片本体由插入槽内拔出，并将新的微流控芯片本体插入插入槽，最后通过夹紧板与卡槽板配合夹紧卡板的方式将新的微流控芯片本体锁定在插入槽内，即本技术的夹紧装置能够适用于不同的微液滴生成要求，从而有效地提高基于微流控芯片的微喷装置的适用性。

28、可选地，控制器根据微液滴体积信息控制压电堆栈挤压储液区，以使喷口喷出与微液滴体积信息对应的微液滴的控制流程包括：

29、根据微液滴体积信息计算挤压力信息，计算挤压力信息的公式如式（1）所示：

30、（1）;

31、其中，v表示微液滴体积信息，f表示挤压力信息，a表示储液区挤压变形面积，v表示弹性层的泊松比，e表示弹性层的弹性模量，h表示弹性层厚度；

32、根据挤压力信息获取对应的施加电压信息，并向压电堆栈施加施加电压信息对应的电压，以使压电堆栈挤压储液区和使喷口喷出与微液滴体积信息对应的微液滴。

33、第三方面，本技术还提供一种基于微流控芯片的微喷装置装配方法，用于装配上述第一方面提供的基于微流控芯片的微喷装置，基于微流控芯片的微喷装置装配方法包括以下步骤：

34、将卡板限位安装在卡槽板上，以使卡板与卡槽围合构成插入槽；

35、将微流控芯片本体插入插入槽内；

36、将引流板固定在夹紧板上；

37、将夹紧板固定在卡槽板上，以使夹紧板与卡槽板配合夹紧卡板和将微流控芯片本体锁定在插入槽内以及使引流板的输出端与进液口连通。

38、由上可知，本技术提供的一种基于微流控芯片的微喷装置、系统及其装配方法，包括微流控芯片本体、卡槽板、卡板、致动集成组件和引流板，由于卡板与卡槽围合构成插入槽，而本技术通过夹紧板与卡槽板配合夹紧卡板的方式将微流控芯片本体固定在插入槽内，因此若微流控芯片本体内的流道不符合需要生成的微液滴的要求，本技术仅需要先将夹紧板由卡槽板上拆下，以解锁微流控芯片本体，再将微流控芯片本体由插入槽内拔出，并将新的微流控芯片本体插入插入槽，最后通过夹紧板与卡槽板配合夹紧卡板的方式将新的微流控芯片本体锁定在插入槽内，即本技术的夹紧装置能够适用于不同的微液滴生成要求，从而有效地提高基于微流控芯片的微喷装置的适用性。