CN209803160U - 处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置，液压进样装置包括液体容器(1)，其容纳与所述样品溶液不相溶且不可压缩的液体，动力源(2)，其驱动所述液体经由输入管(3)进入缓冲瓶(4)，缓冲瓶(4)，所述缓冲瓶(4)容纳待进样的样品溶液，当动力源(2)驱动时，液体经由输入管(3)进入缓冲瓶(4)增加液压使得样品溶液经由输出管(5)稳定可控地进入微流控芯片(6)。

Description

处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置

技术领域

本实用新型涉及微流控芯片领域，特别涉及一种处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置。

背景技术

微流控芯片技术被广泛应用到生物、化学、医学分析等过程中的样品制备、反应、分离、检测等工作中，是飞速发展的前沿技术和研究最为活跃的领域之一。处理样品溶液的微流控芯片对灭菌和进样的稳定性有很高的要求，微流控芯片的样品注入需要缓慢，如pL-nL/s级别，液滴微流控对进样的稳定性更高，轻微的波动就会影响到液滴的稳定性和均一性。

微流控中样品用量极少，常常保持在微升级别，目前微流控芯片常常使用注射泵或者压力泵做为样品驱动力，两者都存在不同的缺点。使用注射泵进样时，注射泵步进电机的驱动方式常常造成进样波动较大，同时样品必须先被吸入注射器中才能通入芯片，这种方式容易导致样品大量残留在注射器和通往芯片的管路中，造成大量浪费，另外，该方式装配繁琐、容易引入气泡，不易实现灭菌。压力进样依赖于气体产生压力驱动液体流入芯片，但是无法实现精确定量和即走即停。

因此，需要一种样品溶液微流控芯片的液压进样装置和液压进样方法，其能够稳定可控地进样、进样精确、方便快捷、操作简单。

实用新型内容

现有技术公开了一种微流控芯片装置，由注射泵、并联串口、螺母、卡具、微流控芯片组件、废液槽组成，微流控芯片组件由微流控芯片经过并联串口连接而成，卡具通过螺母固定微流控芯片组件，微流控芯片组件的一端与注射泵连接，另一端与废液槽连接。该专利采用注射泵进样，但该专利造成进样波动较大，同时样品必须先被吸入注射器中才能通入芯片，这种方式容易导致样品大量残留在注射器和通往芯片的管路中，造成大量浪费，另外，该方式装配繁琐、容易引入气泡，不易实现灭菌。

专利文献CN105486865A公开了一种细胞分选和富集装置，包括：微流控芯片；微量注射泵，与进样通道相连；三通管，包括主管以及一端与主管相连通的侧管，所述主管一端与出样通道对接，另一端连接有目标细胞收集管，所述侧管与废液收集管相连，主管与侧管的连通处设有三通球阀；电化学工作站，用于向芯片本体施加电压。该专利采用注射泵进样，但该专利造成进样波动较大，同时样品必须先被吸入注射器中才能通入芯片，这种方式容易导致样品大量残留在注射器和通往芯片的管路中，造成大量浪费，另外，该方式装配繁琐、容易引入气泡，不易实现灭菌。

专利文献CN103865752A公开了一种循环肿瘤细胞捕获和分类磁性微流控芯片及其制造和使用，其中将细胞悬液和PBS缓冲液分别通过样本管道和缓冲液管道以相同的流速或压力泵入循环肿瘤细胞捕获和分类磁性微流控芯片。该专利采用压力泵进样，但该专利无法实现精确定量和即走即停。

为了解决上述问题，本实用新型提供了一种处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置和液压进样方法，该液压进样装置克服了传统注射泵进样方式需要将样品吸入注射器，然后经过阀头切换，进入微流控芯片，样品溶液就会在注射器和阀头内部残留，不方便清洗灭菌且安装程序繁琐的缺陷，也克服了压力进样无法实现精确定量和即走即停的缺陷，该装置和方法能够稳定可控地进样、进样精确、方便快捷、易于清洗灭菌且操作简单。

本实用新型的目的是通过以下技术方案予以实现。

1.一种微流控芯片进样装置，其中，所述液压进样装置包括：

液体容器，其容纳与待进样的样品溶液不相溶且不可压缩的液体，

动力源，其驱动所述液体经由输入管进入缓冲瓶，

缓冲瓶，所述缓冲瓶容纳所述样品溶液，当动力源驱动时，所述液体经由输入管进入缓冲瓶从而推动样品溶液经由输出管进入微流控芯片。

2.根据项1所述的装置，其中，所述缓冲瓶由刚性材料制成。

3.根据项1或2所述的装置，其中，所述缓冲瓶用于容纳样品溶液的体积为1mL～1L，优选为2mL～900mL，优选为3mL～500mL，优选为 4mL～200mL，进一步优选为5mL～20mL。

4.根据项1～3中任一项所述的装置，其中，所述液体容器、动力源和缓冲瓶经由硬质管连通，并且所述输入管和所述输出管为硬质管。

5.根据项2所述的装置，其中，所述刚性材料为塑料材料或金属材料，优选所述塑料材料选自PC(聚碳酸酯)，ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、 PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)中的任一种或多种，所述金属材料可以是金属单质、金属氧化物或金属合金，优选所述金属材料选自铁、铝、铜中的任一种或多种构成的单质、氧化物或合金。

6.根据项4所述的装置，其中，所述硬质管选自聚四氟乙烯管或玻璃管、铜管、铁管、铝管、石英管或PEEK(聚醚醚酮)管，优选为PEEK管。

7.根据项4所述的装置，其中，所述硬质管的内径为10微米～5毫米，优选为50微米～2毫米，进一步优选为100微米～1毫米，进一步优选为200 微米～0.6毫米，优选0.1毫米～3毫米，优选0.4～1.0毫米。

8.根据项1～7中任一项所述的装置，其中，所述动力源包括用于控制进样的控制单元，所述控制单元调节所述液体进入缓冲瓶的流速以及流量从而控制样品溶液进入微流控芯片的速度和进样量。

9.根据项1～8中任一项所述的装置，其中，所述装置还包括显示界面，所述显示界面显示液体进入缓冲瓶的流速以及流量，以及样品溶液进入微流控芯片的速度和进样量，并且所述显示界面上显示操作按钮以实现对控制单元的控制。

10.根据项1～9中任一项所述的装置，其中，形成所述微流控芯片的材料包括PDMS、PC、PMMA、玻璃和/或硅。

11.根据项1～10中任一项所述的装置，其中，所述液体容器为油相池。

12.根据项1～11中任一项所述的装置，其特征在于：所述动力源为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选注射泵。

13.根据项8所述的装置，其特征在于：所述控制单元包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA。

14.一种微流控芯片样品溶液进样方法，其包括：

将待进样的样品溶液进样到缓冲瓶中，将与所述样品溶液不相溶且不可压缩的液体进样到液体容器中；

驱动动力源，使所述液体经由输入管进入缓冲瓶中，从而逐渐推动样品溶液经由输出管进入微流控芯片中，其中，能够调控动力源以调节所述液体进入缓冲瓶的流速以及流量从而控制样品溶液进入微流控芯片的速度和进样量；

其中，液体容器，其容纳与待进样的样品溶液不相溶且不可压缩的液体，

动力源，其驱动所述液体经由输入管进入缓冲瓶，

缓冲瓶，所述缓冲瓶的底部容纳所述样品溶液，当动力源驱动时，所述液体经由输入管进入缓冲瓶从而推动样品溶液经由输出管进入微流控芯片。

15.根据项14所述的方法，其中，

所述液体容器，其容纳与待进样的样品溶液不相溶且不可压缩的液体，

动力源，其驱动所述液体经由输入管进入缓冲瓶，

缓冲瓶，所述缓冲瓶容纳所述样品溶液，当动力源驱动时，所述液体经由输入管进入缓冲瓶从而推动样品溶液经由输出管进入微流控芯片。

16.根据项14所述的方法，其中，

所述缓冲瓶由刚性材料制成。

17.根据项14～16中任一项所述的方法，其中，所述缓冲瓶用于容纳样品溶液的体积为1mL～1L，优选为2mL～900mL，优选为3mL～500mL，优选为4mL～200mL，进一步优选为5mL～20mL。

18.根据项14～17中任一项所述的方法，其中，所述液体容器、动力源和缓冲瓶经由硬质管连通，并且所述输入管和所述输出管为硬质管。

19.根据项16所述的方法，其中，所述刚性材料为塑料材料或金属材料，优选所述塑料材料选自PC(聚碳酸酯)，ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)中的任一种或多种，所述金属材料可以是金属单质、金属氧化物或金属合金，优选所述金属材料选自铁、铝、铜中的任一种或多种构成的单质、氧化物或合金。

20.根据项18所述的方法，其中，所述硬质管选自聚四氟乙烯管或玻璃管、铜管、铁管、铝管、石英管或PEEK(聚醚醚酮)管，优选为PEEK管。

21.根据项18所述的方法，其中，所述硬质管的内径为10微米～5毫米，优选为50微米～2毫米，进一步优选为100微米～1毫米，进一步优选为200 微米～0.6毫米，优选0.1毫米～3毫米，优选0.4～1.0毫米。

22.根据项14～21中任一项所述的方法，其中，

用所述动力源包括的控制单元来调节所述液体进入缓冲瓶的流速以及流量从而控制样品溶液进入微流控芯片的速度和进样量。

23.根据项14～22中任一项所述的方法，其中，形成所述微流控芯片的材料包括PDMS、PC、PMMA、玻璃和/或硅。

24.根据项14～23中任一项所述的方法，其中，所述液体容器为油相池。

25.根据项14～24中任一项所述的方法，其特征在于：所述动力源为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选注射泵。

26.根据项22所述的方法，其特征在于：所述控制单元包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA。

采用本实用新型的装置和方法克服了现有技术中采用注射泵进样造成的进样波动较大、样品大量残留在注射器和通往芯片的管路中、容易引入气泡和不易实现灭菌的缺陷，也克服了现有技术中的压力泵无法实现精确定量和即走即停的缺陷，由于采用了带有液压缓冲瓶的液压进样，显著提高了进样的稳定性，这对轻微的波动就会影响到液滴的稳定性和均一性的微流控芯片来说是非常重要的，本实用新型只需要在液压液体容器中填充液压液体、将样品溶液放入液压缓冲瓶即可，一次安装则可长久使用，容易清洗灭菌，本实用新型的液压进样装置装配简单、拆卸方便、杜绝气泡引入、容易实现灭菌、进样量精确以及成本低廉。

上述说明仅是本实用新型技术方案的概述，为了能够使得本实用新型的技术手段更加清楚明白，达到本领域技术人员可依照说明书的内容予以实施的程度，并且为了能够让本实用新型的上述和其它目的、特征和优点能够更明显易懂，下面以本实用新型的具体实施方式进行举例说明。

附图说明

通过阅读下文优选的具体实施方式中的详细描述，本实用新型各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。说明书附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。显而易见地，下面描述的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。

在附图中：

图1为本实用新型一个实施例的处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置的结构示意图。

图2为本实用新型一个实施例的处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置的结构示意图。

图3为本实用新型的一个实施例的液压进样装置缓冲瓶结构示意图。

图4为本实用新型的利用处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置的液压进样方法的步骤示意图。

符号说明：

1 液体容器

2 动力源

3 输入管

4 缓冲瓶

5 输出管

6 微流控芯片

401 液压液体入口

402 液压液体

403 锥形底部

404 楔形密封结构

405 瓶底

406 样品压出管

407 样品推出口

408 瓶身

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的具体实施例。虽然附图中显示了本实用新型的具体实施例，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施例所限制。相反，提供这些实施例是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

需要说明的是，在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定组件。本领域技术人员应可以理解，技术人员可能会用不同名词来称呼同一个组件。本说明书及权利要求并不以名词的差异来作为区分组件的方式，而是以组件在功能上的差异来作为区分的准则。如在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”或“包括”为一开放式用语，故应解释成“包含但不限定于”。说明书后续描述为实施本实用新型的较佳实施方式，然所述描述乃以说明书的一般原则为目的，并非用以限定本实用新型的范围。本实用新型的保护范围当视所附权利要求所界定者为准。

为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个附图并不构成对本实用新型实施例的限定。

图1给出了本实用新型一个实施例的处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置的结构示意图。从图1可以看出，一种微流控芯片的液压进样装置包括：液体容器1，其容纳与所述样品溶液不相溶且不可压缩的液压液体，液体容器1通过液压液体输出管路与动力源2相连接，动力源2驱动所述液压液体经由输入管3进入缓冲瓶4。

在图1所示的具体的实施例中选用的液压液体密度小于样品溶液密度，缓冲瓶4中上部容纳液压液体，底部容纳样品溶液，其中输入管3连接于缓冲瓶4的口部，输出管5连接于缓冲瓶4底部。当动力2源驱动时，所述液体经由输入管3进入缓冲瓶4从而推动样品溶液经由输出管5进入微流控芯片6中。

本领域技术人员可以理解，图1仅仅示出了一个示例性的实施例，对于液压液体的密度和样品溶液的密度没有进一步的限定，只要是两者彼此不相溶，且密度不相同即可。在此，样品溶液和液压液体之间不相溶是指液压液体和样品溶液混合时不会相互渗透相互溶解，通常来说，样品溶液和液压液体是两种极性不同的液体。此外，由于需要区分样品溶液和液压液体，因此需要两者之间的密度不同，对于它们之间密度的差异没有进一步的限定，只要是两者在静置一段时间之后可以自然分层即可。

在本实用新型中，例如样品溶液可以是水溶性的样品，例如生物培养液、包含蛋白质的溶液、细菌培养液、氯化钠溶液、微生物液体培养基、细胞悬液等等，而此时液压液体则选自油溶性液体，反之亦然。

在此，图2给出了本实用新型另一个实施例的处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置的结构示意图。如图2所示，一种微流控芯片的液压进样装置包括：液体容器1，其容纳与所述样品溶液不相溶且不可压缩的液压液体，液体容器1通过液压液体输出管路与动力源2相连接，动力源2驱动所述液压液体经由输入管3进入缓冲瓶4，图2所示实施例中选用的液压液体密度大于样品溶液密度，缓冲瓶4中底部容纳液压液体，上部容纳样品溶液，其中输入管3连接于缓冲瓶4的底部，输出管5连接于缓冲瓶4口部。当动力2源驱动时，所述液体经由输入管3进入缓冲瓶4从而推动样品溶液经由输出管5进入微流控芯片6中。

液体容器1用于容纳液压液体，所述液体容器1可以是任何形状，例如可以是如图1所示的圆柱体，也可以是其他形状。该液体容器的容积没有限制，液体容器为开放式结构，可随时添加液体，这样能保证能有足够的液压液体注入缓冲瓶，完全压出样品溶液，所属领域技术人员可以按照进样装置的需求，合理设置液体容器的大小。

在一个具体的实施方式中，液体容器由刚性材料制成，可以保证液压驱动过程中液体容器无柔性变化。其中，所述刚性材料为塑料材料或金属材料。所述塑料材料选自PC(聚碳酸酯)，ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、 PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)中的任一种或多种，所述金属材料可以是金属单质、金属氧化物或金属合金，所述金属材料选自铁、铝、铜、氧化铁、氧化铝、氧化铜中的任一种或多种，还可以是铁、铝、铜、氧化铁、氧化铝、氧化铜中的任一种或多种形成的合金或与其他材料形成的合金。

液体容器容纳与待进样的样品溶液不相溶且不可压缩的液体，如上所述，不相溶是指液压液体和样品溶液混合时不会相互渗透相互溶解，这样当液压液体注入缓冲瓶时，不会污损缓冲瓶内的样品溶液。不可压缩是指在液体在外力作用下，它的体积不容易发生变化，这样可以可靠地传递质量和体积、确保进样操作的灵敏度。样品溶液一般为亲水性组织液，其和油性介质不相溶。在本实用新型的实施例中，液体容器1中的液体选用油性介质，优选为：硅油、氟化油、矿物油等。液压液体经动力源驱动进入缓冲瓶，液压液体与样品溶液不相溶，如选用的液压液体密度小于样品溶液，例如液压液体为硅油或矿物油，则液压液体可留存在缓冲瓶底部样品溶液的上部，如选用液压液体密度小于样品溶液，例如液压液体为氟化油，则液压液体可留存在缓冲瓶样品溶液下部，液压液体与样品溶液不发生混合。当动力源驱动，进入缓冲品的液压液体压力增大，推动样品溶液从输出管路压出，液压液体的不可压缩，保证了样品溶液推出的稳定性和均一性。

图1的实施例中，所述液体容器为油相池。

图1的实施例中，动力源2通过硬质管路分别液体容器和缓冲瓶相连接，当动力源驱动，液体容器中的液压液体从液体容器中泵出，经输入管进入缓冲瓶中。动力源需实现高精度，平稳无脉动的液体传输。在具体实施方式中，动力源可以选用为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选注射泵。在本文中，对于动力源的量程的大小没有限定，本领域技术人员可以根据需要进样的样品的多少来适当的选定合适量程的注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵。

为了实现对样品溶液推送的精准控制，所述动力源还包括用于控制进样的控制单元。所述控制单元包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，可以根据进样需求对控制单元进行编程设计。控制单元接收到外部输入的进样信号，包括进样速度和进样量，控制单元输出控制信号，控制动力源驱动，调节所述液体进入缓冲瓶的流速以及流量从而控制样品溶液进入微流控芯片的速度和进样量。

为方便进样操作人员对进样装置的操作控制，所述进样装置还包括显示界面，所述显示界面可以显示进样装置的工作状况，例如：显示液体进入缓冲瓶的流速以及流量，以及样品溶液进入微流控芯片的速度和进样量，为方便操作，显示屏为可触摸显示屏，所述显示界面上有显示操作按钮以实现对控制单元的控制。

图1和图2的实施例中，缓冲瓶4由刚性材料制成，可以保证液压驱动过程中缓冲瓶瓶身无柔性变化。其中，所述刚性材料为塑料材料或金属材料，所述塑料材料选自PC(聚碳酸酯)，ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、 PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)中的任一种或多种，所述金属材料可以是金属单质、金属氧化物或金属合金，所述金属材料选自铁、铝、铜、氧化铁、氧化铝、氧化铜中的任一种或多种，还可以是铁、铝、铜、氧化铁、氧化铝、氧化铜中的任一种或多种形成的合金或与其他材料形成的合金。

本实用新型的实施例中，本领域技术人员可以根据缓冲瓶容纳样品的容积设计缓冲瓶大小，所缓冲瓶用于容纳样品溶液的体积为1mL～1L，优选为 2mL～900mL，进一步优选为5mL～20mL，优选3mL～800mL，优选 3.5mL～700mL，优选4mL～600mL，优选4.5mL～500mL，可以是5mL，6mL， 7mL，8mL，9mL，10mL，11mL，12mL，13mL，14mL，15mL，16mL， 17mL，18mL，19mL，20mL，可以是400ml，300ml，200ml，100ml，90 ml，80ml，70ml，60ml，50ml，40ml，30ml。

如图1所示的实施例中，选用的液压液体密度小于样品溶液密度时，缓冲瓶4上部有液压液体输入口和样品溶液输出口，液压液体输入管3与液压液体输入口连接，输入管末端切入位于输入口的顶部，然后用密封材质进行密封，样品输出管3与样品溶液输出口连接，输出管末端与缓冲瓶底部接触。当动力源驱动时，液压液体经由输入管进入缓冲瓶上部，液压液体压力增大，从而推动缓冲瓶底部的样品溶液经由输出管推出，进入微流控芯片。

如图2所示的实施例中，缓冲瓶4上部有液压液体输入口和样品溶液输出口，选用的液压液体密度大于样品溶液密度时，液压液体输入管3与液压液体输入口连接，输入管末端与缓冲瓶底部接触。样品输出管3与样品溶液输出口连接，样品溶液输出管末端切入输入口的顶部，然后用密封材质进行密封，当动力源驱动时，液压液体经由输入管进入缓冲瓶下部，液压液体压力增大，从而推动缓冲瓶上部的样品溶液经由输出管推出，进入微流控芯片。

在本实用新型的实施例中，缓冲瓶内顶部设计结构为锥形，当液压液体和样品溶液充满缓冲瓶时，锥形设计利于缓冲瓶内气泡排出，保证瓶内无留存气泡的缝隙。在图1所示的实施例中，缓冲瓶用于容纳样品溶液的底部为倒锥形结构，样品输出管末端与倒锥形底部接触，可以保证底部样品溶液的完全推出。在图2的实施例中，缓冲瓶底部容纳液压液体，液压液体输入管末端与缓冲瓶底部接触，缓冲瓶底部也可以不是倒锥形结构。

为保证液压进样的稳定性，所有设备间的连通管路必须为硬质管，管路无柔性变化，保证动力源驱动时，其压力不被液压液体和样本的传输通道所吸收。图1的实施例中，液体容器1、动力源2、缓冲瓶4和微流控芯片6 经由硬质管连通，并且输入管3、输出管5均为硬质管。所述硬质管可以是选自聚四氟乙烯管或玻璃管、铜管、铁管、铝管、石英管或PEEK(聚醚醚酮) 管任意一种，优选为PEEK管。

在本实用新型的液压进样装置中，对于液压进样装置的连通管路的尺寸没有具体地限定，优选有助于实现为不同样品溶液微流控芯片进样的尺寸，例如，连通管路的内径为10微米～5毫米，优选为50微米～2毫米，进一步优选为100微米～1毫米，进一步优选为200微米～0.6毫米，优选0.1毫米～3 毫米，优选0.4～1.0毫米。以上具体数值仅仅是例举，可以是10微米～5毫米中的任意具体数值。

图1的实施例中，样品输出管5通过微流控芯片快插接口密封连接微流控芯片6。通过微流控芯片快插接口能够快速连接、密封效果好且避免了损伤精密的微流控芯片。

图1的实施例中，所述微流控芯片的材料包括PDMS、PC、PMMA、玻璃和/或硅。

本实用新型的处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置克服了现有技术中采用注射泵进样造成的进样样品大量残留在注射器和通往芯片的管路中、容易引入气泡和不易实现灭菌的缺陷，也克服了现有技术中的压力泵无法实现精确定量和即走即停的缺陷，液压进样装置采用与所述样品溶液不相溶且不可压缩的液压液体作为液压介质，动力源2驱动液压液体经由输入管 3进入缓冲瓶4增加液压使得样品溶液经由输出管5稳定可控地进入微流控芯片，由于采用了带有缓冲瓶的液压进样，显著提高了进样的稳定性，这对轻微的波动就会影响到液滴的稳定性和均一性的微流控芯片来说是非常重要的，本实用新型只需要在液压液体容器中填充液压液体、将样品溶液放入液压缓冲瓶即可，安装方便，容易清洗灭菌，本实用新型的液压进样装置装配简单、拆卸方便、杜绝气泡引入、容易实现灭菌、进样量精确以及成本低廉。

图3为本实用新型的一个实施例中缓冲瓶的结构示意图，缓冲瓶包括瓶身408、瓶底405，瓶身和瓶底均为刚性材料制成。瓶身408下部有螺旋接口，瓶底405内部有环形凹槽，瓶身408下部螺旋接口套接于瓶底凹槽内，瓶身408下部螺旋接口内侧有楔形密封结构404，当瓶身408与瓶底405套接，楔形密封结构404与瓶底405底部凹槽内壁圆台楔形密封，形成了密封的缓冲瓶结构。瓶身上部有液压液体入口401、样品推出口407，液压液体输入管切入液压液体入口401，液压液体输入管末端位于液压液体入口401 口部，接口周围密封处理。样品压出管406插接于样品推出口407，样品压出管406末端与瓶底405底部相接触，样品压出管406和样品推出口407密封连接。瓶身内部上方有锥形结构402，在初始容纳样品溶液和液压液体时，有利于排出气泡，使瓶身无容纳气泡的缝隙。瓶底内部中心位置有倒锥形结构403，在推出样品溶液时，样品存于缓冲瓶的倒锥形403底部，样品压出管406末端与倒锥形结构中心部位接触，有利于样品的完全推出。

图3实施例中缓冲瓶由瓶身和瓶底两部分结合构成，但本实用新型中，缓冲瓶结构并不局限于此，也可以采用瓶身和瓶底一体成型结构。在一体成型的缓冲瓶中，瓶身上部保留有液压液体入口401和样品推出口407，瓶内底部可以保留利于样品溶液完全排除的倒锥形结构，瓶内上部可以保留利于气泡排除的锥形结构。

图3的实施例中，缓冲瓶上有液压液体入口401和样品推出口407，液压液体输入管切入液压液体入口401，液压液体输入管末端位于液压液体入口401口部，接口周围密封处理。样品压出管406插接于样品推出口407，样品压出管406末端与瓶底405底部相接触，样品压出管406和样品推出口 407密封连接。

当然，本领域技术人员完全可以理解，图3仅仅为示例性的示出了图1 中的本实用新型涉及的装置的一个例子，为了实现图1中所示出的结构，可以采用任何本领域技术人员已知的方法来构建装置中的各部件。同样图3中示出的是样品溶液的密度大于液压液体的情况，但在其他实施例中，缓冲瓶的连接方式不限于此。当样品溶液的密度小于液压液体时，同样可以依据图 2的方式来对图3中的装置进行改装，例如，在样品溶液的密度小于液压液体密度时，液压液体容纳于缓冲瓶底部，样品溶液容纳于缓冲瓶上部，液压液体入口401和样品推出口407可以交换使用。液压液体输入管可以与样品推出口407连通，液体输入管末端与缓冲瓶底部相接触，样品压出管与液压液体入口401相连接，样品压出管切入缓冲瓶口部。

图4为本实用新型的利用处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置的液压进样方法的步骤示意图，一种利用所述的处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置的液压进样方法包括以下步骤：

S110，容纳待进样的样品溶液到缓冲瓶，容纳与所述样品溶液不相溶且不可压缩的液体到液体容器；S120，驱动动力源，使所述液体经由输入管进入缓冲瓶，动力源可以调节所述液体的流量及流速；S130，当动力源驱动，液体进入缓冲瓶，缓冲瓶内液体压力增加，使得样品溶液经由输出管稳定可控地进入微流控芯片。其中，动力源通过调节液体的流量及流速，控制样品溶液进入微流控芯片的速度和进样量。

在步骤S110中，容纳待进样的样品溶液到缓冲瓶，容纳与所述样品溶液不相溶且不可压缩的液体到液体容器。

本方法所采用的液体容器和缓冲瓶均由刚性材料制成，可以保证液压驱动过程中液体容器无柔性变化。其中，所述刚性材料为塑料材料或金属材料所述塑料材料选自PC(聚碳酸酯)，ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)、 PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PS(聚苯乙烯)中的任一种或多种，所述金属材料可以是金属单质、金属氧化物或金属合金，所述金属材料选自铁、铝、铜、氧化铁、氧化铝、氧化铜中的任一种或多种，还可以是铁、铝、铜、氧化铁、氧化铝、氧化铜中的任一种或多种形成的合金或与其他材料形成的合金。。本领域技术人员可以根据缓冲瓶容纳样品的容积设计缓冲瓶大小，所缓冲瓶用于容纳样品溶液的体积为1mL～1L，优选为2mL～900mL，进一步优选为 5mL～20mL。本领域技术人员可以根据需求设置液体容器大小，为保证缓冲瓶内样品溶液的完全推出，液体容器容积需大于缓冲瓶容积。

本方法中，液体容器中的液体选用油性介质，优选为：硅油、氟化油、矿物油等。油性介质与样品溶液不相溶，在压力下体积不容易发生变化。

在步骤S110中，操作人员向液体容器中注入液体，向缓冲瓶注入样品溶液。然后，按照图1所示，通过连通管路连接液体容器、动力源、缓冲瓶和微流控芯片。所述连通管路优选硬质管，所述硬质管可以是选自聚四氟乙烯管或玻璃管、铜管、铁管、铝管、石英管或PEEK(聚醚醚酮)管任意一种，优选为PEEK管。所述连通管路的尺寸没有具体地限定，优选有助于实现为不同样品溶液微流控芯片进样的尺寸，例如，连通管路的内径为10微米～5 毫米，优选为50微米～2毫米，进一步优选为100微米～1毫米，进一步优选为200微米～0.6毫米，优选0.1毫米～3毫米，优选0.4～1.0毫米。以上具体数值仅仅是例举，可以是10微米～5毫米中的任意具体数值。

在步骤S110中，连接动力动和缓冲瓶的硬质管路为液体输入管，输入管第一端连接动力源，输入管第二端与缓冲瓶的液体入口相连接。当液体密度小于样品溶液密度，液体容纳于缓冲瓶上部，样品溶液容纳于缓冲瓶底部，为保证液体和样品溶液隔离，输入管不能伸入缓冲瓶内，输入管第二端顶部切入缓冲瓶顶端入口部，并对连接部位进行密封处理。当液体密度大于样品溶液密度，样品溶液容纳于缓冲瓶上部，液体容纳于缓冲瓶底部，输入管需深入缓冲瓶内，输入管第二端顶部与缓冲瓶瓶底接触，并对连接部位进行密封处理。

在步骤S110中，连接缓冲瓶和微流控芯片的硬质管路为样品输出管，当液体密度小于样品溶液密度，液体容纳于缓冲瓶上部，样品溶液容纳于缓冲瓶底部，输出管第一端与缓冲瓶相连，输出管第一端插入缓冲瓶中，所述输出管第一端顶部与缓冲瓶底部接触，保证样品溶液的完全推出。当液体密度大于样品溶液密度，样品溶液容纳于缓冲瓶上部，液体容纳于缓冲瓶底部，输出管第一端不能伸入缓冲瓶内，输出管第一端顶部切入缓冲瓶顶端入口部，并对连接部位进行密封处理，保证样品溶液的完全推出。输出管第二端通过快插芯片与微流控芯片相连，所述微流控芯片的材料包括PDMS、PC、 PMMA、玻璃和/或硅。

在步骤S120中，驱动动力源，使所述液体经由输入管进入缓冲瓶，动力源可以调节所述液体的流量及流速；其中，动力源需实现高精度，平稳无脉动的液体传输。在具体实施方式中，动力源可以选用为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，优选注射泵。为了实现对样品溶液推送的精准控制，所述动力源还包括用于控制进样的控制单元。所述控制单元包括通用处理器、数字信号处理器、专用集成电路ASIC或现场可编程门阵列FPGA，可以根据进样需求对控制单元进行编程设计。控制单元接收到外部输入的进样信号，包括进样速度和进样量，控制单元输出控制信号，控制动力源驱动，调节所述液体进入缓冲瓶的流速以及流量从而控制样品溶液进入微流控芯片的速度和进样量。

为方便进样操作人员对进样装置的操作控制，所述进样装置还包括显示界面，所述显示界面可以显示进样装置的工作状况，例如：显示液体进入缓冲瓶的流速以及流量，以及样品溶液进入微流控芯片的速度和进样量，为方便操作，显示屏为可触摸显示屏，所述显示界面上有显示操作按钮以实现对控制单元的控制。

在步骤S130中，当动力源驱动，液体进入缓冲瓶，缓冲瓶内液体压力增加，使得样品溶液经由输出管稳定可控地进入微流控芯片。其中，动力源通过调节液体的流量及流速，控制样品溶液进入微流控芯片的速度和进样量。

采用本实用新型的装置和方法克服了现有技术中采用注射泵进样造成的进样波动较大、样品大量残留在注射器和通往芯片的管路中、容易引入气泡和不易实现灭菌的缺陷，也克服了现有技术中的压力泵无法实现精确定量和即走即停的缺陷，由于采用了带有缓冲瓶的液压进样，消除了进样过程中轻微的波动对微流控芯片进样带来的影响，显著提高了进样的稳定性和均一性，本实用新型的液压进样方法只需要在液压液体容器中填充液压液体、将样品溶液放入缓冲瓶即可，一次安装则可长久使用，安装方便，容易清洗灭菌、杜绝气泡引入、进样量精确以及成本低廉。

本申请接受各种修改和可替换的形式，具体的实施方式已经在附图中借助于实施例来显示并且已经在本申请详细描述。但是，本申请不意在受限于公开的特定形式。相反，本申请意在包括本申请范围内的所有修改形式、等价物、和可替换物，本申请的范围由所附权利要求及其法律等效物限定。

Claims (10)

1.一种处理样品溶液微流控芯片的液压进样装置，其中，所述液压进样装置包括：

液体容器，其容纳与待进样的样品溶液不相溶且不可压缩的液体，

动力源，其驱动所述液体经由输入管进入缓冲瓶，

缓冲瓶，所述缓冲瓶容纳所述样品溶液，当动力源驱动时，所述液体经由输入管进入缓冲瓶从而推动样品溶液经由输出管进入微流控芯片，

其中，所述动力源为注射泵、蠕动泵、隔膜泵和/或柱塞泵，

所述液体容器、动力源和缓冲瓶经由硬质管连通，并且所述输入管和所述输出管为硬质管。

2.根据权利要求1所述的装置，其中，所述缓冲瓶由刚性材料制成。

3.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述缓冲瓶用于容纳样品溶液的体积为1mL～1L。

4.根据权利要求2所述的装置，其中，所述刚性材料为塑料材料或金属材料。

5.根据权利要求4所述的装置，其中，所述硬质管选自聚四氟乙烯管或玻璃管、铜管、铁管、铝管、石英管或聚醚醚酮管。

6.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述硬质管的内径为10微米～5毫米。

7.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述动力源包括用于控制进样的控制单元，所述控制单元调节所述液体进入缓冲瓶的流速以及流量从而控制样品溶液进入微流控芯片的速度和进样量。

8.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述装置还包括显示界面，所述显示界面显示液体进入缓冲瓶的流速以及流量，以及样品溶液进入微流控芯片的速度和进样量，并且所述显示界面上显示操作按钮以实现对控制单元的控制。

9.根据权利要求1或2所述的装置，其中，形成所述微流控芯片的材料包括PDMS、PC、PMMA、玻璃和/或硅。

10.根据权利要求1或2所述的装置，其中，所述液体容器为油相池。