一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置，第一个部分为分体式夹持装置，由左侧模块和右侧模块组成；第二个部分为主体容器，安装分体式夹持装置并盛放液体。为了使得大部分仅具备常规光学显微镜的实验室，也能够在不切开及破坏微流控芯片的前提下，从多个角度观测到微流控芯片内部通道形貌，而不仅仅只能通过顶部和底部上下两侧进行平面式的观测。可以在不使用共聚焦显微镜等昂贵设备、不切开微流控芯片而破坏其功能的前提下，透过被切割的粗糙平面观测到微流控芯片内部通道的形貌特征；可以实现对微流控芯片内部通道多个角度的观测，得到所加工的平面或非平面微通道的立体而全面的几何形貌图像。

【技术实现步骤摘要】
一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置
本专利技术涉及一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置。本专利技术属于微流控

技术介绍
长期以来，微小体积(10-15～10-9L)液体即微液滴在石油化工、食品添加、药物制造、化妆品制备等工业领域发挥着重要作用。然而，传统“自上而下(Top-down)”的制备方法很难精确控制这些微液滴的组分、尺寸和通量，制约了以微液滴为基础的工程应用的进一步发展[1]。近年来快速发展的液滴微流控技术提供了一种连续快速生成尺寸均匀、组分可控的微液滴新方法，主要基于互不相溶的离散相和连续相流体之间的界面不稳定性作用，形成油包水的微液滴。这些微液滴具有体积小(可降低到皮升至纳升量级)、通量高(生成频率高达数千赫兹)、传热传质效率快、相互间无交叉污染、内部环境稳定等突出特点，在人体组织重构、药物装配、多重乳化、微纳米材料合成、DNA分析等生化领域以及信息处理领域呈现出广阔的应用前景。现有相关研究表明，具有非平面微通道特征的微流控芯片有利于微液滴的单分散性生成，通过这种方式制得到的微液滴具有尺寸大小对由于注射装置引起的流量波动不敏感的特点，目前，这种生成方式已经获得了科研和产业界的广泛关注。在材料方面，由于成本低廉，制备简易，透光性良好等优点，PDMS材料已经广泛应用于微流控芯片的制备。然而，一方面由于在加工过程中不可避免存在加工误差，可能引起通道尺寸的难以估计的变化；另一方面，由于非平面通道的制作工艺需要必要的人为操作，在一定程度上存在几何形状的不确定性，如申请号：201510379969.9的中国国家专利技术专利。为了联系起几何尺寸和微流控芯片使用性能之间的关联，有必要通过实际的测量来验证实验所用通道的具体尺寸。但是，由于PDMS通道在制作工艺中存在切割步骤，导致侧壁面切割部分粗糙度很大，在不切开微通道的情况下，大多数实验室具备的常规的光学显微镜难以透过粗糙平面来观测具体通道的形貌和尺寸，只能透过上下两侧光滑的表面来进行平面式的观测，而无法从其他角度对别的平面进行观测，这引起了科研和生产中很大的使用不便。
技术实现思路
基于
技术介绍
中提及的技术缺陷，本专利技术为了使得仅具备常规光学显微镜的大部分实验室，也能够在不切开及破坏微流控芯片的前提下，可以从多个角度观测到微流控芯片内部通道形貌，而不仅仅只能通过顶部和底部上下两侧进行平面式的观测。提出了一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置，通过本专利技术的方法和装置，可以显著降低观测的成本，以简便廉价的方式实现通道内部形貌多角度的观测。为实现上述目的，本专利技术首先提供了一种可实现微流控芯片多角度转动的夹具装置，借助这种装置，可有助于本专利技术所提供方法较好地实施。本装置主要由两个部分组装而成，其特征包括：第一个部分为分体式夹持装置，用于微流控芯片的夹持及转动，优选的，第一个部分由左侧模块和右侧模块组成，左侧模块包括左螺纹杆1，左侧圆柱套2，左侧长不锈钢夹3，右侧模块包括右侧短不锈钢夹4，右侧圆柱套5和右螺纹杆6。进一步而言，左侧模块中，左侧圆柱套2的主体部分为亚克力圆柱杆，亚克力圆柱杆的内部轴向设有小孔用于通入左螺纹杆1，左螺纹杆1的外壁面有一部分截为平面用于和左侧长不锈钢夹3的中间段平面贴合；左侧长不锈钢夹3为由不锈钢制成的三段式金属片，左侧长不锈钢夹3的两端末尾带有圆头用于夹取微流控芯片。右侧模块与左侧模块的结构相类似，右侧圆柱套5的主体部分为亚克力圆柱杆，内部轴向有小孔用于通入右螺纹杆6，外壁面有一部分截为平面用于和右侧短不锈钢夹4的中间段平面贴合，右侧短不锈钢夹4为由不锈钢制成的三段式金属片，右侧短不锈钢夹4的两端末尾带有圆头用于夹取微流控芯片。第二个部分为主体容器，安装分体式夹持装置并盛放液体。该主体容器包括亚克力透明容腔7。左侧模块和右侧模块对称安装在亚克力透明容腔7的两侧；具体而言，亚克力透明容腔7的四个角都带有凸起立柱，凸起立柱的上部分均带有小孔，小孔用于与装配左螺纹杆1或右螺纹杆6。亚克力透明容腔7的底部由于使用了亚克力材料而具有良好的光滑性和平整度，以便于后续对其内部的微流控芯片进行光学观测。所述的三段式金属片指的是由三个平面组成的夹持装置结构。此外，借助可实现微流控芯片多角度转动的夹具装置，本专利技术还提供了一种可以更好地实施微流控芯片内部通道多角度无损观测的方法，其特征包括以下步骤：(1)优选的，利用折射率仪观测微流控芯片的材料，得到所需观测的微流控芯片所使用材料对应的折射率。(2)优选的，配置不同浓度比的甘油水溶液，利用折射率仪分别测量不同浓度甘油水溶液对应的折射率，得到最接近微流控芯片材料的折射率的那一组甘油水溶液的浓度值。通过适当加入水或甘油调节浓度值，使得甘油水溶液的折射率和微流控芯片材料的折射率一致，并记录下此时的甘油水溶液的浓度值。(3)优选的，将所需观测的微流控芯片的出口和入口连接好导管，以防液滴浸润通道内部。利用分体式夹持装置将需要观测的微流控芯片进行固定，并调节好所需观测的角度。(4)优选的，将分体式夹持装置连同微流控芯片放置到光学显微镜的载物台上，并向实现微流控芯片多角度转动的夹具装置的主体容器内部倒入配好浓度的甘油水溶液，并将微流控芯片浸没。(5)优选的，利用光学显微镜观测所需测量的微流控芯片内部通道，得到实验图像。与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果。1、本专利技术提供了一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置。利用该方法可以在不使用共聚焦显微镜等昂贵设备、不切开微流控芯片而破坏其功能的前提下，透过被切割的粗糙平面观测到微流控芯片内部通道的形貌特征；2、本专利技术提供了一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置。该方法和装置实施起来简便快捷。利用该方法和装置可以实现对微流控芯片内部通道多个角度的观测，得到所加工的平面或非平面微通道的立体而全面的几何形貌图像，帮助本专业科研人员和工程师对所加工出的微通道几何尺寸对应的性能进行验证和评估；附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施中的技术方案，下面对实施例中所需适用的附图作简单说明。显然，所描述的附图只是本专利技术的一部分实施例而不是全部实施例，相关领域的技术人员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类似特征的设计方案和设计方案附图。图1a是本专利技术一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置所提供的分体式夹持装置的左侧模块；图1b是本专利技术一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置所提供的分体式夹持装置的右侧模块；图2是本专利技术一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置所提供的主体容器部分；图3是本专利技术一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置所提供的由分体式夹持装置部分和主体容器部分装配而成的一种可实现微流控芯片多角度转动的夹具装置；图4是本专利技术一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置实施例中利用折射率跟微流控芯片相匹配的溶液浸没微流控芯片，以便显微镜清晰观测微通道的原理示意图；图5a是本专利技术一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置实施例中未使用本专利技术所提供方法通过倒置光学显微镜及相机拍摄得到的具有弧面底部微通道的侧视图像。图5b是本专利技术一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测方法及装置本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测装置，其特征在于：本装置主要由两个部分组装而成；第一个部分为分体式夹持装置，用于微流控芯片的夹持及转动，第一个部分由左侧模块和右侧模块组成，左侧模块包括左螺纹杆(1)，左侧圆柱套(2)，左侧长不锈钢夹(3)，右侧模块包括右侧短不锈钢夹(4)，右侧圆柱套(5)和右螺纹杆(6)；左侧模块中，左侧圆柱套(2)的主体部分为亚克力圆柱杆，亚克力圆柱杆的内部轴向设有小孔用于通入左螺纹杆(1)，左螺纹杆(1)的外壁面有一部分截为平面用于和左侧长不锈钢夹(3)的中间段平面贴合；左侧长不锈钢夹(3)为由不锈钢制成的三段式金属片，左侧长不锈钢夹(3)的两端末尾带有圆头用于夹取微流控芯片；右侧模块与左侧模块的结构相类似，右侧圆柱套(5)的主体部分为亚克力圆柱杆，内部轴向有小孔用于通入右螺纹杆(6)，外壁面有一部分截为平面用于和右侧短不锈钢夹(4)的中间段平面贴合，右侧短不锈钢夹(4)为由不锈钢制成的三段式金属片，右侧短不锈钢夹(4)的两端末尾带有圆头用于夹取微流控芯片；第二个部分为主体容器，安装分体式夹持装置并盛放液体；该主体容器包括亚克力透明容腔(7)；左侧模块和右侧模块对称安装在亚克力透明容腔(7)的两侧；亚克力透明容腔(7)的四个角都带有凸起立柱，凸起立柱的上部分均带有小孔，小孔用于与装配左螺纹杆(1)或右螺纹杆(6)。...

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片内部通道的多角度无损观测装置，其特征在于：本装置主要由两个部分组装而成；第一个部分为分体式夹持装置，用于微流控芯片的夹持及转动，第一个部分由左侧模块和右侧模块组成，左侧模块包括左螺纹杆(1)，左侧圆柱套(2)，左侧长不锈钢夹(3)，右侧模块包括右侧短不锈钢夹(4)，右侧圆柱套(5)和右螺纹杆(6)；左侧模块中，左侧圆柱套(2)的主体部分为亚克力圆柱杆，亚克力圆柱杆的内部轴向设有小孔用于通入左螺纹杆(1)，左螺纹杆(1)的外壁面有一部分截为平面用于和左侧长不锈钢夹(3)的中间段平面贴合；左侧长不锈钢夹(3)为由不锈钢制成的三段式金属片，左侧长不锈钢夹(3)的两端末尾带有圆头用于夹取微流控芯片；右侧模块与左侧模块的结构相类似，右侧圆柱套(5)的主体部分为亚克力圆柱杆，内部轴向有小孔用于通入右螺纹杆(6)，外壁面有一部分截为平面用于和右侧短不锈钢夹(4)的中间段平面贴合，右侧短不锈钢夹(4)为由不锈钢制成的三段式金属片，右侧短不锈钢夹(4)的两端末尾带有圆头用于夹取微流控芯片；第二个部分为主体容器，安装分体式夹持装置并盛放液体；该主体容器包括亚克力透明容腔(7)；左侧模块和右侧模块对称安装在亚克力透明容腔(7)的两侧；亚克力透明容腔(7...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘赵淼，王飓，逄燕，李梦麒，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11