一种微流控芯片自动夹紧和插管装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种微流控芯片自动夹紧和插管装置及方法，属于微流控芯片安装领域。适用的微流控芯片其内部设有流道分选结构，流道分选机构的入口和出口处设有导流用的管路；其包括底座，底座上设夹紧平台，夹紧平台上方通过插管机构固定架安装有插管机构。夹紧平台的四周突出体与插管机构固定架中部的突出体相互接触，保证夹紧平台在弹簧力的作用下，夹紧平台受到压力时只能向下移动一定的距离，压力解除后，便可恢复原有位置，由对微流控芯片的自动夹紧、自动插管功能，具有体积小、携带方便、完成插管作业不损坏芯片，能对不同尺寸的微流控芯片进行夹紧固定、自动插管，在拆卸微流控芯片时，不会因为手动拆卸对微流控芯片造成损坏。坏。坏。

【技术实现步骤摘要】
一种微流控芯片自动夹紧和插管装置及方法


[0001]本专利技术涉及微流控芯片夹具与插管领域，具体涉及一种微流控芯片自动夹紧和插管装置及方法。

技术介绍

[0002]目前微流控芯片由于体积小，在对微流控芯片进行操作时极为不方便，且人工对微流控芯片进行夹紧或者拆卸时，极易损坏微流控芯片，因此需要一种微流控芯片夹具对芯片进行夹紧，将输送液体/气体PVC塑料管插到微流控芯片的输入/输出口时，往往采用人工方式，并无专有的可靠工具，安装效率低，且在操作过程中，用力程度不易掌握，易造成对微流控芯片的损坏。

技术实现思路

[0003]针对现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种微流控芯片自动夹紧和插管装置及方法，能够实现对不同尺寸微流控芯片的夹紧，便于操作人员对微流控芯片操作，尤其拆卸微流控芯片时，不会因为手动拆卸对微流控芯片造成损坏，使拆卸更加便捷，需对微流控芯片进行插管操作时，利用夹具，便可完成PVC塑料管的插放，且在升降平台下端设置缓冲装置，因此在插管过程中，不会损坏微流控芯片。装置操作简单、体积小，携带方便，制作成本低。
[0004]为了实现上述技术目的，本专利技术的一种微流控芯片自动夹紧和插管装置，适用的微流控芯片其内部设有流道分选结构，流道分选机构的入口和出口处设有导流用的管路，分选机构层上下分别设有上基底和下基底，上基底上设有上亚克力板，下基底下设有下亚克力板，其中上亚克力板和上基底上与微流控层中的入口和出口分别连接有通孔，通孔中需要插入塑料管；
[0005]其中底座内设有缓冲机构，所述的缓冲机构包括垂直设置的缓冲弹簧组；
[0006]夹紧平台为用以夹紧微流控芯片的夹持结构，夹持机构包括分别用以夹持微流控芯片四条边的夹板，其一为固定设置在夹紧平台一侧的固定挡板，固定挡板相对位置的夹板为通过丝杠配套电机和丝杠驱动从而可以在可以轴承I上移动的夹紧座I，通过夹紧座I的移动从而使夹紧座I与固定夹板夹紧微流控芯片的相对两条边，微流控芯片的另外两条边分别在夹紧平台上设有两条通过拉紧弹簧I、拉紧弹簧II提供预紧力的夹紧座II和夹紧座III；
[0007]插管机构为设置在夹紧平台上方能够进行X轴Y轴移动的机械臂结构，机械臂结构的X 轴移动部分包括连根设置在插管机构固定架两侧的圆柱结构支撑架I和支撑架II，支撑架I 的两端分别通过轴承II和轴承V与插管机构固定架活动连接，支撑架II的两端分别通过轴承III和轴承IV与插管机构固定架活动连接，支撑架I通过皮带I连接有设有皮带轮I的步进电机I；支撑架I上分别设有皮带轮II和皮带轮V，支撑架II上设有皮带轮III和皮带轮IV，皮带轮IV与皮带轮V之间设有皮带III，皮带轮II与皮带轮III之间设有皮带II；位于
皮带II 上方平行设有支撑架III，位于皮带III上方平行设有支撑架V，支撑架III与支撑架V之间设有机械臂结构的Y轴移动部分，包括能够在支撑架III上移动的支撑座I以及能够在支撑架V 上移动的支撑座III，支撑座I中间设有皮带轮VI，支撑座III中间设有皮带轮VIII，皮带轮 VI与皮带轮VIII之间设有皮带IV，支撑座I和支撑座III位于皮带轮两侧平行设有两根支撑架IV，两根支撑架IV下方设有与皮带IV连接并受其驱动能够在支撑架IV上移动的插管用的支撑座II，支撑座II上设有夹具，其中皮带IV一侧通过皮带轮VI连接有作为动力源的步进电机II；
[0008]支撑座II内设有用以驱动夹具上下移动的电机，电机输出轴设有小齿轮，小齿轮侧面设有与其匹配的直齿条，直齿条的下方连接有柔性机械手，柔性机械手包括机械掌和三根硅胶材质的机械爪，机械掌正中心处设有视觉装置和压力传感器，视觉装置上设有激光测距器，其中激光测距器用于检测夹具与微流控芯片之间的距离，以此控制柔性机械手下降距离，保证柔性机械手夹持垂直状态的塑料管下降适当高度，插入微流控芯片的目标孔中；电机带动小齿轮转动，小齿轮带动直齿条上下移动，由旋转运动转变为直线运动，以此带动固定在直齿条上的直齿条上下移动；视觉装置用于定位微流控芯片上需要进行插管的通孔位置，在微流控芯片的上基底与亚克力板通孔位置先安装黑色密封圈，由于芯片其余部分均为透明材质，两者颜色形成明显差别，因此通过视觉装置能够精确找到通孔位置进行插管；
[0009]柔性机械手的三根硅胶材质的机械爪端部设有弧形缺口，从而使三根硅胶材质的机械爪夹紧后在爪端会形成与待插入的塑料管匹配的圆形孔洞，以保证塑料管插孔过程中保持竖直状态，同时在夹持状态下不会变形，圆形孔洞的孔洞壁周设有起防滑作用圆形突起，防止塑料管插管过程中上下移动，由于三根机械爪材质为硅胶，因此在对塑料管夹持过程中不会对塑料管造损坏，柔性机械手在实际插管过程中插管力度由压力传感器反馈与调节，通过在插管过程中调节柔性机械手下降距离、插管力度，保证塑料管、微流控芯片不被损坏、完好无损，提高插管准确度。
[0010]进一步，底座壳内底端四角与中间设计有与缓冲弹簧组中弹簧相配套的凹孔，用于安装缓冲弹簧组，缓冲弹簧组另一端固定在夹紧平台上，夹紧平台与插管机构固定架中部框架分别具有突出体，两个相互接触，插管机构固定架中部框架突出体将夹紧平台扣住，底座与插管机构固定架通过卡扣固定，因此夹紧平台受到向上的弹簧力，插管机构固定架限制其向上运动，夹紧平台受到压力时只能向下移动一定的距离，压力解除后，便可恢复原有位置。
[0011]进一步，所述底座与插管机构固定架通过卡扣固定，缓冲弹簧组有五个规格相同的弹簧组成，底座壳内底部四角和中部设计有与缓冲弹簧直径相同的凹孔，用于安装缓冲弹簧。缓冲弹簧组另一端固定在夹紧平台上，夹紧平台与插管机构固定架中部框架分别具有突出体，两个相互接触，插管机构固定架中部框架突出体将夹紧平台扣住，底座与插管机构固定架通过卡扣固定，因此夹紧平台受到向上的弹簧力，插管机构固定架限制其向上运动，夹紧平台受到压力时只能向下移动一定的距离，压力解除后，便可恢复原有位置。步进电机II固定在支撑座I上，步进电机II可随支撑座I一同运动。
[0012]进一步，夹紧平台中的夹紧座I上设有激光测距器，轴承I、丝杠和丝杠配套电机均通过开槽埋设在夹紧平台内，拉紧弹簧I和拉紧弹簧II分别埋设在开槽中，其中轴承I、丝杠
设置的开槽方向指向固定挡板，拉紧弹簧I和拉紧弹簧II所在开槽相对设置，丝杠配套电机带动丝杠旋转，夹紧座I安装在丝杠上，丝杠旋转带动夹紧座I前后移动，激光测距器安装在夹紧座I上，通过测量夹紧座I与微流控芯片的距离，控制丝杠螺母副旋转，以此控制夹紧座I 前进，直至夹紧座I将微流控芯片夹紧。夹紧平台一端设置固定夹紧座，拉紧弹簧I一端连接凹槽内的固定端，一端连接夹紧座I，拉紧弹簧II一端连接凹槽内的固定端，一端连接夹紧座II，使用时首先使固定夹紧座、夹紧座I与夹紧座II将微流控芯片夹紧，再使用夹紧座 I将微流控芯片进一步夹紧。
[0013]进一步，所述步进电机I安装在插管机构固定架的固定框上，皮带轮I安装在步进电机I 上，轴承II与轴承V安装在撑架I两端，轴承II与轴承V安装在插本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片自动夹紧和插管装置，其特征在于：适用的微流控芯片其内部设有流道分选结构，流道分选机构的入口和出口处设有导流用的管路，分选机构层上下分别设有上基底和下基底，上基底上设有上亚克力板，下基底下设有下亚克力板，其中上亚克力板和上基底上与微流控层中的入口和出口分别连接有通孔，通孔中需要插入塑料管；其包括底座(1)，底座(1)上设夹紧平台(4)，夹紧平台(4)上方通过插管机构固定架(40)安装有插管机构；其中底座(1)内设有缓冲机构，所述的缓冲机构包括垂直设置的缓冲弹簧组(2)；夹紧平台(4)为用以夹紧微流控芯片的夹持结构，夹持机构包括分别用以夹持微流控芯片四条边的夹板，其一为固定设置在夹紧平台(4)一侧的固定挡板，固定挡板相对位置的夹板为通过丝杠配套电机(9)和丝杠(6)驱动从而可以在可以轴承I(5)上移动的夹紧座I(7)，通过夹紧座I(7)的移动从而使夹紧座I(7)与固定夹板夹紧微流控芯片的相对两条边，微流控芯片的另外两条边分别在夹紧平台(4)上设有两条通过拉紧弹簧I(10)、拉紧弹簧II(12)提供预紧力的夹紧座II(11)和夹紧座III(13)；插管机构为设置在夹紧平台(4)上方能够进行X轴Y轴移动的机械臂结构，机械臂结构的X轴移动部分包括连根设置在插管机构固定架(40)两侧的圆柱结构支撑架I(17)和支撑架II(21)，支撑架I(17)的两端分别通过轴承II(19)和轴承V(27)与插管机构固定架(40)活动连接，支撑架II(21)的两端分别通过轴承III(23)和轴承IV(25)与插管机构固定架(40)活动连接，支撑架I(17)通过皮带I(16)连接有设有皮带轮I(15)的步进电机I(14)；支撑架I(17)上分别设有皮带轮II(18)和皮带轮V(28)，支撑架II(21)上设有皮带轮III(22)和皮带轮IV(24)，皮带轮IV(24)与皮带轮V(28)之间设有皮带III(26)，皮带轮II(18)与皮带轮III(22)之间设有皮带II(20)；位于皮带II(20)上方平行设有支撑架III(33)，位于皮带III(26)上方平行设有支撑架V(36)，支撑架III(33)与支撑架V(36)之间设有机械臂结构的Y轴移动部分，包括能够在支撑架III(33)上移动的支撑座I(32)以及能够在支撑架V(36)上移动的支撑座III(38)，支撑座I(32)中间设有皮带轮VI(30)，支撑座III(38)中间设有皮带轮VIII(37)，皮带轮VI(30)与皮带轮VIII(37)之间设有皮带IV(41)，支撑座I(32)和支撑座III(38)位于皮带轮两侧平行设有两根支撑架IV(35)，两根支撑架IV(35)下方设有与皮带IV(41)连接并受其驱动能够在支撑架IV(35)上移动的插管用的支撑座II(34)，支撑座II(34)上设有夹具(39)，其中皮带IV(41)一侧通过皮带轮VI(30)连接有作为动力源的步进电机II(29)，步进电机II(29)固定在支撑座I(32)上，步进电机II(29)可随支撑座I(32)一同运动；支撑座II(34)内设有用以驱动夹具(39)上下移动的电机(39
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2)，电机(39
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2)输出轴设有小齿轮(39
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1)，小齿轮(39
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1)侧面设有与其匹配的直齿条(39
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3)，直齿条(39
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3)的下方连接有柔性机械手(39
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7)，柔性机械手(39
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7)包括机械掌和三根硅胶材质的机械爪，机械掌正中心处设有视觉装置(39
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6)和压力传感器(39
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5)，视觉装置(39
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6)上设有激光测距器(39
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4)其中激光测距器(39
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4)用于检测夹具(39)与微流控芯片之间的距离，以此控制柔性机械手(39
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7)下降距离，保证柔性机械手(39
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7)夹持垂直状态的塑料管下降适当高度，插入微流控芯片的目标孔中；电机(39
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2)带动小齿轮(39
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1)转动，小齿轮(39
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1)带动直齿条(39
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3)上下移动，由旋转运动转变为直线运动，以此带动固定在直齿条(39
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3)上的直齿条(39
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3)上下移动；视觉装置(39
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6)用于定位微流控芯片上需要进行插管的通孔位置，在微
流控芯片的上基底与亚克力板通孔位置先安装黑色密封圈，由于芯片其余部分均为透明材质，两者颜色形成明显差别，因此通过视觉装置(39
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6)能够精确找到通孔位置进行插管；柔性机械手(39
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7)的三根硅胶材质的机械爪端部设有弧形缺口，从而使三根硅胶材质的机械爪夹紧后在爪端会形成与待插入的塑料管匹配的圆形孔洞，以保证塑料管插孔过程中保持竖直状态，同时在夹持状态下不会变形，圆形孔洞的孔洞壁周设有起防滑作用圆形突起，防止塑料管插管过程中上下移动，由于三根机械爪材质为硅胶，因此在对塑料管夹持过程中不会对塑料管造损坏，柔性机械手(39
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7)在实际插管过程中插管力度由压力传感器(39
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5)反馈与调节，通过在插管过程中调节柔性机械手(39
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7)下降距离、插管力度，保证塑料管、微流控芯片不被损坏、完好无损，提高插管准确度。2.根据权利要求1所述微流控芯片自动夹紧和插管装置，其特征在于：底座(1)壳内底端四角与中间设计有与缓冲弹簧组(2)中弹簧相配套的凹孔，用于安装缓冲弹簧组(2)，缓冲弹簧组(2)另一端与夹紧平台(4)连接，夹紧平台(4)与插管机构固定架(40)中部框架分别具有突出体，两个相互接触，插管机构固定架(40)中部框架突出体将夹紧平台(4)扣住，底座(1)与插管机构固定架(40)通过卡扣固定，因此夹紧平台(4)受到向上的弹簧力，插管机构固定架(40)限制...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘畅，黄笛，赵继云，曹超，房洪超，黄登伟，王文强，
申请(专利权)人：中国矿业大学，
类型：发明
国别省市：