一种微流控机器的制作方法

本发明涉及微流控设备，具体为一种微流控机器。

背景技术：

1、在微流体领域，现有技术通常使用电磁阀、单向阀等流体控制器件控制微流体的通断。也有使用液压开关阀等装置的，如申请公布号为cn112696528a的专利文献公开了一种用于微流控芯片的液压开关阀和微流控芯片，所述液压开关阀包括板体和顶杆，所述板体具有至少一个用于容纳液体的中空部，所述中空部贯穿所述板体并具有第一开口端和第二开口端，在所述第一开口端设置第一薄膜，在所述第二开口端设置第二薄膜，所述第一薄膜和所述第二薄膜用于封闭所述中空部，所述顶杆通过向所述第一薄膜施加压力使得所述第二薄膜发生变形以阻断所述微流控芯片中微通道的预定位置，然而该类方案在使用过程中，空间因素对顶杆的运动会产生各种限制，使用不方便，而使用单向阀等方案，微流体机器中易产生泄露，且有流体接触、存在交叉污染，而卡盒反应室多的时候需要每个室都需要做磁吸、加热和振荡等功能时结构复杂。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种微流控机器，以解决上述微流体机器中流体接触、存在交叉污染且多反应室磁吸、加热和振荡结构复杂的问题。

2、为实现以上目的，本发明采用如下技术方案：

3、一种微流控机器，包括微流控卡盒，安装于机器底座的支架上的下压模块、活塞模块和超声模块，以及安装于机器底座上的磁吸模块、加热模块、隔膜气泵、气阀控制模块组和分析模块；

4、所述微流控卡盒包括提取模块和扩增模块，所述提取模块包括呈立方体结构的卡盒本体，所述卡盒本体内垂向分隔为一个活塞泵池、一个独立反应池和若干储液池，卡盒本体底部设有卡盒微流道、隔膜层和气路板；所述独立反应池和若干储液池底部通过独立控制的弹性膜阀孔连入卡盒微流道，所述隔膜层在气路板通入气体形成的正、负压作用下，通过封闭或打开弹性膜阀孔使微流体封堵或流通；所述活塞泵池连入所有卡盒微流道，并通过活塞杆将微流体泵入扩增模块的入口通道；所述扩增模块包括入口通道、若干微流道和反应腔室，微流道至反应腔室之间为封闭空间；

5、所述下压模块用于将扩增机构置入分析模块以进行分析；

6、所述活塞模块包括活塞电机和通入活塞泵池的活塞杆，所述活塞杆底部设有活塞，所述活塞在活塞电机的驱动下控制液体流动；

7、所述超声模块用于驱动独立反应池中含有磁珠的液体进行超声波振荡；

8、所述磁吸模块用于吸附独立反应池中的磁珠；

9、所述加热模块贴合到卡盒上为独立反应池提供加热；

10、所述隔膜气泵向气路板通入气体，所述气阀控制模块组中气阀控制模块的数量与弹性膜阀孔数量对应，以独立控制弹性膜阀孔。

11、作为一种优选的实施方式，所述扩增模块包括顶板、封闭层和反应腔室，所述顶板上设有入口通道、若干出口通道和连接入口通道、出口通道的微流道，连接入口通道和每个出口通道的微流道体积相等；所述封闭层覆盖于顶板上，使微流道和出口通道形成封闭空间；微流体经出口通道进入反应腔室。

12、作为一种优选的实施方式，所述反应腔室与顶板为一体结构；或以组装的形式连接至顶板。

13、作为一种优选的实施方式，所述卡盒本体底部依次设有微流道层、隔膜层、气路板和底板；

14、所述隔膜层为三层隔膜组成的隔膜组，其中，中间层隔膜为完整隔膜，上、下层隔膜及气路板与弹性膜阀孔对应位置处开设上气道气孔；所述气路板、底板在相同位置处开设下气道气孔，上气道气孔与下气道气孔通过气路板微通道连接，形成若干互相独立的气道，所述下气道气孔连至气泵。

15、作为一种优选的实施方式，所述卡盒本体顶部套设封盖，所述封盖与活塞泵池、独立反应池、每个储液池对应位置处开设贯通孔；

16、所述封盖上设有密封膜，所述密封膜在与活塞泵池对应处设有活塞杆孔；所述密封膜在与某一储液池对应位置处设有加样孔；

17、所述卡盒本体、封盖、密封膜外部设有外壳，外壳上部对应开设活塞杆孔和加样孔，使活塞杆通入活塞泵池；所述加样孔通过螺栓封闭。

18、作为一种优选的实施方式，所述独立反应池一侧壁设置为斜面，所述斜面底部两侧有凹陷部，作为加热部位，所述斜面及加热部位无外壳覆盖。

19、作为一种优选的实施方式，所述密封膜选用铝塑膜，所述外壳和卡盒本体材质相同。

20、作为一种优选的实施方式，所述封盖通过超声波焊接固定于卡盒本体顶部。

21、作为一种优选的实施方式，所述卡盒本体使用聚丙烯材质，所述气路板和底板使用聚碳酸酯材质。

22、作为一种优选的实施方式，所述卡盒本体底部和隔膜层之间、隔膜层和气路板之间、气路板和底板之间分别通过第一粘结层、第二粘结层和第三粘结层胶接；或；或所述气路板和底板之间通过激光焊接。

23、作为一种优选的实施方式，所述底板下部设有密封垫及固定密封垫的定位环条，所述密封垫上设置有与底板上对应的气孔并嵌于底板的定位环条中。

24、作为一种优选的实施方式，所述密封垫使用热塑性弹性体材质。

25、作为一种优选的实施方式，所述扩增模块还包括导向部位，所述导向部位为三角柱形结构；所述入口通道设置于导向部位内，并经导向部位与微流道连通；所述导向部位无外壳覆盖；

26、所述卡盒本体一侧壁设置有导向部位固定部，用于固定导向部位，使提取模块和扩增模块组装为一体结构。

27、作为一种优选的实施方式，所述下压模块包括下压电机和压块，所述压块在下压电机控制下同时压紧卡盒和扩增机构顶部，将所述扩增机构置入分析模块分析。

28、作为一种优选的实施方式，所述超声模块包括超声驱动电机和超声波头，所述超声驱动电机根据实验需要驱动超声波头贴合到独立反应池的斜面，对独立反应池中含有磁珠的液体进行超声波振荡，振荡结束返回初始位置；

29、所述磁吸模块包括磁吸电机和磁铁，所述磁吸电机根据磁珠吸附需求，驱动磁铁贴合到独立反应池的斜面，对独立反应池中的磁珠进行吸附；

30、所述加热模块包括加热驱动电机和加热块，所述加热驱动电机根据实验加热需求驱动加热块贴合到卡盒的加热部位进行加热，完成后返回初始位置。

31、作为一种优选的实施方式，所述隔膜气泵包括正压泵和负压泵，每个气阀控制模块组通过三通电磁阀连接正压泵和负压泵后通过气管连接到底板的下气道气孔。

32、作为一种优选的实施方式，所述电机为步进电机，包括前述的下压电机、活塞电机、磁吸电机、加热驱动电机。

33、作为一种优选的实施方式，所述加热块为铜块。

34、作为一种优选的实施方式，所述气管上连接压力计。

35、本发明具有如下有益效果：

36、（1）本发明通过活塞泵池、可利用气泵独立控制的底部弹性膜阀结构的设置及机器内活塞模块、隔膜气泵和气阀控制模块的设置，使机器内无流体接触，无交叉污染；通过液道层、隔膜组和气道层组成的弹性膜阀结构，实现了微流控卡盒内流体的自由控制，并且通过设置单独的独立反应池，简化了磁吸、加热和振荡的结构复杂度。

37、（2）本发明的卡盒中的扩增模块能够以可控方式将单通道流体精确划分为多个流体分支，使用分散的互不相连的出口腔室形成气体缓冲室，结合每个流体的出口、微流道和出口腔室均封闭，而不是以开放的形式与大气相连，当流体被气泵打入封闭的气体缓冲室时，气体被压缩后压力增加，这种压力的增加产生了越来越大的流体阻力，这与泵入其中的流体体积成正比。因此，如果一个通道被阻塞，阻止流体，另一个未阻塞腔室的压力将增加，直到克服阻塞。这种设计带来了压力和流量的自然平衡，因此，这可以简单地通过设计封闭的腔室有正确的体积，以实现沿每个通道的所需的流体体积，这一设计降低了微流体划分系统复杂度，降低了成本。