地址410000湖南省長沙市岳麓區(qū)含浦科有限公司16203B08B3/12(2006.01)基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置21.基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置，其特征在于，包括殼體(1)、清洗系統(tǒng)、支撐與試驗平臺、芯片基板(8)及其單元模塊、電缸驅(qū)動系統(tǒng)以及旋轉(zhuǎn)板鎖定機制；所述殼體(1)內(nèi)部開設有清洗倉(7),清洗倉(7)底壁設有排水口(71)并通過法蘭連接排污管(10),清洗倉(7)一側(cè)固定安裝超聲波發(fā)生器(6);殼體(1)頂部通過螺絲固定有對稱布置的支撐桿(4),支撐桿(4)頂部共同固定連接試驗板(5);所述芯片基板(8)通過升降桿(19)滑動安裝在清洗倉(7)內(nèi)，并可拆卸地安裝混合單元(81)、反應單元(82)和檢測單元(83);反應單元(82)頂部固定安裝有電缸(17),電缸(17)的輸出端固定連接伸縮桿(18),伸縮桿(18)底端與最上方的模態(tài)更換板(822)固定連接；反應單元(82)頂部轉(zhuǎn)動安裝有旋轉(zhuǎn)板(9),旋轉(zhuǎn)板(9)中部開設貫穿孔，供電缸(17)穿過；旋轉(zhuǎn)板(9)上開設有卡孔(16),與卡桿(15)對應；殼體(1)前部固定安裝有控制面板(2)和控制器(3)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置，其特征在于：所述清洗倉(7)底壁的排水口(71)通過法蘭連接排污管(10),排污管(10)延伸至殼體外部，部分排污管(10)位于殼體內(nèi)槽(11)中。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置，其特征在于：所述清洗倉(7)一側(cè)固定安裝超聲波發(fā)生器(6),用于清洗實驗組件表面殘留物。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置，其特征在于：所述芯片基板(8)上的混合單元(81)設有進樣端(84),兩側(cè)開設有對稱布置的連接孔，反應單元(82)包括反應載架(821),其上滑動安裝有三個陣列分布的模態(tài)更換板(822)。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置，其特征在于：所述模態(tài)更換板(822)兩側(cè)通過卡扣固定連接板(823),并通過第二彈簧(21)驅(qū)動卡珠(824)實現(xiàn)模塊間的快速連接和更換。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置，其特征在于：所述旋轉(zhuǎn)板(9)下表面通過螺絲固定有固定塊(12),固定塊(12)內(nèi)部開設導槽，導槽內(nèi)部滑動連接卡桿(15),卡桿(15)底端設有一體成型結(jié)構(gòu)的限位板(14),外部套設第一彈簧(13)。7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置，其特征在于：所述卡桿(15)通過第一彈簧(13)驅(qū)動限位板(14)運動，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)板(9)與模態(tài)更換板(822)之間的快速鎖定和解鎖。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置，其特征在于：所述檢測單元(83)安裝有傳感器(85),用于采集檢測結(jié)果。3基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置技術(shù)領域[0001]本實用新型涉及化學實驗技術(shù)領域，具體為基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置。背景技術(shù)[0002]在化學實驗教學領域，微流體芯片技術(shù)因其高效、精確和微型化的特點，逐漸成為研究和教學的重要工具。微流體芯片能夠?qū)崿F(xiàn)微量樣品的快速處理和分析，為化學實驗提供了全新的操作平臺。然而，在實際教學應用中，現(xiàn)有的基于微流體芯片的實驗裝置仍存在諸多不足。首先，傳統(tǒng)裝置通常功能單一，難以滿足多模態(tài)實驗的需求，限制了學生對不同反應路徑和實驗條件的研究與理解。其次，現(xiàn)有設備在清洗和維護方面存在不便，容易因殘留物影響實驗結(jié)果的準確性，同時也增加了操作復雜性。此外，部分裝置缺乏智能化控制手段，無法實現(xiàn)實驗過程的自動化操作和數(shù)據(jù)的實時采集與可視化，導致教學效率較低且難以激發(fā)學生的學習興趣。[0003]更為重要的是，現(xiàn)有技術(shù)中的實驗裝置在模塊化設計上存在明顯缺陷，更換實驗模態(tài)或調(diào)整流體路徑時往往需要重新組裝整個系統(tǒng)，不僅耗時耗力，還可能引入人為誤差。同時，一些裝置對實驗過程中產(chǎn)生的廢液處理不夠完善，容易造成環(huán)境污染或安全隱患。這些問題嚴重制約了微流體芯片技術(shù)在化學實驗教學中的廣泛應用。因此，開發(fā)一種集多模態(tài)實驗、便捷清洗、智能控制和環(huán)保廢液處理于一體的化學實驗教學裝置，具有重要的實際意義和應用價值。這種裝置不僅可以提升實驗教學的靈活性和效率，還能為學生提供更加直觀和全面的學習體驗，從而推動化學實驗教學的創(chuàng)新與發(fā)展。實用新型內(nèi)容[0004]本實用新型針對現(xiàn)有化學實驗教學裝置存在的功能單一、操作復雜以及清洗效率低等問題，為此提供一種基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置。所述裝置通過模塊化設計和自動化控制，實現(xiàn)了多種實驗模式的快速切換，顯著提升了化學實驗教學的靈活性和效率。[0005]本實用新型提供了一種基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置，包括殼體、清洗系統(tǒng)、支撐與試驗平臺、芯片基板及其單元模塊、電缸驅(qū)動系統(tǒng)以及旋轉(zhuǎn)板鎖定機制。其中：所述殼體內(nèi)部開設有清洗倉，用于對實驗組件進行清洗，清洗倉底壁設有排水口并通過法蘭連接排污管，排污管延伸至殼體外部以排出污水；清洗倉一側(cè)固定安裝超聲波發(fā)生器，用于高效清洗實驗組件；殼體內(nèi)部還設有內(nèi)槽，部分排污管位于內(nèi)槽中，便于維護和管[0006]進一步地，殼體頂部通過螺絲固定有對稱布置的支撐桿，支撐桿頂部共同固定連接試驗板，試驗板用于放置芯片基板及其他實驗組件，確保實驗操作的穩(wěn)定性。[0007]所述芯片基板通過升降桿滑動安裝在清洗倉內(nèi)，并可拆卸地安裝混合單元、反應單元和檢測單元。其中，混合單元設有進樣端，用于樣品的混合操作，兩側(cè)開設有對稱布置4的連接孔，便于與其他模塊連接；反應單元包括反應載架，其上滑動安裝有三個陣列分布的模態(tài)更換板，每個模態(tài)更換板設計有不同的流體路徑，供學員研究使用；模態(tài)更換板兩側(cè)通過卡扣固定連接板，并通過第二彈簧驅(qū)動卡珠實現(xiàn)模塊間的快速連接和更換；檢測單元安[0008]進一步地，反應單元頂部固定安裝有電缸，電缸的輸出端固定連接伸縮桿，伸縮桿底端與最上方的模態(tài)更換板固定連接，用于驅(qū)動模態(tài)更換板的移動，實現(xiàn)不同實驗模式的板上開設有卡孔，與卡桿對應；最上方的模態(tài)更換板下表面通過螺絲固定有固定塊，固定塊內(nèi)部開設導槽，導槽內(nèi)部滑動連接卡桿，卡桿底端設有一體成型結(jié)構(gòu)的限位板，外部套設第一彈簧，兩端分別通過卡扣與固定塊和限位板固定連接，從而實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)板與模態(tài)更換板之間的快速鎖定和解鎖。[0009]進一步地，殼體前部固定安裝有控制面板和控制器，用于控制整個裝置的運行；超聲波發(fā)生器、控制面板和電缸均與控制器電性連接，形成統(tǒng)一的控制系統(tǒng)。[0010]本實用新型的技術(shù)方案通過以下方式實現(xiàn)：S1:清洗系統(tǒng)的實現(xiàn)方式為，在清洗倉內(nèi)設置超聲波發(fā)生器，超聲波發(fā)生器通過高頻振動產(chǎn)生空化效應，清除實驗組件表面的殘留物；清洗倉底壁的排水口通過法蘭連接排污管，將清洗后的污水排出至殼體外部，避免交叉污染；部分排污管位于殼體內(nèi)槽中，便于維護和管理。S2:芯片基板及其單元模塊的實現(xiàn)方式為，芯片基板通過升降桿滑動安裝在清洗倉內(nèi)，升降桿帶動芯片基板上下移動，便于清洗和操作；混合單元、反應單元和檢測單元通過連接孔和卡珠實現(xiàn)模塊間的快速連接和更換，確保模塊化設計的便捷性。S3:電缸驅(qū)動系統(tǒng)的實現(xiàn)方式為，電缸的輸出端固定連接伸縮桿，伸縮桿底端與最上方的模態(tài)更換板固定連接，通過控制器驅(qū)動電缸伸縮，帶動模態(tài)更換板上下移動，實現(xiàn)不同實驗模式的切換；電缸穿過旋轉(zhuǎn)板中部的貫穿孔，確保運動過程的穩(wěn)定性。S4:旋轉(zhuǎn)板鎖定機制的實現(xiàn)方式為，旋轉(zhuǎn)板上的卡孔與卡桿對應，卡桿通過第一彈簧驅(qū)動限位板運動，實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)板與模態(tài)更換板之間的快速鎖定和解鎖；固定塊內(nèi)部的導槽限制卡桿的運動軌跡，確保鎖定和解鎖動作的精確性。[0011]本實用新型的有益效果通過以下技術(shù)手段得以體現(xiàn)：[0012]通過設計不同的模態(tài)更換板，實現(xiàn)了多種實驗模式的快速切換，滿足了化學實驗教學的多樣化需求；芯片基板及其上的混合單元、反應單元和檢測單元采用可拆卸設計，便于組裝、清洗和維護；清洗倉配備超聲波發(fā)生器和排污管，能夠有效清洗實驗組件，減少交叉污染；通過電缸驅(qū)動和旋轉(zhuǎn)板鎖定機制，實現(xiàn)了實驗過程的自動化控制，提高了實驗效率；檢測單元配備傳感器，能夠?qū)崟r采集實驗數(shù)據(jù)并以可視化形式呈現(xiàn)，便于學員理解和分析。[0013]特別地，本實用新型通過模塊化設計和自動化控制，顯著提升了化學實驗教學的靈活性和效率，同時降低了操作難度和維護成本，適用于化學實驗教學領域的廣泛應用。[0014]為讓本實用新型的上述和其他目的、特征和優(yōu)點能更明顯易懂，下文特舉較佳實附圖說明[0015]為了更清楚地說明本實用新型實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例5或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實用新型的一些實施例，對于本領域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。[0016]圖1為本實用新型整體結(jié)構(gòu)示意圖；[0017]圖2為本實用新型中打開內(nèi)槽的結(jié)構(gòu)示意圖；[0018]圖3為本實用新型中去掉旋轉(zhuǎn)板的結(jié)構(gòu)示意圖；[0019]圖4為本實用新型去掉旋轉(zhuǎn)板的另一視角示意圖；[0020]圖5為本實用新型中標號A處放大圖；[0021]圖6為本實用新型中芯片基板收起的結(jié)構(gòu)示意圖；[0022]圖7為本實用新型凸顯清洗倉內(nèi)部的結(jié)構(gòu)示意圖；[0023]圖8為本實用新型中微流體芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；[0024]圖9為本實用新型中模態(tài)更換板的剖視圖。[0025]圖中標號：具體實施方式[0027]本實用新型提供了一種基于微流體芯片的多模態(tài)化學實驗教學裝置，其通過模塊化設計和自動化控制實現(xiàn)多種實驗模式的快速切換，顯著提升了化學實驗教學的靈活性與效率。以下結(jié)合附圖對本實用新型的具體實施方式進行詳細說明。[0028]如圖1至圖9所示，本實用新型的裝置包括殼體1、清洗系統(tǒng)、支撐與試驗平臺、芯片基板8及其單元模塊、電缸驅(qū)動系統(tǒng)以及旋轉(zhuǎn)板鎖定機制。殼體1內(nèi)部開設有清洗倉7,用于對實驗組件進行清洗以減少交叉污染。清洗倉7底壁設有排水口71并通過法蘭連接排污管10,排污管10延伸至殼體外部，便于將清洗后的污水排出。部分排污管10位于殼體內(nèi)槽11中，內(nèi)槽11的設計使得排污管便于維護和管理。清洗倉7的一側(cè)固定安裝超聲波發(fā)生器6,超聲波發(fā)生器6通過高頻振動產(chǎn)生空化效應，清除實驗組件表面的殘留物，從而提升清洗效率。殼體1前部固定安裝有控制面板2和控制器3,用于統(tǒng)一控制整個裝置的運行。超聲波發(fā)生器6、控制面板2以及電缸17均與控制器3電性連接，形成完整的控制系統(tǒng)。清洗系統(tǒng)的運行原理為：當實驗完成后，芯片基板8及其上的混合單元81、反應單元82和檢測單元83被升降桿19帶動進入清洗倉7內(nèi)，超聲波發(fā)生器6啟動后通過高頻振動對實驗組件進行清洗，清洗后的污水經(jīng)排水口71通過排污管10排出至殼體外部。[0029]殼體1頂部通過螺絲固定有對稱布置的支撐桿4,支撐桿4頂部共同固定連接試驗板5,試驗板5用于放置芯片基板8及其他實驗組件，確保實驗操作的穩(wěn)定性。芯片基板8通過升降桿19滑動安裝在清洗倉7內(nèi)，升降桿19可帶動芯片基板8上下移動，便于清洗和操作。芯片基板8上依次可拆卸地固定安裝有混合單元81、反應單元82以及檢測單元83?；旌蠁卧?1設有進樣端84,用于樣品的混合操作，兩側(cè)開設有對稱布置的連接孔，便于與其他模塊連6接；檢測單元83安裝有傳感器85,如pH光纖傳感器，用于采集檢測結(jié)果并將其可視化，便于學員實時觀察實驗數(shù)據(jù)。反應單元82包括反應載架821,反應載架821上滑動安裝有三個陣列分布的模態(tài)更換板822,每個模態(tài)更換板822設計有不同的流體路徑，供學員研究使用。模態(tài)更換板822兩側(cè)通過卡扣固定連接板823,并通過第二彈簧21驅(qū)動卡珠824實現(xiàn)模塊間的快速連接和更換?？ㄖ?24的設計使得模態(tài)更換板822能夠在需要時快速拆卸和更換，從而滿足不同實驗模式的需求。[0030]反應單元82頂部轉(zhuǎn)動安裝有旋轉(zhuǎn)板9,旋轉(zhuǎn)板9中部開設貫穿孔，供電缸17穿過。電缸17的輸出端固定連接伸縮桿18,伸縮桿18底端與最上方的模態(tài)更換板822固定連接，用于驅(qū)動模態(tài)更換板822的移動，實現(xiàn)不同實驗模式的切換。電缸17穿過旋轉(zhuǎn)板9中部的貫穿孔，確保運動過程的穩(wěn)定性。旋轉(zhuǎn)板9上開設有卡孔16,與卡桿15對應。最上方的模態(tài)更換板822下表面通過螺絲固定有固定塊12,固定塊12內(nèi)部開設導槽，導槽內(nèi)部滑動連接卡桿15?？U15底端設有一體成型結(jié)構(gòu)的限位板14,外部套設第一彈簧13,第一彈簧13的兩端分別通過卡扣與固定塊12和限位板14固定連接，從而實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)板9與模態(tài)更換板822之間的快速鎖定和解鎖。固定塊12內(nèi)部的導槽限制卡桿15的運動軌跡，確保鎖定和解鎖動作的精確性。旋轉(zhuǎn)板鎖定機制的運行原理為：當需要更換模態(tài)更換板822時，控制器3驅(qū)動電缸17使伸縮桿18帶動最上方的模態(tài)更換板822向上移動，同時第一彈簧13驅(qū)動卡桿15從卡孔16中脫離，旋轉(zhuǎn)板9解鎖。模態(tài)更換板822更換完成后，電缸17帶動模態(tài)更換板822向下移動，第一彈簧13驅(qū)動卡桿15重新插入卡孔16中，旋轉(zhuǎn)板9鎖定。[0031]電缸驅(qū)動系統(tǒng)的運行原理為：控制器3根據(jù)實驗需求發(fā)出指令，驅(qū)動電缸17內(nèi)部的伸縮桿18進行伸縮運動。伸縮桿18底端與最上方的模態(tài)更換板822固定連接，通過伸縮運動帶動模態(tài)更換板822上下移動，從而實現(xiàn)不同實驗模式的切換。例如，在某一實驗中，若需要研究特定流體路徑下的化學反應過程，控制器3驅(qū)動電缸17將對應的模態(tài)更換板822移動至工作位置，并通過旋轉(zhuǎn)板9的鎖定機制固定其位置。完成實驗后，電缸17再次驅(qū)動模態(tài)更換板822移動，以便更換其他模態(tài)更換板822或進行清洗操作。[0032]本實用新型的技術(shù)方案在實際應用中的運行過程如下：S1,將待測樣品通過混合單元81的進樣端84注入裝置中，樣品在混合單元81內(nèi)完成初步混合后進入反應單元82.S2,控制器3根據(jù)實驗需求選擇適當?shù)哪B(tài)更換板822,驅(qū)動電缸17使伸縮桿18帶動對應的模態(tài)更換板822移動至工作位置，并通過旋轉(zhuǎn)板9的鎖定機制固定其位置。S3,樣品在選定的模態(tài)更換板822內(nèi)完成化學反應后進入檢測單元83,檢測單元83內(nèi)的傳感器85采集實驗數(shù)據(jù)并將其可視化，便于學員實時觀察實驗結(jié)果。S4,實驗完成后，控制器3驅(qū)動升降桿19將芯片基板8及其上的混合單元81、反應單元82和檢測單元83帶入清洗倉7內(nèi)，超聲波發(fā)生器6