一种用于微流控芯片的驱动及加液装置的制作方法

[0001]
本实用新型属于医疗器械领域，涉及一种用于微流控芯片的驱动及加液装置。


背景技术：

[0002]
微流控芯片系统在化工、能源、环境及医疗等领域越来越受到人们的关注。微流控芯片可以通过对流质的操控，实现微分析、混合或分离等功能。例如噬菌体芯片，能够用于检测生物样本中的细菌，如结核分枝杆菌等。通过微流控芯片进行检测时，往往需要一些列处理，如加入各种试剂(如缓冲液、发光反应液等)。目前，这些处理大多通过人工进行，操作繁琐且不方便，效率较低，自动化程度较低。


技术实现要素：

[0003]
针对上述技术问题，本实用新型的目的是提供一种用于微流控芯片的驱动及加液装置，能够自动加入试剂，操作方便。
[0004]
为达到上述目的，本实用新型采用的技术方案为：
[0005]
一种用于微流控芯片的驱动及加液装置，包括：
[0006]
芯片托盘，其用于装载微流控芯片；
[0007]
试剂注入机构，其用于将预存在所述微流控芯片中的试剂注入所述微流控芯片的检测区；及
[0008]
驱动机构，其用于使所述芯片托盘上的所述微流控芯片相对所述试剂注入机构移动，所述驱动机构和所述芯片托盘连接；
[0009]
其中，所述芯片托盘具有用于供所述试剂注入机构插入所述微流控芯片中以推动所述试剂的试剂注入位置。
[0010]
进一步地，所述芯片托盘上设置有可供所述微流控芯片卡入的安装槽。
[0011]
进一步地，所述芯片托盘可滑动地设置于导轨上。
[0012]
进一步地，所述试剂注入机构包括一或多个能够插入所述微流控芯片中的推杆。
[0013]
在一特定的实施例中，所述试剂注入机构包括能够移动的第一推杆及固定设置的第二推杆。
[0014]
优选地，所述试剂注入机构还包括安装板，所述第一推杆可移动地设置于所述安装板上，所述第二推杆固定设置于所述安装板上。
[0015]
更优选地，所述安装板上固定设置有推杆座，所述第一推杆可沿其长度方向移动地穿设于所述安装板上，且所述第一推杆的一端部可移动地插入所述推杆座中，所述第一推杆的所述一端部和所述推杆座之间设置有弹性件。
[0016]
进一步优选地，所述弹性件为顶设于所述第一推杆的所述一端部和所述推杆座之间的压簧。
[0017]
进一步优选地，所述第一推杆的可插入所述微流控芯片内的长度大于所述第二推杆的可插入所述微流控芯片内的长度。
[0018]
进一步地，所述芯片托盘具有对应所述第一推杆的第一个试剂注入位置和对应所述第二推杆的第二个试剂注入位置。
[0019]
进一步地，所述驱动机构包括电机，所述电机的输出轴和所述芯片托盘连接。
[0020]
本实用新型采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
[0021]
本实用新型的用于微流控芯片的驱动及加液装置，在芯片托盘携带微流控芯片移动的过程，通过试剂注入机构自动将试剂注入检测区中只需控制芯片托盘移动即可加入试剂，操作方便。
附图说明
[0022]
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中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。
[0023]
图1是采用本实用新型实施例的一种驱动及加液装置的化学发光免疫分析仪的外形示意图；
[0024]
图2、3分别是驱动及加液装置的示意图；
[0025]
图4a至图4f示出了微流控芯片的移动过程。
[0026]
其中，
[0027]
1、芯片托盘；10、安装槽；11、前限位块；12、后限位块；
[0028]
2、试剂注入机构；21、第一推杆；22、第二推杆；23、安装板；24、推杆座；25、弹性件；
[0029]
3、驱动机构；31、直线电机；
[0030]
4、荧光检测装置；41、光电倍增管；411、检测口；42、计数装置；
[0031]
5、外壳；51、窗口；52、直线导轨；53、控制板；54、供电模块；55、开关；
[0032]
6、微流控芯片；61、检测区；62、质控口；63、第一柱塞；64、第二柱塞。
具体实施方式
[0033]
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。
[0034]
如本说明书和权利要求书中所示，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
[0035]
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。
[0036]
本实施例提供一种用于微流控芯片的驱动及加液装置，其可用于化学发光免疫分析仪，实现微流控芯片移动及加入试剂。参照图1所示，该化学发光免疫分析仪具有外壳5，驱动及加液装置设置在外壳5内，外壳5上开设有窗口51，窗口51用于装卸微流控芯片 6。结
合图2和图3所示，该驱动及加液装置包括设置于外壳5内的芯片托盘1、试剂注入机构2及驱动机构3。外壳5上的窗口51正对芯片托盘1设置，微流控芯片6通过外壳5 上的窗口51进出。芯片托盘1用于装载微流控芯片6。试剂注入机构2用于将试剂注入所述微流控芯片6的检测区。驱动机构3用于使所述芯片托盘1上的所述微流控芯片6相对所述试剂注入机构2移动，所述驱动机构3和所述芯片托盘1连接，以驱动芯片托盘1移动。芯片托盘1具有试剂注入位置(如图4c和图4d所示)，当芯片托盘1处于试剂注入位置时，试剂注入机构2插入微流控芯片6中，随着芯片托盘1继续移动，试剂注入机构 2相对微流控芯片6移动，推动试剂以将试剂注入微流控芯片6的检测区中。
[0037]
该驱动及加液装置也能够使微流控芯片6进入荧光检测装置4下方以实现荧光检测。荧光检测装置4用于检测所述微流控芯片6中样本的荧光强度，荧光检测装置4具有用于供荧光射入的检测口。芯片托盘1具有检测位置(如图4e所示)，当芯片托盘1处于检测位置时，芯片托盘1位于荧光检测装置4下方，芯片托盘1上装载的微流控芯片6的检测区能够和荧光检测装置4的检测口相对，进而检测区的荧光能够通过检测口进入荧光检测装置4中。
[0038]
如图4a所示，微流控芯片6具有检测区61和试剂存储区，检测区61和试剂存储区之间设置有微流道，试剂存储区内设置有柱塞，当柱塞被外力推动后，试剂存储区内的试剂被柱塞挤压从而通过上述微流道进入检测区61中，实现孵育、反应等，检测区61中用于进行反应并在反应后供检测。具体地，该微流控芯片6中设置有两个隔离设置的试剂存储区，第一个试剂存储区内设置有可移动的第一柱塞63，第二个试剂存储区内设置有可移动的第二柱塞64。在一个具体的应用实例中，第一个试剂存储区内预存有噬菌体缓冲液，第二个试剂存储区内预存有葵醛溶液，该化学发光免疫分析仪能够检测生物样品中的细菌 (如结核分枝杆菌)。第一个试剂存储区和第二个试剂存储区均位于微流控芯片6的后侧部。检测区61大体位于微流控芯片6的中部，其上具有供荧光透光的孔。该微流控芯片6 上还开设有质控口62，质控口62位于检测区61的后方，质控口62可以预放噬菌体溶液，在使用微流控芯片时向质控口62加入反应液。
[0039]
如图3所示，芯片托盘1可滑动地设置于导轨上。导轨主要由一对平行设置的直线导轨52组成，直线导轨52固定设置在外壳5上，芯片托盘1的两侧分别与相应的直线导轨 52滑动配合的连接。芯片托盘1上设置有可供微流控芯片6卡入的安装槽10，安装槽10 在俯视时的形状与微流控芯片6的形状一致。芯片托盘1的前侧部设置有前限位块11，芯片托盘1的后侧部设置有后限位块12，且前限位块11的高度小于后限位块12的高度，以便于微流控芯片6进出安装槽10。前限位块11的数量为两个且间隔设置，以便于供人手等夹住微流控芯片6而将其装卸；后限位块12的数量为两个且间隔设置，以提供用于允许试剂注入机构2进出微流控芯片6而推动柱塞的空隙。本文中，将直线导轨52的长度方向定义为前后方向，且将芯片托盘1的距试剂注入机构2较远的一侧定义为前侧部，将芯片托盘1的距试剂注入机构2较近的一侧定义为后侧部。
[0040]
结合图2和图3所示，试剂注入机构2包括一或多个能够插入微流控芯片6中的推杆。进一步地，推杆插入微流控芯片6中后和其中的柱塞相互配合，随着芯片托盘1带动微流控芯片6移动，柱塞会受到推杆的阻挡而将柱塞前的试剂挤入微流控芯片6的检测区61。推杆的数量与柱塞的数量一致。因此，试剂注入机构2包括对应第一柱塞63的第一推杆 21和对应第二柱塞64的第二推杆22。随着微流控芯片6向后移动，第一柱塞63抵在第一推杆21上
从而受到第一推杆21的阻力，当该阻力大于第一柱塞63在微流控芯片6中受到的摩擦力时，第一柱塞63相对微流控芯片6向前移动从而将第一个试剂存储区内的试剂挤入检测区61中；同理，第二柱塞64能够将第二个试剂存储区内的试剂挤入检测区 61中。
[0041]
进一步地，第一推杆21和第二推杆22并非同步移动，在第一推杆21推动第一柱塞 63时，第二推杆22尚未接触第二柱塞64；在第一试剂存储区内的试剂被挤入检测区61 后，需要反应一段时间(如挤入噬菌体缓冲液后孵育15min)，然后第二推杆22将第二试剂存储区内的试剂挤入检测区61，此时第一推杆21可随微流控芯片6一起向后移动以使第二推杆22能够接触到第二柱塞64。具体地，第一推杆21和第二推杆22均设置于安装板23上，安装板23固定设置在外壳5上。其中第一推杆21可移动地设置于安装板23上，第二推杆22固定设置于安装板23上。安装板23上固定设置有推杆座24，第一推杆21和第二推杆22相互平行且均沿前后方向延伸，第一推杆21可沿其长度方向(即前后方向) 移动地穿设于安装板23上，且第一推杆21的一端部可移动地插入推杆座24中，第一推杆21的一端部(即后端部)和推杆座24之间设置有弹性件25。该弹性件25具体为顶设于第一推杆21的一端部和推杆座24之间的压簧。第一推杆21的可插入微流控芯片6内的长度大于第二推杆22的可插入微流控芯片6内的长度，从而第一推杆21先接触第一柱塞63，在第一试剂存储区内的试剂被挤入后，第二推杆22才接触第二柱塞64，注入第二试剂存储区预存的试剂。相应地，该芯片托盘1具有对应第一推杆21的第一个试剂注入位置(如图4c所示)和对应第二推杆22的第二个试剂注入位置(如图4d所示)，第二个试剂注入位置位于第一个试剂注入位置和检测位置(如图4e所示)之间。
[0042]
结合图2和图3所示，驱动机构3包括电机，电机的输出轴和芯片托盘1连接。具体地，电机采用直线电机31，直线电机31安装于外壳5上而直线电机31的输出轴通过连接件和芯片托盘1连接。随着直线电机31运行，芯片托盘1随之沿前后方向移动。
[0043]
如图2所示，荧光检测装置4包括光电倍增管41及计数装置42。光电倍增管41(简称pmt)将自检测口射入荧光信号转换成电信号，计数装置42和光电倍增管41电性连接以根据光电倍增管41输出的电信号获得要检测的目标物(如结核分枝杆菌)的数量。上述的检测口具体是指光电倍增管41的检测口，其用于供荧光设于光电倍增管41内部。本实施例中，光电倍增管41设置于芯片托盘1的上方，计数装置42设置于芯片托盘1的旁侧。
[0044]
结合图2和图3所示，化学发光免疫分析仪还包括控制板53、供电模块54及用于控制供电模块54的开关55。控制板53和上述直线电机31电性连接，以按照设定的检测程序向直线电机31发送控制其启停的控制信号。控制板53还和上述计数装置42电性连接，以获取计数装置42获得的检测信息，将其进行显示、输出等。供电模块54用于为直线电机31、光电倍增管41、计数单元及控制板53等供电，供电模块54可以为用于和市电等外部电源连接的电源线，也可以为电池(如可充电电池)。
[0045]
上述驱动及加液装置带动微流控芯片移动的过程如下：
[0046]
1、如图4a所示，芯片托盘1位于导轨前侧，甚至部分可通过窗口51位于外壳5之外，将微流控芯片6装载在芯片托盘1上；
[0047]
2、直线电机31运行，芯片托盘1携带微流控芯片6沿直线导轨52向后移动，直至微流控芯片6的质控口62正对光电倍增管41的检测口411，如图4b所示；且在该过程中，第一推杆21的前部插入微流控芯片6内，但尚未推动第一柱塞63；
[0048]
3、直线电机31继续运行，芯片托盘1携带微流控芯片6沿直线导轨52继续向后移动，在微流控芯片6移动的过程中，第一柱塞63抵在第一推杆21上而受到阻挡，从而将第一试剂存储区内的试剂(如噬菌体缓冲液)挤入检测区61，如图4c所示；直线电机31 停止运行，芯片托盘1保持图4c所示的第一个试剂注入位置一段时间以进行反应、孵育等，例如挤入噬菌体缓冲液后孵育15min；
[0049]
4、孵育完成后，直线电机31继续运行，芯片托盘1携带微流控芯片6进一步沿直线导轨52向后移动，在微流控芯片6继续移动的过程中，第二推杆22插入微流控芯片6内并和第二柱塞64抵接，第二柱塞64受到第二推杆22的阻力而将第二试剂存储区内的试剂(如葵醛溶液)挤入检测区61中，如图4d所示的第二个试剂注入位置；在该过程中，第一柱塞63施加于第一推杆21上的推力增大并推着第一推杆21一起向后移动，弹性件 25被挤压变形；
[0050]
5、直线电机31反向运行，芯片托盘1携带微流控芯片6向前移动，直至微流控芯片 6的检测区61正对光电倍增管41的检测口411，如图4e所示；
[0051]
6、检测完成后，直线电机31继续反向移动，芯片托盘1携带微流控芯片6退出窗口 51，将微流控芯片6自芯片托盘1上卸下。
[0052]
其中，在直线电机31反向运行的过程中，第一柱塞63施加于第一推杆21上推力减小直至消失，弹性件25的复位力驱动第一推杆21复位，以备下次检测使用。
[0053]
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。