一种微流控芯片气控用的泵阀机构及离心装置、离心机的制作方法

本技术涉及微流控芯片，更具体的说是涉及一种微流控芯片气控用的泵阀机构及离心装置、离心机。

背景技术：

1、微流控芯片技术(microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，并在离心机的作用下以离心力为液流的驱动力，实现对液流检测分析的全过程。微流控芯片技术由于其独到的技术特点与优势，正日益受到世界各国研究人员的重视，在生命科学、医学诊断、食品安全、动植物检验检疫等各领域均展示了潜在的应用前景。对于生物医学诊断领域，微流控芯片的显著优势在于：通过自动化、流水式的工作模式，大幅缩短样品处理时间，提高检测效率，降低反应试剂和样品消耗，最终实现自动化、低成本、智能化的快速医学检测。

2、现有技术中，如申请人已授权的专利-cn214937510u-一种用于高通量杂交捕获的装置及试剂盒，其公开了微流控芯片，微流控芯片包括相配合的反应池机构、膜机构和气控机构。反应池机构包括：加样池，多列径向排列的反应池组及废液池，每列反应池组包括反应池一、反应池二、反应池三；加样池、反应池一及反应池二以连通槽串联连通；反应池二与反应池三之间、反应池三与废液池之间存在间隔区(不直接连通)。膜机构为具有延展性(弹性)的膜，位于反应池机构与气控机构之间。气控机构包括内圈气控通道和外圈气控通道，该机构与膜机构接触后形成气控阀区，该气控阀区在通过气控通道通入气体后膨胀、抽出气体后收缩。每列径向排列的反应池组中，反应池二与反应池三之间的每一间隔区对应内圈气控通道上相应的气控阀区，反应池三与废液池之间的间隔区对应外圈气控通道上相应的气控阀区，气控阀区通过控制膜机构形变而变化、从而控制间隔区的液流。在气控机构中，内圈气控通道与外圈气控通道各自独立地连接气体供给及抽取装置。

3、上述中有关气体供给及抽取装置，如图1所示，其一般是由两个气管100、滑环200、两个气泵300组成，其滑环200设置在离心机500的顶部且位于微流控芯片的上方，微流控芯片400上的两个气孔分别与滑环200上的两个出气口连接，滑环200上的两个进气口分别通过气管与外部的气泵300连接，这样通过气泵能实现给微流控芯片打气，但是这样的布置结构有局限性，气管数量如果多了会产生气管缠绕在一起的问题，而且气管、气泵均裸露在离心机的外部，不仅不美观、凌乱，而且微流控芯片上的气管占据了微流控芯片上方的空间，不利于给微流控芯片上面增加其他化学反应检测用的装置，如微流控芯片上方设置用于给微流控芯片提供制冷或制热分析环境用的温控装置，使用不便。

4、因此，如何提供一种气管不外露、微流控芯片上面可以增加其他化学反应检测用的装置的微流控芯片气控用的泵阀机构及离心装置、离心机是本领域技术人员亟需解决的问题。

技术实现思路

1、有鉴于此，本实用新型提供了一种气管不外露、微流控芯片上面可以增加其他化学反应检测用的装置的微流控芯片气控用的泵阀机构及离心装置、离心机。

2、为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

3、本实用新型提供了一种微流控芯片气控用的泵阀机构，包括：

4、转盘壳体，所述转盘壳体顶端面上固定有微流控芯片，所述微流控芯片上分别设有用于给内圈气控通道和外圈气控通道供气和抽气的a气嘴和b气嘴；

5、接口转接头，所述接口转接头固定在所述转盘壳体内部，所述接口转接头上具有a接头和b接头，所述a接头的上端与所述a气嘴插接且连通，所述b接头的上端与所述b气嘴插接且连通；

6、泵阀组件，所述泵阀组件固定在所述转盘壳体内部，所述泵阀组件的两个出气口分别与所述a接头下端和所述b接头下端连接。

7、经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本实用新型公开提供了一种微流控芯片气控用的泵阀机构，该泵阀机构设置在微流控芯片的下方，且设置在转盘壳体内部，使得用于供气的气管和泵体不外露，提高了结构的整体的美观度、整洁性，并且微流控芯片上方无其他部件，使得微流控芯片上面可以增加其他化学反应检测用的装置，比如可以直接在微流控芯片上方设置用于给微流控芯片提供制冷或制热分析环境用的温控装置。

8、进一步的，所述转盘壳体包括：转盘底壳、转盘中间壳、转盘面壳所述转盘底壳和所述转盘面壳分别固定在所述转盘中间壳的底端和顶端，所述微流控芯片固定在所述转盘面壳的底端面上，所述接口转接头安装在所述转盘中间壳上，所述泵阀组件安装在所述转盘底壳的顶端面上。

9、采用上述技术方案产生的有益效果是：使得转盘壳体可组装，以及便于泵阀组件的搭建。

10、进一步的，所述泵阀组件包括均安装在所述转盘底壳上的正压泵、负压泵、第一常开阀、第二常开阀、第一常闭阀、第二常闭阀、第三常闭阀、第四常闭阀、第一三通管、第二三通管、第三三通管、第四三通管；

11、所述正压泵与所述第三常闭阀通过第一电源线连接，所述第一常开阀与所述第二常闭阀通过第二电源线连接，所述负压泵与所述第四常闭阀通过第三电源线连接，所述第二常开阀与所述第一常闭阀通过第四电源线连接；

12、所述正压泵的正压口通过第一气管与所述第三常闭阀的a口连接，所述第三常闭阀的b口通过第二气管与所述第一三通管的a口连接，所述第一三通管的b口通过第三气管与所述第一常闭阀的b口连接，所述第一常闭阀的a口通过第四气管与所述第四三通管的b口连接，所述第四三通管的a口与所述b接头的下端连通；

13、所述第一三通管的c口通过第五气管与所述第一常开阀的b口连接，所述第一常开阀的a口通过第六气管与所述第二三通管的c口连接，所述第二三通管的a口与所述a接头的下端连通，所述第二三通管的b口通过第七气管与所述第二常闭阀的a口连接，所述第二常闭阀的b口通过第八气管与所述第三三通管的b口连接；

14、所述负压泵的负压口通过第九气管与所述第四常闭阀的a口连接，所述第四常闭阀的b口通过第十气管与所述第三三通管的a口连接，所述第三三通管的c口通过第十一气管与所述第二常开阀的b口连接，所述第二常开阀的a口通过第十二气管与所述第四三通管的c口连接。

15、采用上述技术方案产生的有益效果是：能够给内圈气控通道上的a气嘴和外圈气控通道上b气嘴提供4种供气模式，即同时给a气嘴和b气嘴供正压，同时给a气嘴和b气嘴供负压，给a气嘴供正压、b气嘴供负压，给a气嘴供负压、b气嘴供正压，进而可实现对微流控芯片上的气控阀区进行精准操控，进而控制膜机构形变而变化、从而控制间隔区的液流。具体原理如下：

16、常闭阀工作原理为不通电时，两端的a口和b口不通气，通电时，两端的a口和b口通气；常开阀工作原理为不通电时，两端的a口和b口通气，通电时，两端的a口和b口不通气。

17、正压泵与第三常闭阀同时通电或断电，第一常开阀与第二常闭阀同时通电或断电，负压泵与第四常闭阀同时通电或断电，第二常开阀与第一常闭阀同时通电或断电。

18、同时给a气嘴和b气嘴供正压的工作原理为：正压泵和第三常闭阀通电，第二常开阀和第一常闭阀通电，第一常开阀和第二常闭阀不通电，负压泵与第四常闭阀不通电。正压泵工作产生的正压气体，并经过第一气管到第三常闭阀的a口，由于第三常闭阀与正压泵同时通电，所以第三常闭阀此时是通气的，正压气体经过第三常闭阀的b口通过第二气管流到第一三通管的a口，正压气体经过第一三通管的c口的通过第五气管流到第一常开阀的b口，因第一常开阀不通电，此时第一常开阀是通气的，正压气体经过第一常开阀的a口通过第六气管流到第二三通管的c口，第二三通管的b口通过第七气管流到第二常闭阀的a口，因第二常闭阀不通电，此时第二常闭阀是关闭的，正压气体不会经第二常闭阀的b口流出，正压气体只会从第二三通管的a口出来进入到a接头后进入到a气嘴中。另外，正压气体经过第一三通管的b口通过第三气管流到第一常闭阀的b口，因第一常闭阀通电，此时第一常闭阀是通气的，正压气体经过第一常闭阀的a口通过第四气管流到第四三通管的b口，第四三通管的c口通过第十二气管流到第二常开阀的a口，因第二常开阀通电，此时第二常开阀是关闭的，正压气体不会从第二常开阀的b口流过去，正压气体只会从第四三通管的a口出来进入到b接头后进入到b气嘴中，进而实现a气嘴和b气嘴的同时供正压气体。

19、同时给a气嘴和b气嘴供负压的工作原理为：正压泵和第三常闭阀不通电，第二常开阀和第一常闭阀不通电，第一常开阀和第二常闭阀通电，负压泵与第四常闭阀通电。负压泵工作产生负压，负压经过第九气管流到第四常闭阀的a口，由于第四常闭阀通电，所以第四常闭阀此时是通气的，负压经过第四常闭阀的b口通过第十气管流到第三三通管的a口，负压经第三三通管的c口通过第十一气管进入到第二常开阀的b口，因第二常开阀不通电，因此第二常开阀此时是通气的，负压经过第二常开阀的a口通过第十二气管流到第四三通管的c口，负压经第四三通管的b口通过第四气管流到第一常闭阀，此时第一常闭阀不通电，因此第一常闭阀是关闭的，负压不会从第一常闭阀的b口流出来，负压只会从第四三通管的a口出来进入到b接头后进入到b气嘴中。另外负压经过第三三通管的b口通过第八气管流到第二常闭阀的b口，因第二常闭阀通电，此时第二常闭阀是通气的，负压经过第二常闭阀的a口通过第七气管流到第二三通管的b口，负压经第二三通管的c口通过第六气管流到第一常开阀的a口，因第一常开阀通电，此时第一常开阀是关闭的，负压不会从第一常开阀的b口流出去，负压只会从第二三通管的a口出来进入到a接头后进入到a气嘴中，进而实现a气嘴和b气嘴的同时供负压气体。

20、给a气嘴供正压、b气嘴供负压的工作的原理为：正压泵和第三常闭阀通电，第二常开阀和第一常闭阀不通电，第一常开阀和第二常闭阀不通电，负压泵与第四常闭阀通电。正压泵工作产生的正压气体经过第一气管流到第三常闭阀的a口，由于第三常闭阀通电，所以第三常闭阀此时是通气的，正压气体经过第三常闭阀的b口通过第二气管流到第一三通管的a口，正压气体经第一三通管的b口通过第三气管流到第一常闭阀的b口，因第一常闭阀不通电，因此第一常闭阀不通气，正压气体不会从第一常闭阀的a口流出，正压气体仅经过第一三通管的c口通过第五气管流到第一常开阀的b口，因第一常开阀不通电，此时第一常开阀此时是通气的，正压气体经过第一常开阀的a口通过第六气管流到第二三通管的c口，正压气体经第二三通管的b口流到第二常闭阀的a口，因第二常闭阀不通电，此时第二常闭阀是关闭的，正压气体不会从第二常闭阀的b口流出来，正压气体只能经过从第二三通管的a口出来进入到a接头后进入到a气嘴中。负压泵工作产生负压，负压通过第九气管流动到第四常闭阀的a口，由于第四常闭阀通电，所以第四常闭阀此时是通气的，负压经过第四常闭阀的b口通过第十气管流到第三三通管的a口，负压经第三三通管的b口经第八气管流动到第二常闭阀的b口，因第二常闭阀不通电，此时第二常开阀是不通气的，负压不会从第二常开阀的a口流出来，负压经第三三通管的c口通过第十一气管流动到第二常开阀的b口，因第二常开阀不通电，此时第二常开阀是通气的，负压从第二常开阀的a口出来进入到第四三通管的c口，负压经过第四三通管的b口通过第四气管流到第一常闭阀的a口，因第一常闭阀不通电，因此第一常闭阀不通气，负压只能从第四三通管的a口出来进入到b接头后进入到b气嘴中，进而实现给a气嘴供正压、b气嘴供负压。

21、给a气嘴供负压、b气嘴供正压的工作的原理为：正压泵和第三常闭阀通电，第二常开阀和第一常闭阀通电，第一常开阀和第二常闭阀通电，负压泵与第四常闭阀通电。正压泵工作产生正压气体，正压气体经过第一气管流到第三常闭阀的a口，由于第三常闭阀通电，所以第三常闭阀此时是通气的，正压气体经过第三常闭阀的b口通过第二气管流到第一三通管的a口，正压气体经第一三通管的c口通过第五气管流到第一常开阀的b口，因第一常开阀通电，其不导通气体，因此正压气体不会从第一常开阀的a口流出，正压气体只能经过第一三通管的b口通过第三气管流到第一常闭阀的b口，因第一常闭阀通电，此时第一常闭阀是通气的，正压气体经过第一常闭阀的a口通过第四气管流到第四三通管的b口，正压气体经第四三通管的c口通过第十二气管流到第二常开阀的a口，因第二常开阀通电，此时第二常开阀是关闭的，正压气体不会从第二常开阀的b口流出来，正压气体只能从第四三通管的a口流出进入到b接头后进入到b气嘴中。负压泵工作产生负压，负压经过第九气管流到第四常闭阀的a口，由于第四常闭阀通电，此时第四常闭阀是通气的，负压经过第四常闭阀的b口通过第十气管流到第三三通管的a口，负压经第三三通管管的c口通过第十一气管流到第二常开阀的b口，因第二常开阀通电，此时第二常开阀不通气，负压不会从第二常开阀的a口流出来。负压只能经第三三通管的b口通过第八气管流到第二常闭阀的b口，因第二常闭阀通电，此时第二常闭阀是通气的，负压经过第二常闭阀的a口通过第七气管流到接第二三通管的b口，负压经第二三通管的c口通过第六气管流到第一常开阀的a口，因第一常开阀通电，此时第一常开阀是关闭的，负压不会从第一常开阀的b口流出来，负压只能从第二三通管的a口流出进入到a接头后进入到a气嘴中，进而实现给a气供负压、b气嘴供正压。

22、本实用新型提供了一种离心装置，包括：所述的泵阀机构和离心驱动部，所述离心驱动部的驱动主轴与所述泵阀机构固定连接。

23、采用上述技术方案产生的有益效果是：以离心力驱动微流控芯片中的液体流动。

24、进一步的，所述离心驱动部包括：

25、离心电机防护支架，所述离心电机防护支架内部设有离心电机；

26、主轴支架，所述主轴支架底端与所述离心电机防护支架顶部固定连接，所述主轴支架与所述离心电机的壳体顶端固定连接，所述主轴支架顶部固定有轴承，所述离心电机的驱动主轴向上穿过所述主轴支架与所述轴承的内圈固定，所述驱动主轴上的连接凸台与所述转盘底壳固定连接；

27、电滑环，所述电滑环的内筒套固在位于所述主轴支架段的所述驱动主轴上，所述电滑环的外筒通过外筒固定架与所述主轴支架固定连接，所述电滑环内筒内部的电线分别与所述正压泵、所述负压泵、所述第一常开阀、所述第二常开阀、所述第一常闭阀、所述第二常闭阀、所述第三常闭阀、所述第四常闭阀电连接。

28、采用上述技术方案产生的有益效果是：电滑环的设置，可实现电源线与所述正压泵、所述负压泵、所述第一常开阀、所述第二常开阀、所述第一常闭阀、所述第二常闭阀、所述第三常闭阀、所述第四常闭阀的连接，不会产生绕线的问题。

29、进一步的，所述离心驱动部还包括罩设在所述转盘壳体外周侧的离心防护外壳，所述离心防护外壳的底壳与所述主轴支架固定连接。

30、采用上述技术方案产生的有益效果是：避免微流控芯片因离心力而甩出伤人，同时也避免了微流控芯片上的流体向外飞溅到人身上而造成危险的发生。因此离心防护外壳提高了装置的使用安全性。

31、本实用新型提供了一种离心机，包括：

32、配重底板；

33、所述的离心装置，所述离心电机防护支架固定在所述配重底板上；

34、温控机构，温控机构安装在所述配重底板上，用于给所述微流控芯片提供加热或制冷的分析环境。

35、进一步的，所述配重底板上开设有第一离心安装孔，所述温控机构包括：

36、导轨支撑底板，所述导轨支撑底板固定在所述配重底板顶端，所述导轨支撑底板上与所述第一离心安装孔相对应的位置开设有第二离心安装孔，所述离心电机防护支架通过其上的安装耳板固定在所述第二离心安装孔的孔沿上；

37、导轨支撑侧板，所述导轨支撑侧板为间隔固定在所述导轨支撑底板两侧的两个，所述离心装置位于两个所述导轨支撑侧板之间，两个所述导轨支撑侧板的相对侧壁上均安装有线性滑轨；

38、温控盖体平移机构，所述温控盖体平移机构的两侧壁上的平移连接板分别与两个所述线性滑轨上的滑块固定连接；

39、平移驱动机构，所述平移驱动机构固定在其中一个所述导轨支撑侧板上，且所述平移驱动机构的平移部与其中一个所述平移连接板固定，用于带动所述温控盖体平移机构平移至所述微流控芯片的上方，以对所述微流控芯片提供加热或制冷的分析环境。

40、采用上述技术方案产生的有益效果是：工作时，将微流控芯片放置在转盘面壳上，然后平移驱动机构带动温控盖体平移机构平移至微流控芯片的正上方，然后离心电机带动微流控芯片转动，温控盖体平移移动机构给微流控芯片提供加热或制冷的分析环境，保证样本分析所需要的工作环境。

41、进一步的，所述温控盖体平移机构包括：

42、上壳定模组，所述上壳定模组包括：

43、上壳，所述上壳的两侧壁上均固定有所述平移连接板，所述上壳的内顶壁上均布固定有多个导向插杆；

44、丝杆升降电机，所述丝杆升降电机的壳体固定在所述上壳顶端，所述丝杆升降电机的丝杆穿过所述上壳向下延伸；

45、下壳动模组，所述下壳动模组包括：

46、连接盘，所述连接盘中部开设有丝杆穿设孔，所述丝杆穿设孔上固定有丝杆螺母，所述丝杆螺母与所述丝杆螺纹连接，所述连接盘顶端均布固定有多个导向筒，多个所述导向插杆与多个所述导向筒插接；

47、制冷盘，所述制冷盘间隔固定在所述连接盘的底端面上；

48、制冷水管，所述制冷水管设置在所述连接盘和所述制冷盘之间，且所述制冷水管盘固在所述制冷盘顶端上，所述制冷水管的两端分别与外部的制冷主机的进出水循环口连接；

49、加热块，所述加热块固定在所述连接盘的底端面上，所述加热块顶端面上固定有pi加热膜，所述pi加热膜上安装有用于监测其温度的温度传感器。

50、采用上述技术方案产生的有益效果是：丝杆升降电机带动下壳动模组下降，使制冷盘和加热块贴紧微流控芯片，当需要制冷分析环境时，制冷水管通入循环冷却水，并通过制冷盘为微流控芯片的分析提供制冷分析环境，当需要制热分析环境时，pi加热膜通电产生热量经过加热块给微流控芯片的分析提供制热的分析环境。

51、进一步的，其中一个所述导轨支撑侧板上开设有长条形孔，其中一个所述平移连接板上固定有下夹持块，所述下夹持块上固定有上夹持块，所述下夹持块穿过所述长条形孔布置，所述平移驱动机构包括：

52、平移电机，所述平移电机固定在其中一个所述导轨支撑侧板的一侧壁上；

53、主动带轮，所述主动带轮的主动轮轴转动安装在其中一个所述导轨支撑侧板的另一侧壁上，且所述主动轮轴与所述平移电机的驱动轴固定连接；

54、从动带轮，所述从动带轮的从动轮轴转动安装在其中一个所述导轨支撑侧板的另一侧壁上；

55、平移同步带，所述平移同步带套设在所述主动带轮和所述从动带轮上，所述平移同步带的上带通过螺栓夹持在所述下夹持块和上夹持块之间；

56、拖链，所述拖链的固定端固定在其中一个所述导轨支撑侧板顶端，所述拖链的自由端通过连接件与其中一个所述平移连接板固定连接。

57、采用上述技术方案产生的有益效果是：平移电机带动平移同步带移动，进而平移同步带的上带带动温控盖体平移机构平移，从而实现温控盖体平移机构从微流控芯片上方的打开和盖合。