注样与芯片压合模块及包括其的荧光免疫检测系统装置的制作方法

1.本实用新型属于免疫分析技术领域，涉及一种注样与芯片压合模块及包括其的荧光免疫检测系统装置。


背景技术：

2.免疫分析的检测系统按照免疫分析的方法不同可分为多种，如免疫层析分析仪、酶联免疫分析仪、化学发光免疫分析仪等。荧光免疫检测技术是目前生物医学检验中常用的快速检测技术，该技术的主要优点是特异性强、灵敏度高、速度快等。其基本原理是以荧光物质作为标记物，将荧光的敏感可测性与抗原抗体高度的特异性反应相结合。特异性荧光可以直接用荧光显微镜观察，也可以用光电转换器接收转化为电信号后再进一步处理。由于荧光免疫测定法能准确、灵敏、快速地定位检测出某些微量或超微量物质，因此荧光免疫技术在免疫学、微生物学、病理学、肿瘤学以及临床检验等许多方面已得到广泛应用。
3.随着微流控芯片技术在医学、生命科学等领域的应用,将芯片的微通道结构及其他功能元件集成在数平方厘米的基片上,通过对微通道中的流体进行控制, 以实现进样、稀释、混合、反应、分离、检测等多种功能的微全分析系统，具有微型化、集成化、分析速度快、试剂消耗少等显著优点。目前，微流控芯片已应用于免疫检测分析领域。
4.近年来，为了适应多样本、快速检测，减少人工操作，相继推出各种全自动微流控检测仪，但这些自动化仪器只是减少了人工操作，解放了劳动力，消除了试验中的主观误差，并没有从根本上实现多样本、高通量、快速检测的要求。
5.cn107102131b公开了一种全自动微流控芯片荧光免疫检测系统，包括外壳和主机架，主机架上部固定有芯片卡存储盘和样品管盘，芯片卡存储盘和样品管盘之间设置有离心反应盘，离心反应盘和样品管盘之间设置有加注系统和清洗系统；主机架上相应于离心反应盘设置有光学检测系统，主机架内部设置有控制系统和电机，所述电机驱动芯片卡存储盘，离心反应盘，样品管盘，加注系统的旋转。
6.cn209624607u公开了一种荧光免疫检测装置，包括芯片载具、一体成型底座、载具驱动机构、扫码机构、荧光采集及数据处理机构、卡条检测微动开关、定位开关和导杆；芯片载具包括芯片安装槽、第一块体、第二块体，第一块体内设有丝杆配合孔，第二块体内设有导杆安装孔；一体成型底座包括底板、导杆安装框、开关固定板、安装板，载具驱动机构包括丝杆电机和丝杆，丝杆穿过丝杆配合孔，且一端与丝杆电机连接，另一端安装在开关固定板上，导杆安装在导杆安装框内，且穿过导杆安装孔，定位开关安装在开关固定板上，卡条检测微动开关安装在芯片载具上；扫码机构、荧光采集及数据处理机构安装在安装板和导杆安装框上。
7.cn207832803u公开了一种荧光免疫检测分析仪，包括仪器壳体，所述仪器壳体上设有运控机构，所述运控机构上侧设有用以检测试剂条荧光信号的光学检测机构，所述运控机构与所述光学检测机构均与控制系统连接，所述仪器壳体上表面设有与所述控制系统连接的人机交互件。激发光通道和接收光通道实现了荧光信号的激发、传导、收集和光电转
换，提高了分析仪的检测灵敏度，采用密封检测仓，降低了背景噪声对检测光信号的干扰；提手的设置，方便用户携带，满足多场景使用需求；人机交互件方便用户操作仪器、读取检测信息，实现了人机交互的友好性；数据传输接口，用于方便数据传输和存储。
8.目前，本发明所述的数字微流控芯片不同于传统微流控芯片，需要通过与检测试剂的配合使用才能具有某种特定的检测功能，数字微流控芯片主要组成包括电极阵列和透明导电盖子，其中电极阵列的上表面设置有疏水层和介电层，在电极阵列的上方间隔设置有透明导电盖子(例如ito玻璃)，透明导电盖子与疏水层之间形成有用于试剂填充的间隙。透明导电盖子设置有进样口，通常使用移液枪吸取一定量的液态的试剂样本后，对准进样口，在不接触到电极阵列表面的前提下，将试剂完全注入透明导电盖子和电极阵列之间的间隙。但是，使用移液枪注射试剂，不仅提高了使用成本，且对其有较强的依赖性，传统进样方法无法实现检测试剂在数字微流控芯片上的预埋，极大地限制了数字微流控芯片的使用环境和进样条件。而且，传统方法使用移液枪进行加样的方式，由于间隙内缺少试剂导流的结构容易造成试剂流淌至芯片无效区域导致试剂或样本的浪费，产品质量较差。


技术实现要素：

9.针对现有技术存在的不足，本实用新型的目的在于提供一种注样与芯片压合模块及包括其的荧光免疫检测系统装置，本实用新型提供的注样与芯片压合模块配合数字微流控芯片使用，主要用于向微流控芯片自动进样，可以更便捷、低成本且不受环境条件限制地完成液体样本的进样操作，检测试剂独立封存，通过设置压合装置将注样装置中的试剂自动注入微流控芯片内，简化了注样操作流程，提高了检测效率。
10.为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：
11.第一方面，本实用新型提供了一种注样与芯片压合模块，所述的注样与芯片压合模块包括压合装置和注样装置。
12.所述的压合装置包括注样压板以及与注样压板两端传动连接的驱动件，所述的驱动件用于带动注样压板沿竖直方向移动；所述的注样装置包括至少一个储液管和至少一个与储液管配合使用的活塞杆，所述储液管的出口端对接微流控芯片，所述的注样压板在驱动件的带动下挤压活塞杆并将活塞杆插入储液管中，将储液管内储存的检测试剂挤出送入微流控芯片。
13.本实用新型提供的注样与芯片压合模块配合数字微流控芯片使用，主要用于向微流控芯片自动进样，与荧光免疫检测系统装置之间实现高度集成，与数字微流控芯片的适配度更高，可以独立完成检测试剂向数字微流控芯片内的自动进样操作，而无需人工参与，更无需其他设备加以辅助完成，操作更便捷、成本更低廉且不受环境条件限制地完成液体样本的进样操作，检测试剂独立封存，通过设置压合装置将注样装置中的试剂自动注入微流控芯片内，简化了注样操作流程，提高了检测效率。
14.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述微流控芯片包括电极阵列，以及罩扣于电极阵列上的芯片壳体；所述的芯片壳体上开设有至少一个进样口，所述的芯片壳体内形成空腔，通过所述进样口向空腔内注入检测试剂。
15.所述的芯片壳体的内部顶面贴合设置有透明导电盖子，所述的透明导电盖子上开设有与进样口对应的通孔。
16.所述的电极阵列表面依次层叠设置有介电层和疏水层。
17.所述的微流控芯片下方设置有温控模块，所述的温控模块用于对微流控芯片进行加热。
18.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的驱动件分为主动件和从动件，所述的主动件和从动件分别与注样压板两端传动连接。
19.所述的压合装置还包括支座，所述的主动件和从动件分别设置于支座两端。
20.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的主动件包括驱动电机、主动轮和主动丝杆，所述的驱动电机的输出轴与主动轮传动连接，所述的驱动电机用于带动主动轮旋转，所述的主动丝杆的一端与主动轮传动连接，主动丝杆的另一端与注样压板固定。
21.所述的从动件包括从动轮和从动丝杆，所述的从动丝杆的一端与从动轮传动连接，从动丝杆的另一端与注样压板固定，所述的主动丝杆和从动丝杆分别竖直设立于注样压板两端。
22.所述的主动轮和从动轮之间套设有同步皮带，驱动电机驱动主动轮旋转，主动轮在旋转过程中，通过同步皮带依次带动从动轮和从动丝杆旋转，所述的主动丝杆和从动丝杆同步旋转从而带动注样压板下移。
23.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的压合装置还包括位于注样压板下方间隔设置的芯片压板，所述的芯片压板的外缘通过弹性件与注样压板连接，所述的注样压板在下移过程中通过弹性件带动芯片压板下移，芯片压板在弹性件的作用下与微流控芯片柔性接触，将微流控芯片固定贴合于温控模块表面。
24.采用微流控芯片进行生化实验时，需要对微流控芯片进行温度控制，为了保证良好的传热效率，微流控芯片底面与温控模块的加热平面需保证紧密贴合。本实用新型通过设置芯片压板，在注样压板的下移过程中同步带动芯片压板下压微流控芯片，确保芯片底面与温控模块加热平面的紧密贴合，当注样压板垂直下移时，注样压板下压活塞板，带动活塞杆插入储液管，将储液管内的检测试剂推出实现试剂的自动注入，与此同时，注样压板带动芯片压板下降，芯片压板接触微流控芯片上方的透明导电盖子，随着注样压板的持续下移，芯片下压件不断向微流控芯片施加挤压从而将微流控芯片贴合至温控模块。注样压板与芯片压板之间装配有弹簧，使得芯片压板通过柔性接触对微流控芯片施压，从而有效避免芯片压板与微流控芯片之间的硬接触施压损伤微流控芯片表面。
25.所述的芯片压板的外缘与注样压板之间设置有遮光件。
26.在本实用新型中，需要对微流控芯片上进行的生化反应前的试剂与反应后的产物进行荧光检测，通过反应前后荧光值的差异判断得出检测结果，荧光检测进行时需保证检测环境处于暗环境，不能存在杂光的干扰。因此本实用新型在芯片压板的外缘与注样压板之间设置有遮光件，为荧光检测提供暗环境，避光件采用柔性避光材料，要求受力时发生形变，撤回压力后恢复原样，可选地，包括黑色硅橡胶、纤维或涤纶等。
27.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的注样装置包括开设有通孔的进样板，所述的储液管竖直固定于进样板的下表面，所述储液管的开口处与进样板上开设的通孔相通。
28.所述的储液管底部对接有进液管，所述的储液管的直径小于进液管的直径。
29.所述的进液管的底部出口处设置有封口膜，撕下进液管底部的封口膜后，将进液
管插入芯片壳体上开设的进样口中，活塞杆在注样压板的挤压下插入储液管中，储液管内的检测试剂经进液管流入微流控芯片的空腔中。
30.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的进样板的一端固定有顶部开口的储油瓶。
31.所述的储油瓶底部对接有进油管，所述的进油管的直径小于储油瓶的直径。
32.所述的储油瓶的顶部开口处以及进油管的底部出口处分别设置有封口膜，撕下进油管底部开口处的封口膜，将进油管插入芯片壳体上开设的进样口中，随后撕下储油瓶顶部开口处的封口膜，储油瓶内的硅油流入微流控芯片的空腔中。
33.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的注样装置还包括活塞板，所述的活塞杆竖直设置于活塞板的下表面，所述的注样压板在驱动件的带动下挤压活塞板。
34.所述的活塞杆远离活塞板的一端设置有胶塞。
35.所述的活塞板和进样板之间设置有挡板，所述挡板用于阻断活塞杆插入储液管内，检测开始前，将所述挡板取出。
36.示例性地，本实用新型提供的注样与芯片压合模块的工作原理如下：
37.(ⅰ)检测开始前，将挡板取出，撕下进液管和进油管底部开口处的封口膜，将注样装置安装于微流控芯片上，进液管和进油管分别插入微流控芯片上的不同进料口；
38.(ⅱ)撕下储油瓶顶部开口处的封口膜，储油瓶内储存的硅油经进油管流入微流控芯片内，活塞杆在注样压板的挤压下插入储液管中，储液管内的检测试剂经进液管流入微流控芯片。
39.第二方面，本实用新型提供了一种荧光免疫检测系统装置，所述的荧光免疫检测系统装置包括第一方面所述的注样与芯片压合模块。
40.所述的荧光免疫检测系统装置还包括荧光检测模块和驱动模块，所述的驱动模块用于带动荧光检测模块在水平面内移动。
41.作为本实用新型一种优选的技术方案，所述的荧光检测模块包括激发光探头和接收光探头。
42.所述的荧光检测模块还包括密封壳，所述的激发光探头和接收光探头均封装于密封壳内。
43.所述的驱动模块包括两排平行设置的移动导轨，以及设置于两排移动导轨之间的机械臂，所述的密封壳活动设置于机械臂上并沿机械臂的长度方向移动，所述的机械臂沿移动导轨的长度方向移动。
44.需要说明的是，本实用新型提供的荧光免疫检测系统装置中，除注样与芯片压合模块外的其余模块均为现有技术所公开，包括但不限于荧光检测模块和驱动模块。本实用新型的主要实用新型点在于基于数字微流控芯片的注样与芯片压合模块，即通过注样装置和压合装置的配合实现了检测试剂的自动注入。其他部件设备中与该方法有直接关联的部分也在保护范围之内，其余不在本实用新型的保护范围之内，现有技术中已公开的荧光检测模块和驱动模块，以及常规的荧光免疫检测系统装置中其他必要或非必要的部件设备均可用于本实用新型中。
45.在本实用新型中，荧光检测模块包括激发光探头与接收光探头，激发光探头与接收光探头均封装在密封壳内，密封壳上开设有供光线穿过的开口，密封壳其他部分完全密
闭。数字微流控芯片上设置有荧光检测点，注样压板与芯片压板上与荧光检测点对应的区域开设镂空区域，光线穿过注样压板和芯片压板上的镂空区域照射至荧光检测点，光线反射后再穿过镂空区域由接收光探头接收，壳体尺寸大于镂空区域，在移动范围内能保证壳体底部覆盖整个镂空区域。
46.所述系统是指设备系统、装置系统或生产装置。
47.与现有技术相比，本实用新型的有益效果为：
48.本实用新型提供的注样与芯片压合模块配合数字微流控芯片使用，主要用于向微流控芯片自动进样，与荧光免疫检测系统装置之间实现高度集成，与数字微流控芯片的适配度更高，可以独立完成检测试剂向数字微流控芯片内的自动进样操作，而无需人工参与，更无需其他设备加以辅助完成，操作更便捷、成本更低廉且不受环境条件限制地完成液体样本的进样操作，检测试剂独立封存，通过设置压合装置将注样装置中的试剂自动注入微流控芯片内，简化了注样操作流程，提高了检测效率。
附图说明
49.图1为本实用新型一个具体实施方式提供的压合装置的结构示意图；
50.图2为本实用新型一个具体实施方式提供的压合装置与荧光检测模块的装配图；
51.图3为本实用新型一个具体实施方式提供的荧光免疫系统装置的结构示意图；
52.图4为本实用新型一个具体实施方式提供的注样过程示意图；
53.图5为本实用新型一个具体实施方式提供的注样装置的结构示意图。
54.其中，1
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注样压板；2
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芯片压板；3
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遮光件；4
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弹性件；5
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主动丝杆；6
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主动轮；7
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驱动电机；8
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传动丝杆；9
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从动轮；10
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支座；11
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同步皮带；12
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接收光探头；13
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激发光探头；14
‑
密封壳；15
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微流控芯片；16
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机械臂；17
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移动导轨； 18
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温控模块；19
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胶塞；20
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电极阵列；21
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芯片壳体；22
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透明导电盖子；23
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介电层；24
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疏水层；25
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活塞板；26
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进样板；27
‑
活塞杆；28
‑
储液管；29
‑
储油瓶； 30
‑
挡板；31
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封口膜；32
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进液管；33
‑
进油管。
具体实施方式
55.需要理解的是，在本实用新型的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
56.需要说明的是，在本实用新型的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
57.本领域技术人员理应了解的是，本实用新型中必然包括用于实现工艺完整的必要管线、常规阀门和通用泵设备，但以上内容不属于本实用新型的主要实用新型点，本领域技术人员可以基于工艺流程和设备结构选型进可以自行增设布局，本实用新型对此不做特殊要求和具体限定。
58.下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本实用新型的技术方案。
59.在一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种注样与芯片压合模块，所述的注样与芯片压合模块包括压合装置和注样装置。
60.如图1和图2所示，压合装置包括注样压板1以及与注样压板1两端传动连接的驱动件，驱动件用于带动注样压板1沿竖直方向移动。如图5所示，注样装置包括至少一个储液管28和至少一个与储液管28配合使用的活塞杆27，储液管28的出口端对接微流控芯片15。如图4所示，注样压板1在驱动件的带动下挤压活塞杆27并将活塞杆27插入储液管28中，将储液管28内储存的检测试剂挤出送入微流控芯片15。
61.如图1和图2所示，驱动件分为主动件和从动件，主动件和从动件分别与注样压板1两端传动连接。压合装置还包括支座10，主动件和从动件分别设置于支座10两端。具体地，主动件包括驱动电机7、主动轮6和主动丝杆5，驱动电机7的输出轴与主动轮6传动连接，驱动电机7用于带动主动轮6旋转，主动丝杆5的一端与主动轮6传动连接，主动丝杆5的另一端与注样压板1固定。从动件包括从动轮9和从动丝杆8，从动丝杆8的一端与从动轮9传动连接，从动丝杆8的另一端与注样压板1固定，主动丝杆5和从动丝杆8分别竖直设立于注样压板1两端。主动轮6和从动轮9之间套设有同步皮带11，驱动电机 7驱动主动轮6旋转，主动轮6在旋转过程中，通过同步皮带11依次带动从动轮9和从动丝杆8旋转，主动丝杆5和从动丝杆8同步旋转从而带动注样压板1 下移。
62.压合装置还包括位于注样压板1下方间隔设置的芯片压板2，芯片压板2的外缘通过弹性件4与注样压板1连接，弹性件4可选为弹簧。注样压板1在下移过程中通过弹性件4带动芯片压板2下移，芯片压板2在弹性件4的作用下与微流控芯片15柔性接触，将微流控芯片15固定贴合于温控模块18表面。在注样压板1的下移过程中同步带动芯片压板2下压微流控芯片15，确保芯片底面与温控模块18加热平面的紧密贴合，当注样压板1垂直下移时，注样压板1 下压活塞板25，带动活塞杆27插入储液管28，将储液管28内的检测试剂推出实现试剂的自动注入，与此同时，注样压板1带动芯片压板2下降，芯片压板2 接触微流控芯片15上方的透明导电盖子22，随着注样压板1的持续下移，芯片下压件不断向微流控芯片15施加挤压从而将微流控芯片15贴合至温控模块18。注样压板1与芯片压板2之间装配有弹簧，使得芯片压板2通过柔性接触对微流控芯片15施压，从而有效避免芯片压板2与微流控芯片15之间的硬接触施压损伤微流控芯片15表面。芯片压板2的外缘与注样压板1之间设置有遮光件 3。遮光件3为荧光检测提供暗环境，遮光件3采用柔性避光材料，要求受力时发生形变，撤回压力后恢复原样，可选地，包括黑色硅橡胶、纤维或涤纶等。
63.如图4所示，微流控芯片15包括电极阵列20，以及罩扣于电极阵列20上的芯片壳体21。电极阵列20表面依次层叠设置有介电层23和疏水层24。芯片壳体21上开设有至少一个进样口，芯片壳体21内形成空腔，通过进样口向空腔内注入检测试剂。芯片壳体21的内部顶面贴合设置有透明导电盖子22，透明导电盖子22上开设有与进样口对应的通孔。微流控芯片15下方设置有温控模块18(如图3所示)，温控模块18用于对微流控芯片15进行加热。
64.如图5所示，注样装置包括开设有通孔的进样板26，储液管28竖直固定于进样板26的下表面，储液管28的开口处与进样板26上开设的通孔相通。储液管28底部对接有进液管32，储液管28的直径小于进液管32的直径。进液管 32的底部出口处设置有封口膜31，撕下进液管32底部的封口膜31后，将进液管32插入芯片壳体21上开设的进样口中，活塞杆27在注样压板1的挤压下插入储液管28中，储液管28内的检测试剂经进液管32流入微流控芯片15的空腔中(如图4所示)。进样板26的一端固定有顶部开口的储油瓶29，储油瓶29 底部对接有进油管33，进油管33的直径小于储油瓶29的直径。储油瓶29的顶部开口处以及进油管33的底部出口处分别设置有封口膜31，撕下进油管33底部开口处的封口膜31，将进油管33插入芯片壳体21上开设的进样口中，随后撕下储油瓶29顶部开口处的封口膜31，储油瓶29内的硅油流入微流控芯片15 的空腔中(如图4所示)。
65.注样装置还包括活塞板25，活塞杆27竖直设置于活塞板25的下表面，注样压板1在驱动件的带动下挤压活塞板25，活塞杆27远离活塞板25的一端设置有胶塞19。活塞板25和进样板26之间设置有挡板30，用于阻断活塞杆27 插入储液管28内，检测开始前，将挡板30取出。
66.在另一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种上述具体实施方式提供的注样与芯片压合模块的使用方法，所述的使用方法具体包括如下步骤：
67.(ⅰ)检测开始前，将挡板30取出，撕下进液管32和进油管33底部开口处的封口膜31，将注样装置安装于微流控芯片15上，进液管32和进油管33分别插入微流控芯片15上的不同进料口；
68.(ⅱ)撕下储油瓶29顶部开口处的封口膜31，储油瓶29内储存的硅油经进油管33流入微流控芯片15内，活塞杆27在注样压板1的挤压下插入储液管28 中，储液管28内的检测试剂经进液管32流入微流控芯片15。
69.在另一个具体实施方式中，本实用新型提供了一种荧光免疫检测系统装置，所述的荧光免疫检测系统装置如图3所示，包括上述具体实施方式提供的注样与芯片压合模块，还包括荧光检测模块和驱动模块，驱动模块用于带动荧光检测模块在水平面内移动。
70.荧光检测模块包括激发光探头13、接收光探头12和密封壳14，激发光探头13和接收光探头12均封装于密封壳14内。密封壳14上开设有供光线穿过的开口，密封壳14其他部分完全密闭。数字微流控芯片15上设置有荧光检测点，注样压板1与芯片压板2上与荧光检测点对应的区域开设镂空区域，光线穿过注样压板1和芯片压板2上的镂空区域照射至荧光检测点，光线反射后再穿过镂空区域由接收光探头12接收，壳体尺寸大于镂空区域，在移动范围内能保证壳体底部覆盖整个镂空区域。
71.驱动模块包括两排平行设置的移动导轨17，以及设置于两排移动导轨17之间的机械臂16，密封壳14活动设置于机械臂16上并沿机械臂16的长度方向移动，机械臂16沿移动导轨17的长度方向移动。
72.申请人声明，以上所述仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本实用新型的保护范围和公开范围之内。