CN103454439B - 一种微流控芯片一体式进样系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微流控芯片一体式进样系统，通过多组三通阀的开关控制，仅采用一件注射泵即可顺序实现进样芯片上样品的定量移液、样品及缓冲液在芯片中的驱动和反应控制以及样品取样针的清洗等一系列功能。本发明充分利用了注射泵平稳进样的性能，在保证进样系统精度要求的基础上，降低了系统的成本，对于相关分析芯片系统及设备的开发具有重要的实用价值。

Description

一种微流控芯片一体式进样系统

技术领域

本发明涉及微流控芯片技术领域，具体涉及的是一种微流控芯片一体式进样系统。

背景技术

目前，微流控芯片对样品分析精度以及自动化程度的要求越来越高，相比蠕动泵，注射泵进样精度更高，可实现高精度、平稳无脉动的液体传输，因而被广泛使用在微流控芯片的进样系统中。一套完整的微流控芯片进样系统需要实现多种功能，包括样品的定量移液、样品及缓冲液在芯片中的驱动和反应控制以及样品取样针的清洗等几个方面。

传统的进样多是通过手工移液器引入样品和缓冲液等，移液器采用一次性针头，不进行单独的清洗，这种方法自动化程度低，难以实现高精度、高通量的进样要求。随着自动化程度的提高，进样系统各部分采用多个注射泵分别控制，例如通过一套注射泵控制样品及缓冲液在芯片中的驱动，另用一套注射泵实现样品的定量移液和样品取样针的清洗。但是，配置多套精密注射泵相对该测试系统价格昂贵，搭建具备多种基本功能的微流控芯片系统成本高，难以推广使用。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的以上问题，提供一种微流控芯片一体式进样系统，仅采用一件注射泵即可顺序实现进样芯片上样品的定量移液、样品及缓冲液在芯片中的驱动和反应控制以及样品取样针的清洗等一系列功能。

为实现上述技术目的，达到上述技术效果，本发明通过以下技术方案实现：

一种微流控芯片一体式进样系统，包括注射泵，所述注射泵通过管路连接第三通断阀门和第四通断阀门，所述第三通断阀门分别通过管路连接第一通断阀门和第二通断阀门，所述第二通断阀门通过管路连接纯水池，所述第一通断阀门分别连接取样针和待测样品区，所述注射泵驱动样品室样品和缓冲液，所述样品室通过第五通断阀门连接检测传感器，所述缓冲液通过第六通断阀门连接所述检测传感器，所述检测传感器通过第七通断阀门连接储液池，所述检测传感器连接信号采集系统，所述储液池经流道通过第八通断阀门连接废液池。

进一步的，所述注射泵的通道数为单通道或多通道，工作模式为推拉式或双向推拉式，所述取样针选用一次性取样针或可清洁不锈钢取样针。

进一步的，所述检测传感器为声波传感器、光学检测传感器、电化学检测传感器、质谱检测传感器中的一种，所述声波传感器为柔性板波器件、表面声波器件、薄膜体声波谐振器件中的一种，所述检测传感器的上表面或下表面设置一磁铁，所述磁铁为永磁铁或电磁铁。

进一步的，所述第一通断阀门/第二通断阀门和第三通断阀门/第四通断阀门和第五通断阀门/第六通断阀门和第七通断阀门/第八通断阀门构成四对三通阀门。

进一步的，所述注射泵与所述储液池连接处安装有隔液通气部件。

进一步的，所述流道的宽度和高度的尺寸在10μm-5mm之间。

本发明的有益效果是:

本发明充分利用了注射泵的性能，在保证进样系统精度要求的基础上，降低了进样系统的成本，对于相关设备的开发具有重要的实用价值。本发明进样系统方案适用于多种尺寸规格、单通道以及多通道的微流控芯片分析系统，可用于临床诊断、检疫检验、食品安全评估等多个工业或医学领域。

附图说明

图1整体结构示意图；

图2为流程图。

图中标号说明：1、待测样品区，2、纯水池，3、注射泵，4、信号采集系统，5、样品室，6、缓冲液，7、检测传感器，8、储液池，9、废液池，10、第一通断阀门，11、第二通断阀门，12、第三通断阀门，13、第四通断阀门，14、第五通断阀门，15、第六通断阀门，16、第七通断阀门，17、第八通断阀门，18、取样针。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例，来详细说明本发明。

参照图1所示，一种微流控芯片一体式进样系统，包括注射泵3），所述注射泵3通过管路连接第三通断阀门12和第四通断阀门13，所述第三通断阀门12分别通过管路连接第一通断阀门10和第二通断阀门11，所述第二通断阀门11通过管路连接纯水池2，所述第一通断阀门10分别连接取样针18和待测样品区1，所述注射泵3驱动样品室5样品和缓冲液6，所述样品室5通过第五通断阀门14连接检测传感器7，所述缓冲液6通过第六通断阀门15连接所述检测传感器7，所述检测传感器7通过第七通断阀门16连接储液池8，所述检测传感器7连接信号采集系统4，所述储液池8经流道通过第八通断阀门17连接废液池9。

所述注射泵3的通道数为单通道或多通道，工作模式为推拉式或双向推拉式，所述取样针18选用一次性取样针或可清洁不锈钢取样针。

所述检测传感器（7）为声波传感器、光学检测传感器、电化学检测传感器、质谱检测传感器中的一种，所述声波传感器为柔性板波器件、表面声波器件、薄膜体声波谐振器件中的一种，所述检测传感器（7）的上表面或下表面设置一磁铁，所述磁铁为永磁铁或电磁铁。

所述第一通断阀门10/第二通断阀门11和第三通断阀门12/第四通断阀门13和第五通断阀门14/第六通断阀门15和第七通断阀门16/第八通断阀门17构成四对三通阀门。

所述注射泵3与所述储液池8连接处安装有隔液通气部件。

所述流道的宽度和高度的尺寸在10μm-5mm之间。

三通阀可集成于微流控芯片上或在芯片外部单独安装。

本实施例的流程：

参照图2所示，打开第三通断阀门、第二通断阀门，关闭第四通断阀门、第一通断阀门，注射泵驱动管路吸取纯水。然后关闭第二通断阀门，打开第一通断阀门，注射泵中驱动纯水对取样针及管路进行预清洗。多次切换三通阀开关第一通断阀门、第二通断阀门，注射泵反复驱动纯水清洗取样针，直至满足取样标准。随后注射泵驱动取样针从待测样品区提取样品。

注射泵将样品推入进样芯片，关闭第一通断阀门和第三通断阀门，打开第四通断阀门，此时样品的定量移液操作完成，样品将进行反应处理。打开第五通断阀门和第七通断阀门，注射泵驱动样品经传感器进入储液池，信号采集系统获取反应信号变化并输出。待反应完成后，关闭第五通断阀门，打开第六通断阀门，注射泵驱动缓冲液对检测传感器及进样管路进行冲洗。之后，关闭第七通断阀门，打开第八通断阀门，注射泵将储液池中的混合液排出至废液池。注射泵连接储液池处安装隔液通气部件，从而避免反应测试涉及的样品和缓冲液对注射泵造成污染。通常情况下，芯片及流道需要反复冲洗，其中注射泵多次驱动缓冲液引入以及控制废液排出，直至满足清洗要求。

Claims (2)

1.一种微流控芯片一体式进样系统，其特征在于：包括注射泵（3），所述注射泵（3）通过管路连接第三通断阀门（12）和第四通断阀门（13），所述第三通断阀门（12）分别通过管路连接第一通断阀门（10）和第二通断阀门（11），所述第二通断阀门（11）通过管路连接纯水池（2），所述第一通断阀门（10）分别连接取样针（18）和待测样品区（1），所述注射泵（3）驱动样品室（5）样品和缓冲液（6），所述样品室（5）通过第五通断阀门（14）连接检测传感器（7），所述缓冲液（6）通过第六通断阀门（15）连接所述检测传感器（7），所述检测传感器（7）通过第七通断阀门（16）连接储液池（8），所述检测传感器（7）连接信号采集系统（4），所述储液池（8）经流道通过第八通断阀门（17）连接废液池（9），仅采用一套注射泵（3）可顺序实现进样芯片上样品的定量移液、样品取样针的清洗、样品及缓冲液在芯片中的驱动和反应控制三种功能，首先打开第三通断阀门(12)、第二通断阀门(11)，关闭第四通断阀门(13)、第一通断阀门(10)，注射泵(3)驱动管路吸取纯水；然后关闭第二通断阀门(11)，打开第一通断阀门(10)，注射泵(3)中驱动纯水对取样针(18)及管路进行预清洗；多次切换三通阀开关第一通断阀门(10)、第二通断阀门(11)，注射泵(3)反复驱动纯水清洗取样针(18)，直至满足取样标准；随后注射泵(3)驱动取样针(18)从待测样品区(1)提取样品，注射泵(3)将样品推入进样芯片，关闭第一通断阀门(10)和第三通断阀门(12)，打开第四通断阀门(13)，此时样品的定量移液操作完成，样品将进行反应处理，打开第五通断阀门(14)和第七通断阀门(16)，注射泵(3)驱动样品经传感器进入储液池(8)，信号采集系统(4)获取反应信号变化并输出；待反应完成后，关闭第五通断阀门(14)，打开第六通断阀门(15)，注射泵(3)驱动缓冲液(6)对检测传感器(7)及进样管路进行冲洗；之后，关闭第七通断阀门(16)，打开第八通断阀门(17)，注射泵(3)将储液池(8)中的混合液排出至废液池(9)；注射泵(3)连接储液池(8)处安装隔液通气部件，从而避免反应测试涉及的样品和缓冲液(6)对注射泵(3)造成污染；芯片及流道进行反复冲洗，其中注射泵(3)多次驱动缓冲液(6)引入以及控制废液排出，直至满足清洗要求。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片一体式进样系统，其特征在于：所述第一通断阀门（10）/第二通断阀门（11）、第三通断阀门（12）/第四通断阀门（13）、第五通断阀门（14）/第六通断阀门（15）以及第七通断阀门（16）/第八通断阀门（17）构成四对三通阀门。