CN105424961A - 用于微流控芯片进样的负压快速对接装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，包括主动件，其能够在竖直方向进行往复运动；从动件，其上端密封连接有通入负压的管道、下端连接有弹性的密封件；所述从动件连接到所述主动件，并在其带动下向下运动至挤压待负压对接的微流控芯片的气孔实现负压接入后撤出；其中，所述从动件和所述密封件均为中空结构；挤压时所述密封件的中空结构与所述气孔对齐。本发明实现微流控芯片进样负压对接的快速接入和撤出的同时，还具有较高密封性的优点。

Description

用于微流控芯片进样的负压快速对接装置

技术领域

本发明涉及负压快速对接装置领域，更具体地说，本发明涉及一种用于微流控芯片进样的负压快速对接装置。

背景技术

微流控芯片技术可以实现微升甚至皮升级的流体操控，并且可以将样品进样、运输、混合、温控以及检测等各个过程集成于一体，因此大大的提高了检测效率和精度，并降低样品和试剂的消耗量，并消除人为因素干扰，在生物医学化学领域已经成为一种非常流行的检测手段。微流控芯片通常为一次性的检测芯片，用完即可抛弃，因此又被称之为抛弃式芯片。

抛弃式微流控芯片的检测仪器包括两部分，一部分为一次性微流控芯片，其上集成有整个检测过程所需要的流道、阀、腔体，以及冻干试剂、稀释液等等；另一部分为检测仪器主体，内部集成有用于驱动微流控芯片的各种电气、气路、液路、光路等部件；检测仪器主体上具有用于接收一次性微流控芯片的接口，当微流控芯片接入接口时，检测仪器将检测到微流控芯片，并利用内部的电气与光机电气液等各种部件，控制微流控芯片并控制样品，进行检测所需要的全部过程，如样品的进样、运输、混合、温控、检测等过程，并将检测结果显示给用户。

微流控芯片进样过程中流速的稳定性是很多检测仪器如流式细胞仪、数字PCR检测仪器等非常关心的一个问题，它将直接影响到检测结果的准确性。常用的进样方式如蠕动泵、柱塞泵、注射泵等由于流速波动较大而难以适用。采用负压方式进行进样可以实现在高速进样的同时，还具有较高的流速稳定性，是近年来微流控芯片比较流行的进样方式。

由于抛弃式微流控芯片插入即用、用完即取出的特点，使得仪器主体需要频繁的向微流控芯片接入负压和撤出负压，并在整个检测过程还需要保持密封性以防止检测过程中压降，常用的气路接头等都无法实现此功能。

发明内容

针对上述技术中存在的不足之处，本发明提供一种用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，通过能够在竖直方向进行往复运动的主动件以及与其连接的从动件，使得上端密封连接有通入负压的管道、下端连接有密封件的从动件在主动件的带动下向下运动至挤压待负压对接的微流控芯片气孔实现负压接入后撤出，完成微流控芯片进样负压对接的快速接入和撤出的同时，还具有较高密封性的优点。

为了实现根据本发明的这些目的和其它优点，本发明通过以下技术方案实现：

本发明所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，包括：

主动件，其能够在竖直方向进行往复运动；

从动件，其上端密封连接有通入负压的管道、下端连接有弹性的密封件；所述从动件连接到所述主动件，并在其带动下向下运动至挤压待负压对接的微流控芯片的气孔实现负压接入后撤出；

其中，所述从动件和所述密封件均为中空结构；挤压时所述密封件的中空结构与所述气孔对齐。

优选的是，所述从动件上端通过气路接头密封连接到通入负压的管道、下端通过接口件连接所述密封件，所述气路接口和所述接口件为中空结构。

优选的是，所述主动件设有通孔，所述从动件贯穿所述通孔与所述主动件滑动连接。

优选的是，所述从动件为T型，其具有位于所述主动件上方的横部和贯穿所述通孔与所述主动件滑动连接的竖部；所述横部与所述气路接头连接；所述竖部与所述接口件连接；

其中，所述横部的直径大于所述通孔直径，所述接口件的直径大于所述通孔直径。

优选的是，所述竖部位于所述主动件与所述接口件之间的外侧套设有中空的弹性件。

优选的是，还包括用于限制所述主动件在竖直方向运动行程大小的第一限位装置，所述第一限位装置包括：

第一固定件，其位于所述主动件水平方向的一侧，所述第一固定件沿其竖直方向从上到下依次排列有感应所述主动件位置的复位位置开关和压紧位置开关；所述复位位置开关和所述压紧位置开关是位置传感器；

位置开关触发装置，其连接到所述主动件靠近所述第一固定件的一端；通过所述位置开关触发装置触发所述复位位置开关和所述压紧位置开关，从而将所述主动件的往复运动限制在所述复位位置开关与所述压紧位置开关之间。

优选的是，所述复位位置开关和所述压紧位置开关同时为对射型光电开关或反射型光电开关或行程开关。

优选的是，还包括用于限制所述主动件在水平方向自由度的第二限位装置，所述第二限位装置卡设在所述主动件沿水平方向的两端之间。

优选的是，还包括用于驱动所述主动件的驱动件和将所述驱动件固定连接到所述主动件的第二固定件。

本发明至少包括以下有益效果：

1)通过能够在竖直方向进行往复运动的主动件以及与其连接的从动件，使得上端密封连接有通入负压的管道、下端连接有弹性的密封件的从动件在主动件的带动下向下运动至挤压待负压对接的微流控芯片气孔实现负压接入后撤出，完成微流控芯片进样负压对接的快速接入和撤出的同时，还具有较高密封性的优点；

2)从动件上端通过气路接头密封连接到通入负压的管道、下端通过接口件连接密封件，气路接口和接口件为中空结构，用于将从动件分别与气路接头和密封件连接，提高了负压对接的密封性；

3)主动件设有通孔，从动件贯穿通孔与主动件滑动连接，通孔为从动件与主动件的滑动连接提供一种方式；

4)从动件为T型，其具有位于主动件上方的横部和贯穿通孔与主动件滑动连接的竖部；横部与气路接头连接；竖部与接口件连接；横部的直径大于通孔直径，接口件的直径大于通孔直径；横部的直径大于通孔直径，使得从动件通过通孔与主动件滑动时，横部不可以穿过通孔，横部对从动件向下滑动起到限位作用；接口件的直径大于通孔直径，使得从动件通过通孔与主动件滑动时，接口件不可以穿过通孔，接口件对从动件向上滑动起到限位作用；

5)竖部位于主动件与接口件之间的外侧套设有中空的弹性件，弹性件为从动件和主动件之间的相对滑动起到了一定的弹力，实现负压的快速、低泄露柔性接入和撤出；

6)位置开关触发装置用于触发复位位置开关或压紧位置开关，将主动件的竖直方向往复运动限制在复位位置开关和压紧位置开关之间，且与弹性件配合，密封效果好；

7)第二限位装置卡设在主动件沿水平方向的两端之间，用于限制主动件在水平方向的自由度，使主动件仅仅在竖直方向做直线的往复运动，有利于密封件与气孔的对齐挤压，提高密封性。

本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。

附图说明

图1为本发明所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置的结构爆炸示意图；

图2为本发明所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置的正面视图；

图3为本发明所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置的剖视图；

图4a-图4b为本发明所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置处于负压对接前状态；

图5a-图5b为本发明所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置处于负压对接状态；

图6a-图6b为本发明所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置处于负压对接后撤出状态。

图中：1-主动件；2-从动件；2A-横部；2B-竖部；3-管道；4-密封件；5-微流控芯片；6-气孔；7-气路接头；8-接口件；9-通孔；10-弹性件；11-第一固定件；12-复位位置开关；13-压紧位置开关；14-位置开关触发装置；15-紧固件；16-第二限位装置；17-驱动件；18-第二固定件。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它元件或其组合的存在或添加。

实施例1

如图1至图3所示，本发明所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，包括：主动件1，其能够在竖直方向进行往复运动；从动件2，其上端密封连接有通入负压的管道3、下端连接有弹性的密封件4；从动件2连接到主动件1，并在其带动下向下运动至挤压待负压对接的微流控芯片5气孔6实现负压接入后撤出，其中，从动件2和密封件4均为中空结构；挤压时密封件4的中空结构与气孔6对齐。

本发明提供的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，通过能够在竖直方向进行往复运动的主动件1以及与其连接的从动件2，从动件2和密封件4均为中空结构，内部均可允许气流通过，使得上端密封连接有通入负压的管道3、下端连接有密封件4的从动件2在主动件1的带动下在竖直方向进行往复运动，即，从动件2向下运动至挤压待负压对接的微流控芯片5气孔6实现负压接入后撤出，完成负压的快速接入和撤出。另外，从动件2在主动件1的带动下向下运动是通过密封件4挤压待负压对接的微流控芯片5气孔6，从动件2和密封件4均为中空结构，内部均允许气流通过，挤压时密封件4的中空结构与气孔6对齐，密封件4具有一定的弹性，使得从动件2与待负压对接微流控芯片5之间具有柔性挤压，实现负压的快速插入和撤出的同时，提高了负压接入和撤出的密封性。

作为本发明的一种优选实施方式，从动件2上端通过气路接头7密封连接到通入负压的管道3、下端通过接口件8连接密封件4。气路接口和接口件8为中空结构，其内部允许气流通过。气路接口和接口件8有利于保障从动件2分别与管道3和密封件4之间连接的密封性。为进一步提高密封性，气路接口和接口件8分别与从动件2螺纹连接，接口件8与密封件4通过粘结剂粘结固定于一体，使得气路接头7、从动件2、接口件8和密封件4装配后是一个整体，这个整体内部的中空部分形成气路流道，供负压接入和撤出。作为本实施方式的最优选，气路接口为PU管快速接头，具有良好的密封性；密封件4为O型密封圈，封装便利。

主动件1和从动件2之间可以是通过焊接的固定连接，也可以是滑动连接。当主动件1与从动件2滑动连接时，作为本发明的一种优选实施方式，主动件1设有通孔9，从动件2贯穿通孔9与主动件1滑动连接。从动件2通过贯穿通孔9与主动件1滑动连接，促进从动件2底端的密封件4与待负压对接微流控芯片5之间具有柔性挤压，进一步提高负压的柔性接入和撤出，有利于提高密封性。

从动件2与主动件1之间的相对滑动，从而使得从动件2底端的密封件4与待负压对接的微流控芯片5之间的挤压程度不易控制，进而影响密封性。作为本发明的一种优选实施方式，从动件2为T型，其具有位于主动件1上方的横部和贯穿通孔9与主动件1滑动连接的竖部；横部与气路接头7螺纹连接；竖部与接口件8螺纹连接；横部的直径大于通孔9直径，接口件8的直径大于通孔9直径。横部的直径大于通孔9直径，使得从动件2通过通孔9与主动件1滑动时，横部不可以穿过通孔9，横部对从动件2向下滑动起到限位作用；接口件8的直径大于通孔9直径，使得从动件2通过通孔9与主动件1滑动时，接口件8不可以穿过通孔9，接口件8对从动件2向上滑动起到限位作用。由此可见，T型的从动件2在接口件8的配合下将主动件1卡在从动件2横部和接口件8之间，从而使得从动件2与主动件1之间的相对滑动可控，从而使得从动件2底端的密封件4与待负压对接的微流控芯片5之间的挤压程度可控，提高密封性。

作为上述实施方式的优选实施方式，竖部位于主动件1与接口件8之间的外侧套设有弹性件10。主动件1向下运动时，弹性件10被主动件1与接口件8压缩而产生一定的弹性力，该弹性力带动气路接头7、从动件2、接口件8以及密封件4整体进行相对于主动件1滑动的向下运动，从而促进从动件2底端的密封件4与待负压对接微流控芯片5之间柔性挤压，提高密封性。弹性件10是压缩弹簧、弹性橡胶、弹性硅胶中的一种。

为了加强弹性件10的弹性力，使密封件4与待负压对接微流控芯片5气孔6之间的挤压加大，增强密封性，作为本发明的一种优选实施方式，用于微流控芯片5进样的负压快速对接装置还包括用于限制主动件1在竖直方向运动的行程大小的第一限位装置，其包括：第一固定件11，其位于主动件1水平方向的一侧，第一固定件11沿其竖直方向从上到下依次排列有感应主动件1位置的复位位置开关12和压紧位置开关13；复位位置开关12和压紧位置开关13均是位置传感器；位置开关触发装置14，其位于主动件1靠近第一固定件11的一端；通过位置开关触发装置14触发复位位置开关12和压紧位置开关13，从而将主动件1的往复运动限制在复位位置开关12和压紧位置开关13之间。复位位置开关12和压紧位置开关13是两个位置传感器，两者与位置开关触发装置14配合，完成对主动件1的位置检测，且将主动件1的往复运动限制在复位位置开关12和压紧位置开关13之间，通过调节触发复位位置开关12和压紧位置开关13分别与待负压对接的微流控芯片5之间距离，即可调整主动件1的往复运动的行程大小，进而调节挤压时弹性件10的变形量、弹性力以及密封件4与微流控芯片5的挤压程度，有利于调整密封性。此外，调整复位位置开关12位置，可以调节整个负压快速对接装置与微流控芯片5之间的距离，以便于手动插入取出微流控芯片5。

作为上述实施方式的优选方式，复位位置开关12和压紧位置开关13分别为对射型光电开关或反射型光电开关或行程开关。作为最优实施方式，复位位置开关12和压紧位置开关13为对射型光电开关，此时位置开关触发装置14为一挡片，挡片通过紧固件15安装在主动件1靠近第一固定件11的一侧，通过挡片在主动件1的带动下运动至复位位置开关12或压紧位置开关13时对复位位置开关12或压紧位置开关13挡光实现触发，结构简单，触发感应灵敏度高。

作为本发明的一种优选实施方式，用于微流控芯片进样的负压快速对接装置还包括用于限制主动件1在水平方向自由度的第二限位装置16，其卡设在主动件1沿水平方向的两端之间。第二限位装置16限制主动件1在水平方向的自由度，促使主动件1仅在竖直方向上做直线运动不跑偏，有利于从动件2底端的密封件4与待负压对接的微流控芯片5气孔6对齐挤压，提高密封性。作为上述实施方式的优选实施方式，第二限位装置16是一维直线的导轨，导轨是方槽型导轨或燕尾型导轨，可实现限制主动件1在水平方向的自由度的功能。

作为本发明的一种优选实施方式，用于微流控芯片进样的负压快速对接装置还包括用于驱动主动件1的驱动件17和将驱动件17固定连接到主动件1的第二固定件18。驱动件17是直线运动且输出推力的直线电机或具有丝杆的步进电机或电磁铁。

实施例2

在实施例1的基础上，本实施例提供使用实施例1的负压快速对接装置进行微流控芯片5进样的快速负压插入和撤出的方法。

负压对接快速接入，负压对接之前，如图4a至图4b所示，主动件1位于复位位置开关12的位置，待负压对接的微流控芯片5准备好，驱动件17驱动主动件1，通过弹性件10，驱动气路接头7、从动件2、接口件8、密封件4以及位置开关触发装置14在竖直方向朝向微流控芯片5运动。运动到某一时刻，密封件4与微流控芯片5的气孔6开始接触，由于微流控芯片5的阻挡，使得从动件2、气路接头7、接口件8、密封件4等部件将停止运动(或很微小的运动，由密封件4发生形变而产生)，可认为从动件2、气路接头7、接口件8、密封件4等部件停止运动。此刻，由于弹性件10可以被压缩，主动件1与位置开关触发装置14在驱动件17的驱动下可以继续向下运动以挤压弹性件10，弹性件10被挤压产生的弹性力作用于接口件8上，进一步施加与密封件4，增加密封性。随后，驱动件17进一步驱动主动件1向下运动，使得弹性件10的压缩量和弹性力进一步增加，直至位置开关触发装置14到达压紧位置开关13的位置时，驱动件17停止运动，如图5a至图5b所示，微流控芯片5的气孔6与密封件4对齐压紧完成对接，此刻，可通过管道3、气路接头7、从动件2、接口件8、密封件4向微流控芯片5输入负压。

负压对接快速撤出，首先停止对管理输送负压，在驱动件17的驱动下，主动件1在竖直方向上向上运动离开微流控芯片5，弹性件10慢慢恢复原始形状。当弹性件10完全恢复原始形状后，主动件1碰到从动件2的横部，并带动从动件2、气路接头7、接口件8、密封件4离开微流控芯片5。随后，主动件1进一步向上运动，直至位置开关触发装置14到达复位位置开关12的位置触发复位位置开关12，驱动件17停止驱动，主动件1停止运动，负压快速对接装置撤回完成，如图6a至图6b所示。

尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用。它完全可以被适用于各种适合本发明的领域。对于熟悉本领域的人员而言可容易地实现另外的修改。因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。

Claims (9)

1.一种用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，其特征在于，包括：

主动件，其能够在竖直方向进行往复运动；

从动件，其上端密封连接有通入负压的管道、下端连接有弹性的密封件；所述从动件连接到所述主动件，并在其带动下向下运动至挤压待负压对接的微流控芯片的气孔实现负压接入后撤出；

其中，所述从动件和所述密封件均为中空结构；挤压时所述密封件的中空结构与所述气孔对齐。

2.如权利要求1所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，其特征在于，所述从动件上端通过气路接头密封连接到通入负压的管道、下端通过接口件连接所述密封件，所述气路接口和所述接口件为中空结构。

3.如权利要求2所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，其特征在于，所述主动件设有通孔，所述从动件贯穿所述通孔与所述主动件滑动连接。

4.如权利要求3所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，其特征在于，

所述从动件为T型，其具有位于所述主动件上方的横部和贯穿所述通孔与所述主动件滑动连接的竖部；所述横部与所述气路接头连接；所述竖部与所述接口件连接；

其中，所述横部的直径大于所述通孔直径，所述接口件的直径大于所述通孔直径。

5.如权利要求4所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，其特征在于，所述竖部位于所述主动件与所述接口件之间的外侧套设有中空的弹性件。

6.如权利要求1或5所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，其特征在于，还包括用于限制所述主动件在竖直方向运动行程大小的第一限位装置，所述第一限位装置包括：

第一固定件，其位于所述主动件水平方向的一侧，所述第一固定件沿其竖直方向从上到下依次排列有感应所述主动件位置的复位位置开关和压紧位置开关；所述复位位置开关和所述压紧位置开关是位置传感器；

位置开关触发装置，其连接到所述主动件靠近所述第一固定件的一端；通过所述位置开关触发装置触发所述复位位置开关和所述压紧位置开关，从而将所述主动件的往复运动限制在所述复位位置开关与所述压紧位置开关之间。

7.如权利要求6所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，其特征在于，所述复位位置开关和所述压紧位置开关同时为对射型光电开关或反射型光电开关或行程开关。

8.如权利要求1所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，其特征在于，还包括用于限制所述主动件在水平方向自由度的第二限位装置，所述第二限位装置卡设在所述主动件沿水平方向的两端之间。

9.如权利要求1所述的用于微流控芯片进样的负压快速对接装置，其特征在于，还包括用于驱动所述主动件的驱动件和将所述驱动件固定连接到所述主动件的第二固定件。