CN106370878B - 一种用于微流控芯片的负压自动进样装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于微流控芯片的负压自动进样装置，包括动力源、执行机构、通气装置、微流控芯片及控制器，执行机构连接于动力源的输出端，执行机构的执行端连接有通气装置；微流控芯片上设有检测区、废液池及多个样品池，每个样品池分别通过微流控通道与检测区相连通，废液池通过微流控通道与检测区相连通；通气装置包括通气管、常闭电磁阀、三通、负压真空泵及真空吸盘，三通连接于执行机构的执行端，一端连接真空吸盘，另一端通过通气管与负压真空泵相连，第三端通过通气管与大气相连，并在与大气相连的通气管上设有常闭电磁阀。本发明将样品注入到微流控芯片的样品池后不再需要人工干预，整个进样过程由控制器控制一键式完成，完全智能化。
Description
技术领域
本发明涉及生物、医学、化学、医药等领域中基于微流控芯片的分析系统的进样设备，具体地说是一种用于微流控芯片的负压自动进样装置，主要用于实现微流控芯片的自动进样。
背景技术
微流控技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程中的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块具有微米级别通道的芯片上，从而自动完成分析全部过程。这一过程中所用的芯片载体称为微流控芯片，又称为“芯片实验室”(lab-on-a-chip)。进样过程是将分析样品注入到微流控芯片中，实现芯片上一系列操作的前提。微流控芯片的进样主要包括电动、气压、离心力、重力、剪切力等多种驱动手段，其中气压驱动是最常用的一种驱动方式，包括采用正压方式的推动和采用负压方式的抽吸。在基于微流控芯片的微型化生化分析仪器中，自动完成进样过程是整个仪器智能化的一部分。
发明内容
针对基于微流控芯片的智能生化分析仪的进样需求，本发明的目的在于提供一种用于微流控芯片的负压自动进样装置。该自动进样装置采用真空抽吸的负压驱动方式，一键式完成微流控芯片的进样。
本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：
本发明包括动力源、执行机构、通气装置、微流控芯片及控制器，其中执行机构连接于动力源的输出端，所述执行机构的执行端连接有通气装置；所述微流控芯片上设有检测区、废液池及多个样品池，每个样品池分别通过微流控通道与检测区相连通，所述废液池通过微流控通道与检测区相连通；所述通气装置包括通气管、常闭电磁阀、三通、负压真空泵及真空吸盘，该三通连接于所述执行机构的执行端，一端连接所述真空吸盘，另一端通过通气管与所述负压真空泵相连，第三端通过通气管与大气相连，并在与大气相连的通气管上设有所述常闭电磁阀；所述通气装置的真空吸盘随执行机构移动罩在所述废液池上，通过所述负压真空泵将各所述样品池中的样品抽入检测区进行检测后进入废液池；所述动力源、负压真空泵、常闭电磁阀及检测区分别与控制器电连接。
其中：所述真空吸盘的内径大于废液池的外径，该真空吸盘落到废液池上时将所述废液池罩住，且不与所述废液池接触；
所述执行机构为滑块导轨执行机构，包括垂直导轨、滑块A、水平导轨、滑块B及气缸B，所述动力源为气缸A，该气缸A的输出端连接有滑块A，所述滑块A与安装在气缸A上的垂直导轨滑动连接，所述水平导轨安装在滑块A上，在该水平导轨上设有气缸B，所述气缸B的输出端连接有与水平导轨滑动连接的滑块B，所述三通连接于该滑块B上；所述垂直导轨及水平导轨上分别安装有与控制器电连接的位置传感器；所述三通通过联动杆与滑块B相连；
所述执行机构为丝杠丝母执行机构，包括丝杠A、丝母A、电机B、丝母B及丝杠B，所述动力源为电机A，该电机A的输出端连接有丝杠A，所述丝母A与丝杠A螺纹连接，所述电机B安装在该丝母A上，输出端连接有所述丝杠B，所述丝母B螺纹连接于丝杠B上，所述三通连接于该丝母B上；所述丝杠A及丝杠B上分别安装有与控制器电连接的位置传感器；所述三通通过联动杆与丝母B相连；
所述真空吸盘罩在废液池上时与微流控芯片密封吸附。
本发明的优点与积极效果为：
1.相对于现有的正压、负压、电动、重力等各种进样方法，本发明的优势在于将样品注入到微流控芯片的样品池后不再需要人工干预，整个进样过程由控制器控制一键式完成，完全智能化。
2.本发明采用负压进样，只要有一个出口，无论有几个进样口，都只需一个负压真空泵即可完成。
3.本发明适应性广，适合各种通道类型的微流控芯片进样。
附图说明
图1为本发明的结构框图；
图2为本发明结构示意图；
图3为本发明另一种执行机构的结构示意图；
图4为微流控芯片的结构示意图；
图5为本发明通气装置的结构示意图；
图6为本发明通气装置上的真空吸盘与微流控芯片的废液池接口示意图；
其中：1为动力源，2为执行机构，201为垂直导轨，202为水平导轨，203为滑块A，204为位置传感器，205为联动杆，206为滑块B，207为丝杠A，208为丝母A，209为电机B，210为丝母B，211为丝杠B，212为气缸B，3为通气装置，301为通气管，302为常闭电磁阀，303为三通，304为负压真空泵，305为真空吸盘，4为微流控芯片，401为微流控通道，402为废液池，403为样品池，404为检测区。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作进一步详述。
如图1、图2及图4所示，本发明包括动力源1、执行机构2、通气装置3、微流控芯片4及控制器，其中执行机构2连接于动力源1的输出端，在执行机构的执行端连接有通气装置3；微流控芯片4上设有检测区404、废液池402及多个样品池403，每个样品池403分别通过微流控通道401与检测区404相连通，废液池402通过微流控通道401与检测区404相连通。微流控芯片4可以有多个进样口，每个进样口对应一个样品池403，样品手工注入到样品池403后经负压抽吸经过检测区404后进入废液池402。
如图5、图6所示，通气装置3包括通气管301、常闭电磁阀302、三通303、负压真空泵304及真空吸盘305，该三通303的顶部连接于执行机构的执行端，一端连接真空吸盘305，另一端通过通气管301与负压真空泵304相连，第三端通过通气管301与大气相连，并在与大气相连的通气管301上设有常闭电磁阀302。真空吸盘305的内径大于微流控芯片4上废液池402的外径，当真空吸盘305落到废液池402上的时候，保证真空吸盘305将废液池402罩住，并且不与废液池402接触，从而避免了交叉污染。本发明的真空吸盘305为具有弹性的硅胶材质，在真空吸盘305罩在废液池402上时与微流控芯片4密封吸附，可以起到很好的密封作用，保证足够的真空度实现负压进样。
如图2所示，执行机构2为滑块导轨执行机构，包括垂直导轨201、滑块A203、水平导轨202、滑块B206、位置传感器204、联动杆205及气缸B212，动力源1为气缸A，该气缸A的输出端连接有滑块A203，滑块A203与安装在气缸A上的垂直导轨201滑动连接；水平导轨202安装在滑块A203上，在该水平导轨202上设有气缸B212，气缸B212的输出端连接有与水平导轨202滑动连接的滑块B206，三通303的顶部通过联动杆205连接于该滑块B206上。在垂直导轨201及水平导轨202上分别安装有与控制器电连接的位置传感器204。
本发明的执行机构2不限于导轨运动，也可如图3所示，执行机构2为丝杠丝母执行机构，包括丝杠A207、丝母A208、电机B209、丝母B210、位置传感器204、联动杆205及丝杠B211，动力源1为电机A，该电机A的输出端连接有丝杠A207，丝母A208与丝杠A207螺纹连接，电机B209安装在该丝母A208上，输出端连接有丝杠B211，丝母B210螺纹连接于丝杠B211上，三通303的顶部通过联动杆205连接于该丝母B210上。在丝杠A207及丝杠B211上分别安装有与控制器电连接的位置传感器204。
或者，执行机构还可以为旋转运动，带动通气装置达到微流控芯片上的废液池402处。
本发明的动力源1、负压真空泵304、常闭电磁阀302、检测区404及位置传感器204分别与控制器电连接。
本发明的工作原理为：
以执行机构2为滑块导轨执行机构为例。
以嵌入式微处理器为核心的控制器(本发明的控制器为现有技术)控制整个自动进样装置。当控制器发出进样指令后，气缸A工作，带动滑块A203在垂直导轨201上移动，水平导轨202随滑块A203同步移动，水平导轨202上的气缸B212带动滑块B206在水平导轨202上移动(可先垂直移动后水平移动，或者先水平移动后垂直移动)，通过联动杆205和通气装置3相连，通过控制执行机构2的水平或垂直运动使通气装置3到达指定位置，位置传感器204反馈停止运动信号给控制器，控制器控制执行机构2停止移动，并使通气装置3上的真空吸盘305刚好落在微流控芯片4上的废液池402处，并将废液池402罩住。控制器启动通气装置3中的负压真空泵304工作，在负压的作用下，真空吸盘305紧紧吸住微流控芯片4，并开始抽吸使样品从进口的样品池403内经微流控通道401流经检测区404后进入到废液池402。当样品全部流入到废液池402后，微流控芯片4的检测区传感器检测进样结束信号并反馈给控制器提示进样完成，控制器发出指令停止负压真空泵304工作，并打开通气装置3的常闭电磁阀302使空气进入到三通303内释放真空吸盘305，使真空吸盘305离开微流控芯片。随后，控制器控制执行机构2带动通气装置3离开废液池402，回到起始位置，完成一次进样过程。
本发明所针对的微流控芯片不限于图4所示构型，对于其他构型的具有一个出口、多个入口的微流控芯片同样适用。
Claims (7)
1.一种用于微流控芯片的负压自动进样装置，其特征在于：包括动力源(1)、执行机构(2)、通气装置(3)、微流控芯片(4)及控制器，其中执行机构(2)连接于动力源(1)的输出端，所述执行机构的执行端连接有通气装置(3)；所述微流控芯片(4)上设有检测区(404)、废液池(402)及多个样品池(403)，每个样品池(403)分别通过微流控通道(401)与检测区(404)相连通，所述废液池(402)通过微流控通道(401)与检测区(404)相连通；所述通气装置(3)包括通气管(301)、常闭电磁阀(302)、三通(303)、负压真空泵(304)及真空吸盘(305)，该三通(303)连接于所述执行机构的执行端，一端连接所述真空吸盘(305)，另一端通过通气管(301)与所述负压真空泵(304)相连，第三端通过通气管(301)与大气相连，并在与大气相连的通气管(301)上设有所述常闭电磁阀(302)；所述通气装置(3)的真空吸盘(305)随执行机构(2)移动罩在所述废液池(402)上，通过所述负压真空泵(304)将各所述样品池(403)中的样品抽入检测区(404)进行检测后进入废液池(402)；所述动力源(1)、负压真空泵(304)、常闭电磁阀(302)及检测区(404)分别与控制器电连接；
所述真空吸盘(305)的内径大于废液池(402)的外径，该真空吸盘(305)落到废液池(402)上时将所述废液池(402)罩住，且不与所述废液池(402)接触；
所述执行机构(2)为滑块导轨执行机构，包括垂直导轨(201)、滑块A(203)、水平导轨(202)、滑块B(206)及气缸B(212)，所述动力源(1)为气缸A，该气缸A的输出端连接有滑块A(203)，所述滑块A(203)与安装在气缸A上的垂直导轨(201)滑动连接，所述水平导轨(202)安装在滑块A(203)上，在该水平导轨(202)上设有气缸B(212)，所述气缸B(212)的输出端连接有与水平导轨(202)滑动连接的滑块B(206)，所述三通(303)连接于该滑块B(206)上。
2.按权利要求1所述用于微流控芯片的负压自动进样装置，其特征在于：所述垂直导轨(201)及水平导轨(202)上分别安装有与控制器电连接的位置传感器(204)。
3.按权利要求1所述用于微流控芯片的负压自动进样装置，其特征在于：所述三通(303)通过联动杆(205)与滑块B(206)相连。
4.一种用于微流控芯片的负压自动进样装置，其特征在于：包括动力源(1)、执行机构(2)、通气装置(3)、微流控芯片(4)及控制器，其中执行机构(2)连接于动力源(1)的输出端，所述执行机构的执行端连接有通气装置(3)；所述微流控芯片(4)上设有检测区(404)、废液池(402)及多个样品池(403)，每个样品池(403)分别通过微流控通道(401)与检测区(404)相连通，所述废液池(402)通过微流控通道(401)与检测区(404)相连通；所述通气装置(3)包括通气管(301)、常闭电磁阀(302)、三通(303)、负压真空泵(304)及真空吸盘(305)，该三通(303)连接于所述执行机构的执行端，一端连接所述真空吸盘(305)，另一端通过通气管(301)与所述负压真空泵(304)相连，第三端通过通气管(301)与大气相连，并在与大气相连的通气管(301)上设有所述常闭电磁阀(302)；所述通气装置(3)的真空吸盘(305)随执行机构(2)移动罩在所述废液池(402)上，通过所述负压真空泵(304)将各所述样品池(403)中的样品抽入检测区(404)进行检测后进入废液池(402)；所述动力源(1)、负压真空泵(304)、常闭电磁阀(302)及检测区(404)分别与控制器电连接；
所述真空吸盘(305)的内径大于废液池(402)的外径，该真空吸盘(305)落到废液池(402)上时将所述废液池(402)罩住，且不与所述废液池(402)接触；
所述执行机构(2)为丝杠丝母执行机构，包括丝杠A(207)、丝母A(208)、电机B(209)、丝母B(210)及丝杠B(211)，所述动力源(1)为电机A，该电机A的输出端连接有丝杠A(207)，所述丝母A(208)与丝杠A(207)螺纹连接，所述电机B(209)安装在该丝母A(208)上，输出端连接有所述丝杠B(211)，所述丝母B(210)螺纹连接于丝杠B(211)上，所述三通(303)连接于该丝母B(210)上。
5.按权利要求4所述用于微流控芯片的负压自动进样装置，其特征在于：所述丝杠A(207)及丝杠B(211)上分别安装有与控制器电连接的位置传感器(204)。
6.按权利要求4所述用于微流控芯片的负压自动进样装置，其特征在于：所述三通(303)通过联动杆(205)与丝母B(210)相连。
7.按权利要求1或4所述用于微流控芯片的负压自动进样装置，其特征在于：所述真空吸盘(305)罩在废液池(402)上时与微流控芯片(4)密封吸附。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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| TA01 | Transfer of patent application right | ||
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Effective date of registration: 20180509 Address after: 215123 9 Tengfei Science Park, 388 Xinping street, Suzhou Industrial Park, Suzhou, Jiangsu. Applicant after: SUZHOU INDUSTRIAL PARK LONGZHAO BIOTECHNOLOGY RESEARCH INSTITUTE CO.,LTD. Applicant after: SUZHOU HUIZHEN BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd. Applicant after: SUZHOU DESIPU BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd. Address before: 110179 hunhunwan District, Hunnan New District, Shenyang, Liaoning 3, No. 3-17, Hunhe Bay, 3-17 Applicant before: Dai Jing |
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| GR01 | Patent grant | ||
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Application publication date: 20170201 Assignee: SUZHOU HUIZHEN MEDICAL TESTING Co.,Ltd. Assignor: SUZHOU HUIZHEN BIOTECHNOLOGY Co.,Ltd. Contract record no.: X2023980043233 Denomination of invention: A negative pressure automatic sampling device for microfluidic chips Granted publication date: 20180918 License type: Common License Record date: 20231011 |