CN109187347A - 一种用于微流控芯片检测的检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及检测技术领域，具体公开了一种用于微流控芯片检测的检测装置，其中，所述用于微流控芯片检测的检测装置包括：壳体、温控模块、控制模块、检测模块和提升组件，所述温控模块、控制模块、检测模块和提升组件均设置在所述壳体内，所述温控模块、检测模块和提升组件均与所述控制模块连接，所述提升组件与所述温控模块连接，所述温控模块与所述检测模块连接，所述检测模块预设待检测样品。本发明提供的用于微流控芯片检测的检测装置具有操作简单、自动化程度高的优势。

Description

一种用于微流控芯片检测的检测装置

技术领域

本发明涉及检测技术领域，尤其涉及一种用于微流控芯片检测的检测装置。

背景技术

微流控检测技术可在小尺寸的耗材上完成样品前处理及检测，因其固有的快速、灵敏等特点，具有取代常规生化实验室的潜力。在即时诊断（POCT）领域，微流控技术在生化指标分析、DNA分析、免疫测定、毒性检测等一系列分析领域具有广泛的应用前景和应用价值。如微流控核酸检测系统可通过将PCR芯片、样品前处理单元、温控单元、荧光信号采集单元，能够将原3个房间（样品前出处理、加样室、扩增及检测室）才能完成的检测，在一台小设备上自动化完成，具有检测时间短、多指标同时检测等优点。但常见的微流控检测系统具有控制复杂、自动化程度低、成本高、无法大规模应用及便携性差等缺点。

因此，如何提供一种操作简单且适用范围广的微流控检测方式成为本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种用于微流控芯片检测的检测装置，以解决现有技术中的问题。

作为本发明的一个方面，提供一种用于微流控芯片检测的检测装置，其中，所述用于微流控芯片检测的检测装置包括：壳体、温控模块、控制模块、检测模块和提升组件，所述温控模块、控制模块、检测模块和提升组件均设置在所述壳体内，所述温控模块、检测模块和提升组件均与所述控制模块连接，所述提升组件与所述温控模块连接，所述温控模块与所述检测模块连接，所述检测模块预设待检测样品；

所述提升组件用于在所述控制模块的控制下带动所述温控模块进行升降运动；

所述检测模块能够在所述控制模块的控制下旋转带动待检测样品分离并进入检测槽，以及在所述待检测样品被温度处理后所述检测模块能够在所述控制模块的控制下向所述待检测样品发出检测光，并接收所述待检测样品经过所述检测光照射后形成的出射光；

所述温控模块能够在所述控制模块的控制下对所述待检测样品进行温度控制；

所述控制模块用于获取所述出射光的数据信号，并对所述出射光的数据信号进行数据分析处理，得到检测结果。

优选地，所述温控模块包括风扇控温模组和温控传感器，所述温控传感器和所述风扇控温模组均与所述控制模块连接，所述温控传感器用于检测所述待检测样品的温度，所述风扇控温模组用于对所述待检测样品进行温度控制。

优选地，所述温控模块还包括过温保护温控器，所述过温保护温控器与所述控制模块连接，所述过温保护温控器用于在所述温控模块出现工作异常状况时进行的高温安全保护。

优选地，所述温控模块包括下外壳、上外壳、上盖板、下内盖和上内盖，所述下外壳、上外壳和上盖板组成封闭的温控外腔，所述上内盖和所述下内盖组成与所述温控外腔连通的温控内腔，所述温控传感器位于所述温控内腔内，所述风扇控温模组和过温保护温控器均位于所述温控外腔内。

优选地，所述提升组件包括电机、凸轮机构、摆臂、转轴、转动滑套和微动开关，所述电机与所述控制模块通信连接，所述凸轮机构与所述电机的电机轴连接，所述摆臂通过所述转动滑套与所述温控模块连接，所述转轴与所述摆臂连接，所述微动开关设置在所述电机上且与所述控制模块通信连接，所述电机的电机轴的旋转能够带动所述凸轮机构的旋转，所述摆臂能够在所述凸轮机构的作用下绕所述转轴做旋转运动，且所述摆臂能够带动所述温控模块进行升降运动，所述微动开关能够在所述摆臂的触发下控制电机停止转动。

优选地，所述检测模块包括：激发光源单元和接收探测单元，所述激发光源单元和所述接收探测单元均与所述控制模块连接，所述激发光源单元能够在所述控制模块的控制下向所述待检测样品发出检测光，所述接收探测单元能够接收所述待检测样品经过所述检测光照射后形成的出射光，且能够向所述控制模块发送接收到的所述出射光的数据信号。

优选地，所述检测模块包括：检测芯片、锁紧机构、旋转驱动部、保持结构和直线驱动部；

所述检测芯片设置在所述锁紧机构上，所述检测芯片用于承载所述待检测样品，所述旋转驱动部分别与所述锁紧机构和所述控制模块连接，所述旋转驱动部能够在所述控制模块的控制下旋转，所述检测芯片能够在所述旋转驱动部的旋转下转动，所述保持结构与所述旋转驱动部连接，所述锁紧机构设置在所述保持结构上，所述直线驱动结构与所述保持结构连接，所述保持结构能够在所述直线驱动部的作用下弹出到所述壳体外或收回到预设固定位置。

优选地，所述保持结构包括：进出舱架和传动齿条，所述进出舱架与所述旋转驱动部连接，所述传动齿条与所述直线驱动部连接；

所述直线驱动部包括步进电机和齿轮，所述步进电机与所述齿轮连接，所述齿轮与所述传动齿条连接。

优选地，所述用于微流控芯片检测的检测装置包括扫描模块，所述扫描模块分别与所述控制模块和所述检测模块连接，所述扫描模块用于扫描所述检测芯片的二维码。

优选地，所述控制模块包括主控板和触控液晶屏，所述触控液晶屏、温控模块、检测模块和提升组件均与所述主控板连接，所述触控液晶屏能够在所述主控板的控制下显示所述检测结果。

本发明提供的用于微流控芯片检测的检测装置，通过控制模块控制温控模块对待检测样品温度控制，并通过对待检测形成的出射光进行数据分析处理得到检测结果，本发明提供的用于微流控芯片检测的检测装置具有操作简单、自动化程度高的优势，对操作者操作水平无需特殊要求，只需要将待检测样品添加到检测模块中，即可实现检测的完全的自动化，且本发明提供的用于微流控芯片检测的检测装置具有体积小、重量轻以及便于携带的优势。

附图说明

附图是用来提供对本发明的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

图1为本发明提供的用于微流控芯片检测的检测装置的结构示意图。

图2为本发明提供的温控模块、提升组件和扬声器的具体设置示意图。

图3为本发明提供的壳体的具体结构示意图。

图4为本发明提供的壳体的后盖板的具体设置示意图。

图5为本发明提供的温控模块的具体结构示意图。

图6为本发明提供的提升组件的俯视图。

图7为本发明提供的提升组件的立体图。

图8为本发明提供的检测模块的具体结构示意图。

图9为本发明提供的控制模块、电源、冷却风扇和扫描模块的具体结构示意图。

图10为本发明提供的用于微流控芯片检测的检测装置的工作状态示意图。

具体实施方式

以下结合附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

作为本发明的一个方面，提供一种用于微流控芯片检测的检测装置，其中，如图1和图2所示，所述用于微流控芯片检测的检测装置包括：壳体10、温控模块30、控制模块40、检测模块50和提升组件60，所述温控模块30、控制模块40、检测模块50和提升组件60均设置在所述壳体10内，所述温控模块30、检测模块50和提升组件60均与所述控制模块40连接，所述提升组件60与所述温控模块30连接，所述温控模块30与所述检测模块50连接，所述检测模块50预设待检测样品；

所述提升组件60用于在所述控制模块40的控制下带动所述温控模块30进行升降运动；

所述检测模块50能够在所述控制模块40的控制下旋转带动待检测样品分离并进入检测槽，以及在所述待检测样品被温度处理后所述检测模块50能够在所述控制模块40的控制下向所述待检测样品发出检测光，并接收所述待检测样品经过所述检测光照射后形成的出射光；

所述温控模块30能够在所述控制模块40的控制下对所述待检测样品进行温度控制；

所述控制模块40用于获取所述出射光的数据信号，并对所述出射光的数据信号进行数据分析处理，得到检测结果。

本发明提供的用于微流控芯片检测的检测装置，通过控制模块控制温控模块对待检测样品温度控制，并通过对待检测形成的出射光进行数据分析处理得到检测结果，本发明提供的用于微流控芯片检测的检测装置具有操作简单、自动化程度高的优势，对操作者操作水平无需特殊要求，只需要将待检测样品添加到检测模块中，即可实现检测的完全的自动化，且本发明提供的用于微流控芯片检测的检测装置具有体积小、重量轻以及便于携带的优势。

具体地，如图3和图4所示，所述壳体10包括上壳101、下壳102、前舱门103、扫描区盖板104、后盖板105和透明贴膜106； 其中透明贴膜106的四周的非透明区贴到上壳101的前端开口的端面上，中间透明区与触控液晶屏402紧密贴合， 能够起到美观和保护液晶屏的作用。

具体地，如图5所示，所述温控模块30包括风扇控温模组306和温控传感器307，所述温控传感器307和所述风扇控温模组306均与所述控制模块40连接，所述温控传感器307用于检测所述待检测样品的温度，所述风扇控温模组306用于对所述待检测样品进行温度控制。

进一步具体地，所述温控模块30还包括过温保护温控器308，所述过温保护温控器308与所述控制模块40连接，所述过温保护温控器308用于在所述温控模块30出现工作异常状况时进行的高温安全保护。

具体地，所述温控模块30包括下外壳301、上外壳302、上盖板303、下内盖304和上内盖305，所述下外壳301、上外壳302和上盖板303组成封闭的温控外腔，所述上内盖304和所述下内盖305组成与所述温控外腔连通的温控内腔，所述温控传感器307位于所述温控内腔内，所述风扇控温模组306和过温保护温控器308均位于所述温控外腔内。

应当理解的是，如图5所示，温控模块30主要包括：下外壳301、上外壳302、上盖板303、下内盖304、上内盖305、风扇控温模组306、温控传感器307和过温保护温控器308。

在具体应用中，下外壳301、上外壳302和上盖板303共同构成一个封闭的温控外腔，上内盖和下内盖构成一个与温控外腔相通的温控内腔；控制模块40控制温控模块30中的风扇控温模组306开始工作，温控腔内的温度逐渐升高或降低，当温控传感器307探测到温度达到要求后，控制模块40控制风扇控温模组306进入恒温工作状态，过温保护温控器308是温控模块出现异常工作状况的高温安全保护。

作为所述提升组件60的具体实施方式，如图6和图7所示，所述提升组件60包括电机601、凸轮机构603、摆臂604、转轴605、转动滑套606和微动开关608，所述电机601与所述控制模块40通信连接，所述凸轮机构603与所述电机601的电机轴连接，所述摆臂604通过所述转动滑套606与所述温控模块30连接，所述转轴605与所述摆臂604连接，所述微动开关608设置在所述电机601上且与所述控制模块40通信连接，所述电机601的电机轴的旋转能够带动所述凸轮机构603的旋转，所述摆臂604能够在所述凸轮机构603的作用下绕所述转轴605做旋转运动，且所述摆臂604能够带动所述温控模块30进行升降运动，所述微动开关608能够在所述摆臂604的触发下控制电机601停止转动。

需要说明的是，为了实现对电机601的安装，所述提升组件60还包括电机支架602，为了实现对转轴605的安装，所述提升组件60还包括支点固定板 607。

具体地，提升组件60主要包括: 电机601、电机支架602、凸轮机构603、摆臂604、转轴605、转动滑套606、支点固定板607和微动开关608。其中凸轮机构603的结构形式可以是一个简单的偏心轮， 也可以是由几个构件组合的具有偏心效果的机构。其中电机601和微动开关608均与控制模块40通信连接。

所述提升组件60的工作原理为控制模块40给电机601供电使其工作，电机601驱动电机轴旋转从而带动固定在电机轴上的凸轮机构603作旋转运动，当凸轮机构603的高点与摆臂604的一端接触的时候，摆臂604在凸轮机构603压力的作用下，开始绕转轴605做旋转运动，使得摆臂604被压的一端向下运动，另一端向上运动，由于摆臂604的另一端通过转动滑套606与温控模块30上部的热室上外壳303上的轴状结构连接，所以摆臂604另一端的向上运动会带动温控模块30的上部向上运动，当凸轮机构603的高点转到最下端的时候，摆臂604的一端触发微动开关608，电机601停止转动，这时温控模块30的上部保持高位不动；当控制模块40再次给电机601供电，在电机601的带动下凸轮机构603的高点向上旋转，温控模块30的上部向下运动并回到初始位置，至此，提升组件60的一个升降运动周期完成。

需要说明的是，所述提升组件60用于提升温控模块30的上部，以便温控模块30的下部能够顺利地进出壳体。

作为所述检测模块50的具体实施方式，如图8所示，所述检测模块50包括：激发光源单元505和接收探测单元506，所述激发光源单元505和所述接收探测单元506均与所述控制模块40连接，所述激发光源单元505能够在所述控制模块40的控制下向所述待检测样品发出检测光，所述接收探测单元506能够接收所述待检测样品经过所述检测光照射后形成的出射光，且能够向所述控制模块40发送接收到的所述出射光的数据信号。

需要说明的是，所述激发光源单元505由LED光源、滤光片、透镜和发射固定座构成， LED光源与控制模块通讯连接，位于温控模块30的后部，其外形与温控模块30下部的缺口贴合，将温控模块30封闭。所述接收探测单元506由透镜、光纤、滤光片、接收固定座和PD接收板组成，位于激发光源单元505的后部。

进一步具体地，所述检测模块50包括：检测芯片100、锁紧机构501、旋转驱动部502、保持结构503和直线驱动部504；

所述检测芯片100设置在所述锁紧机构501上，所述检测芯片100用于承载所述待检测样品，所述旋转驱动部502分别与所述锁紧机构501和所述控制模块40连接，所述旋转驱动部502能够在所述控制模块40的控制下旋转，所述检测芯片100能够在所述旋转驱动部502的旋转下转动，所述保持结构503与所述旋转驱动部502连接，所述锁紧机构501设置在所述保持结构503上，所述直线驱动结构504与所述保持结构503连接，所述保持结构503能够在所述直线驱动部504的作用下弹出到所述壳体10外或收回到预设固定位置。

进一步具体地，所述保持结构503包括：进出舱架503-1和传动齿条503-2，所述进出舱架503-1与所述旋转驱动部502连接，所述传动齿条503-2与所述直线驱动部504连接；

所述直线驱动部504包括步进电机504-1和齿轮504-2，所述步进电机504-1与所述齿轮504-2连接，所述齿轮504-2与所述传动齿条503-2连接。

具体地，所述传动齿条503-2固定在所述进出舱架503-1上，所述进出舱架503-1中间设置有一圆孔，用于安装旋转驱动部502。

具体地，所述齿轮设置在所述步进电机504-1的轴上，所述步进电机504-1旋转带动齿轮旋转，旋转的齿轮带动传动齿条503-1做直线运动，从而是保持结构503做进出舱运动。

需要说明的是，所述检测芯片100的中间设置有一个圆形孔，所述圆形孔内有三个定位块和一个锁紧孔结构，所述锁紧机构501由一个卡盘组件构成，卡盘组件有三个定位凹槽和三个锁紧件，所述检测芯片100通过所述定位块与所述锁紧机构501的所述定位凹槽连接，所述检测芯片100通过所述锁紧孔与所述锁紧机构501的锁紧件连接。

优选地，所述旋转驱动部502具体可以为步进电机，所述旋转驱动部502能够带动所述锁紧机构501旋转，进而带动检测芯片100旋转。

为了实现对待检测样品的检测跟踪，如图1和图9所示，所述用于微流控芯片检测的检测装置包括扫描模块20，所述扫描模块20分别与所述控制模块40和所述检测模块50连接，所述扫描模块20用于扫描所述检测芯片100的二维码。

可以理解的是，所述检测芯片100上设置有二维码，二维码对应存储该检测芯片100的数据信息，例如，待检测样品的检测指标等。

优选地，如图9所示，所述控制模块40包括主控板401和触控液晶屏402，所述触控液晶屏402、温控模块30、检测模块50和提升组件均60与所述主控板401连接，所述触控液晶屏402能够在所述主控板401的控制下显示所述检测结果。

另外，如图1、图2和图9所示，本发明提供的用于微流控芯片检测的检测装置还包括电源71、冷却风扇72、扬声器73和打印模块74。具体地，所述电源71用于提供所述用于微流控芯片检测的检测装置的工作电源；所述冷却风扇72位于壳体10内部右侧靠下的中间部位，主要用于降低壳体10内部的温度，冷却风扇72与控制模块40通信连接；所述扬声器73位于壳体10内部左侧靠下的中间部位，用于语音提示和播报信息，扬声器73与控制模块40通信连接；所述打印模块74是一个微型打印机，它位于壳体10内部的顶部，上壳靠后的中间部位开了一个方形孔（也可以是其他形状， 视打印机而定）， 用于安放打印模块74，打印模块74与控制模块40通信连接。

下面结合图1至图10对本发明提供的用于微流控芯片检测的检测装置的工作原理进行详细说明。

在具体检测时，将待检测样品加入检测芯片100中，然后将检测芯片100带二维码的一侧朝上放入扫描模块20处，二维码要对准扫描摄像头202的扫描区域，二维码信息被识别后，控制模块40控制提升装置工作，将温控模块30的上部向上提起，检测模块50的保持结构503弹出（参加附图10）， 将检测芯片100放置到锁紧机构501上，在触控液晶屏402上触摸检测图标，保持结构503进入壳体10内，提升组件60再次工作，将温控模块30的上部放下，这时温控模块30的上部和下部完全闭合，使检测芯片100完全处于密闭的温控模块30中，通过控制模块40控制旋转驱动部502旋转，带动检测芯片100转动，检测芯片100中的待检测样品在离心力的作用下分离并进入检测槽，待检测样品完全进入检测槽后，旋转驱动部502停止转动，在控制模块40的控制下，温控模块30中的风扇控温模组306开始工作，当检测芯片100检测槽的温度达到测试要求后，激发光源单元505开始发出一定波长的检测光，检测光照到检测槽的待检测样品上激发的出射光由接收探测单元506接收， 接收后将数据传输至控制模块40， 控制模块40对接收的数据进行分析处理，得到检测判定结果，可以通过触控液晶屏402显示该检测结果。

因此，本发明提供的用于微流控芯片检测的检测装置，完全符合便携式、操作简单、高自动化和高效率的需求；且体积小、重量轻， 便于携带。 另外，各部件结构紧凑， 通过各部件的合理布局缩小了装置的体积，通过内部结构件的轻量化设计减小了装置的重量，壳体外侧底部左右两侧的凹进结构设计， 便于装置的搬运。本发明提供的用于微流控芯片检测的检测装置还具有操作简单、自动化程度高的优势，对操作者操作水平无特殊要求， 只需将待检组分加入芯片中， 芯片从离心到检测完全自动化实现，且效率高多指标可以同时检测，检测时间短。

可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本发明的原理而采用的示例性实施方式，然而本发明并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本发明的精神和实质的情况下，可以做出各种变型和改进，这些变型和改进也视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种用于微流控芯片检测的检测装置，其特征在于，所述用于微流控芯片检测的检测装置包括：壳体、温控模块、控制模块、检测模块和提升组件，所述温控模块、控制模块、检测模块和提升组件均设置在所述壳体内，所述温控模块、检测模块和提升组件均与所述控制模块连接，所述提升组件与所述温控模块连接，所述温控模块与所述检测模块连接，所述检测模块预设待检测样品；

所述提升组件用于在所述控制模块的控制下带动所述温控模块进行升降运动；

所述检测模块能够在所述控制模块的控制下旋转带动待检测样品分离并进入检测槽，以及在所述待检测样品被温度处理后所述检测模块能够在所述控制模块的控制下向所述待检测样品发出检测光，并接收所述待检测样品经过所述检测光照射后形成的出射光；

所述温控模块能够在所述控制模块的控制下对所述待检测样品进行温度控制；

所述控制模块用于获取所述出射光的数据信号，并对所述出射光的数据信号进行数据分析处理，得到检测结果。

2.根据权利要求1所述的用于微流控芯片检测的检测装置，其特征在于，所述温控模块包括风扇控温模组和温控传感器，所述温控传感器和所述风扇控温模组均与所述控制模块连接，所述温控传感器用于检测所述待检测样品的温度，所述风扇控温模组用于对所述待检测样品进行温度控制。

3.根据权利要求2所述的用于微流控芯片检测的检测装置，其特征在于，所述温控模块还包括过温保护温控器，所述过温保护温控器与所述控制模块连接，所述过温保护温控器用于在所述温控模块出现工作异常状况时进行的高温安全保护。

4.根据权利要求3所述的用于微流控芯片检测的检测装置，其特征在于，所述温控模块包括下外壳、上外壳、上盖板、下内盖和上内盖，所述下外壳、上外壳和上盖板组成封闭的温控外腔，所述上内盖和所述下内盖组成与所述温控外腔连通的温控内腔，所述温控传感器位于所述温控内腔内，所述风扇控温模组和过温保护温控器均位于所述温控外腔内。

5.根据权利要求1所述的用于微流控芯片检测的检测装置，其特征在于，所述提升组件包括电机、凸轮机构、摆臂、转轴、转动滑套和微动开关，所述电机与所述控制模块通信连接，所述凸轮机构与所述电机的电机轴连接，所述摆臂通过所述转动滑套与所述温控模块连接，所述转轴与所述摆臂连接，所述微动开关设置在所述电机上且与所述控制模块通信连接，所述电机的电机轴的旋转能够带动所述凸轮机构的旋转，所述摆臂能够在所述凸轮机构的作用下绕所述转轴做旋转运动，且所述摆臂能够带动所述温控模块进行升降运动，所述微动开关能够在所述摆臂的触发下控制电机停止转动。

6.根据权利要求1所述的用于微流控芯片检测的检测装置，其特征在于，所述检测模块包括：激发光源单元和接收探测单元，所述激发光源单元和所述接收探测单元均与所述控制模块连接，所述激发光源单元能够在所述控制模块的控制下向所述待检测样品发出检测光，所述接收探测单元能够接收所述待检测样品经过所述检测光照射后形成的出射光，且能够向所述控制模块发送接收到的所述出射光的数据信号。

7.根据权利要求6所述的用于微流控芯片检测的检测装置，其特征在于，所述检测模块包括：检测芯片、锁紧机构、旋转驱动部、保持结构和直线驱动部；

所述检测芯片设置在所述锁紧机构上，所述检测芯片用于承载所述待检测样品，所述旋转驱动部分别与所述锁紧机构和所述控制模块连接，所述旋转驱动部能够在所述控制模块的控制下旋转，所述检测芯片能够在所述旋转驱动部的旋转下转动，所述保持结构与所述旋转驱动部连接，所述锁紧机构设置在所述保持结构上，所述直线驱动结构与所述保持结构连接，所述保持结构能够在所述直线驱动部的作用下弹出到所述壳体外或收回到预设固定位置。

8.根据权利要求7所述的用于微流控芯片检测的检测装置，其特征在于，所述保持结构包括：进出舱架和传动齿条，所述进出舱架与所述旋转驱动部连接，所述传动齿条与所述直线驱动部连接；

所述直线驱动部包括步进电机和齿轮，所述步进电机与所述齿轮连接，所述齿轮与所述传动齿条连接。

9.根据权利要求7所述的用于微流控芯片检测的检测装置，其特征在于，所述用于微流控芯片检测的检测装置包括扫描模块，所述扫描模块分别与所述控制模块和所述检测模块连接，所述扫描模块用于扫描所述检测芯片的二维码。

10.根据权利要求1至9中任意一项所述的用于微流控芯片检测的检测装置，其特征在于，所述控制模块包括主控板和触控液晶屏，所述触控液晶屏、温控模块、检测模块和提升组件均与所述主控板连接，所述触控液晶屏能够在所述主控板的控制下显示所述检测结果。