CN109444440B - 一种具有翻盖式控温腔室的离心式微流控检测仪 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有翻盖式控温腔室的离心式微流控检测仪。所述检测仪包括检测仪腔体和设于腔体内的控温腔室、旋转电机组件和检测器组件；控温腔室为由上端盖、筒体和下端盖由上而下依次配合形成的密闭腔室；上端盖全部或部分连接于上盖内；上盖设于检测仪腔体顶部的开口处，且与检测仪腔体为翻盖式配合，当上盖关闭时，上端盖与筒体密封配合；上端盖和下端盖的外表面均贴附控温器；控温腔室内设有托盘。本发明采用了扁平腔室缩小了控温空间的体积，并优化了控温扁平腔室的外部风道结构，设计了特定位置的进出风口、引导风道和导风板，增加了各接缝处、翻盖活动部件的密封特性，从而能够快速准确地进行控制内部腔室的温度。

Description

一种具有翻盖式控温腔室的离心式微流控检测仪

技术领域

本发明涉及一种离心式微流控检测仪，具体涉及一种具有翻盖式控温腔室的离心式微流控检测仪。

背景技术

离心式微流控技术是微流控技术的一个分支，指的是采用离心力来驱动液体的微流控技术，通过芯片设计和离心程序的控制等可以将样品处理、生化反应、结果检测等单元操作集成于一张芯片中。该技术可追溯至二十世纪六十年代末，Anderson等人于1969年报道了一款离心式的分析仪，样品和试剂加在碟片的中央，离心可使其流入外侧的小室，通过电机的旋转可以让外侧的各个小室依次经过光源处并检测反应结果，从而实现多个样本的同时分析。在该领域内已有一些成功案例，如1995年美国Abaxis公司推出一款便携式的血液生化分析仪Piccolo Xpress，整个系统可自动化地实现样品处理、生化反应、结果检测等过程，实现了“样本进-结果出”的分析。2014年，博奥生物推出的RTisochip恒温核酸分析仪。同时3M、Roche、Samsung等公司也开始有离心式微流控分析系统的产品问世。

在现有的微流控设备中均需在对微流控芯片进行高速离心的同时，控制并调节微流控芯片所在腔室内的温度，目前采用的方案都是托盘水平出仓式设计，如PiccoloXpress所采用只弹出芯片托盘的结构(类似DVD机光盘出仓)，以及RTisochip所采用的弹出电机轴和芯片托盘的结构。水平出仓的方案对用户产生机械损伤的风险较大，需要预留出仓空间占地面积较大；而且由于电机轴和芯片托盘结构相对内部光学检测器件的位置，在进出仓过程中在不停变化，难以保证离心电机的轴心与光检测点的相对位置，即芯片的定位精度较差，适用于对微流控芯片偏心度、定位精度要求不高的场合。

而采用从顶部打开的翻盖式结构，占地空间小，更适合便携、床旁或快速检测的需求；上翻盖式无需调整离心部件的结构，对离心电机轴心定位、转速精度等无影响，更符合模块化设计的思路。上翻盖式结构在传统的离心机中已广泛应用，且其成本和性能已较为优异，其中冷冻离心机也具备控温功能，但冷冻离心机的控温腔依然存在三大主要问题：

1、冷冻腔室的温度从室温调整到设定温度的时间较长，通常需要10～20min，变温(预冷)时间长，不适用于快速检测的应用，也不适用于温度快速响应(如PCR)等的应用场合；且冷冻离心机的温度调整范围通常适用于低温区间，如-5～30℃，不适用于体外诊断试剂(37℃)、核酸扩增仪(60～95℃)等较高温度的应用场景。

2、冷冻离心机常用于较大尺寸的离心管，仪器尺寸大，不适用于床旁、便携式的应用场景；腔室多为高度较高的圆环柱，并不适用于扁平状的微流控芯片；最为关键的是，该结构不具备对离心管、离心部件进行检测分析的功能。

3、离心机在长期运转后，由于电机发热并轴向传导、转子与空气高速摩擦生热等导致的，离心组件内(如离心管、离心部件中的)试液温升通常能达到数度，这些影响通常是由制冷控温模块消除掉，采用的空气压缩机方案体积大成本高。

因此，针对当前离心式微流控检测设备的离心功能、控温功能、占地面积、定位精度等的综合需求，亟需提供一套创新型、紧凑型、经济实用的解决方案。

发明内容

本发明的目的是提供一种离心式微流控检测仪，解决了目前常规离心式微流控检测仪采用水平出仓方式时存在的问题：由齿轮、齿条或皮带带动核心部件运动，存在对用户的机械损伤风险，需要更多的水平占地面积，离心电机轴心与光检测点间的定位精度不高等问题；本发明通过采用上下翻盖式的设计，同时也避免了现有冷冻离心机存在的腔室过大、温度调整时间过长、控温范围不足、不能集成检测分析功能等问题，并兼顾解决电机发热后轴向转导热量、转子摩擦发热等自发热量在腔室内积累的问题。

本发明所提供的离心式微流控检测仪，包括检测仪腔体和设于所述检测仪腔体内的控温腔室、旋转电机组件和检测器组件；

所述控温腔室为由上端盖、筒体和下端盖由上而下依次配合形成的密闭腔室；

所述筒体的径高比范围为6～16，具体地，所述筒体的高度范围可为7～12mm，直径范围可为8～11cm；

所述上端盖全部或部分连接于一上盖内，上端盖整体为圆形；

所述上盖设于所述检测仪腔体顶部的开口处，且与所述检测仪腔体为翻盖式配合，当所述上盖关闭时，所述上端盖与所述筒体密封配合；当所述上盖打开时，所述上端盖与所述筒体分离并形成无障碍空间，因此可以通过翻盖的形式对微流控芯片进行取放；

所述上端盖的外表面和所述下端盖的外表面均贴附有控温器；

所述控温腔室内设有用于放置微流控芯片的托盘；

所述旋转电机组件控制所述托盘旋转；

所述检测器组件用于检测所述微流控芯片内的液体。

上述离心式微流控检测仪中，所述上盖还包括上盖外板和与之配合的台体状上盖内板，所述上盖内板的下部为突出的圆台部分，上部为倾斜状平板；所述上盖外板、所述上盖内板和所述上端盖围成一腔室A，贴附于所述上端盖外表面的所述控温器位于所述腔室A中；所述控温器的形状与尺寸应与所述腔室A的底面(即所述上端盖的外表面)相当或略小。

所述上盖与所述筒体接触处还设有橡胶密封圈A，进而橡胶密封圈A在所述上盖合上时将处于压缩状态，确保空气不能从水平翻盖处进入至所述控温腔室内；

所述腔室A的竖侧壁上设有相对设置的入风口A和出风口A，具体地，可采用如下结构：在所述上盖外板和所述上盖内板的竖侧面的相应位置处均设置所述入风口A，对应地可在左右两个侧面均设置所述入风口A；远离所述入风口A的、所述上盖内板的衔接竖面上设有出风口A；

所述检测仪腔体内形成所述腔室A的部分，除了上述入风口、出风口外，均通过胶粘接、添加硅胶圈等密封方式实现密封，确保无气流间隙；

所述检测仪腔体内设有一竖直隔板，所述竖直隔板、所述检测器组件与所述检测仪腔体的侧壁和底部形成一远离腔室A的腔室B；所述竖直隔板上与所述出风口A的位置相应处设有出风口B1；

形成所述腔室B的所述检测仪腔体的侧壁上设有出风口B2，优选远离所述出风口B1的侧壁(即背部侧壁)上设置所述出风口B2，优选在所述出风口B2处设置出风风扇，起到向外部排风的作用；

即，所述腔室A和所述腔室B上部形成上通风风道实现对所述控温腔室的温度控制：所述上盖关闭时，所述出风口A和所述出风口A连接检测仪腔体；气流从所述入风口A和所述入风口A进入至腔室A中，并拂过贴附于所述上端盖上的所述控温器的上表面，再依次穿过所述出风口A、所述出风口B1、所述腔室B，最后由所述出风口B2排出。

所述检测仪腔体内形成所述腔室B的部分，除了上述出风口外，均通过胶粘接、添加硅胶圈等密封方式实现密封，确保无气流间隙。

上述离心式微流控检测仪中，所述下端盖与所述检测仪腔体的侧壁和所述检测器组件密封配合，所述下端盖、所述检测仪腔体的下端侧壁和底部与所述检测器组件形成一腔室C；贴附于所述下端盖外表面的所述控温器位于所述腔室C中；所述控温器的形状与尺寸应与腔室C的上面，即上端盖的外表面，相当或略小。

上述检测仪腔体内形成所述腔室C的部分，除了上述入风口、出风口外，均通过胶粘接、添加硅胶圈等密封方式实现密封，确保无气流间隙；

形成所述腔室C的所述检测仪腔体的下端竖侧壁上设有入风口C，优选在下端的左右两个侧壁上均设置所述入风口C，所述检测器组件上设有出风口C，优选在其高度的中部设置两个所述出风口C；

即，所述腔室C和所述腔室B下部形成下通风风道实现对所述控温腔室的温度控制：气流从所述入风口C进入至所述腔室C中，并拂过贴附于所述下端盖上的所述薄型控温器的下表面，再依次穿过所述出风口C和所述腔室B，最后由所述出风口B2排出。

上述离心式微流控检测仪中，所述检测仪腔体内于所述检测器组件的下部还设有一水平方向的导风板，所述导风板与所述检测仪腔体的侧壁和所述检测器组件密封配合，进而所述导风板与竖直方向的所述检测器组件一起将对气体流动产生阻隔，使得下通风风道的风均由出风口C进入腔室B。

上述上下通风风道的导流设置，能够使受控气流从仪器侧前方进入、后方排除，流过所述控温腔室的上端盖和下端盖(控温器)，带走需要耗散掉的热量，使得所述控温腔室内的温度保持稳定或尽快达到平衡。这些热量的来源包括所述薄型控温器制冷或加热时产生的热量，从所述控温腔室向外辐射的热量，所述旋转电机组件、所述检测器组件等工作时产生的热量。

上述密闭的控温腔室设置，确保了在此过程中无其它气流进入扁平的控温腔室，从而避免了气流对腔室内芯片和检测系统的影响，并提高了散热效率。

本发明中，所述控温器可为薄型控温器，所述薄型控温器可以为电阻式加热膜或者热电半导体控温元件。当采用电阻式加热膜式可提供大于室温的工作环境，适用于37～95℃的较高温场合，升温速率快；当采用热电半导体控温元件，如薄片帕尔贴时既可以制冷也可以制热，适用于4～60℃等工作环境。控温器上还可设置用于限定温度的过热保护开关，以及用于测量表面温度的温度传感器。它们均紧密固定控温腔室的外表面，固定方式包括但不限于在贴合面使用导热硅脂、固定胶，或在金属控温腔室外表面设置螺纹孔通过螺纹连接固定。

上述离心式微流控检测仪中，所述筒体为竖直的圆柱环或外弧型的圆环；当部分所述上端盖连接于所述上盖上时，连接于所述上盖上的所述上端盖部分呈半圆形或其他形状，即所述上端盖的弦(包括直径)将其分成连接与未连接的两部分。连接部分的大小视所述微流控芯片的大小、所述检测器组件的尺寸的不同而相应选择。未嵌入所述上盖的部分所述上端盖将直接固定于所述检测仪腔体的侧壁上，并设置于所述出风口B1的下方。

上述离心式微流控检测仪中，所述出风口B1内设有下倾斜百叶，确保开盖时，无污染物或过量光进入腔室B内。

所述隔板上于所述出风口B的下部设有照明灯，该照明灯在合盖时处于熄灭状态，在开盖时处于点亮状态，用于放置芯片时照亮恒温腔室。

上述离心式微流控检测仪中，所述上盖与所述检测仪腔体通过弹簧铰链结构形成翻盖式配合，具体地，在所述上盖的后端部设置有铰链的插轴，其设置于所述上盖外板的暗孔内，在所述检测仪腔体的侧壁顶部设置有铰链的弹簧，所述弹簧铰链结构在所述上盖打开时处于弹簧延伸状态，在所述上盖合上时处于弹簧压缩状态。

所述出风口B1设置于所述上盖与所述检测仪腔体翻盖配合的面连接处的竖直隔板上，并竖直设置，数目可以为两个或多个；出风口B1边缘设置橡胶密封圈B。

当上盖关闭时，橡胶密封圈A和橡胶密封圈B均将压缩，确保空气不能从翻盖水平前沿和竖直缝隙处进入至所述控温腔室内，同时出风口A和出风口B1实现面状对接，无空气从竖直隔板处外溢或进入所述控温腔室内。

所述上盖与所述检测仪腔体铰链连接处的上端部设有外延板以及监测所述外延板位置的位置传感器，用于判断控所述控温腔室是否密封，所述位置传感器可为U型光电传感器或者接触开关；

所述上盖与所述检测仪腔体还通过锁舌与锁芯结构的配合方式配合，所述锁舌设于所述上盖上，所述锁芯结构设于所述检测仪腔体的前侧壁上，用于在合盖时关闭所述控温腔室，且在离心时将仪器锁死，使得用户无法从外部打开，消除高速离心时的安全隐患。

上述离心式微流控检测仪中，所述下端盖通过其边缘设置的多个直角与所述检测器组件外形的直角轮廓密封配合，两者之间无供气流流动的缝隙，在直角边缘与所述检测器组件的压接处，粘贴窄橡胶条或者涂覆密封胶；

所述下端盖的圆形边缘与所述检测仪腔体的侧壁密封配合；

所述检测器组件的探头通过所述下端盖的边缘处设置的检测通孔嵌入至所述控温腔室内。

具体地，所述下端盖的外表面设置若干个螺纹柱，所述控温器通过所述螺纹柱固定于所述下端盖上；

所述下端盖的中央设有一圆形通孔A，所述下端盖上贴附的所述控温器在所述圆形通孔A的相应位置处设有一圆形通孔B，所述圆形通孔B的直径大于所述圆形通孔A的直径，暴露在所述下端盖外侧。

上述离心式微流控检测仪中，所述旋转电机组件包括依次配合的旋转电机、离心轴套和所述托盘；

所述托盘的上端部设置于所述控温腔室内，并用于在离心控制与检测中承载微流控芯片，所述托盘的下端部穿过所述下端盖上设置的圆形通孔，并伸入至腔室C内；

位于所述圆形通孔A与所述圆形通孔B之间设置有一挡风墙，所述挡风墙为一圆环，高度与所述托盘下半部伸出所述控温腔室的长度相当或更高，所述挡风墙将托盘下半部包围起来，用于避免风扇气流直接进入所述控温腔室，所述挡风墙固定于所述下端盖上。

所述离心轴套与所述托盘之间设有隔热垫片，用于消除电机热量沿轴向传导至所述控温腔室。

本发明离心式微流控检测仪中，所述控温腔室(上端盖、下端盖和筒体)均可采用导热材料；或者所述上端盖和所述下端盖采用导热材料，所述筒体采用其他材料。所述导热材料可为但不限于铜、铝、铁、银、石墨以及铜、铝、银的合金，如紫铜、铜铝合金等。

所述检测仪腔体采用的材料可为但不限于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、环烯烃类共聚物等。

所述筒体构成控温腔室的侧壁，筒体可采用上述导热材料，也可以采用与检测仪腔体相同的材料。当采用与检测仪腔体相同的材料时，可在该筒体外侧贴附隔热圈。

所述隔热圈垫片、隔热圈采用导热系数较小的材料，如POM乙缩醛共聚物、氧化锆纤维、岩棉板、陶瓷、ABS塑料、特氟龙等。

采用本发明离心式微流控检测仪进行检测时，可按照下述步骤进行：

1、用户向上打开翻盖式控温腔室的上盖，将待检测的扁平微流控芯片放置于托盘上，确认无误后向下合上控温腔室的上盖，并设置检测流程；

2、位置传感器判断控温腔室上盖已经密封后，进入相应控制与检测流程，包括：

A、锁芯结构进入自锁状态，旋转电机驱动托盘并带动微流控芯片旋转，旋转速度、方向、加速度、时间可相应设置；

B、薄型控温器调节控温腔室内的温度，散热风扇开启，并通过位于控温腔室一侧的温度探测器读取实时温度，进而对控温器或散热风扇转速进行修正，使得恒温腔室内的温度处于设定值；

C、检测器组件对微流控芯片内的样品进行检测。

3、检测完成，散热风扇继续向外排风，进而外界空气通过进气口进入控温腔室，使得控温腔室恢复到室温。

4、锁芯结构解除自锁状态，用户可向上打开翻盖式控温腔室的上盖，取出已使用的微流控芯片，即完成本次检测。

本发明通过控温腔室上盖向上翻盖式的结构，避免了水平进出仓方案带来的机械损伤风险、需要更多占地面积的问题；保持了离心电机、芯片托盘、光学检测系统位置的相对固定，保证了离心电机轴心与光检测点间的定位精度。

本发明采用了扁平腔室缩小了控温空间的体积，并优化了控温扁平腔室的外部风道结构，设计了特定位置的进出风口、引导风道和导风板，增加了各接缝处、翻盖活动部件的密封特性，避免了反应腔室外界(包括仪器内和仪器外环境)环境对反应腔室内部温度产生影响，从而能够快速准确地进行控制内部腔室的温度。

附图说明

图1为本发明离心检测仪的侧视图(图1(a)为控温腔室处于打开状态时，图1(b)为控温腔室处于关闭状态时)。

图2为本发明离心检测仪的整体示意图(控温腔室处于打开状态时)。

图3是本发明图8中沿A-A线的侧向剖视图。

图4为本发明离心检测仪的等轴侧视图。

图5为本发明离心检测仪内部结构示意图。

图6为本发明离心检测仪的控温腔室的上下风道示意图。

图7为本发明离心检测仪的控温腔室的下端盖的示意图。

图8为本发明离心检测仪的主视图(控温腔室处于打开状态时，部分剖视)。

图中各标记如下：

1检测仪腔体、13入风口C、131隔热圈、132出风口B1、133侧壁顶部、134橡胶密封圈A、135锁芯结构、136橡胶密封圈B、14导风板、16出风口B2、2上盖、22上盖外板、221，231入风口A、222外延板、223后端部暗孔、23上盖内板、232出风口A、233铰链暗孔、235锁舌、3控温腔室、32上端盖、33下端盖、332直角、333螺纹柱、334圆形通孔、338检测通孔、34照明灯；4旋转电机组件、40旋转电机、41离心轴套、42隔热垫片、43挡风墙、45托盘、5扁平微流控芯片、6出风风扇、73薄型控温器、8检测器组件、82位置传感器、83出风口C。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步说明，但本发明并不局限于以下实施例。

本发明提供的离心式微流控检测仪，包括检测仪腔体1、上盖2和设于检测仪腔体1内的控温腔室3、旋转电机组件4、出风风扇6和检测器组件8。

其中，控温腔室3为由上端盖32、圆柱筒体和下端盖33由上至下依次配合形成的密闭腔室，圆柱筒体的径高比为范围为6～16，筒体的高度范围为7～12mm，筒体的直径范围为8～11cm，即为一扁平状的腔室。上端盖32的外表面贴附有与其形状大小一致的薄型控温器(图中未标识)，下端盖33的外表面贴附有与其形状大小一致的薄型控温器73，采用的薄型控温器可以为电阻式加热膜或者热电半导体控温元件。当采用电阻式加热膜式可提供大于室温的工作环境，适用于37～95℃的较高温场合，升温速率快；当采用热电半导体控温元件，如薄片帕尔贴时既可以制冷也可以制热，适用于4～60℃等工作环境。它们均紧密固定在上端盖32和下端盖33的外表面。上端盖32全部或部分连接于上盖2上，上盖2设于检测仪腔体1顶部的开口处。上盖2与检测仪腔体1为翻盖式配合，图1(a)为处于打开状态时的示意图，图1(b)为处于关闭状态的示意图。当上盖2关闭时，上端盖32与圆柱筒体密封配合；当上盖2打开时，上端盖32与圆柱筒体分离并形成无障碍空间，因此可以通过翻盖的形式对扁平微流控芯片5进行取放。当上端盖32部分连接于上盖2上时，其呈半圆形或月牙形结构，如图4和图5所示，其尺寸视扁平微流控芯片5的大小、检测器组件8的尺寸的不同而相应选择。未嵌入上盖2的部分上端盖32将直接固定于检测仪腔体1后端的侧壁上，并位于通风口B1的下方。

本发明离心式微流控检测仪中，上盖2与检测仪腔体1的侧壁通过弹簧铰链结构形成翻盖式配合，具体地，如图2和图3所示，在上盖2的后端部铰链暗孔233内设置有铰链的插轴，铰链插轴安装时还将穿过上盖外板22的后端部暗孔223，在检测仪腔体1的侧壁顶部133设置有铰链的弹簧，该弹簧铰链结构在上盖2打开时处于弹簧延伸状态，在上盖2合上时处于弹簧压缩状。如图5和图6所示，上盖2与检测仪腔体1连接处的上端部设有外延板222以及监测外延板222位置的位置传感器82，用于判断控温腔室3是否密封，位置传感器82可为U型光电传感器或者接触开关。如图4所示，上盖2与检测仪腔体1通过锁舌235与锁芯结构135的配合方式配合，锁舌235设于上盖2上，锁芯结构135设于检测仪腔体1前面的侧壁上，用于在合盖时关闭控温腔室3，且在离心时将仪器锁死，使得用户无法从外部打开，消除高速离心时的安全隐患。

如图7所示，下端盖33通过其边缘设置的多个直角332与检测器组件8的直角轮廓密封配合，使得两者之间无供气流流动的缝隙，可通过在直角332边缘与检测器组件8的压接处，粘贴窄橡胶条或者涂覆密封胶。下端盖33的圆形边缘与检测仪腔体1的侧壁密封配合，具体地，下端盖33的外表面设置多个螺纹柱333，薄型控温器73通过螺纹柱333固定于下端盖33上。下端盖33的中央设有一圆形通孔A，下端盖33上贴附的薄型控温器73在圆形通孔A的相应位置处设有一圆形通孔B，圆形通孔B的直径大于圆形通孔A的直径，暴露在下端盖33外侧。检测器组件8的探头通过下端盖33的边缘处设置的检测通孔338嵌入至控温腔室3内，用于检测扁平微流控芯片5内的流体。下端盖33中部设置的圆形通孔334可穿过托盘45的下半部，并将托盘45的上半部圆台置于控温腔室3内，托盘45用于放置扁平微流控芯片5。

如图2所示，上盖2包括上盖外板22和与之配合的台体状上盖内板23，上盖内板23的下部为突出的圆台部分，上部为倾斜状平板；上盖外板22、上盖内板23和上端盖32围成一腔室A，贴附于上端盖32外表面的薄型控温器位于腔室A中，薄型控温器的形状与尺寸应与腔室A的底面，即上端盖32的外表面，相当或略小。上盖2与圆柱筒体接触处还设有橡胶密封圈A134，进而橡胶密封圈在上盖2合上时将处于压缩状态，确保空气不能从翻盖处进入至控温腔室3内。为了实现对控温腔室3的温度控制，在控温腔室3的上部设置上通风风道：如图2和图4所示，上盖外板22的每个竖侧面设有入风口A221，上盖内板23的竖面上与入风口A221的位置相应处设有入风口A231，远离入风口A221的上盖内板23的衔接竖面上设有出风口A232，为了将控温腔室3内的气流引出，在检测仪腔体1内设有一竖直隔板，竖直隔板、检测器组件8与检测仪腔体1的侧壁和底部形成一远离腔室A的腔室B，竖直隔板上与出风口A232的位置相应处设有出风口B1132，出风口B1132边缘设置橡胶密封圈B136，形成腔室B的检测仪腔体1的背部侧壁上(远离出风口B1132)设有出风口B216，并在出风口B216处设置出风风扇6，起到向外部排风的作用。且在出风口B1132内设有下倾斜百叶，确保开盖时，无污染物或过量光进入腔室B内；竖直隔板上于出风口B1132的下部设有照明灯34，在合盖时处于熄灭状态，在开盖时处于点亮状态。即，腔室A和腔室B形成上通风风道实现对控温腔室3的温度控制，气流流动方向如图6所示：气流从入风口A221和入风口A231进入至腔室A中，并拂过贴附于上端盖32上的薄型控温器的上表面，再依次穿过出风口A232、出风口B1132、腔室B，最后由出风口B216排出。在控温腔室3的下部设置下通风风道：下端盖33与检测仪腔体1的侧壁和检测器组件8密封配合，下端盖33、检测仪腔体1的侧壁和底部与检测器组件8形成一腔室C，形成腔室C的检测仪腔体1的两个侧壁上设有入风口C13(如图1所示)，检测器组件8的中部设有出风口C83，如图8所示。即，腔室C和腔室B的下部形成下通风风道实现对控温腔室3的温度控制，气流流动方向如图6所示：气流从入风口C13进入至腔室C中，并拂过贴附于下端盖33上的薄型控温器73的下表面，再依次穿过出风口C83和腔室B，最后由出风口B216排出。所设置的上下通风风道，能够使连续气流流过控温腔室3的上端盖和下端盖(薄型控温器)，带走需要耗散掉的热量，使得控温腔室3内的温度保持稳定或尽快达到平衡。这些热量的来源包括薄型控温器制冷或加热时产生的热量，从控温腔室3向外辐射的热量，旋转电机组件4、检测器组件8工作时产生的热量。优选在检测仪腔体1内于检测器组件8的下部还设有一水平方向的导风板14，导风板14与检测仪腔体1的侧壁和检测器组件8密封配合，进而导风板14与竖直方向的检测器组件8一起将对气体流动产生阻隔，用于将从入风口C13进入的气流，向上导向至薄型控温器73的下表面、检测器组件8的中部出风口83。

如图3、图5和图6所示，旋转电机组件4包括依次配合的旋转电机40、离心轴套41、隔热垫片42、挡风墙43、芯片托盘45。其中旋转电机40通过螺钉穿过隔热帽(图中未标)固定于检测仪腔体1内，并螺钉连接至离心轴套41，离心轴套41螺钉连接至托盘45；隔热垫片42内嵌于离心轴套41和芯片托盘45之间，用于消除电机热量沿轴向传导至控温腔室；挡风墙43为一圆环，设置于薄型控温器73的圆形通孔B和下端盖33的圆形通孔A之间，挡风墙43高度与托盘45下半部伸出腔室的长度一致，挡风墙43将托盘45下半部包围起来，用于避免风扇气流直接进入控温腔室3。隔热圈131、隔热帽、隔热垫片42采用导热系数较小的材料，如POM乙缩醛共聚物、氧化锆纤维、岩棉板、陶瓷、ABS塑料、特氟龙等。

在某一实施例中，出风风扇16可采用8CM的风扇，其最大转速17000RPM，风量1.9CFM(1CFM＝28.3立方分米每分钟)，安装在仪器背板的内侧。

本发明离心式微流控检测仪中，控温腔室(上端盖、下端盖和圆柱筒体)均可采用导热材料；或者上端盖和下端盖采用导热材料，圆柱筒体采用与检测仪腔体相同的材料。导热材料可为但不限于铜、铝、铁、银、石墨以及铜、铝、银的合金，如紫铜、铜铝合金等。检测仪腔体采用的材料可为但不限于丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料、聚醚醚酮、聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚苯乙烯、聚碳酸酯、聚丙烯、聚甲醛、聚对苯二甲酸乙二醇酯、环烯烃类共聚物等。

采用本发明离心式微流控检测仪进行检测时，可按照下述步骤进行：

1、用户先向上打开翻盖式控温腔室3的上盖2，再将待检测的扁平微流控芯片放置于托盘5上，确认无误后向下合上控温腔室3的上盖2，并设置检测流程；

2、位置传感器82判断控温腔室3上盖密封准确后，仪器进入相应控制与检测流程，包括：

A、锁芯结构135进入自锁状态，旋转电机40驱动托盘45并带动扁平微流控芯片5旋转，旋转速度、方向、加速度、时间可按控制与检测流程的不同而不同；

B、薄型控温器调节控温腔室3内的温度，并通过位于控温腔室3一侧的温度探测器读取实时温度，进而对薄型控温器参数或散热风扇转速进行修正；

C、检测器组件8对扁平微流控芯片5内的样品进行检测。

3、检测完成，散热风扇向外排风，进而外界空气通过进气口进入控温腔室3，使得控温腔室恢复到室温。

4、锁芯结构135解除自锁状态，用户可向上打开翻盖式控温腔室3的上盖2，取出已使用的扁平微流控芯片5，即完成本次检测。

Claims (8)

1.一种离心式微流控检测仪，包括检测仪腔体和设于所述检测仪腔体内的控温腔室、旋转电机组件和检测器组件；

所述控温腔室为由上端盖、筒体和下端盖由上而下依次配合形成的密闭腔室；

所述筒体的高度为7～12mm，直径为8～11cm；

所述上端盖全部或部分连接于一上盖内；

所述上盖设于所述检测仪腔体顶部的开口处，且与所述检测仪腔体为翻盖式配合，当所述上盖关闭时，所述上端盖与所述筒体密封配合；

所述检测仪腔体的上盖包括上盖外板和与之配合的台体状上盖内板，所述上盖外板、所述上盖内板和所述上端盖围成一腔室A；

所述腔室A的竖侧壁上设有相对设置的入风口A和出风口A；

所述检测仪腔体内设有一竖直隔板，所述竖直隔板、所述检测器组件与所述检测仪腔体的侧壁和底部形成一远离所述腔室A的腔室B；所述竖直隔板上与所述出风口A的位置相应处设有出风口B1；

形成所述腔室B的所述检测仪腔体的侧壁上设有出风口B2；

所述下端盖与所述检测仪腔体的侧壁和所述检测器组件密封配合，所述下端盖、所述检测仪腔体的侧壁和底部与所述检测器组件形成一腔室C；

形成所述腔室C的所述检测仪腔体的竖侧壁上设有入风口C，所述检测器组件上设有出风口C；

所述上端盖的外表面和所述下端盖的外表面均贴附有控温器；

所述控温腔室内设有用于放置微流控芯片的托盘；

所述旋转电机组件控制所述托盘旋转；

所述检测器组件用于检测所述微流控芯片内的液体。

2.根据权利要求1所述的离心式微流控检测仪，其特征在于：所述筒体为竖直的圆柱环或外弧型的圆环。

3.根据权利要求1或2所述的离心式微流控检测仪，其特征在于：所述出风口B1内设有下倾斜百叶；

所述隔板上于所述出风口B1的下部设有照明灯。

4.根据权利要求3所述的离心式微流控检测仪，其特征在于：所述上盖与所述检测仪腔体通过弹簧铰链结构形成翻盖式配合；

所述上盖与所述检测仪腔体连接处的上部端部设有外延板以及监测所述外延板位置的位置传感器；

所述上盖与所述检测仪腔体通过锁舌与锁芯结构的配合方式配合，所述锁舌设于所述上盖上，所述锁芯结构设于所述检测仪腔体的前侧壁上。

5.根据权利要求4所述的离心式微流控检测仪，其特征在于：所述下端盖通过其边缘设置的多个直角与所述检测器组件的直角轮廓密封配合；

所述下端盖的圆形边缘与所述检测仪腔体的侧壁密封配合；

所述检测器组件的探头通过所述下端盖的边缘处设置的检测通孔嵌入至所述控温腔室内。

6.根据权利要求5所述的离心式微流控检测仪，其特征在于：所述下端盖的外表面设置若干个螺纹柱，所述控温器通过所述螺纹柱固定于所述下端盖上；

所述下端盖的中央设有一圆形通孔A，所述下端盖上贴附的所述控温器在所述圆形通孔A的相应位置处设有一圆形通孔B，所述圆形通孔B的直径大于所述圆形通孔A的直径。

7.根据权利要求6所述的离心式微流控检测仪，其特征在于：所述旋转电机组件包括依次配合的旋转电机、离心轴套和所述托盘；

所述托盘穿过所述下端盖上设置的所述圆形通孔A伸入至所述控温腔室内；

位于所述圆形通孔A与所述圆形通孔B之间设置有一挡风墙，所述挡风墙固定于所述下端盖上；

所述离心轴套与所述托盘之间设有隔热垫片。

8.根据权利要求7所述的离心式微流控检测仪，其特征在于：所述检测仪腔体内于所述检测器组件的下部还设有一水平方向的导风板，所述导风板与所述检测仪腔体的侧壁和所述检测器组件密封配合；

所述控温器为薄型控温器。

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