CN111235006A - 一种核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置，主要包括：电机、减速器、丝杠、导向机构、滑块、阀头；所述电机通过所述减速器带动所述丝杠转动，所述丝杠对所述导向机构内的所述滑块进行螺旋传动，使所述阀头实现前后移动，并实现对芯片上管路进行密封或导通的作用；其优点在于结构简单、紧凑，体积小且密封更加牢靠，密封性好。

Description

一种核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置
技术领域
本发明涉及PCR仪器设备技术领域，尤其涉及一种核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置。
背景技术
核酸扩增系统是完成PCR的核心部分，通过改变其内部温度可以间接改变样本温度，达到扩增指定的变性、退火和延伸三个阶段，并且不断循环完成扩增。该系统是一个具有密闭空间，温度可控的装置，其中，涉及微流体操控的微阀是该系统调控的关键执行部件，是PCR高效快速反应的必要条件；且现场核酸检测近年来需求逐渐增加，尤其地震等自然灾害频发，各类突发、新发传染病等也层出不穷。这不仅给社会带来了巨大经济损失，还给受害人们带来了巨大的伤害，人们迫切需要现场检测来解决上述难题。虽然目前微阀的种类繁多，但普遍存在结构复杂、体积大、行程短、密封性差等问题。
中国专利CN205278512U公开了一种用于PCR反应的高密封性微阀，所述微阀包括电机驱动装置、阀芯和盖片，所述微阀与PCR芯片连接形成流体通道并密封所述PCR芯片的反应腔，所述电机驱动装置包括支架、电机和滚珠丝杠，所述阀芯的上端与所述滚珠丝杠连接，所述阀芯的下端穿过盖片与PCR芯片的反应腔连接。其有益效果是，具有结构简单，密封性高的优点。但是其电机与末端传动装置同轴对向的连接方式不利于减小产品尺寸，以制作成手持设备，且电机直接连接滚珠丝杠，导致提供的密封压强较小，影响反应腔密封性。
发明内容
有鉴于此，本发明提供一种核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置，能够解决现有核酸扩增系统用微阀的问题。
为此目的，本发明由如下技术方案实施。
一种核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置，包括：电机、减速器、丝杠、导向机构、滑块、阀头；
所述电机输出端与所述减速器输入端固定连接；所述减速器输入端与输出端为同侧设置；
所述导向机构为长方体结构，一端与所述减速器输出端所在表面固定连接，另一端设有横截面为矩形、圆形或组合图形其中一种的导向槽，且导向方向垂直于所述导向机构与所述减速器的固定面；所述导向机构的导向槽槽底中心处设有通孔；
所述滑块外形与所述导向机构的导向槽相对应，并与之形成滑动结构；
所述丝杠一端与所述减速器输出端同轴固定连接，其另一端穿过所述导向机构的导向槽槽底中心处的通孔与所述滑块传动连接；
所述滑块远离所述减速器一侧的端面上安装有所述阀头。
进一步，所述滑块上、下表面设有至少一个限位槽，在所述导向机构的导向槽内表面设置有与限位槽相对应的限位钉，并与之形成滑动方向的限位结构。
进一步，所述减速器主体结构为固定连接的两平行夹板，两平行夹板之间安装有多组减速用齿轮。
更进一步，所述减速器减速齿轮为直齿圆柱齿轮，其中各齿轮副中均有一个齿轮设为双齿轮错齿结构。
进一步，多数电机为伺服电机或步进电机中的一种。
进一步，所述导向机构的导向槽横截面为矩形与圆形组成的组合图形，所述圆形与所述矩形中心重合，且所述圆形直径大于所述矩形的宽，其中所述导向槽两侧横向贯通所述导向机构。
进一步，其特征在于，所述电机输出端与所述减速器外壳之间安装有偏心套。
进一步，所述阀头主体为圆柱体，其顶端设有圆台状结构。
进一步，所述滑块远离所述减速器一侧的端面中心处安装有一个所述阀头或围绕中心对称分布有多个所述阀头。
更进一步，所述阀头为两组，且水平对称安装于所述滑块的端面。
进一步，所述导向机构远离所述减速器一侧的端面上的两对角处分别设有一个沉孔，并通过螺栓或螺钉与所述减速器固定连接。
另一方面，本发明提供了一种基于所述的核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置组成的核酸扩增微流控系统用微阀。
本发明具有如下优点：
1.本发明采用电机与末端传动装置同侧设置，减少了轴向方向尺寸，合理利用空间范围，使整体装置尺寸更小，可应用于手持式设备。
2.本发明设计有减速器，并为中间传动装置，不仅通过提高输出扭矩增强末端密封压强，还提升了传动装置自锁性能，减少了电机停转后密封件回弹的幅度，达到提升系统密封性的目的；同时，还减小了电机的尺寸及功率，不仅利于其应用于手持设备，还减少了驱动元件发热对系统的影响。
附图说明
图1为本发明实施例1的结构视图；
图2为本发明实施例1的正视图；
图3为本发明实施例1的爆炸视图；
图4为本发明实施例2的结构视图；
图5为本发明实施例2的正视图；
图6为本发明实施例2的爆炸视图；
图7由发明组成微阀的开启状态局部示意图；
图8由发明组成微阀的关闭状态局部示意图。
图中：
1-电机；2-减速器；3-导向机构；4-滑块；5-阀头；6-限位钉；71-上层基片；72-弹性膜；73-下层基片。
具体实施方式
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“中心”、“顶端”、“远离”、“水平、“横向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这类术语仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
下面将结合附图，对本发明做进一步说明。
实施例1
一种核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置，包括：电机1、减速器2、丝杠、导向机构3、滑块4、阀头5。
如图1、3所示，电机1输出端与减速器2输入端固定连接；优选设计为，电机1选择步进电机，其输出端与减速器2外壳之间安装有偏心套，扭转偏心套可便捷调整电机连接齿轮与第一个啮合齿轮的间隙。减速器2输入端与输出端为同侧设置；
优选设计为，如图1-3所示，减速器2为平行轴式多级齿轮减速器，有上、下两组方形夹板组成，中间固定有多组直齿圆柱齿轮，其中各齿轮副中均有一个齿轮设为双齿轮错齿结构。目的是通过错齿结构减少齿轮间隙，提升本发明阀门的响应速度。
如图1-3所示，导向机构3为长方体结构，在远离减速器2一侧端面的对角设置有两组安装用沉孔，导向机构3通过螺钉穿过沉孔与减速器2输出端所在表面固定连接，导向机构3在远离减速器2一侧端面中心处还设有导向槽，其横截面如图1-3所示，为长方形与圆形组成的组合图形，圆形与矩形的中心重合，且圆形直径大于矩形的宽，其槽底中心处设有通孔，且两侧横向贯通导向机构3；其中导向槽的导向方向垂直于导向机构3与减速器2固定面。
如图1-3所示，滑块4优选设计为圆柱体与长方体组合结构，与导向机构3的导向槽相配合，形成滑动连接；滑块4远离减速器2一侧端面中心处水平对称安装有两组阀头5，优选设计为，阀头5主体为圆柱体，顶端设有圆台状结构。
丝杠一端与减速器2输出端同轴固定连接，其另一端穿过导向机构3槽底的通孔与滑块4传动连接。
优选设计为，如图3所示，滑块4上、下两侧表面对角位置分别设有限位槽，对应的导向机构3的导向槽内表面设置有限位钉6，并与之形成滑动方向上的限位结构，；其中限位钉6通过螺钉固定于导向槽内表面。
另一方面，本发明实施例1可与配套装置组成双密封微阀，用于核酸扩增系统的反应腔双路同步密封。
实施例2
如图4-6所示，本实施例与实施例1区别在于，滑块4远离减速器2一侧端面，中心处仅安装有一组阀头5。
另一方面，本发明实施例2可与配套装置组成单密封微阀，用于核酸扩增系统的单路密封使用。
具体工作过程：
结合图7-8所示，本发明与反应芯片上的流体进口或流体出口形成微阀结构，具体结构如图7中所示。
当核酸扩增系统中的溶液向反应芯片(以反应管道类型芯片为例)流动时，本发明与对应流体进、出口保持图7中所示状态，管路中可通过所需流体；
当管路需要关闭时，本发明电机1启动，通过减速器2带动丝杠转动，同时推动滑块4沿着导向机构3的导向槽向远离减速器2所在的方向运动，如图8所示，阀头5穿过上层基片的孔下压弹性膜72至下层基片73，将芯片管路完全封闭，此时电机1停止转动，管路封闭。
当需要管路再次连通时，电机1启动反转，将阀头5反向移动，回复图7所示打开状态，反应参与流体可通过管路流出。
以上具体实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照实例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置，其特征在于，包括：电机(1)、减速器(2)、丝杠、导向机构(3)、滑块(4)、阀头(5)；
所述电机(1)输出端与所述减速器(2)输入端固定连接；所述减速器(2)输入端与输出端为同侧设置；
所述导向机构(3)一端与所述减速器(2)输出端所在平面固定连接，另一端设有横截面为矩形或组合图形的导向槽，且导向方向垂直于所述导向机构(3)与所述减速器(2)的固定面；所述导向机构(3)的导向槽槽底中心处设有通孔；
所述滑块(4)外形与所述导向机构(3)的导向槽相对应，并与之形成滑动结构；
所述丝杠一端与所述减速器(2)输出端同轴固定连接，其另一端穿过所述导向机构(3)的导向槽槽底中心处的通孔与所述滑块(4)传动连接；
所述滑块(4)远离所述减速器(2)一侧的端面上安装有所述阀头(5)。
2.根据权利要求1所述的核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置，其特征在于，所述滑块(4)上、下表面设有至少一个限位槽，在所述导向机构(3)的导向槽内表面设置有与限位槽相对应的限位钉(6)，并与之形成滑动方向的限位结构。
3.根据权利要求1所述的核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置，其特征在于，所述减速器(2)主体结构为固定连接的两平行夹板，两平行夹板之间安装有多组减速齿轮。
4.根据权利要求1所述的核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置，其特征在于，所述电机为步进电机或伺服电机中的一种。
5.根据权利要求1所述的核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置，其特征在于，所述导向机构(3)的导向槽横截面为矩形与圆形组成的组合图形，其中所述导向槽两侧横向贯通所述导向机构(3)。
6.根据权利要求1所述的核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置，其特征在于，所述电机(1)输出端与所述减速器(2)外壳之间安装有偏心套。
7.根据权利要求1所述的核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置，其特征在于，所述阀头(5)主体为圆柱体，其顶端设有圆台状结构。
8.根据权利要求1所述的核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置，其特征在于，所述滑块(4)远离所述减速器(2)一侧的端面中心处安装有一个所述阀头(5)或围绕中心对称分布有多个所述阀头(5)。
9.根据权利要求1所述的核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置，其特征在于，所述导向机构(3)远离所述减速器(2)一侧的端面上的两对角处分别设有一个沉孔，并通过螺栓或螺钉与所述减速器(2)固定连接。
10.一种基于权利要求1-9中任一项所述的核酸扩增微流控系统用微阀驱动装置组成的核酸扩增微流控系统用微阀。
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Inventor after: Fan Dongyu

Inventor after: Li Jiekun

Inventor after: Gao Jing

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Inventor after: Ren Weipeng

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