CN113324985B - 离心式微流控检测装置和离心式微流控检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种离心式微流控检测装置和离心式微流控检测系统，离心式微流控检测装置包括：供电模块，控制模块，转动模块，裂解模块，加热模块，成像检测模块，可视化颜色检测模块，以及芯片托盘；其中，成像检测模块能够对芯片的试纸条腔进行成像检测，可视化颜色检测模块能够对芯片的反应腔进行颜色检测和吸光度检测。上述离心式微流控检测装置通过设置成像检测模块，能够实现成像检测；通过可视化颜色检测模块，既能实现颜色检测、也能实现吸光度检测。因此，上述离心式微流控检测装置能够同时实现两种光学检测，较现有技术仅能实现一种光学检测相比，有效提高了通用性；也能够同时实现免疫检测和核酸检测，提高了检测性能。

Description

离心式微流控检测装置和离心式微流控检测系统

技术领域

本发明涉及体外诊断技术领域，更具体地说，涉及一种离心式微流控检测装置和离心式微流控检测系统。

背景技术

光学检测是体外诊断领域最主要的检测手段。例如，生化检测涉及到吸光度检测和颜色检测；免疫检测涉及到多种检测手段，例如酶联免疫反应采用吸光度检测，荧光免疫检测涉及荧光检测，化学发光免疫分析涉及到化学发光检测，侧向流免疫分析往往采用的是成像检测再提取特定区域信号；核酸检测也涉及到多种检测手段，例如聚合酶链式反应一般采用荧光检测方法，而环介导恒温扩增则既可以通过荧光方法检测、也有颜色和吸光度检测方法、甚至可以对接侧向流试纸条通过成像检测。

但是，现有的体外诊断设备往往只适配一种诊断技术和对应的特定一种光学检测技术，即用于生化检测的系统不能用于免疫检测或核酸检测，反之亦然。而且，以免疫检测为例，基于吸光度检测的免疫检测设备一般不能做化学发光检测或侧向流免疫试纸条的成像检测，反之亦然。

发明内容

本发明的目的是提供一种离心式微流控检测装置，能够进行两种光学检测，提高通用性和检测性能。本发明的另一目的是提供一种包括上述离心式微流控检测装置的离心式微流控检测系统。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种离心式微流控检测装置，包括：供电模块，控制模块，转动模块，裂解模块，加热模块，成像检测模块，可视化颜色检测模块，以及芯片托盘；

其中，所述芯片托盘用于承载芯片，所述芯片为离心式微流控芯片且用于检测样品，所述转动模块驱动所述芯片托盘旋转，所述裂解模块能够使所述芯片的样本腔内的样本裂解，所述加热模块能够加热所述芯片的反应腔，所述成像检测模块能够对所述芯片的试纸条腔进行成像检测，所述可视化颜色检测模块能够对所述芯片的反应腔进行颜色检测和吸光度检测，所述控制模块用于控制所述转动模块、所述裂解模块、所述加热模块、所述成像检测模块、以及所述可视化颜色检测模块工作，所述供电模块用于给所述控制模块、所述转动模块、所述裂解模块、所述加热模块、所述成像检测模块、以及所述可视化颜色检测模块供电。

可选地，所述离心式微流控检测装置还包括壳体，所述控制模块、所述转动模块、所述裂解模块、所述加热模块、所述成像检测模块、所述可视化颜色检测模块和所述芯片托盘均位于所述壳体内，所述供电模块位于所述壳体外；

其中，所述壳体外侧设置有显示屏、电源转接接口、通讯接口、以及开关；

所述控制模块、所述转动模块、所述裂解模块、所述加热模块、所述成像检测模块和所述可视化颜色检测模块均通过所述电源转接接口与所述供电模块电连接，所述通讯接口用于通讯连接所述控制模块与外界设备，所述开关用于控制所述电连接的通断以及所述控制模块的启停，所述显示屏与所述控制模块通讯连接且用于显示检测结果。

可选地，所述壳体包括：底座，与所述底座相连并能够开合的上盖；

其中，所述控制模块、所述转动模块和所述芯片托盘均设置于所述底座，所述裂解模块和所述成像检测模块均设置于所述上盖，所述加热模块设置于所述底座和所述上盖，所述可视化颜色检测模块设置于所述底座和所述上盖；所述上盖的一侧与所述底座铰接。

可选地，所述转动模块包括：转动驱动部件，与所述转动驱动部件的输出轴固定相连且通过磁力和所述芯片托盘固定相连的连接轴；

其中，所述连接轴的一端设置有第一凹槽，所述芯片托盘的一端设置有第二凹槽，所述第一凹槽和所述第二凹槽中一者设置有磁铁、另一者设置有能够被磁铁吸附的被吸附件；

所述第一凹槽至少为两个且沿所述连接轴的周向均匀分布，所述第二凹槽和所述第一凹槽一一对应；

所述离心式微流控检测装置还包括定位组件，所述定位组件在所述芯片托盘所在的平面内定位所述连接轴和所述芯片托盘；

所述定位组件包括：第一定位槽、第二定位槽、第一定位柱和第二定位柱；所述连接轴和所述芯片托盘中，一者设置有所述第一定位槽和所述第二定位槽，另一者设置有所述第一定位柱和所述第二定位柱；所述第一定位槽容纳所述第一定位柱且所述第一定位槽沿所述芯片托盘的径向限位所述第一定位柱，所述第二定位槽容纳所述第二定位柱且所述第二定位槽沿所述芯片托盘的周向限位所述第二定位柱。

可选地，所述加热模块包括加热组件，所述加热组件包括加热膜，设置于所述加热膜的加热板，设置于所述加热膜且用于检测所述加热板温度的温度传感器；其中，所述加热组件为两个且分别位于所述芯片托盘的顶侧和底侧。

可选地，所述芯片的样本腔预设有研磨珠和搅拌棒；所述裂解模块包括：能够吸附所述搅拌棒的磁铁，以及驱动所述磁铁旋转的裂解驱动部件；其中，所述磁铁通过磁铁托盘固定于所述裂解驱动部件的输出轴。

可选地，所述成像检测模块包括成像元件和第一光源，所述成像元件用于设置在所述芯片的顶端，所述第一光源用于设置在所述芯片的一侧且靠近所述芯片的试纸条腔；

其中，所述成像元件与所述控制模块通讯连接；所述第一光源为LED光源，所述LED光源包括LED灯带，所述LED灯带设置有至少两个LED灯。

可选地，所述可视化颜色检测模块包括可视化颜色传感器和第二光源，所述可视化颜色传感器用于设置在所述芯片的顶端，所述第二光源用于设置在所述芯片的底端；

其中，所述可视化颜色传感器包括可视化颜色传感器主体、聚光罩和连接线，所述可视化颜色传感器主体通过连接线与所述控制模块通讯连接，所述聚光罩设置于所述可视化颜色传感器主体的感光元件处；

所述第二光源为LED光源，所述LED光源包括：LED支架、固定于所述LED支架的LED灯珠；其中，所述LED支架设置有供所述LED灯珠发出的光通过的透光孔。

基于上述提供的离心式微流控检测装置，本发明还提供了一种离心式微流控检测系统，该离心式微流控检测系统包括：上述任一项所述的离心式微流控检测装置，以及能够适用于所述离心式微流控检测装置的芯片；

其中，所述芯片包括反应腔或试纸条腔；

或者，所述芯片包括反应腔和试纸条腔，所述试纸条腔位于所述反应腔的下游。

可选地，若所述芯片包括反应腔和试纸条腔，所述试纸条腔位于所述反应腔的下游；

所述芯片还包括：试剂腔，混合腔，进样孔，位于所述进样孔的远心端且与所述进样孔连通的样本腔，位于所述样本腔的远心端且能够与所述样本腔连通的缓冲腔，位于所述缓冲腔的远心端且与所述缓冲腔连通的第一分配腔，位于所述试剂腔的远心端且能够与所述试剂腔连通的第二分配腔；

其中，所述第一分配腔和所述第二分配腔均位于所述混合腔的近心端且能够同时与所述混合腔连通；所述反应腔位于所述混合腔的远心端且能够与所述混合腔连通，所述试纸条腔位于所述混合腔的远心端且能够与所述混合腔连通；

所述芯片至少为两个且沿所述芯片托盘的周向均匀分布；所述芯片托盘设置有芯片卡槽，所述芯片卡接于所述芯片卡槽内。

可选地，若所述芯片包括试纸条腔；

所述芯片设置有检测单元，所述检测单元包括：进样口，位于所述进样口的远心端且能够与所述进样口连通的进样腔，位于所述进样腔的远心端且能够与所述进样腔连通的储液腔，位于所述储液腔的近心端且能够与所述储液腔连通的试纸条腔；

其中，所述芯片呈圆形，所述检测单元至少为两个且沿所述芯片的周向均匀分布；

所述芯片设置有固定槽，所述固定槽的侧壁设置有定位槽；所述芯片托盘设置有与所述固定槽卡接配合的卡紧装置以及与所述定位槽定位配合的定位件。

本发明提供的离心式微流控检测装置，通过设置成像检测模块，能够实现成像检测；通过可视化颜色检测模块，既能实现颜色检测、也能实现吸光度检测。因此，上述离心式微流控检测装置能够实现两种光学检测，较现有技术仅能实现一种光学检测相比，有效提高了通用性；而且，上述成像检测模块既可用于免疫检测也可用于核酸检测，上述可视化颜色检测模块既可用于免疫检测也可用于核酸检测，则上述离心式微流控检测装置能够同时实现免疫检测和核酸检测，有效提高了检测性能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的离心式微流控检测装置的框图；

图2为本发明实施例提供的离心式微流控检测装置的剖视图；

图3为本发明实施例提供的离心式微流控检测装置安装芯片的示意图；

图4为本发明实施例提供的离心式微流控检测装置中壳体与供电模块的连接示意图；

图5为本发明实施例提供的离心式微流控检测装置中上盖与底座的连接示意图；

图6a为本发明实施例提供的离心式微流控检测装置中转动模块与芯片托盘的安装示意图；

图6b为本发明实施例提供的离心式微流控检测装置中芯片托盘的结构示意图；

图6c本发明实施例提供的离心式微流控检测装置中连接轴的结构示意图；

图7为本发明实施例提供的离心式微流控检测装置中加热模块的结构示意图；

图8为本发明实施例提供的离心式微流控检测装置中裂解模块的结构示意图；

图9为适用于图8所示的裂解模块的芯片的样本腔的结构示意图；

图10为本发明实施例提供的离心式微流控检测装置中成像检测模块的结构示意图；

图11a为本发明实施例提供的离心式微流控检测装置中可视化颜色检测模块的结构示意图；

图11b为本发明实施例提供的离心式微流控检测装置中颜色传感器的结构示意图；

图11c分为本发明实施例提供的离心式微流控检测装置中第二光源的结构示意图；

图12为本发明实施例提供的离心式微流控检测系统中芯片的一种结构示意图；

图13a为本发明实施例提供的离心式微流控检测系统的一种结构示意图；

图13b为图13a中芯片的部分结构示意图；

图13c为图13a中芯片托盘的一个方向的结构示意图；

图13d为图13a中芯片托盘的另一个方向的结构示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-11所示，本发明实施例提供的离心式微流控检测装置包括：供电模块100，控制模块200，转动模块300，裂解模块400，加热模块500，成像检测模块600，可视化颜色检测模块700，以及芯片托盘800。

上述离心式微流控检测装置中，芯片托盘800用于承载芯片900，芯片900为离心式微流控芯片且用于检测样品，转动模块300驱动芯片托盘800旋转，裂解模块400能够使芯片900的样本腔902内的样本裂解，加热模块500能够加热芯片900的反应腔907，成像检测模块600能够对芯片900的试纸条腔908进行成像检测，可视化颜色检测模块700能够对芯片900的反应腔907进行颜色检测和吸光度检测，控制模块200用于控制转动模块300、裂解模块400、加热模块500、成像检测模块600、以及可视化颜色检测模块700工作，供电模块100用于给控制模块200、转动模块300、裂解模块400、加热模块500、成像检测模块600、以及可视化颜色检测模块700供电。

可以理解的是，上述可视化颜色检测模块700在进行颜色检测时不进行吸光度检测，上述可视化颜色检测模块700在进行吸光度检测时不进行颜色检测。试纸条腔908预设有试纸条。

上述控制模块200对转动模块300、裂解模块400、加热模块500、成像检测模块600、以及可视化颜色检测模块700的具体控制方式，根据实际需要进行设定，只要保证完成检测即可，本实施例对此不做限定。

需要说明的是，上述离心式微流控检测装置既能使用设置有反应腔907且无试纸条腔908的芯片900，也能使用设置有试纸条腔908且无反应腔907的芯片900，亦能使用设置有试纸条腔908和反应腔907的芯片900。

本发明实施例提供的离心式微流控检测装置，通过设置成像检测模块600，能够实现成像检测；通过可视化颜色检测模块700，既能够实现颜色检测、也能够实现吸光度检测。因此，上述离心式微流控检测装置能够同时实现两种光学检测，较现有技术仅能实现一种光学检测相比，有效提高了通用性；而且，上述成像检测模块600既可用于免疫检测也可用于核酸检测，上述可视化颜色检测模块700既可用于免疫检测也可用于核酸检测，则上述离心式微流控检测装置能够同时实现免疫检测和核酸检测，有效提高了检测性能。

为了避免在检测过程中受到外界的污染和干扰，上述离心式微流控检测装置还包括壳体，如图2-4所示，上述控制模块200、转动模块300、裂解模块400、加热模块500、成像检测模块600、可视化颜色检测模块700和芯片托盘800均位于壳体内，供电模块100位于壳体外。

可选地，上述壳体外侧设置有显示屏20、电源转接接口30、通讯接口40、以及开关50，如图4所示。

上述控制模块200、转动模块300、裂解模块400、加热模块500、成像检测模块600、可视化颜色检测模块700和芯片托盘800均位于壳体内，控制模块200、转动模块300、裂解模块400、加热模块500、成像检测模块600和可视化颜色检测模块700均通过电源转接接口30与供电模块100电连接，通讯接口40用于通讯连接控制模块200与外界设备，开关50用于控制上述电连接的通断以及控制模块200的启停，显示屏20与控制模块200通讯连接且用于显示检测结果。

具体地，上述通讯接口40可以通过传输线与外界设备通讯连接，进行数据传输。上述外界设备可为PC端，根据实际需要选择外界设备的类型。上述电源转接接口30通过传输线与供电模块100电连接。上述显示屏20显示成像检测模块600的检测结果以及上述可视化颜色检测模块700的检测结果。在实际应用过程中，也可选择上述显示屏20直接与成像检测模块600、可视化颜色检测模块700通讯连接。

上述离心式微流控检测装置，通过设置壳体，将除供电模块100以外的其他模块均设置在壳体内，便于满足便携、实时的检测需求；而且，通过通讯接口40通讯连接控制模块200与外界设备，便于获取检测结果。

对于上述显示屏20、电源转接接口30、通讯接口40、以及开关50的类型，根据实际需要进行选择，本实施例对此不做限定。

为了便于取放芯片900，如图3-5所示，上述壳体包括：底座80，与底座80相连并能够开合的上盖10；其中，控制模块200、转动模块300和芯片托盘800 均设置于底座80，裂解模块400和成像检测模块600均设置于上盖10，加热模块500设置于底座80和上盖10，可视化颜色检测模块700设置于底座80和上盖10。

为了便于上盖10开合，上述上盖10的一侧与底座80铰接。对于铰接的具体结构，根据实际需要进行选择。具体地，如图5所示，上盖10通过圆形孔与销钉70卡紧连接，底座80设置有容纳上述销钉70的容纳槽，销钉70与容纳槽转动配合，销钉70通过与底座80固定连接的固定件60被压设在底座80上，实现了上盖10的铰接。具体地，为了便于拆卸和维护，上述固定件60通过螺纹连接件固定于底座80。

在实际应用过程中，也可选择其他结构实现上述铰接，例如通过铰链铰接，并不局限于上述实施例；当然，也选择其他方式实现上盖10的开合，例如上盖10与底座80可拆卸地卡接，并不局限于上述铰接方式。

上述离心式微流控检测装置中，为了便于连接转动模块300和芯片托盘800，如图6a所示，上述转动模块300包括：转动驱动部件310，与转动驱动部件310的输出轴固定相连且通过磁力和芯片托盘800固定相连的连接轴320。此时，控制模块200控制转动驱动部件310工作。

具体地，如图6b、图6c和图13d所示，上述连接轴320的一端设置有第一凹槽322，芯片托盘800的一端设置有第二凹槽802，第一凹槽322和第二凹槽802中一者设置有磁铁、另一者设置有能够被磁铁吸附的被吸附件。为了提高可靠性，上述磁铁和被吸附件均为永磁铁。

为了保证受力均匀以及提高吸引力，上述第一凹槽322至少为两个且沿连接轴320的周向均匀分布，第二凹槽802和第一凹槽322一一对应。可以理解的是，第二凹槽802的分布和第一凹槽322的分布相同。具体地，上述第一凹槽322和第二凹槽802均为圆形槽，且均为四个。在实际应用过程中，也可调整第一凹槽322和第二凹槽802的形状和数目，本实施例对此不做限定。

为了便于固定磁铁和被吸附件，上述磁铁粘接在第一凹槽322内，被吸附件粘接在第二凹槽802内；或者，上述磁铁粘接在第二凹槽802内，被吸附件粘接在第一凹槽322内。当然，也可选择其他方式固定，例如卡接等，并不局限于上述限定。

上述结构，简化了转动模块300和芯片托盘800的连接结构，也减小了转动模块300和芯片托盘800连接后所占用的空间，提高了紧凑性。

为了提高可靠性，上述离心式微流控检测装置还包括定位组件，该定位组件在芯片托盘800所在的平面内定位连接轴320和芯片托盘800。

具体地，如图6b、图6c和图13d所示，上述定位组件包括：第一定位槽803、第二定位槽804、第一定位柱321和第二定位柱324；连接轴320和芯片托盘800中，一者设置有第一定位槽803和第二定位槽804，另一者设置有第一定位柱321和第二定位柱324；第一定位槽803容纳第一定位柱321且第一定位槽803沿芯片托盘800的径向限位第一定位柱321，第二定位槽804容纳第二定位柱324且第二定位槽804沿芯片托盘800的周向限位第二定位柱324。

为了提高连接轴320的强度，上述第一定位槽803、第二定位槽804设置于芯片托盘800，第一定位柱321和第二定位柱324设置于连接轴320。此时，第一定位槽803、第二定位槽804和第二凹槽802可分布在同一周向上，即第一定位槽803、第二定位槽804和第二凹槽802分布在同一圆环上，且第一定位槽803、第二定位槽804沿芯片托盘800的周向均匀分布。当然，可选择其他分布方式，并不局限于上述限定。

为了便于安装，上述第一定位槽803和第二定位槽802均为条形槽，例如第一定位槽803和第二定位槽804均呈腰形，第一定位槽803的长轴和第二定位槽804的长轴垂直。

在实际应用过程中，也可选择上述第一定位槽803和第二定位槽804为其他形状，例如长方形槽或圆形槽等，并局限于上述实施例。

上述第一定位槽803可为一个、也可为两个以上，上述第二定位槽804可为一个、也可为两个以上。在实际应用过程中，可根据实际需要进行选择。为了简化结构，可选择上述第一定位槽803和第二定位槽804均为一个。

上述连接轴320与转动驱动部件310的输出轴固定连接，为了便于连接，上述连接轴320和上述输出轴通过螺纹连接件固定相连，具体地，上述连接轴320的周向侧面设置有供上述螺纹连接件插入的螺纹孔325。上述连接轴320的中部设置有安装孔323，该安装孔323容纳转动驱动部件310的输出轴。

对于上述转动驱动部件310的类型，根据实际需要进行选择，例如上述转动驱动部件310为旋转电机或旋转气缸等，本实施例对此不做限定。

上述离心式微流控检测装置中，对于加热模块500的具体结构，根据实际需要进行选择。具体地，如图7所示，上述加热模块500包括加热组件，该加热组件包括加热膜502，设置于加热膜502的加热板，设置于加热膜502且用于检测加热板温度的温度传感器501。可以理解的是，上述控制模块200与温度传感器501通讯连接，且控制模块200用于根据温度传感器501的检测值控制加热膜502加热。

上述加热组件可为一个、也可为两个以上。为了提高加热效率，上述加热组件为两个且分别位于芯片托盘800的顶侧和底侧。可以理解的是，两个加热组件用于设置在芯片900的顶侧和底侧。这样，实现了双面加热，可以更好地对位于中间的芯片900的反应腔907进行加热，提升了升温速度和热均匀性，从而提高了加热效率。

上述加热组件为两个，则加热板为两个，分别为上加热板503和下加热板504；上加热板503用于设置在位于芯片900的顶部，下加热板504用于设置在位于芯片900的底部；加热膜502和温度传感器501也均为两个。

当上述离心式微流控检测装置包括上盖10和底座80时，上加热板503固定于上盖10，下加热板504固定于底座80。具体地，上加热板503粘接于上盖10，下加热板504通过螺纹连接件固定于底座80。

对于上述加热膜502的类型，根据实际需要进行选择，例如加热膜502为PI加热膜，即聚酰亚胺加热膜。

对于上述温度传感器501的类型，亦根据实际需要进行选择，例如上述为温度传感器501为PT100温度传感器。

上述加热板可为金属加热板，也可为其他能够导热的板，只要保证较好的导热性即可，例如上述加热板为铝合金板，本实施例对此不做限定。

上述加热组件中，为了便于组装，加热板粘接于加热膜502，温度传感器501通过导热硅脂固定于加热膜502。进一步地，上述温度传感器501粘接于加热板。

上述加热模块500的温度控制范围根据实际需要进行选择，例如加热模块500的温度控制范围为10℃到100℃，本实施例对此不做限定。

上述离心式微流控检测装置中，对于裂解模块400的具体结构和类型，根据实际需要进行选择。具体地，如图8和图9所示，上述芯片900的样本腔902预设有研磨珠912和搅拌棒913；上述裂解模块400包括能够吸附搅拌棒913的磁铁403，和驱动磁铁403旋转的裂解驱动部件401。为了提高可靠性，上述磁铁403为永磁铁。

上述结构中，通过裂解驱动部件401驱动磁铁403旋转，磁铁403带动搅拌棒913进行剧烈扰动，使得样本腔902中的样本与研磨珠912进行充分的混合与研磨，进而实现样本裂解的目的。

可以理解的是，上述搅拌棒913能够被磁铁403吸附，上述磁铁403不吸附研磨珠912。具体地，研磨珠912为玻璃研磨珠，搅拌棒913为金属搅拌棒。当然，也可选择上述研磨珠912和搅拌棒913为其他材质，只要保证完成裂解即可，本实施例对此不做限定。

为了便于固定磁铁403，上述磁铁403通过磁铁托盘404固定于裂解驱动部件401的输出轴。具体地，磁铁托盘404固定于裂解驱动部件401的输出轴，磁铁403卡接紧于磁铁托盘404或磁铁403粘接于磁铁托盘404。

上述磁铁403可为一个，也可为两个以上，根据实际所需进行选择。对于上述磁铁403的形状，亦根据实际需要进行选择，例如上述磁铁403呈方形。本实施例对磁铁403的形状和数目不做限定。

在实际应用过程中，可选择上述芯片900的样本腔902用于设置在位于裂解模块400的底侧。具体地，若上述离心式微流控检测装置包括底座80和上盖10，则上述裂解模块400固定于上盖10。为了便于安装，上述裂解驱动部件401固定于上盖10。为了便于固定，可选择上述裂解驱动部件401通过驱动壳体402固定于上盖10，具体地，驱动壳体402通过螺纹连接件固定于上盖10，裂解驱动部件401与驱动壳体402固定相连。

对于上述裂解驱动部件401的类型，根据实际需要进行选择，例如上述裂解驱动部件401为直流电机或气缸，本实施例对此不做限定。

上述离心式微流控检测装置中，对于成像检测模块600的类型，根据实际需要进行选择。具体地，如图10所示，上述成像检测模块600包括成像元件601和第一光源，成像元件601用于设置在芯片900的顶端，第一光源用于设置在芯片900的一侧且靠近芯片900的试纸条腔908。

上述成像检测模块600中，成像元件601与控制模块200通讯连接。

对于上述成像元件601的类型，根据实际需要进行选择，例如成像元件601为CCD感光元件，即电荷耦合元件，CCD的英文全称为Charge-coupled Device。本实施例对此不做限定。

对于上述第一光源的类型，根据实际需要进行选择。为了便于检测，可选择上述第一光源为LED光源。具体地，LED光源包括LED灯带602，LED灯带602设置有至少两个LED灯603。这样，能够从至少两个方向对芯片900的表面进行照射，能够避免阴影的形成，使得光照更加均匀。

为了提高检测结果的可靠性，上述LED灯603用于发白光。

当进行成像检测时，转动模块300将待检测的芯片900旋转至成像元件601的正下方，此时，LED灯603从稍高于芯片900的至少两个不同的方向对芯片900的表面进行光照，检测光经过芯片900的表面反射后进入成像元件601。

在实际应用过程中，转动模块300通过低速旋转的方式使所有待检测的芯片900依次通过成像检测模块600，最终完成所有芯片900上的试纸条腔908的成像检测。

进一步地，上述LED灯603为三个。当然，也可选择上述LED灯603为四个以上，本实施例对此不做限定。

当上述离心式微流控检测装置包括上盖10和底座80时，上述成像元件601固定于上盖10的顶端，具体地，成像元件601通过螺纹连接件与上盖10固定相连，方便拆卸；第一光源固定于上盖10的一侧，为了便于拆卸，上述第一光源卡接于上盖10。

上述离心式微流控检测装置中，对于可视化颜色检测模块700的结构，根据实际需要进行选择。具体地，可视化颜色检测模块700包括可视化颜色传感器和第二光源，可视化颜色传感器用于设置在芯片900的顶端，第二光源用于设置在芯片900的底端。

对于上述可视化颜色传感器的结构，根据实际需要进行选择。具体地，如图11a和图11b所示，可视化颜色传感器包括可视化颜色传感器主体701、聚光罩702和连接线703，可视化颜色传感器主体701通过连接线703与控制模块200通讯连接，聚光罩702设置于颜色传感器主体701的感光元件处。

需要说明的是，颜色传感器主体701的感光元件的工作距离是有要求的，例如上述工作距离为10 mm，根据实际需要进行设定。上述工作距离即为感光元件至芯片900的距离。

上述转动模块300将待检测的芯片900旋转至可视化颜色传感器701的正下方，检测光通过反应腔907后经聚光罩702传入可视化颜色传感器701的感光部分。通过转动模块300的驱动，使得芯片900的反应腔907以低速模式被可视化颜色传感器701扫描检测。这种可视化颜色检测的方式具有器件小巧简单、耗电低的特点，适用于实时检测、长时间监测的使用条件，可以进行实时或末点的液体颜色检测或吸光度检测。

对于上述第二光源的类型，根据实际需要进行选择。为了便于检测，上述第二光源为LED光源。具体地，如图11c所示，上述LED光源包括：LED支架704、固定于LED支架704的LED灯珠707；其中，LED支架704设置有供LED灯珠707发出的光通过的透光孔705。

上述透光孔705可为圆形孔、椭圆形孔等，根据实际需要进行选择。

若上述离心式微流控检测装置包括底座80和上盖10，上述LED支架704固定于底座80，可视化颜色传感器固定于上盖10的顶端。

为了便于拆卸，上述LED支架704可拆卸地固定于底座80，例如上述LED支架704通过螺纹连接件固定于底座80、或上述LED支架704卡接于底座80。在实际应用过程中，可选择上述LED支架704通过螺纹连接件固定于底座80，上述LED支架设置有供上述螺纹连接件通过的通孔706。

相应地，上述可视化颜色传感器可拆卸地固定于上盖10，例如，可视化颜色传感器通过螺纹连接件固定于上盖10。

上述第二光源中，为了便于装配，上述LED灯珠707粘接于LED支架704。

基于上述实施例提供的离心式微流控检测装置，本实施例还提供了一种离心式微流控检测系统，该离心式微流控检测系统包括：上述实施例所述的离心式微流控检测装置，以及能够适用于上述离心式微流控检测装置的芯片900；其中，芯片900包括反应腔907或试纸条腔908；或者，芯片900包括反应腔907和试纸条腔908，试纸条腔908位于反应腔907的下游。

由于上述实施例提供的离心式微流控检测装置具有上述技术效果，上述离心式微流控检测系统包括上述离心式微流控检测装置，则上述离心式微流控检测系统也具有相应的技术效果，本文不再赘述。

上述离心式微流控检测系统中，对于芯片900的具体结构，根据实际需要进行设计。具体地，如图12所示，芯片900包括反应腔907和试纸条腔908，试纸条腔908位于反应腔907的下游；可选择上述芯片900还包括：试剂腔903，混合腔906，进样孔901，位于进样孔901的远心端且与进样孔901连通的样本腔902，位于样本腔902的远心端且能够与样本腔902连通的缓冲腔904，位于缓冲腔904的远心端且与缓冲腔904连通的第一分配腔905a，位于试剂腔903的远心端且能够与试剂腔903连通的第二分配腔905b；其中，第一分配腔905a和第二分配腔905b均位于混合腔906的近心端且能够同时与混合腔906连通；反应腔907位于混合腔906的远心端且能够与混合腔906连通，试纸条腔908位于混合腔906的远心端且能够与混合腔906连通。

具体地，为了便于各个腔室之间的连通，芯片900设置有虹吸通道909和通气通道910，用于控制液体在腔体间的转移。具体地，第一分配腔905a通过第一虹吸通道与混合腔906连通，第二分配腔905b通过第二虹吸通道与混合腔906连通，混合腔906通过第三虹吸通道与分配通道连通，反应腔907与分配通道连通，当反应腔907为两个以上时，任意两个反应腔907沿分配通道依次分布，上述试纸条腔908与分配通道连通。上述反应腔907位于分配通道的远心端，上述试纸条腔908位于反应腔907的远心端；上述芯片900设置有透气孔911，透气孔911通过第一通气通道与第二分配腔905b以及分配通道连通，缓冲腔904和第二分配腔905b通过第二通气通道连通，缓冲腔904通过第三通气通道与分配通道连通。

当需要对反应腔907进行吸光度检测或颜色检测时，上述芯片900的工作流程为：扩增反应试剂被预先设置在试剂腔903中，待检测样本的引物被预先固定在反应腔907中；之后使用压敏胶将芯片900的表面密封，可以进行长期储存。使用时，将加样孔901处压敏胶撕开，将样本使用移液枪加入到样本腔902中；加样完成后，使用压敏胶将进样孔密封，将芯片900放入芯片托盘800上；通过裂解模块400对样本腔902内的样本进行机械裂解。之后，经过高速离心操作，经过裂解的样本进入第一分配腔905a，试剂或在试剂腔903经过扩增的试剂进入第二分配腔905b中；之后再进行高速离心，样本和试剂进入混合腔906中，通过高低转速切换使得混合液进行充分混合；之后再进行高速离心，混合液依次进入反应腔907和试纸条腔908中，在反应腔907中样本与预设的引物接触，充分反应完成后，进行结果检测。此时，可对反应腔907进行吸光度检测或颜色检测。

当需要对试纸条腔908进行成像检测时，试剂腔903中无需设置反应试剂，反应腔907中无需设置待检测样本的引物。上述芯片900的工作流程为：试纸条被预先固定在试纸条腔908中；之后使用压敏胶将芯片900的表面密封，可以进行长期储存。使用时，将加样孔901处压敏胶撕开，将样本使用移液枪加入到样本腔902中；加样完成后，使用压敏胶将进样孔901密封，将芯片900放入芯片托盘800上；经过高速离心操作，经过裂解的样本进入第一分配腔905a；之后再进行高速离心，样本进入混合腔906中；之后再进行高速离心，样本依次进入反应腔907和试纸条腔908中，在试纸条腔908中样本试纸条接触，充分反应完成后，进行结果检测。此时，即可对试纸条腔908进行成像检测。

上述芯片900至少为两个且沿芯片托盘800的周向均匀分布。对于芯片900的形状，根据实际需要进行选择，例如上述芯片900呈扇形或近似扇形，本实施例对此不做限定。

为了便于安装芯片900，上述芯片托盘800设置有芯片卡槽801，芯片900卡接于芯片卡槽801内。

上述芯片900可使用塑料材料机械加工而成，便于保证芯片900的透光度，方便了检测，也便于加工。

本实施例还设计了专门针对试纸条反应的芯片900。具体地，如图13a和图13b所示，上述芯片900包括试纸条腔908；上述芯片900设置有检测单元，该检测单元包括：进样口914，位于进样口914的远心端且能够与进样口914连通的进样腔915，位于进样腔915的远心端且能够与进样腔915连通的储液腔916，位于储液腔916的近心端且能够与储液腔916连通的试纸条腔908。

在芯片900制备时，先将待检试纸条放入试纸条腔908中，之后使用单面胶密封整个芯片900。

上述芯片900的使用操作流程为：先撕开进样口914处的单面胶，使用移液枪将待检测液体加入进样腔915中，之后使用单面胶封闭芯片进样口914，液体自进样口914进入进样腔915，将芯片900放在芯片托盘800上，关闭上盖10；通过转动模块300的高速离心，使得待检测液体从进样腔915转移到储液腔916中，待检测的液体浸没试纸条的远心端；然后转动模块300停止驱动，待检测的液体在毛细力的作用下被吸入试纸条中；经过一段时间反应后，成像检测模块600对试纸条的局部进行成像，经过数据处理后得到检测结果，成像检测模块600与控制模块200通讯连接，即成像检测模块600将检测结构反馈给控制模块200。

对于上述芯片900的形状，根据实际需要进行选择。为了简化安装，可选择上述芯片900呈圆形，上述检测单元可为一个，也可为两个以上。为了提高检测效率，上述检测单元至少为两个且沿芯片900的周向均匀分布。

为了便于安装芯片900，如图13b和图13c所示，上述芯片900设置有固定槽917，固定槽917的侧壁设置有定位槽；芯片托盘800设置有与固定槽917卡接配合的卡紧装置805以及与定位槽定位配合的定位件806。

在实际应用过程中，也可选择上述芯片900和芯片托盘800通过其他结构连接，本实施例对此不做限定。

上述离心式微流控检测系统中，芯片900也可为其他类型，并不局限于上述实施例。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种离心式微流控检测装置，其特征在于，包括：供电模块（100），控制模块（200），转动模块（300），裂解模块（400），加热模块（500），成像检测模块（600），可视化颜色检测模块（700），以及芯片托盘（800）；

其中，所述芯片托盘（800）用于承载芯片（900），所述芯片（900）为离心式微流控芯片且用于检测样品，所述转动模块（300）驱动所述芯片托盘（800）旋转，所述裂解模块（400）能够使所述芯片（900）的样本腔（902）内的样本裂解，所述加热模块（500）能够加热所述芯片（900）的反应腔（907），所述成像检测模块（600）能够对所述芯片（900）的试纸条腔（908）进行成像检测，所述可视化颜色检测模块（700）能够对所述芯片（900）的反应腔（907）进行颜色检测和吸光度检测，所述控制模块（200）用于控制所述转动模块（300）、所述裂解模块（400）、所述加热模块（500）、所述成像检测模块（600）、以及所述可视化颜色检测模块（700）工作，所述供电模块（100）用于给所述控制模块（200）、所述转动模块（300）、所述裂解模块（400）、所述加热模块（500）、所述成像检测模块（600）、以及所述可视化颜色检测模块（700）供电；

离心式微流控检测装置还包括壳体，所述控制模块（200）、所述转动模块（300）、所述裂解模块（400）、所述加热模块（500）、所述成像检测模块（600）、所述可视化颜色检测模块（700）和所述芯片托盘（800）均位于所述壳体内，所述供电模块（100）位于所述壳体外；

所述壳体外侧设置有显示屏（20）、电源转接接口（30）、通讯接口（40）、以及开关（50）；

所述控制模块（200）、所述转动模块（300）、所述裂解模块（400）、所述加热模块（500）、所述成像检测模块（600）和所述可视化颜色检测模块（700）均通过所述电源转接接口（30）与所述供电模块（100）电连接，所述通讯接口（40）用于通讯连接所述控制模块（200）与外界设备，所述开关（50）用于控制所述电连接的通断以及所述控制模块（200）的启停，所述显示屏（20）与所述控制模块（200）通讯连接且用于显示检测结果；

所述壳体包括：底座（80），与所述底座（80）相连并能够开合的上盖（10）；所述控制模块（200）、所述转动模块（300）和所述芯片托盘（800） 均设置于所述底座（80），所述裂解模块（400）和所述成像检测模块（600）均设置于所述上盖（10），所述加热模块（500）设置于所述底座（80）和所述上盖（10），所述可视化颜色检测模块（700）设置于所述底座（80）和所述上盖（10）；所述上盖（10）的一侧与所述底座（80）铰接；

所述成像检测模块（600）包括成像元件（601）和第一光源，所述成像元件（601）用于设置在所述芯片（900）的顶端，所述第一光源用于设置在所述芯片（900）的一侧且靠近所述芯片（900）的试纸条腔（908）；

所述成像元件（601）与所述控制模块（200）通讯连接；所述第一光源为LED光源，所述LED光源包括LED灯带（602），所述LED灯带（602）设置有至少两个LED灯（603）；

所述成像元件（601）固定于所述上盖（10）的顶端，所述光源固定于所述上盖（10）的一侧；

所述可视化颜色检测模块（700）包括可视化颜色传感器和第二光源，所述可视化颜色传感器用于设置在所述芯片（900）的顶端，所述第二光源用于设置在所述芯片（900）的底端；

所述可视化颜色传感器包括可视化颜色传感器主体（701）、聚光罩（702）和连接线（703），所述可视化颜色传感器主体（701）通过连接线（703）与所述控制模块（200）通讯连接，所述聚光罩（702）设置于所述可视化颜色传感器主体（701）的感光元件处；

所述第二光源为LED光源，所述LED光源包括：LED支架（704）、固定于所述LED支架（704）的LED灯珠（707）；所述LED支架（704）设置有供所述LED灯珠（707）发出的光通过的透光孔（705）；

所述可视化颜色传感器固定于所述上盖（10）的顶端，所述LED支架（704）固定于所述底座（80）。

2.根据权利要求1所述的离心式微流控检测装置，其特征在于，所述转动模块（300）包括：转动驱动部件（310），与所述转动驱动部件（310）的输出轴固定相连且通过磁力和所述芯片托盘（800）固定相连的连接轴（320）；

其中，所述连接轴（320）的一端设置有第一凹槽（322），所述芯片托盘（800）的一端设置有第二凹槽（802），所述第一凹槽（322）和所述第二凹槽（802）中一者设置有磁铁、另一者设置有能够被磁铁吸附的被吸附件；

所述第一凹槽（322）至少为两个且沿所述连接轴（320）的周向均匀分布，所述第二凹槽（802）和所述第一凹槽（322）一一对应；

所述离心式微流控检测装置还包括定位组件，所述定位组件在所述芯片托盘（800）所在的平面内定位所述连接轴（320）和所述芯片托盘（800）；

所述定位组件包括：第一定位槽（803）、第二定位槽（804）、第一定位柱（321）和第二定位柱（324）；所述连接轴（320）和所述芯片托盘（800）中，一者设置有所述第一定位槽（803）和所述第二定位槽（804），另一者设置有所述第一定位柱（321）和所述第二定位柱（324）；所述第一定位槽（803）容纳所述第一定位柱（321）且所述第一定位槽（803）沿所述芯片托盘（800）的径向限位所述第一定位柱（321），所述第二定位槽（804）容纳所述第二定位柱（324）且所述第二定位槽（804）沿所述芯片托盘（800）的周向限位所述第二定位柱（324）。

3.根据权利要求1所述的离心式微流控检测装置，其特征在于，所述加热模块（500）包括加热组件，所述加热组件包括加热膜（502），设置于所述加热膜（502）的加热板，设置于所述加热膜（502）且用于检测所述加热板温度的温度传感器（501）；其中，所述加热组件为两个且分别位于所述芯片托盘（800）的顶侧和底侧。

4.根据权利要求1所述的离心式微流控检测装置，其特征在于，所述芯片（900）的样本腔（902）预设有研磨珠（912）和搅拌棒（913）；所述裂解模块（400）包括：能够吸附所述搅拌棒（913）的磁铁（403），以及驱动所述磁铁（403）旋转的裂解驱动部件（401）；其中，所述磁铁（403）通过磁铁托盘（404）固定于所述裂解驱动部件（401）的输出轴。

5.一种离心式微流控检测系统，其特征在于，包括：如权利要求1-4中任一项所述的离心式微流控检测装置，以及能够适用于所述离心式微流控检测装置的芯片（900）；

其中，所述芯片（900）包括反应腔（907）或试纸条腔（908）；

或者，所述芯片（900）包括反应腔（907）和试纸条腔（908），所述试纸条腔（908）位于所述反应腔（907）的下游。

6.根据权利要求5所述的离心式微流控检测系统，其特征在于，若所述芯片（900）包括反应腔（907）和试纸条腔（908），所述试纸条腔（908）位于所述反应腔（907）的下游；

所述芯片（900）还包括：试剂腔（903），混合腔（906），进样孔（901），位于所述进样孔（901）的远心端且与所述进样孔（901）连通的样本腔（902），位于所述样本腔（902）的远心端且能够与所述样本腔（902）连通的缓冲腔（904），位于所述缓冲腔（904）的远心端且与所述缓冲腔（904）连通的第一分配腔（905a），位于所述试剂腔（903）的远心端且能够与所述试剂腔（903）连通的第二分配腔（905b）；

其中，所述第一分配腔（905a）和所述第二分配腔（905b）均位于所述混合腔（906）的近心端且能够同时与所述混合腔（906）连通；所述反应腔（907）位于所述混合腔（906）的远心端且能够与所述混合腔（906）连通，所述试纸条腔（908）位于所述混合腔（906）的远心端且能够与所述混合腔（906）连通；

所述芯片（900）至少为两个且沿所述芯片托盘（800）的周向均匀分布；所述芯片托盘（800）设置有芯片卡槽（801），所述芯片（900）卡接于所述芯片卡槽（801）内。

7.根据权利要求5所述的离心式微流控检测系统，其特征在于，若所述芯片（900）包括试纸条腔（908）；

所述芯片（900）设置有检测单元，所述检测单元包括：进样口（914），位于所述进样口（914）的远心端且能够与所述进样口（914）连通的进样腔（915），位于所述进样腔（915）的远心端且能够与所述进样腔（915）连通的储液腔（916），位于所述储液腔（916）的近心端且能够与所述储液腔（916）连通的试纸条腔（908）；

其中，所述芯片（900）呈圆形，所述检测单元至少为两个且沿所述芯片（900）的周向均匀分布；

所述芯片（900）设置有固定槽（917），所述固定槽（917）的侧壁设置有定位槽；所述芯片托盘（800）设置有与所述固定槽（917）卡接配合的卡紧装置（805）以及与所述定位槽定位配合的定位件（806）。

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