CN114247484B - 微流控装置及微流控系统 - Google Patents

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Abstract

本公开提供一种微流控装置及微流控系统，属于微流控检测技术领域，其可解决现有的微流控系统需要根据微流控芯片的数量需求定制多个PCB，成本较高的技术问题。本公开提供的一种微流控装置包括：主控板、与主控板连接的驱动板、与驱动板连接的检测板、及与检测板连接的转接板；检测板上设置有多个连接针；转接板具有相对设置的第一表面和第二表面，第一表面上设置有多个第一焊盘，第二表面上设置有与第一焊盘一一对应的多个第二焊盘；第一焊盘和第二焊盘的数量均小于连接针的数量；第一焊盘与连接针一一对应接触连接；第二焊盘与待安装的微流控芯片的第三焊盘一一对应连接。当微流控芯片损坏需要更换时，不用重复进行FPC绑定，从而提高检测效率。

Description

微流控装置及微流控系统
技术领域
本公开属于微流控检测技术领域，具体涉及一种微流控装置及微流控系统。
背景技术
微流控(Microfluidics)是一种精确控制和操控微小流体(体积为纳升到阿升)的技术，通过微流控技术，研究人员可以把样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块厘米级微流控芯片上。微流控技术一般应用于生物、化学、制药等领域的微量药品的分析过程，它主要涉及微量试剂的混匀、输运等。微流控检测在基因测序等生物领域有很多应用前景。
目前很多方案都是通过定制柔性电路板(Flexible Printed Circuit，FPC)与微流控芯片上的导电焊盘相连，再通过FPC线连接带有信号通道的印制电路板(PrintedCircuit Board，PCB)，从而进行检测。这种方法需要根据微流控芯片的数量需求定制多个PCB，且在微流控芯片损坏后难以更换已绑定的FPC以便PCB板与下一个测序使用的微流控芯片连接。
发明内容
本公开旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一，提供一种微流控装置及微流控系统。
第一方面，本公开实施例提供一种微流控装置，包括：主控板、与所述主控板连接的驱动板、与所述驱动板连接的检测板、及与所述检测板连接的转接板；
所述检测板上设置有多个连接针；所述转接板具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有多个第一焊盘，所述第二表面上设置有与所述第一焊盘一一对应的多个第二焊盘；所述第一焊盘和所述第二焊盘的数量均小于所述连接针的数量；
所述第一焊盘与所述连接针一一对应接触连接；所述第二焊盘与待安装的微流控芯片的第三焊盘一一对应连接。
可选地，所述驱动板包括多个叠层设置的子驱动板；每个所述子驱动板均与所述主控板连接。
可选地，所述主控板包括多个第一信号通道；每个所述子驱动板包括多个第二信号通道；所述第一信号通道的数量等于多个所述子驱动板的所述第二信号通道的数量之和，且所述第一信号通道的数量等于所述连接针的数量。
可选地，所述微流控装置还包括：壳体；所述壳体包括相对设置的底部和顶部、以及与所述底部和所述顶部均连接的多个侧部；
所述主控板位于一个所述侧部上；多个所述子驱动板位于所述底部上；所述检测板位于所述顶部上；所述顶部设置有开口；所述转接板位于所述检测板上，且设置于所述开口内。
可选地，所述转接板与所述开口大小相等。
可选地，所述主控板与各个所述子驱动板之间、及所述子驱动板与所述检测板之间均通过柔性扁平电缆连接。
第二方面，本公开实施例提供一种微流控系统，包括如上述提供的微流控装置。
可选地，该微流控系统还包括：微流控芯片；
所述微流控芯片上设置有多个第三焊盘；所述第三焊盘与所述第二焊盘一一对应连接。
可选地，所述壳体的所述顶部的厚度大于或等于所述转接板与所述微流控芯片的厚度之和。
可选地，所述微流控芯片包括相对设置的第一基板和第二基板、位于所述第一基板和所述第二基板之间的微流通道、及与所述微流通道对应设置的多个驱动电极；
多个所述驱动电极与所述第三焊盘一一对应连接。
附图说明
图1为本公开实施例提供的一种微流控装置的结构示意图；
图2为本公开实施例提供的一种微流控装置中的检测板的结构示意图；
图3为本公开实施例提供的一种微流控装置中的转接板的结构示意图。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本公开的技术方案，下面结合附图和具体实施方式对本公开作进一步详细描述。
除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。同样，“一个”、“一”或者“该”等类似词语也不表示数量限制，而是表示存在至少一个。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“连接”或者“相连”等类似的词语并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。
实施例一
图1为本公开实施例提供的一种微流控装置的结构示意图，如图1所示，该微流控装置包括：主控板101、与主控板101连接的驱动板102、与驱动板102连接的检测板103、及与检测板103连接的转接板104。如图2所示，检测板103上设置有多个连接针1031。如图3所示，转接板104具有相对设置的第一表面和第二表面，第一表面上设置有多个第一焊盘1041，第二表面上设置有与第一焊盘1041一一对应的多个第二焊盘1042；第一焊盘1041和第二焊盘1042的数量均小于连接针1031的数量；第一焊盘1041与连接针1031一一对应接触连接；第二焊盘1042与待安装的微流控芯片的第三焊盘一一对应连接。
本公开实施例提供的微流控装置中，主控板101可以根据待检测液滴的预设移动路径，提供控制信号，并将该控制信号输出至驱动板102，驱动板102将主控板101提供的控制信号转换为驱动电压，并将该驱动电压输出至检测板103，检测板103上设置有多个连接针1031，多个连接针1031可以呈阵列排布，并遍布于整个检测板103上，以满足待安装的不同类型的微流控芯片的要求，检测板103可以通过连接针1031将驱动电压输出至转接板104(转接板104的具体结构如图3所示)，转接板104的第一表面上设置有多个第一焊盘1041，第一焊盘1041可以与连接针1031接触连接，以接收由连接针1031输出的驱动电压，转接板104的第二表面上设置有多个第二焊盘1042，第二焊盘1042可以通过贯穿转接板104的过孔与第一焊盘1041一一对应连接，第一焊盘1041上的驱动电压可以传输至第二焊盘1042。其中，如图3所示，第二焊盘1042的排布方式与待安装的微流控芯片中的第三焊盘的排布方式相同，第二焊盘1042可以与待安装的微流控芯片中的第三焊盘一一对应连接，这样，驱动电压可以传输至微流控芯片中，在驱动电压的控制下，微流控芯片中的待检测液滴可以沿着预设移动路径进行移动，以实现检测功能。在本公开实施例中，由于微流控芯片与检测板103之间通过转接板104连接，转接板104第一表面上的第一焊盘1041与检测板103上的连接针1031接触连接，当需要更换不同类型的微流控芯片时，仅需要选取与微流控芯片对应的转接板104进行更换并进行连接即可，因此不需要根据微流控芯片的数量需求而定制大量的PCB，且在该微流控芯片损坏后，不用重复进行FPC绑定，可以轻松进行更换并与下一个测序使用的微流控芯片连接，从而可以提高检测效率，进而可以节约检测成本。
在一些实施例中，驱动板102包括多个叠层设置的子驱动板1021；每个子驱动板1021均与主控板101连接。
需要说明的是，在实际应用中，驱动板102一般可以包括多个子驱动板1021，在本公开实施例中，以4个子驱动板1021为例进行说明，当然，子驱动板1021的数量还可以为其他数量。各个子驱动板1021之间可以通过螺丝等器件进行固定，各个子驱动板1021均设置有输入端口和输出端口，主控制板101提供的控制信号可以通过输入端口输入至各个子驱动板1021，并在电源模块的配合下，将控制信号转换为驱动电压，并由各个子驱动板1021的输出端口输出，以控制待安装的微流控芯片中的待检测液滴沿着预设移动路径进行移动，以实现检测功能。各个子驱动板1021叠层设置，可以主控板101提供的多路控制信号进行分解，从而可以节约各个子驱动板1021所占用的空间，以减少整个微流控装置的体积。
在一些实施例中，主控板101包括多个第一信号通道；每个子驱动板1021包括多个第二信号通道；第一信号通道的数量等于多个子驱动板1021的第二信号通道的数量之和，且第一信号通道的数量等于连接针1031的数量。
需要说明的是，主控板101可以通过多个第一信号通道输出多路控制信号，每个子驱动板1021设置有多个第二信号通道，其中各个子驱动板1021上的第二信号通道的数量可以相同也可以不同，各个子驱动板1021上的第二信号通道将主控板提供的多路控制信号进行分解，并将多路控制信号转换为多路驱动电压，通过第二信号通道输出至检测板103的连接针1031，这样多路驱动电压可以由检测板103上的多个连接针1031输出，可以选取其中部分连接针1031进行连接，以满足不同类型的微流控芯片的需要。
在一些实施例中，微流控装置还包括：壳体105；壳体105包括相对设置的底部和顶部、以及与底部和顶部均连接的多个侧部；主控板101位于一个侧部上；多个子驱动板1021位于底部上；检测板103位于顶部上；顶部设置有开口105；转接板104位于检测板103上，且设置于开口1051内。
需要说明的是，壳体105可以中空的正方体结构，其具有相对设置的底部和顶部、以及均与底部和顶部连接的侧部，可以分别对主控板101、子驱动板1021以及检测板103进行固定。可以理解的是，壳体105除了可以为上述的中空的正方体结构还可以为其他形状的具有固定作用的结构，在此不再一一列举。其中，主控板101设置于壳体105的侧部，这样可以节约主控板101所占用的空间，以减少整个微流控装置的体积。壳体105的顶部设置有开口1051，检测板103可以固定于壳体105的顶部，并从开口露出，这样，转接板104可以嵌入该开口105中并与检测板103上的连接针1031形成接触连接。开口1051的尺寸可以根据待安装的微流控芯片的尺寸进行调整，以保证转接板104及待安装的微流控芯片均可以嵌入开口1051中，以实现对转接板104及待安装的微流控芯片的固定。当需要更换不同类型的为微流控芯片进行检测时，仅需要更换具有不同尺寸的开口1051的顶部及于开口1051相匹配的转接板104即可，因此不需要根据微流控芯片的数量需求而定制大量的PCB，且在该微流控芯片损坏后，不用重复进行FPC绑定，可以轻松进行更换并与下一个测序使用的微流控芯片连接，从而可以提高检测效率，进而可以节约检测成本。
在一些实施例中，转接板104与开口1051大小相等。
需要说明的是，由于转接板上104上的第一焊盘1041与检测板103上的连接针1031为接触连接，二者之间并没有固定连接的器件，因此需要壳体105的顶部对二者进行固定，在实际应用中，转接板104需要与开口1051的大小相同，这样可以将转接板104嵌入顶部的开口1051中，使得转接板104上的第一焊盘1041与检测板103上的连接针1031形成接触连接的同时，避免转接板104上的第一焊盘1041与检测板103上的连接针1031发生错位，从而保证后续检测的精确度。
在一些实施例中，主控板101与各个子驱动板1021之间、及子驱动板1021与检测板103之间均通过柔性扁平电缆连接。
需要说明的是，由于微流控装置中的主控板101、子驱动板1021以及检测板103一般不需要更换，为了保证连接的稳定性，主控板101与各个子驱动板1021之间及子驱动板1021与检测板103之间可以绑定连接，具体地，可以通过柔性扁平电缆进行绑定连接，当然，还可以通过柔性电路板进行绑定连接，以保证连接的稳定性以及信号传输的稳定性。
实施例二
本公开实施例提供了一种微流控系统，该微流控系统包括如上述任一实施例提供的微流控装置。该微流控系统还包括：微流控芯片；微流控芯片上设置有多个第三焊盘；第三焊盘与第二焊盘1042一一对应连接。
需要说明的是，微流控芯片中的第三焊盘可以与转接板104上的第二焊盘1042一一对应连接，以保证微流控芯片中的待检测液滴在驱动电压的控制下可以按照预设移动路径进行移动，以实现检测功能。在本公开实施例中，由于微流控芯片与检测板103之间通过转接板104连接，转接板104第一表面上的第一焊盘1041与检测板103上的连接针1031接触连接，当需要更换不同类型的微流控芯片时，仅需要选取与微流控芯片对应的转接板104进行更换并进行连接即可，因此不需要根据微流控芯片的数量需求而定制大量的PCB，且在该微流控芯片损坏后，不用重复进行FPC绑定，可以轻松进行更换并与下一个测序使用的微流控芯片连接，从而可以提高检测效率，进而可以节约检测成本。
在一些实施例中，壳体105的顶部的厚度大于或等于转接板104与微流控芯片的厚度之和。
需要说明的是，转接板104上的第二焊盘1042的排布方式与微流控芯片中的第三焊盘的排布方式相同，第二焊盘1042可以与待安装的微流控芯片中的第三焊盘一一对应连接，在实际应用中，转接板104可以与微流控芯片的大小相同，同时壳体105的顶部的厚度大于或等于转接板104与微流控芯片的厚度之和，在安装过程中，可以将转接板104及微流控芯片均嵌入壳体105顶部的开口1051中，以保证壳体105的顶部的开口1051对微流控芯片同样形成固定。优选地，壳体105的顶部的厚度与转接板104与微流控芯片的厚度之和相等，可以保证壳体105的顶部的平整度。
在一些实施例中，微流控芯片包括相对设置的第一基板和第二基板、位于第一基板和第二基板之间的微流通道、及与微流通道对应设置的多个驱动电极；多个驱动电极与第三焊盘一一对应连接。
需要说明的是，微流控芯片中的微流通道可以用于容纳待检测的液滴，与微流通道相对设置的多个驱动电极可以与第三焊盘连接，以将驱动电压导入，并形成电场，由于不同位置处的电场大小不同，待检测的液滴可以在不同电场的驱动下在微流通道内沿着预设移动路径进行移动，以实现对待检测液滴的检测。当需要更换不同类型的微流控芯片时，仅需要选取与微流控芯片对应的转接板104进行更换并进行连接即可，因此不需要根据微流控芯片的数量需求而定制大量的PCB，且在该微流控芯片损坏后，不用重复进行FPC绑定，可以轻松进行更换并与下一个测序使用的微流控芯片连接，从而可以提高检测效率，进而可以节约检测成本。
可以理解的是，以上实施方式仅仅是为了说明本公开的原理而采用的示例性实施方式，然而本公开并不局限于此。对于本领域内的普通技术人员而言，在不脱离本公开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公开的保护范围。

Claims (9)

1.一种微流控装置，其特征在于，包括：主控板、与所述主控板连接的驱动板、与所述驱动板连接的检测板、及与所述检测板连接的转接板；
所述检测板上设置有多个连接针；所述转接板具有相对设置的第一表面和第二表面，所述第一表面上设置有多个第一焊盘，所述第二表面上设置有与所述第一焊盘一一对应的多个第二焊盘；所述第一焊盘和所述第二焊盘的数量均小于所述连接针的数量；
所述第一焊盘与所述连接针一一对应接触连接；所述第二焊盘与待安装的微流控芯片的第三焊盘一一对应连接。
2.根据权利要求1所述的微流控装置，其特征在于，所述驱动板包括多个叠层设置的子驱动板；每个所述子驱动板均与所述主控板连接。
3.根据权利要求2所述的微流控装置，其特征在于，所述主控板包括多个第一信号通道；每个所述子驱动板包括多个第二信号通道；所述第一信号通道的数量等于多个所述子驱动板的所述第二信号通道的数量之和，且所述第一信号通道的数量等于所述连接针的数量。
4.根据权利要求2所述的微流控装置，其特征在于，所述微流控装置还包括：壳体；所述壳体包括相对设置的底部和顶部、以及与所述底部和所述顶部均连接的多个侧部；
所述主控板位于一个所述侧部上；多个所述子驱动板位于所述底部上；所述检测板位于所述顶部上；所述顶部设置有开口；所述转接板位于所述检测板上，且设置于所述开口内。
5.根据权利要求4所述的微流控装置，其特征在于，所述转接板与所述开口大小相等。
6.根据权利要求2所述的微流控装置，其特征在于，所述主控板与各个所述子驱动板之间、及所述子驱动板与所述检测板之间均通过柔性扁平电缆连接。
7.根据权利要求4所述的微流控装置，其特征在于，所述微流控装置还包括：微流控芯片；
所述微流控芯片上设置有多个第三焊盘；所述第三焊盘与所述第二焊盘一一对应连接。
8.根据权利要求7所述的微流控装置，其特征在于，所述壳体的所述顶部的厚度大于或等于所述转接板与所述微流控芯片的厚度之和。
9.根据权利要求7所述的微流控装置，其特征在于，所述微流控芯片包括相对设置的第一基板和第二基板、位于所述第一基板和所述第二基板之间的微流通道、及与所述微流通道对应设置的多个驱动电极；
多个所述驱动电极与所述第三焊盘一一对应连接。
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