CN114509575B - 微流控检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微流控检测装置，包括机架，安装在所述机架上的离心模块、自动上卡模块和自动卸卡模块，以及上卡工位和卸卡工位，对应于所述上卡工位的等待工位，设置在所述等待工位和所述上卡工位之间的引导通道，其中，自动上卡模块包括：推卡片和第一驱动机构，所述第一驱动机构的输出端与所述推卡片相连，且该推卡片推卡过程中与微流控芯片之间采用面接触的方式，使得受力面积较大，因此能够稳定、精确地进行推卡；并且推送力度较大，从而当在稳定推送微流控芯片过程中，可推动反应腔向穿刺结构靠近，从而实现自动穿刺。

Description

微流控检测装置

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，尤其涉及一种微流控检测装置。

背景技术

微流控指的是使用微管道（尺寸为数十到数百微米）处理或操纵微小流体（体积为纳升到阿升）的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。因为具有微型化、集成化等特征，微流控装置通常被称为微流控芯片。

离心式微流控技术是将各反应单元通过微管道等结构集成在一块可旋转的微流控芯片上，以离心力驱动液体，从而在微流控芯片上完成液体的复杂操作和反应过程，实现各种生物和医学检测（例如，血型筛查，或者各种免疫检测等）的一种技术。由于其具有集成化、自动化和试剂消耗量小、成本低廉等优势，离心式微流控技术在科研领域和工业界都得到广泛关注。

在传统的离心式微流控检测装置中，通常需要人工将一个个微流控芯片逐个放置到将检测装置中离心盘上的芯片槽中，这不仅增加了检测人员的工作量，检测效率也较低。为了适应多样本、快速检测，减少人工操作，相继推出各种全自动微流控检测仪。例如，中国发明专利CN201911068212.2公开了一种微型血型卡读数仪，其通过设置上卡组件、离心组件和卸卡组件来实现微型血型卡的上卡、微型血型卡扫码、样本确认扫码、加样、离心震动、加热、拍照检测读数和卸卡过程的全自动化，所有过程自动化程度较高，使用更加便利，提高工作效率，减少劳动量付出，降低人为检测误差。但该装置在推送过程中，芯片位置经常发生偏移，从而导致芯片被卡住，从而使得检测无法正常进行，也容易损伤检测装置。

有鉴于此，目前亟需一种能够稳定、精准地推送微流控芯片的自动化检测装置。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微流控检测装置，部分地解决或缓解现有技术中的上述不足，其能够稳定、准确地进行自动上卡，从而保证自动化检测过程的顺利进行。

为了解决上述所提到的技术问题，本发明具体采用以下技术方案：

本发明的第一方面，在于提供一种微流控检测装置，其包括：机架，安装在所述机架上的离心模块、自动上卡模块和自动卸卡模块，以及上卡工位和卸卡工位，对应于所述上卡工位的等待工位，设置在所述等待工位和所述上卡工位之间的引导通道；其中，所述自动上卡模块包括：推卡片和第一驱动机构，所述第一驱动机构的输出端与所述推卡片相连；

当第一微流控芯片被放置于位于所述等待工位处的所述推卡片上，且所述离心模块中离心盘上的芯片槽转动至所述上卡工位时，所述第一驱动机构驱动所述推卡片沿推卡方向的反方向移动，使得所述第一微流控芯片从所述推卡片上落入所述等待工位，且所述第一微流控芯片尾部的第一操作平面对应于所述推卡片前端的第一推送面；

当所述第一驱动机构驱动所述推卡片沿推卡方向前进时，所述第一推送面抵住所述第一操作平面，并通过所述引导通道将所述第一微流控芯片从所述等待工位推入所述上卡工位处的所述芯片槽内。

本发明的一示例性实施例中，所述自动卸卡模块包括：对应于所述卸卡工位的退卡顶板，第二传动机构和第二驱动机构，所述第二驱动机构的输出端通过所述第二传动机构与所述退卡顶板相连；

当所述第一微流控芯片随着所述离心盘转动至所述卸卡工位时，所述第一微流控芯片头部的第二操作平面对应于所述退卡顶板的第二推送面，且当所述第二驱动机构通过所述第二传动机构驱动所述退卡顶板沿退卡方向前进时，所述第二推送面抵住所述第二操作平面，并逐渐将所述第一微流控芯片顶出所述芯片槽。

本发明的一示例性实施例中，所述离心模块还包括：设置在所述离心盘上方的芯片存储盘，用于驱动所述芯片存储盘转动的第三驱动机构和第三传动机构，其中，所述芯片存储盘通过所述第三传动机构与所述第三驱动机构相连，且所述芯片存储盘上沿周向均匀设置有多个卡仓；

当在所述第三驱动机构的驱动下，任一所述卡仓随所述芯片存储盘转动至所述等待工位时，所述卡仓内的多个微流控芯片位于所述推卡片上方，且当所述推卡片在所述第一驱动机构的驱动下沿推卡方向的反方向移动时，位于所述卡仓底部的所述第一微流控芯片自动落入所述等待工位，且所述第一微流控芯片尾部的第一操作平面对应于所述推卡片前端的第一推送面。

进一步地，本发明一示例性实施例中，所述离心模块还包括：设置在所述离心盘上方的芯片存储盘，用于驱动所述芯片存储盘转动的第三驱动机构和第三传动机构，其中，所述芯片存储盘通过所述第三传动机构与所述第三驱动机构相连，且所述芯片存储盘上沿周向均匀设置有多个卡仓槽。

更进一步地，本发明的一示例性实施例中，所述微流控检测装置，还包括加样模块，所述加样模块包括：所述加样模块包括：旋转立柱，驱动所述旋转立柱旋转的第五驱动机构，设置在所述旋转立柱上的悬臂，以及可拆卸地设置在所述悬臂上用于吸取样本/试剂的加样钢针，驱动所述加样钢针进行加样的第六驱动机构；

当所述第五驱动机构驱动所述旋转立柱旋转，使得所述加样钢针对应于加样工位时，所述第六驱动机构驱动所述加样钢针向下移动，以在所述第一微流控芯片上完成自动加样。

更进一步地，所述微流控检测装置还包括：用于清洗所述加样钢针的清洗机构，所述清洗机构设置在所述旋转立柱旁的清洗工位处；

当所述第五驱动机构驱动所述旋转立柱转动，使得所述加样钢针旋转至所述清洗工位时，所述第六驱动机构驱动所述加样钢针向下移动，使得所述清洗机构自动清洗所述加样钢针。

更进一步地，本发明的一示例性实施例中，所述微流控检测装置，还包括加样模块，所述加样模块包括： X轴导轨， 以可相对于所述X轴导轨沿X轴移动的方式安装在所述X轴导轨上的Z轴导轨，以可相对于所述Z轴导轨沿Z轴移动的方式安装在所述Z轴导轨上的加样器，安装在所述X轴导轨上的X轴驱动机构，以及安装在所述Z轴导轨上的Z轴驱动机构，其中，所述Z轴驱动机构的输出与所述加样器相连，所述X轴驱动机构的输出与所述Z轴导轨相连；

当所述Z轴导轨在所述X轴驱动机构的驱动下移动至所述上卡工位时，所述Z轴驱动机构驱动吸取有样本/试剂的所述加样器沿所述Z轴导轨向下移动，以在所述第一微流控芯片上完成自动加样。

更进一步地，所述加样模块与所述离心模块为一体式，或者分体式设置。

更进一步地，所述离心模块还包括：设置在所述离心盘外侧的样本盘，用于驱动所述样本盘转动的第四驱动机构，以及齿轮传动机构，所述第四驱动机构通过所述齿轮传动机构与所述样本盘相连；其中，所述样本盘上设置有多个样本存储区和多个试剂存储区；

当所述第四驱动机构通过所述齿轮传动机构驱动所述样本盘转动，使得至少一个所述样本存储区对应于所述加样器/所述加样钢针时，所述Z轴驱动机构驱动所述加样器从所述样本存储区中自动吸取样本/所述第六驱动机构驱动所述加样钢针从所述样本存储区中自动吸取样本；或者，

当所述第四驱动机构驱动所述样本盘转动，使得至少一个所述试剂存储区对应于所述加样器/所述加样钢针时，所述Z轴驱动机构驱动所述加样器从所述试剂存储区中自动吸取试剂/所述第六驱动机构驱动所述加样钢针从所述试剂存储区中自动吸取试剂。

更进一步地，所述试剂存储区，和/或所述样本存储区上可拆卸地安装有至少一个用于放置试剂/样本的搁置架。

更进一步地，本发明的一示例性实施例中，所述微流控检测装置还包括：设置在所述样本盘一侧的吸头存储区，所述吸头存储区设置有吸头安装工位，所述样本盘上的样本/试剂吸取工位，其中，所述吸头安装工位、所述样本/试剂吸取工位以及上卡工位在同一直线。

本发明的一示例性实施例中，所述第一微流控芯片包括：本体，间隔设置在所述本体的第一侧并延伸至所述本体内部的多个穿刺管，两个从所述本体的两侧延伸出的侧壁形成的，用于与检测卡插接的卡接开口，以及以可相对于所述本体移动的方式安装在所述卡接开口的检测卡；其中，所述多个穿刺管延伸至所述本体外部的一端为用于穿刺的尖末端；且当所述推卡片将所述第一微流控芯片从所述等待工位推入所述上卡工位过程中，所述尖末端在所述推卡片的作用下，自动刺穿所述检测卡上多个微柱的开口端所覆盖的密封膜。

本发明的一示例性实施例中，所述第二传动机构包括：第二滑轨，与所述第二驱动机构输出端相连的第一转接板，与所述第一转接板垂直连接的第二转接板，所述第二转接板的第一端与所述退卡顶板固定连接，其中，所述第一转接板以可相对于所述第二滑轨移动的方式安装在所述滑轨上；

当所述第二驱动机构带动所述第一转接板在所述第二滑轨上沿退卡方向滑动时，所述第一转接板通过所述第二转接板带动所述退卡顶板沿退卡方向前进。

更进一步地，本发明的一示例性实施例中，所述微流控检测装置还包括：用于扫码和过程监控的摄像设备，所述摄像设备安装在机架上。

有益效果：

本发明的微流控检测装置的自动上卡模块与微流控芯片尾部之间采用面接触的方式，即通过推卡片前端的第一推送面抵住微流控芯片尾部的第一操作平面，以由该第一推送面推送第一操作平面，由于受力面积较大，因此能够稳定、精确地进行推卡，避免了点接触方式下因拨片位置不准确或者推送过程中发生偏移而导致芯片被卡，进而导致装置出现故障的问题；并且，由于采用面接触的方式进行推送，其推送力度更大，从而当在稳定推送穿刺结构和反应腔具有一定间距的微流控芯片过程中，可推动反应腔向穿刺结构靠近，从而实现自动穿刺，因此，本发明的该微流控检测装置还适用于穿刺结构和反应腔之间具有一定间距的微流控芯片。

本发明的微流控检测装置的自动卸卡模块与微流控芯片头部之间采用面接触的方式，即通过退卡顶板前端的第二推送面抵住微流控芯片头部的第二操作平面，以由该第二推送面推动第二操作平面，由于受力面积较大，因此能够稳定、精确地进行退卡，避免了现有技术中采用杠杆退卡过程中，因杠杆难以对准位置，甚至发生相对滑移而导致芯片被卡的问题。

本发明的微流控检测装置中，自动上卡模块设置在靠近离心盘中心轴的位置处，并且其沿离心盘的径向由内侧向外侧（即由离心盘中心向离心盘边缘的方向，或推卡方向）推送芯片，由于离心盘上芯片槽底部和离心盘外的孵育盘的双重保障，避免了现有技术中由离心盘外侧向内侧推送时，因推力较大而导致推过头，使得芯片被卡住或者推入其他位置的问题。

本发明的微流控检测装置，通过在离心盘上方设置芯片存储盘，使得可沿其周向设置多个卡仓或卡仓槽，相较于现有的在离心盘一侧设置一列卡仓的方式，不仅能够大大降低整个装置的体积，还能够存储更多的微流控芯片，且可根据不同的试验项目，存储不同类型的微流控芯片，以满足检测部门一周，甚至一个月的检测需求，从而避免频繁更换芯片而导致交叉感染，也降低了检测人员的工作量。

本发明的微流控检测装置的加样模块仅仅设置了X轴导轨和Z轴导轨，相较于三轴导轨（即Z轴导轨、Y轴导轨和X轴导轨）的方式，使得加样过程更加稳定，速度更快，从而保证了试验效率。

本发明的微流控检测装置，通过在离心盘外围设置了一圈样本盘，使得可在该样本盘上的多个样本存储区放置相同的样本，试剂存储区放置相同的试剂，再由加样模块批量地完成自动加样，从而使得可批量的进行相同的检测试验；此外，也可在不同的样本存储区存放不同的样本，在不同的试剂存储区存放不同的试剂（例如，反定细胞、抗筛细胞等），从而可在该检测装置上同时进行不同的试验，并且，由于加样模块可自动更换吸头（即加样器移动到吸头存储区自动安装吸头，加样器移动到退吸头工位自动退掉吸头），从而使得即使在该检测装置上进行不同的试验，也不会引起交叉感染等问题，自然也就无需更换新的检测装置来进行新的检测试验，不仅降低了检测成本，也提高了检测效率。

本发明的微流控检测装置，通过设置摄像设备，来完成扫码和过程监控，相较于现有技术中分别采用扫码设备来进行扫码，采用相机来拍摄检测过程的方式，其简化了装置结构。

本发明的微流控检测装置可实现自动上卡、微流控芯片扫码、加样、离心振动和卸卡过程的全自动化，相较于现有的检测装置，其效率更高，且所需人工参与的工作少，降低工作量的同时，也减少人为因素引起的误差。

本发明的微流控检测装置的加样模块和离心模块可采用分体式设置，即加样模块和离心模块可拆分开来，从而使得可根据实际需要，在已有装置基础上，增加/更换加样模块或离心模块即可，从而大大降低了成本。

本发明的微流控检测装置中的加样模块可采用在吸头存储区自动吸取一次性吸头，然后在相应的驱动机构作用下在吸头安装工位、样本/试剂吸取工位和加样工位（也即上卡工位）之间运动，从而实现自动加样，当其加完样后自动回到吸头存储区的吸头卸载工位退掉一次性吸头，再重新安装一次性吸头以进行下一次的自动加样，整个过程无需人工加入，达到提高了工作效率，尤其适合检测量较大的应用场景。

本发明的微流控检测装置中的加样模块可采用可重复利用的加样钢针进行加样，当然，为了避免交叉感染，还设置有相应的清洗机构，而该加样钢针可通过旋转立柱来实现在加样工位（也即上卡工位）和清洗工位之间转换，整个加样过程也无需人工加入，提高了工作效率，尤其适合检测率稍微较少的应用场景。

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一简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部分一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部分并不一定按照实际的比例绘制。显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

图1a为本发明一示例性实施例的一种微流控检测装置的结构示意图；

图1b为反映图1a所示微流控检测装置的另一视角的结构示意图；

图2a为本发明一示例性实施例的一种微流控检测装置中离心模块的结构示意图；

图2b为图2a中所示芯片存储模块的结构示意图；

图2c为反映本发明一示例性实施例的一种微流控检测装置中推卡片将微流控芯片推入上卡工位处的新芯片槽的示意图；

图2d为反映本发明一示例性实施例的一种微流控检测装置中推卡片与卡仓相配合的示意图；

图2e为反映推卡片经由引导通道将微流控芯片推入芯片槽的示意图；

图3a为本发明一示例性实施例的一种微流控检测装置中自动上卡模块的结构示意图；

图3b为反映图3a中自动上卡模块的推卡片沿推卡方向的反方向运动的示意图；

图3c为反映图3a中自动上卡模块的推卡片与微流控芯片相配合的示意图；

图3d为反映图3a中自动上卡模块的推卡片沿推卡方向推动微流控芯片的示意图；

图4a为本发明一示例性实施例的一种微流控检测装置中自动卸卡模块的结构示意图；

图4b为图4a中所示自动卸卡模块的另一视角的结构示意图；

图4c为反映芯片槽转动至卸卡工位的示意图；

图4d为反映退卡顶板与退卡槽口相配合的示意图；

图4e为反映退卡顶板将微流控芯片顶出芯片槽的示意图；

图4f为反映退卡顶板将微流控芯片顶入出卡槽的示意图；

图5a为本发明一示例性实施例的一种微流控检测装置中样本盘及其驱动机构的结构示意图；

图5b为反映图5a中样本盘与其驱动机构相配合的示意图；

图6a为本发明一示例性实施例的一种微流控检测装置中加样模块的结构示意图；

图6b为反映本发明一示例性实施例的一种微流控检测装置中加样模块、离心模块和吸头存储模块相配合的示意图；

图7为一种穿刺结构与反应腔之间具有间距的微流控芯片的一示例性结构的示意图；

图8a为本发明另一示例性实施例的一种微流控检测装置的结构示意图；

图8b为反映图8a所示的加样模块中的加样器运动至离心模块的示意图；

图8c为反映图8a所示微流控检测装置中拆分出来的加样模块的结构示意图；

图8d为反映图8a中微流控检测装置中拆分出来的离心模块（其上安装有自动上卡模块和自动卸卡模块）的结构示意图；

图9a为本发明再一示例性实施例的一种微流控检测装置的结构示意图；

图9b为反映图9a中的加样模块与离心模块相配合的示意图；

图10为本发明一示例性实施例的一种微流控检测装置中加样盘上的搁置架的结构示意图。

001-等待工位；002-上卡工位；003-微流控芯片，003a-第一操作平面，003b-第二操作平面；004-卸卡工位，005-引导通道，006-出卡槽；101-机架；102-离心模块，1020-孵育盘，1021-离心盘，1022-芯片槽，1023-芯片存储盘，1024-卡仓，1025-第三驱动机构，1026-第三传动机构，10261-联轴器，10262-传动转盘，10263-传动连杆，1027-样本盘，10271-样本存储区，10272-试剂存储区，10273-搁置架，10274-提拉把手，1028-第四驱动机构，1029-第二操作窗口；103-加样模块，1031-X轴导轨，1032-Z轴导轨，1033-加样器，1034-吸头，1037-第一操作窗口，1038-加样钢针，1039-旋转立柱，10310-悬臂，10311-清洗机构；104-吸头存储模块；105-自动上卡模块，1051-第一驱动机构，1052-推卡片，1053-第一滑轨，1054-滑块，1055-第一推送面；106-自动卸卡模块，1061-退卡顶板，1062-第二传动机构，1063-第二驱动机构，10621-第二转接板，106211-第一横向支板，106212-第二横向支板，106213-连接板，10622-第一转接板，106221-横向连接块，106222-纵向连接块，106223-横向滑块，10623-第二滑轨；110-退卡槽口，107-废吸头仓；108-废卡仓；109-摄像设备；1-本体，5-穿刺管，6-尖末端，13-微柱，11-检测卡。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，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。

本文中，使用用于表示元件的诸如“模块”、“部件”或“单元”的后缀仅为了有利于本发明的说明，其本身没有特定的意义。因此，“模块”、“部件”或“单元”可以混合地使用。

本文中，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前”、“后”、“一端”、“另一端”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，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。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本文中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

参见图1a和图1b，为本发明一示例性实施例的微流控检测装置的结构示意图，具体地，本示例性实施例的微流控检测装置包括：机架101；安装在机架101右侧离心区的离心模块102；安装在机架101左侧吸头存储区的吸头存储模块104；以及安装在该机架101上，且可在该离心模块102和吸头存储模块104之间往复运动，以完成自动加样的加样模块103；安装在机架上，且位于离心模块102的中心处的自动上卡模块；安装在机架上，且位于离心模块102下方的自动卸卡模块。

参见图2a，在一些实施例中，离心模块102包括：孵育盘1020，安装在孵育盘1020内，且可相对于该孵育盘1020转动的，用于进行水平离心的离心盘，以及驱动该离心盘转动的第四驱动机构（图中未示出），设置在该孵育盘1020上的芯片存储盘1023、第三驱动机构1025和第三传动机构1026，其中，芯片存储盘1023通过第三传动机构1026与第三驱动机构1025相连，即由该第三驱动机构1025通过该第三传动机构1026驱动该芯片存储盘1023相对于孵育盘1020转动。

在一些实施例中，该芯片存储盘1023上沿周向均匀设置有多个卡仓1024，具体地，每个卡仓1024可盛装多个微流控芯片，且其底部设有开口。由于该卡仓1024底部呈开口，因此，其内部多个微流控芯片由该孵育盘1020承托。

参见图2a，在一些实施例中，上卡工位002和卸卡工位004均设置在该孵育盘1020上（具体地，该卸卡工位004和上卡工位002可分别设置在该孵育盘1020的盘面边缘，且孵育盘1020上对应于上卡工位002和卸卡工位004分别设置有相应的开口）；参见图2e，等待工位001和上卡工位002之间设置有引导通道005；参见图4c，孵育盘1020上对应于卸卡工位004的位置设置有出卡槽006，即微流控芯片003可在自动上卡模块的推动下从等待工位001出发，经由该引导通道005进入上卡工位002；而微流控芯片003可在自动卸卡模块的作用下从卸卡工位004进入出卡槽006，以排出废弃的微流控芯片003。

参见图2b，在一些实施例中，该第三驱动机构1025采用电机，且该电机设置在该芯片存储盘1023的中心位置，相应地，该第三传动机构1026包括：与该电机的输出轴相连的联轴器10261，以及通过传动连杆10263与该芯片存储盘1023相连的传动转盘10262，即该传动转盘10262与该联轴器10261相连。

当然，在另一些实施例中，该芯片存储盘1023上也可不设置卡仓1024，而只设置多个安装卡仓1024的卡槽，而直接采用微流控芯片003的包装盒作为卡仓直接安装在该卡槽上即可。

在一些实施例中，不同的卡仓1024可放置不同的微流控芯片003，以进行不同的试验。

参见图3a，在一些实施例中，该自动上卡模块包括：用于推送微流控芯片的推卡片1052，以及用于驱动该推卡片1052的第一驱动机构1051，其中，第一驱动机构1051固定安装在机架上（具体地，该第一驱动机构1051可安装在芯片存储盘的第三驱动机构下方），且其输出端与该推卡片1052相连。具体地，该第一驱动机构1051采用丝杠电机，丝杠电机的丝杠一端通过设置在第一滑轨1053（该第一滑轨1053固定在机架上）上的滑块1054与该推卡片1052的固定端相连，即由该丝杠通过该滑块1054带动推卡片1052在第一滑轨1053上滑动，从而使得推卡片1052在等待工位和上卡工位之间往复运动，参见图2c-图2e。

自动上卡过程：初始状态时，推卡片1052位于等待工位001处，参见图2c和图2d；当任一卡仓1024在第三驱动机构1025的驱动下，转动至等待工位001时，卡仓1024内的多个微流控芯片003落在推卡片1052的上表面，即该卡仓1024内的多个微流控芯片003由该推卡片1052承托，参见图3b；而当离心模块102中离心盘1021上的芯片槽1022转动至上卡工位002时，第一驱动机构1051驱动推卡片1052沿推卡方向的反方向移动（即靠近离心盘1021/芯片存储盘1023中心轴的方向，参见图2c中箭头方向O1），此时，位于卡仓1024底部，且位于推卡片1052上的第一微流控芯片003自动落入等待工位001，且该第一微流控芯片尾部的第一操作平面对应于推卡片1052前端的第一推送面1055，参见图3c；当第一驱动机构1051驱动推卡片1052沿推卡方向（参见图2c和图3b中箭头方向O2，即靠近上卡工位002/芯片槽的方向）移动时，推卡片1052前端的第一推送面1055沿着等待工位001和上卡工位002之间的引导通道005将该第一微流控芯片从等待工位001推入上卡工位002处的离心盘1021的芯片槽1022内，参见图3d，然后，推卡片1052退回等待工位处，并承托住位于卡仓1024内的第二微流控芯片（即原本位于第一微流控芯片上的一张微流控芯片），参见图3b；当下一个芯片槽转动至该上卡工位002时，重复上述过程以完成自动上卡。

本实施例中，由于推卡片1052的推卡方向采用由内向外（其中，靠近离心盘中心处为内）推动，且离心盘上芯片槽的底部限制了推卡方向的终点，从而避免了芯片被推过头的现象；同时，由于推卡片和微流控芯片之间采用面接触的方式，使得推送过程中微流控芯片受力均匀，从而使得推送更加稳定、精准，推送力度也较大，保证了微流控芯片被精准地推送至芯片槽中；并且，对于需要穿刺的微流控芯片，由于推送力度较大，推送过程平稳，从而也实现了推送过程中自动完成穿刺过程，无需人工进行穿刺，也无需在单独设置协助完成穿刺的结构，简化了检测流程和装置结构，也降低了检测装置的造价成本。

参见图4a，在一些实施例中，该自动卸卡模块106包括：退卡顶板1061，第二传动机构1062和第二驱动机构1063，其中，该第二驱动机构1063的输出端通过该第二传动机构1062与该退卡顶板1061相连。具体地，参见图4d，孵育盘1020上卸卡工位004处对应于退卡顶板和芯片槽上对应于该退卡顶板的位置均开设有退卡槽口110。

参见图4a和图4b，在一些实施例中，该第二驱动机构1063采用丝杠电机，第二传动机构1062包括：第一转接板10622、第二转接板10621和第二滑轨10623，其中，丝杠电机和第二滑轨10623均固定在机架上，而丝杠电机的丝杠的输出端与第一转接板的第二端相连，该第一转接板的第一端以可相对于该第二滑轨10623滑动的方式安装在该第二滑轨10623上，且该第一转接板的第一端还与该第二转接板10621的第二端固定连接，而该第二转接板10621的第一端则与退卡顶板固定连接。参见图4a和图4b，其中，该第二转接板10621包括:平行设置的第一横向支板106211和第二横向支板106212，以及连接板106213，第一横向支板106211和第二横向支板106212分别垂直连接于该连接板106213的两端，并分别位于该连接板106213的左右两侧，使得该第二转接板10621安装在机架上时，在水平面（或横截面）大体呈“Z字型”，而第一转接板10622和退卡顶板1061则分别与该第一横向支板和第二横向支板固定连接，且分别位于该第二转接板10621的上下两侧；参见图4b，其中，该第一转接板包括：平行设置的横向连接块106221、横向滑块106223，以及垂直连接于该横向连接块和横向滑块之间的纵向连接块106222，其中，该横向连接块106221的第一端与丝杠电机的输出轴相连，第二端与纵向连接块106222的底端相连，纵向连接块106222的顶端与横向滑块106223的第一端固定连接（也即该第一转接板安装后，该横向连接块、纵向连接块和横向滑块三者在纵向平面相连形成近似呈“Z”字型），而横向滑块106223以可相对于第二滑轨10623移动的方式设置在该第二滑轨10623上，且该横向滑块106223与上述第一横向支板106211固定连接。本实施例中，为了有效利用空间，避免移动位于该第二驱动机构旁的其他部件（例如，若将退卡顶板直接与第二驱动机构的输出端连接，则需要保证第二驱动机构与退卡顶板在同一水平面，相应地，就需要将第二驱动机构移动至孵育盘外侧）而导致装置整体体积的增大，通过设置第一转接板和第二转接板，使得该退卡顶板的移动方向（也即中心轴方向）与第二滑轨10623的长度方向平行，也第二转接板（长度方向）的中心轴相平行），但不在同一水平面，即第二驱动机构、第二转接板和退卡顶板的高度沿竖直方向逐渐增高。

自动卸卡过程：当芯片槽1022内的微流控芯片003随着离心盘1021转动至卸卡工位004时，该第二驱动机构1063通过第二传动机构1062驱动退卡顶板1061向靠近离心盘1021中心轴方向移动，以将微流控芯片003顶出芯片槽1022，参见图4d-图4f。

参见图5a和图5b，在一些实施例中，该离心模块还包括：样本盘1027、第四驱动机构1028和齿轮传动机构，第四驱动机构1028通过齿轮传动机构与样本盘1027转动连接。

具体地，该第四驱动机构1028采用电机，其输出轴连接一个主动齿轮，相应地，该样本盘1027的底部沿周向设置有可与该主动齿轮相啮合的啮齿，使得该样本盘作为从动齿轮（或者，直接在样本盘底部固定一个从动齿轮），从而由第四驱动机构1028驱动该样本盘1027转动。

在一些实施例中，上卡工位和退卡工位在同一水平线上，从而使得在离心盘一侧上卡的同时，另一侧进行卸卡，从而节省空间的同时，也进一步提高了检测效率，同时也避免了因退卡工位靠近上卡工位时，因推力过大将微流控芯片推过头进入退卡工位的情况。

参见图2a和图5a，该样本盘1027的中心轴与离心盘的中心轴重合，其该样本盘1027上设置有多个样本存储区10271，以及至少多个试剂存储区10272，且不同的样本存储区10271可存放不同的样本，同理，不同的试剂存储区10272可存放不同的试剂（例如，反定细胞、抗筛细胞等），从而使得即使在该检测装置上进行不同的试验，也不会引起交叉感染等问题，从而无需更换新的检测装置来进行新的检测试验，不仅降低了检测成本，也提高了检测效率。

在一些实施例中，该样本盘采用可拆卸的方式设置在离心盘外侧。具体地，参见图8a、图8b、图8d-图10，该样本盘的试剂存储区，和/或样本存储区设置有多个可用于放置装有样本/试剂的试管的搁置架10273，且多个搁置架以可拆卸的方式围合设置在离心盘外侧一圈。进一步地，为了便于拿取或者更换搁置架，还在每个搁置架上设置有提拉把手10274，由于该搁置架可拆卸，因此，可直接将该搁置架应用于实验室中用以放置试管，或者各种样本/试剂容器，从而节约资源。

参见图6a和图6b，在一些实施例中，该加样模块包括：加样器1033，X轴导轨1031，Z轴导轨1032，X轴驱动机构和Z轴驱动机构，以及设置在加样器1033上的吸头；其中，加样器1033以可沿Z轴方向移动的方式安装在Z轴导轨1032上，Z轴导轨1032以可沿X轴方向移动的方式安装在X轴导轨1031上。

其中，X轴驱动机构驱动Z轴导轨1032在该X轴导轨1031上左右移动，从而使得该Z轴导轨1032带动加样器在吸头存储区上方的吸头安装工位和加样工位（也即上卡工位）之间来回移动；Z轴驱动电机驱动该加样器1033在Z轴导轨1032上下移动。

本发明实施例的加样模块仅仅设置了X轴导轨和Z轴导轨，相较于三轴导轨（即Z轴导轨、Y轴导轨和X轴导轨）的方式，使得加样过程更加稳定，速度更快，从而保证了试验效率。

在一些实施例中，加样器上的吸头盒、上卡工位（也即加样工位）以及退吸头位均在一条直线上。

自动加样过程：当在X轴驱动机构的驱动下，Z轴导轨1032带动加样器1033移动至吸头安装工位时，加样器1033在Z轴驱动机构驱动下向下移动，并自动吸取吸头存储区中所存储的吸头，并自动完成吸头安装；

当完成吸头安装后，加样器1033在Z轴驱动机构驱动下向上移动，再由X轴驱动机构驱动Z轴导轨1032向样本盘方向移动，即加样器在Z轴导轨带动下向样本盘移动，且当加样器移动至样本盘上方时，Z轴驱动机构驱动加样器向下移动，以从样本盘上样本工位（具体地，可通过相应的驱动机构驱动样本盘转动，使得样本存储区于该加样器下方）中吸取样本；当吸取样本，且在Z轴驱动机构驱动下上升至一定高度后，X轴驱动机构驱动Z轴导轨向加样工位移动；当移动至加样工位时，Z轴驱动机构带动加样器向下移动，并对加样工位处的微流控芯片进行自动加样，当完成加样后，该加样器自动回到退吸头工位以自动退掉吸头。

本实施例中，在X轴导轨的作用下，加样器可在吸头存储区的吸头安装工位、样本盘对应的样本/试剂吸取工位，以及上卡工位（也作为向微流控芯片内添加样本/试剂的加样工位）之间往复运动，也即是说，吸头安装工位、样本/试剂吸取工位、上卡工位在同一直线。

在一些实施例中，参见图6a，上述X轴驱动机构包括按在X轴导轨上的X轴驱动电机，以及与其输出端相连的X轴同步带；相应地，Z轴驱动机构包括按在在Z轴导轨上的Z轴驱动电机，以及与其输出端相连的Z轴同步带。当然，在其他实施例中，该X轴驱动机构和Z轴驱动机构也可采用步进电机或丝杠电机等。

上述实施例中，该加样模块与离心模块一体式设置在机架上，当然，在另一些实施例中，该加样模块与离心模块也可采用分体式设置，具体地，参见图8a-图8d，在加样模块对应的壳体一侧设置第一操作窗口1037，相应地，在离心模块对应的壳体一侧设置第二操作窗口1029，其中，加样模块中的X轴导轨1031的自由端从该第一操作窗口1037延伸出，并从第二操作窗口1029伸入离心模块对应壳体内，从而使得安装（通过自动吸取的方式安装有）有一次性吸头的加样器1033可在X轴驱动电机和Z轴驱动电机的驱动下，在吸头安装工位、样本/试剂吸取工位和加样工位之间来回运动，以进行自动加样。

当加样模块和离心模块采用分体式设置时，使得加样模块和离心模块进行拆分，从而可根据实际需要选择在已有装置的基础上直接加装该加样模块，或者离心模块，相较于整体更换的方式，更节约成本。

当然，在另一些实施例中，上述的加样模块也可采用加样钢针来进行加样，具体地，参见图9a和图9b，该加样模块包括：旋转立柱1039，驱动旋转立柱1039旋转的第五驱动机构（图中未示出），设置在旋转立柱1039上的悬臂10310，以及可拆卸地设置在悬臂10310上用于吸取样本/试剂的加样钢针1038，驱动加样钢针1038进行加样的第六驱动机构（图中未示出）。

当第五驱动机构驱动旋转立柱1039旋转，使得加样钢针1038对应于加样工位（或上卡工位）时，第六驱动机构驱动加样钢针1038沿该旋转立柱1039向下移动，以在第一微流控芯片上完成自动加样；相应地，当第五驱动机构驱动旋转立柱1039旋转，使得加样钢针1038对应于样本/试剂吸取工位时，该第六驱动机构驱动加样钢针1038沿该旋转立柱1039向下移动，以在样本盘上自动吸取样本/试剂。

进一步地，为了避免交叉感染，还在机架上靠近该旋转立柱的清洗工位处设置有用于清洗该加样钢针1038的清洗机构10311（例如，盛装有清洗液的容器），参见图9b；具体地，当第五驱动机构驱动旋转立柱1039旋转，使得加样钢针1038对应于清洗工位时，第六驱动机构驱动加样钢针1038沿该旋转立柱1039向下移动，以在清洗机构中进行自动清洗。

在一些实施例中，参见图7，该微流控芯片包括：本体1，间隔设置在本体内部的多个毛细分样通道（图中未示出），毛细分样通道的第一端与设置在本体上表面的上样孔相通（当向上样孔加入液体样品时，液体样品通过毛细作用充满多个毛细分样通道）；间隔设置在本体的第一侧并延伸至本体内部的多个穿刺管5，两个从本体1的两侧延伸出的侧壁形成的，用于与检测卡插接的卡接开口，以及以可相对于本体移动的方式安装在卡接开口的检测卡11；其中，多个穿刺管5延伸至本体外部的一端为用于穿刺的尖末端6；当推卡片将第一微流控芯片从等待工位推入上卡工位过程中，尖末端在推卡片的作用下，自动刺穿检测卡上多个微柱13的开口端所覆盖的密封膜。也即由于推卡片的作用，自动完成穿刺，从而使得毛细分样通道内的液体样品在离心作用下通过该穿刺管自动进入微柱（也即反应腔）内，整个过程无需人工进行穿刺加样混合，进一步减少人工操作，降低检测人员工作量的同时，也避免了人为操作引起的误差。

在一些实施例中，参见图1a和图1b，机架101上位于吸头存储区下方还设置有废吸头仓107，且该废吸头仓107的入口对应于退吸头工位。

在一些实施例中，参见图1a和图1b，机架101上位于离心模块102下方还设置有废卡仓108，该废卡仓108的入口对应于出卡槽006。

在一些实施例中，参见图1a和图1b，机架101上还设置有集成了扫码功能的摄像设备109，用于微流控芯片上的二维码的识别，以及各过程监控以及结果拍照。本实施例中，通过设置该摄像设备，来完成扫码和过程监控，相较于现有技术中分别采用扫码设备来进行扫码，采用相机来拍摄检测过程的方式，其简化了装置结构。

在一些实施例中，该摄像设备109安装在卸卡工位004上方（包括正上方和斜上方）；当然，该摄像设备109也可安装在上卡工位002和卸卡工位004之间的任一位置，从而便于同时监控上卡过程和卸卡过程。

在一些实施例中，每个卡仓上设置一个扫码装置用于扫描微流控芯片上的二维码，从而便于检测人员核对具体的检测试验类型。

当然，上述机架上的离心区和吸头存储区的安装位置可互换，或者根据实际需要进行调整，当然，其他部件也需要进行适应性的调整即可。

需要说明的是，在本文中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者装置不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者装置所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括该要素的过程、方法、物品或者装置中还存在另外的相同要素。

上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是限制性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护之内。

Claims (10)

1.一种微流控检测装置，包括机架，安装在所述机架上的离心模块、自动上卡模块和自动卸卡模块，以及上卡工位和卸卡工位，其特征在于，还包括:对应于所述上卡工位的等待工位，设置在所述等待工位和所述上卡工位之间的引导通道；其中，所述自动上卡模块包括：推卡片和第一驱动机构，所述第一驱动机构的输出端与所述推卡片相连；当第一微流控芯片被放置于位于所述等待工位处的所述推卡片上，且所述离心模块中离心盘上的芯片槽转动至所述上卡工位时，所述第一驱动机构驱动所述推卡片沿推卡方向的反方向移动，使得所述第一微流控芯片从所述推卡片上落入所述等待工位，且所述第一微流控芯片尾部的第一操作平面对应于所述推卡片前端的第一推送面；当所述第一驱动机构驱动所述推卡片沿推卡方向前进时，所述第一推送面抵住所述第一操作平面，并通过所述引导通道将所述第一微流控芯片从所述等待工位推入所述上卡工位处的所述芯片槽内。

2.根据权利要求1所述的微流控检测装置，其特征在于，所述自动卸卡模块包括：对应于所述卸卡工位的退卡顶板，第二传动机构和第二驱动机构，所述第二驱动机构的输出端通过所述第二传动机构与所述退卡顶板相连；当所述第一微流控芯片随着所述离心盘转动至所述卸卡工位时，所述第一微流控芯片头部的第二操作平面对应于所述退卡顶板的第二推送面，且当所述第二驱动机构通过所述第二传动机构驱动所述退卡顶板沿退卡方向前进时，所述第二推送面抵住所述第二操作平面，并逐渐将所述第一微流控芯片顶出所述芯片槽。

3.根据权利要求2所述的微流控检测装置，其特征在于，所述第二传动机构包括：第二滑轨，与所述第二驱动机构输出端相连的第一转接板，与所述第一转接板垂直连接的第二转接板，所述第二转接板的第一端与所述退卡顶板固定连接，其中，所述第一转接板以可相对于所述第二滑轨移动的方式安装在所述滑轨上；当所述第二驱动机构带动所述第一转接板在所述第二滑轨上沿退卡方向滑动时，所述第一转接板通过所述第二转接板带动所述退卡顶板沿退卡方向前进。

4.根据权利要求1所述的微流控检测装置，其特征在于，所述离心模块还包括：设置在所述离心盘上方的芯片存储盘，用于驱动所述芯片存储盘转动的第三驱动机构和第三传动机构，其中，

所述芯片存储盘通过所述第三传动机构与所述第三驱动机构相连，且所述芯片存储盘上沿周向均匀设置有多个卡仓或多个用于放置卡仓的卡仓槽；

当在所述第三驱动机构的驱动下，任一所述卡仓随所述芯片存储盘转动至所述等待工位时，所述卡仓内的多个微流控芯片位于所述推卡片上方，且当所述推卡片在所述第一驱动机构的驱动下沿推卡方向的反方向移动时，位于所述卡仓底部的所述第一微流控芯片自动落入所述等待工位，且所述第一微流控芯片尾部的第一操作平面对应于所述推卡片前端的第一推送面。

5.根据权利要求1所述的微流控检测装置，还包括加样模块，其特征在于，所述加样模块包括：旋转立柱，驱动所述旋转立柱旋转的第五驱动机构，设置在所述旋转立柱上的悬臂，以及可拆卸地设置在所述悬臂上用于吸取样本/试剂的加样钢针，驱动所述加样钢针进行加样的第六驱动机构，设置在所述旋转立柱旁的清洗工位处的用于清洗所述加样钢针的清洗机构；当所述第五驱动机构驱动所述旋转立柱旋转，使得所述加样钢针对应于加样工位时，所述第六驱动机构驱动所述加样钢针向下移动，以在所述第一微流控芯片上完成自动加样，当所述第五驱动机构驱动所述旋转立柱转动，使得所述加样钢针旋转至所述清洗工位时，所述第六驱动机构驱动所述加样钢针向下移动，使得所述清洗机构自动清洗所述加样钢针；或者，

所述加样模块包括： X轴导轨， 以可相对于所述X轴导轨沿X轴移动的方式安装在所述X轴导轨上的Z轴导轨，以可相对于所述Z轴导轨沿Z轴移动的方式安装在所述Z轴导轨上的加样器，安装在所述X轴导轨上的X轴驱动机构，以及安装在所述Z轴导轨上的Z轴驱动机构，其中，所述Z轴驱动机构的输出与所述加样器相连，所述X轴驱动机构的输出与所述Z轴导轨相连；当所述Z轴导轨在所述X轴驱动机构的驱动下移动至所述上卡工位时，所述Z轴驱动机构驱动吸取有样本/试剂的所述加样器沿所述Z轴导轨向下移动，以在所述第一微流控芯片上完成自动加样。

6.根据权利要求5所述的微流控检测装置，其特征在于，所述加样模块与所述离心模块为一体式，或者分体式设置。

7.根据权利要求5所述的微流控检测装置，其特征在于，所述离心模块还包括：设置在所述离心盘外侧的样本盘，用于驱动所述样本盘转动的第四驱动机构，以及齿轮传动机构，所述第四驱动机构通过所述齿轮传动机构与所述样本盘相连；其中，所述样本盘上设置有多个样本存储区和多个试剂存储区；

当所述第四驱动机构通过所述齿轮传动机构驱动所述样本盘转动，使得至少一个所述样本存储区对应于所述加样器/所述加样钢针时，所述Z轴驱动机构驱动所述加样器从所述样本存储区中自动吸取样本/所述第六驱动机构驱动所述加样钢针从所述样本存储区中自动吸取样本；或者，

当所述第四驱动机构驱动所述样本盘转动，使得至少一个所述试剂存储区对应于所述加样器/所述加样钢针时，所述Z轴驱动机构驱动所述加样器从所述试剂存储区中自动吸取试剂/所述第六驱动机构驱动所述加样钢针从所述试剂存储区中自动吸取试剂。

8.根据权利要求7所述的微流控检测装置，其特征在于，所述试剂存储区，和/或所述样本存储区上可拆卸地安装有至少一个用于放置试剂/样本的搁置架。

9.根据权利要求7所述的微流控检测装置，其特征在于，所述加样模块还包括：设置在所述样本盘一侧的吸头存储区，所述吸头存储区设置有吸头安装工位，所述样本盘上的样本/试剂吸取工位，其中，所述吸头安装工位、所述样本/试剂吸取工位以及上卡工位在同一直线。

10.根据权利要求1至9中任一所述的微流控检测装置，其特征在于，还包括：用于扫码和过程监控的摄像设备，所述摄像设备安装在机架上；和/或，

所述第一微流控芯片包括：本体，间隔设置在所述本体的第一侧并延伸至所述本体内部的多个穿刺管，两个从所述本体的两侧延伸出的侧壁形成的，用于与检测卡插接的卡接开口，以及以可相对于所述本体移动的方式安装在所述卡接开口的检测卡；其中，所述多个穿刺管延伸至所述本体外部的一端为用于穿刺的尖末端；且当所述推卡片将所述第一微流控芯片从所述等待工位推入所述上卡工位过程中，所述尖末端在所述推卡片的作用下，自动刺穿所述检测卡上多个微柱的开口端所覆盖的密封膜。

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