CN207611061U - 一种基于正压控制的微流控芯片进样装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种基于正压控制的微流控芯片进样装置，其中控制单元分别与驱动装置、执行机构、进样泵和流量控制模块相连，用于控制整个装置完成自动化进样工作；所述进样针安装在执行机构上；所述驱动装置用于驱动执行机构，使得执行机构上的进样针完成准确定位、样本吸取和注入的动作执行；所述进样针还通过气路与进样泵相连，所述进样泵和进样针用于精确吸取和注射定量的试剂或样品；所述进样泵还通过气路与流量控制模块相连，所述流量控制模块是在正压进样时检测气路与进样泵的内部压力，以控制向微流控芯片注射液体的体积，并且自动判断进样进度，实现自动化的进样。本实用新型整个进样操作完全自动化完成，无需人工干预。
Description
技术领域
本实用新型涉及微流控芯片技术领域，特别是涉及一种基于正压控制的微流控芯片进样装置。
背景技术
微流控芯片是一种采用微细加工技术，在数平方厘米大小的基片上，制作出微通道网络结构，并集成其他功能单元，以实现集样品制备、进样、反应、分离、检测于一体的快速、高效、低耗的分析微系统。微流控芯片在即时诊断、液体活检和药物筛选等方面有广阔的应用前景和十分巨大的市场需求。
微流体的驱动和控制技术种类很多，采用的原理和形式不尽相同，可分为压力驱动、电驱动、热驱动、表面张力驱动、离心力驱动、毛细力驱动、脱气PDMS驱动等。微流控芯片较常用的进样方式是压力驱动，目前使用最多的是负压进样方式，这种进样方法主要通过手动操作定量移液枪吸取定量的液体，然后利用注射泵负压进样。对于常规的样本检测，需要依靠人眼判断进样进度，并且由于添加的试剂较多，手动进样步骤繁琐，容易出现操作误差，自动化程度低，这不利于微流控技术的快速检测。
目前在微流控芯片正压进样装置方面有一些报道，但在实际应用中都存在一些问题。例如专利(CN 102426261A)公布了一种微流控芯片多样品顺序加载装置及其样品加载方法，该方法通过清洁空气对不同的试剂进行了隔离，然后通过施加正压顺序进样，但在使用中容易造成试剂的交叉污染。专利(CN 202870104U)公布了一种微流控芯片手动空气压力进样装置，该方法虽然简单，但通过手工操作很难实现精确恒定的压力控制，并且当需要多种试剂顺序进样时，手工操作非常麻烦。
由于微流控技术在生物检测等方面有非常广阔的应用前景，因此实现微流控芯片的自动化进样是迫切需要解决的问题。
实用新型内容
本实用新型所要解决的技术问题是提供一种基于正压控制的微流控芯片进样装置，能够实现微流控芯片的自动化进样。
本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种基于正压控制的微流控芯片进样装置，包括控制单元、驱动装置、执行机构、进样针、进样泵和流量控制模块，所述控制单元分别与驱动装置、执行机构、进样泵和流量控制模块相连，用于控制整个装置完成自动化进样工作；所述进样针安装在执行机构上；所述驱动装置用于驱动执行机构，使得执行机构上的进样针完成准确定位、样本吸取和注入的动作执行；所述进样针还通过气路与进样泵相连，所述进样泵和进样针用于精确吸取和注射定量的试剂或样品；所述进样泵还通过气路与流量控制模块相连，所述流量控制模块是在正压进样时检测气路与进样泵的内部压力，以控制向微流控芯片注射液体的体积，并且自动判断进样进度，实现自动化的进样。
所述控制单元还连接有清洗装置，所述清洗装置通过气路与进样泵和进样针连通，用于清洗进样针的试剂或样品残留。
所述进样针包括储液仓和球头，所述储液仓和球头之间通过内部带有通孔的连杆相连，所述球头的直径略大于微流控芯片的进样口，以实现与进样口贴近密封。
所述进样泵和流量控制模块的位置能够互换。
有益效果
由于采用了上述的技术方案，本实用新型与现有技术相比，具有以下的优点和积极效果：
本实用新型整个进样操作完全自动化完成，无需人工干预；通过流量控制模块精确控制注入到微流控芯片中的样品和试剂的体积，实现高精度的正压进样。并且自动判断进样进度而不需要人工干预，检测结果重复性好；自动完成相关部件的清洗和废液的回收，操作简便；通过进样模块组件-进样针的球头，实现与微流控芯片的进样口贴紧密封。
附图说明
图1是本实用新型的结构方框图；
图2是本实用新型中进样针和微流控芯片示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。
本实用新型的实施方式涉及一种基于正压控制的微流控芯片进样装置，包括控制单元、驱动装置、执行机构、进样针、进样泵和流量控制模块，所述控制单元分别与驱动装置、执行机构、进样泵和流量控制模块相连，用于控制整个装置完成自动化进样工作；所述进样针安装在执行机构上；所述驱动装置用于驱动执行机构，使得执行机构上的进样针完成准确定位、样本吸取和注入的动作执行；所述进样针还通过气路与进样泵相连，所述进样泵和进样针用于精确吸取和注射定量的试剂或样品；所述进样泵还通过气路与流量控制模块相连，所述流量控制模块是在正压进样时检测气路与进样泵的内部压力，以控制向微流控芯片注射液体的体积，并且自动判断进样进度，实现自动化的进样。
如图1所示，一种基于正压控制的微流控芯片进样装置，主要包括清洗装置11、气路 6、进样模块组件-进样泵5、流量控制模块7、进样模块组件-进样针4、执行机构14、驱动装置13、微流控芯片2、试剂和待测样品区1、废液回收区3及控制单元12等。所述的进样针4固定在执行机构14上。所述的气路6用于将整个系统通过管道连通，形成一个封闭的区域。所述的清洗装置11通过气路6与进样模块组件-进样泵5和进样模块组件- 进样针4连通，用于清洗残留的试剂。所述的进样模块组件-进样针4通过气路6与进样模块组件-进样泵5连通，所述的流量控制模块7通过气路6与进样模块组件-进样泵5连通。所述的微流控芯片2包括进样口201，微管道202，出样口203。所述的进样泵5，执行机构14，清洗装置11，驱动装置13，流量控制模块17、气路装置6分别与控制单元12电连接。值得一提的是，本实施方式中，所述的进样模块组件-进样泵5和流量控制模块7的位置可互换，两者的位置可以固定不动，也可以安装到执行机构14上面随执行机构14一起运动。
其中，所述的驱动装置通过驱动执行机构可对进样模块完成准确定位、样本吸取和注入的动作执行。所述的驱动装置是通过信号控制的电机模组来实现。执行机构是用于进样模块组件-进样针的定位装置，可以是滑台丝杆执行机构，也可以是滑块导轨执行机构等。
所述的进样模块组件-进样针固定在执行机构上，进样针是通过气路与进样模块组件- 进样泵连通，取液注射针和进样泵是用于精确吸取和注射定量的试剂或样品。如图2所示，所述进样针4包括储液仓401和球头402，所述储液仓401和球头402之间通过内部带有通孔的连杆相连，所述球头402的直径略大于微流控芯片2的进样口201，以实现与进样口贴近密封。柱塞泵、注射泵是所述进样泵的组成部分。
流量控制模块是在正压进样时，用于检测气路装置与进样泵的内部压力，控制向微流控芯片注射液体的体积。流量控制模块可以通过预存体积和内部压力对应关系的方式实现自动判断进样进度，从而不需要人工干预，实现自动化的进样。
本实用新型可选的一种正压控制进样方式：采用恒压进样方式。
如图1和图2所示，一种基于正压控制的微流控芯片进样装置，控制单元12发送指令关闭电磁阀9和电磁阀10，然后控制执行机构14将进样模块组件-进样针4移动到试剂和待测样品区1，通过控制进样模块组件-进样泵5和流量控制模块7实现精确吸取定量的试剂或样品，吸取的试剂或样品存储在进样针4的储液仓401中。然后控制执行机构14 将进样模块组件-进样针4移动到微流控芯片2的正上方，与进样模块组件-进样针4的球头402和微流控芯片2的进样口201对准。控制执行机构14将进样模块组件-进样针4的球头402与微流控芯片2的进样口201贴紧实现密封。控制进样泵5和流量控制模块7将微流控芯片2的进样口201和出样口203保持恒定的压力差，将试剂或样品注入到微流控芯片2中。当控制单元12通过进样模块组件-进样泵5和流量控制模块7检测到已经有预设体积的试剂或样品从微流控芯片2的进样口201注入时，控制单元12打开电磁阀9使管路内部的压力释放到空气8中，将微流控芯片2的进样口201和出样口203保持相同的压力。控制单元12关闭电磁阀9，控制执行机构14将进样模块组件-进样针4移动到废液回收区3。控制单元打开电磁阀10，控制清洗装置11清洗进样模块组件-进样针4的储液腔体401和球头402。而后可进行下一次进样操作。
本实用新型可选的另一种正压控制进样方式：采用恒定压缩体积进样方式。
如图1和图2所示，一种基于正压控制的微流控芯片进样装置，控制单元12发送指令关闭电磁阀9和电磁阀10，然后控制执行机构14将进样模块组件-进样针4移动到试剂和待测样品区1，通过控制进样模块组件-进样泵5和流量控制模块7实现精确吸取定量的试剂或样品，吸取的试剂或样品存储在进样模块组件-进样针4的储液仓401中。然后控制执行机构14将进样模块组件-进样针4移动到微流控芯片2的正上方，将进样模块组件- 进样针4的球头402和微流控芯片2的进样口201对准。控制执行机构14将进样模块组件-进样针4的球头402与微流控芯片2的进样口201贴紧实现密封。控制进样模块组件- 进样泵5压缩一定的体积将微流控芯片2的进样口201和出样口203有一个初始的压力差。然后利用初始的压力差将试剂或样品注入到微流控芯片2中。当控制单元12通过进样泵5 和流量控制模块7检测到已经有预设体积的试剂或样品从微流控芯片2的进样口201注入时，控制单元12打开电磁阀9使管路内部的压力释放到空气8中，将微流控芯片2的进样口201和出样口203保持相同的压力。控制单元12关闭电磁阀9，控制执行机构14将进样模块组件-进样针4移动到废液回收区3。控制单元打开电磁阀10，控制清洗装置11 清洗进样模块组件-进样针4的储液腔体401和球头402。而后可进行下一次进样操作。
Claims (5)
1.一种基于正压控制的微流控芯片进样装置，包括控制单元、驱动装置、执行机构、进样针、进样泵和流量控制模块，其特征在于，所述控制单元分别与驱动装置、执行机构、进样泵和流量控制模块相连，用于控制整个装置完成自动化进样工作；所述进样针安装在执行机构上；所述驱动装置用于驱动执行机构，使得执行机构上的进样针完成准确定位、样本吸取和注入的动作执行；所述进样针还通过气路与进样泵相连，所述进样泵和进样针用于精确吸取和注射定量的试剂或样品；所述进样泵还通过气路与流量控制模块相连，所述流量控制模块是在正压进样时检测气路与进样泵的内部压力，以控制向微流控芯片注射液体的体积，并且自动判断进样进度，实现自动化的进样。
2.根据权利要求1所述的基于正压控制的微流控芯片进样装置，其特征在于，所述控制单元还连接有清洗装置，所述清洗装置通过气路与进样泵和进样针连通，用于清洗进样针的试剂或样品残留。
3.根据权利要求1所述的基于正压控制的微流控芯片进样装置，其特征在于，所述进样针包括储液仓和球头，所述储液仓和球头之间通过内部带有通孔的连杆相连，所述球头的直径略大于微流控芯片的进样口，以实现与进样口贴近密封。
4.根据权利要求1所述的基于正压控制的微流控芯片进样装置，其特征在于，所述的控制单元采用嵌入式微处理器。
5.根据权利要求1所述的基于正压控制的微流控芯片进样装置，其特征在于，所述进样泵和流量控制模块的位置能够互换。
Priority Applications (1)
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| CN201721587679.4U CN207611061U (zh) | 2017-11-24 | 2017-11-24 | 一种基于正压控制的微流控芯片进样装置 |
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Cited By (3)
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| CN109917147A (zh) * | 2019-03-20 | 2019-06-21 | 武汉纺织大学 | 一种自动进样装置和方法 |
| CN110308295A (zh) * | 2019-07-04 | 2019-10-08 | 浙江扬清芯片技术有限公司 | 一种微流控多通道进样及具有其的清洗装置及清洗方法 |
| WO2022062995A1 (zh) * | 2020-09-27 | 2022-03-31 | 青岛海尔电冰箱有限公司 | 微流控检测系统及其控制方法、冰箱 |
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