CN210303708U - 一种生物分析检测系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种生物分析检测系统，本生物分析检测系统封装在封装外壳内，系统包括进样室、缓冲室，混合系统，抽取装置和出口，通过抽取装置的动作及混合系统实现进样室、缓冲室中的样本和缓冲液的混合，并通过出口实现下一步的检测。通过液体通道中设置的气动阀门来实现相应液体通道的打开和关闭，控制系统通过控制抽取装置和气动阀门实现本生物分析检测系统的自动化分析。

Description

一种生物分析检测系统

技术领域

本实用新型涉及生物检测领域，尤其属于一种利用微流控技术的生物分析检测系统。

背景技术

生物检测是21世纪一项重要的科学技术，生物检测分析系统可以少量的样品进行检测，大大降低检测成本和检测时间，同时还具有较高的检测灵敏度和准确性，应用的范围非常广泛，在疾病检测，环境检测，食品安全领域都有较大的发展前景。

微流控芯片是以微机电加工技术为基础，由微通道在芯片上形成网络，以可控微流体贯穿整个系统并完成各种生物和化学过程的一种技术。它把生物和化学领域中所涉及的反应、分离、培养、分选、检测等基本操作单元分别做成微/纳米量级的构件，集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规生物或化学实验室的各种功能。带有芯片或组件的微流控系统，能够使得耗时且造成误差的样品处理过程自动化，能够实现样品消耗的大幅减少，由于具备低消耗、易集成、高通量和分析速度快等优点，微流控芯片已广泛应用于化学、生物、医学等领域，并且已开始从实验室研究阶段开始逐步向商品化应用发展。

目前微流控芯片设备通过蚀刻、模塑或机械加工等方法，通过基片、盖片、微流道、等结构，能够简化微流控芯片设备的制备流程，降低了成本，能够实现量产。但上述常规的微流控芯片设备仍需不断手动添加缓冲液，检测过程操作复杂，不利于检测效率和准确性的提高。

另一方面，典型的芯片和组件的系统可以利用泵及阀来驱动液体流动，从而得到可靠可控的制备样品，并且方便后续步骤的检验。在微流控芯片中，微量液体的精确进样是样品处理和分析的关键。而为了微流控较低的成本和较低的复杂度，阀门的选择也是保证其微流控系统可靠性的关键。

实用新型内容

为了解决以上技术问题，本实用新型提供一种自动化程度高、检测过程简单、检测精确的生物分析检测系统。

本实用新型公开了一种生物分析检测系统，包括：

进样室，所述进样室用以添加第一液体样本；

缓冲室，所述缓冲室用以添加第二液体样本；第二液体样本可以为缓冲液；

动力装置，所述动力装置通过第一液体通道与所述进样室联通，所述动力装置通过第二液体通道与所述缓冲室联通，所述动力装置施加正压或负压，用以驱动液体在液体通道中流动；

所述第一液体通道上设置有第一阀门，所述第二液体通道中设置有第二阀门；

还包括出口，所述流体出口通过第三液体通道与动力装置联通；所述第三液体通道中设置有第三阀门；

还包括混合系统，所述混合通道设置在所述进样室、所述缓冲室与动力装置之间；所述混合系统与进样室、所述缓冲室与所述动力装置流体联通。

优选的，所述混合系统包括第一液体通道和第二液体通道所共用的液体通道部分，所述共同的液体通道部分进一步为微流道。

优选的，所述动力装置优选为活塞式抽取装置；所述活塞式抽取装置优选的为机械控制的注射器泵。

优选的，所述微流管道的直径为0.3~0.7mm。

优选的，还包括控制装置，所述控制装置控制所述动力装置的动作，以及控制所述第一阀门、第二阀门、第三阀门的闭合和开放。

液体通道中还包括至少一个观察孔，所述其中至少一个观察孔优选的设置在第一液体通道中接近所述动力装置的位置。

优选的，所述第一阀门、第二阀门、第三阀门为气动自动阀门；所述气动阀门优选的为气动自动隔膜阀。

优选的，所述气动自动阀门包括气流通道和液流通道，以及软性膜层，软性膜层为所述气流通道和液流通道之间共用层；所述控制装置通过控制相应气流通道的气体流动，使得软性膜层产生形变从而控制所述液流通道的打开和关闭。

优选的，所述生物分析检测系统具有基片、盖片，以及整体封装外壳。

本实用新型相对于现有技术中的分析系统的优点为：

可以预先在缓冲室中添加缓冲液，在检测时直接加入样品后就可以进行检测，大大简化了检测过程，提高了检测的效率；

整体封装，方便了检测过程；

抽取装置通过动力装置进行，可以通过手动也可以通过自动机械控制，尤其是当采用自动控制的注射器泵时，能够保证了抽取过程的自动、平稳进行，避免了气泡的产生影响检测的进行，检测结果更加精确；

通过内置自动控制的气动阀门，控制液体通道的打开和关闭，在不使用的状态下，阀门处于关闭状态，在使用过程中，通过气体动力达到控制液流通道打开和关闭的效果，实现阀门开闭的方便、精确控制和自动化。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为气动自动阀门关闭状态下的结构示意图；

图3为气动自动阀门打开状态下的结构示意图；

其中：1、第一阀门，2、第二阀门，3、第三阀门，4、缓冲室，5、进样室，6、混合系统，7、出口，8、封装外壳，9、动力装置，10、观察孔，11、气流通道，12、液流通道，13、软性膜层。

具体实施方式

以下将描述本实用新型的一个或多个具体实施例。应该理解，任何工程或设计项目中的任何这样的实际实施方案的改进、大量的具体实施措施都应实现改进者的具体目标。当介绍本实用新型各实施例的元件时，冠词“一”、“该”和“所述”意图表示存在一个或多个元件。“包括”、“包含”和“具有”意图是包含性的， 并且表示还可存在除了所列元件之外的其它元件。

一种生物分析检测系统，包括：

进样室5，所述进样室用以添加液体样本；缓冲室4，所述缓冲室用以添加缓冲液；进样室和缓冲室内也可以存放多种所期望混合或检测的液体；

还包括动力装置，所述动力装置9通过第一液体通道与进样室5联通，所述动力装置9通过第二液体通道与缓冲室4联通，所述动力装置9用以驱动液体在液体通道中流动；所述第一液体通道上设置有第一阀门1，所述第二液体通道中设置有第二阀门2。

还包括出口7，所述流体出口通过第三液体通道与动力装置9联通；所述第三液体通道中设置有第三阀门3；

动力装置9优选为活塞式抽取装置，例如机械自动控制的注射器泵，注射器泵通常由与微液体通道相连接的塑料管和可以将流体抽进或退出注射器管的柱塞组成。注射器泵在微流控系统中具有成本较低，稳定性高等优点，可以手动和也可以自动控制，可以集成在微流控系统中，也可以作为独立可拆分的部件。

还包括混合系统6，所述混合系统6设置在所述进样室5、所述缓冲室4与动力装置9之间；所述混合系统6与进样室、所述缓冲室、所述动力装置9流体联通；

在一个实施例中，混合系统6包括第一液体通道和第二液体通道所共用的液体通道部分，所述共同的液体通道部分进一步为微流道；也就是说，从进样池和缓冲液池延伸出的液体通道，进一步延伸和汇合到弯曲的微流道中，形成混合系统，汇合处可以呈Y型通道，也可以设置额外的阀门；而弯曲的微流道可再度分离成两条微流道分支，及第一液体通道和第二液体通道的部分，其分离处也可呈Y型微流道，同样可以设置额外的阀门。

本系统中的各微流管道的直径优选为0.3~0.7mm；微流管道的直径过大会影响混合的效果，过小会造成抽取比较困难，检测效率低下。其中混合系统中的微流管道可以根据需要设置为更大或更小的直径。

上述液体通道中可以包括一个或多个观察孔10，如果仅设置一个观察孔，优选设置在第一液体通道中接近所述动力装置的位置，多个观察孔可以分别设置在多个液体通道中的相应。观察孔用以观察液体是否到达相应的位置，以便对于阀门和动力装置进行操作。

在一个实施例中，还包括控制装置，所述控制装置控制所述动力装置9的动作，同时控制所述第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3的闭合和开放；

所述第一阀门1、第二阀门2、第三阀门3可以为气动自动阀门；例如，气动自动隔膜阀；所述气动自动阀门包括气流通道11、液流通道12，以及软性膜层13，软性膜层13为所述气流通道11和液流通道12之间共用层；所述控制装置通过控制相应气流通道11的气体流动，使得软性膜层13产生形变从而控制所述液流通道12的打开和关闭。

在一个实施例中，所述气动自动阀门的常规状态如图2所示，呈关闭状态，通过软性膜层13阻挡液流通道，从而使得阀门闭合；为了打开气动自动阀门，向气流通道的气体施加诸如真空或负压的作用力，使得软性膜层13发生拉伸或者形变，如图3所示，从而使得软性膜层13不再阻挡液流通道，阀门打开而液流通道中的液体产生流动。

本实用新型中的生物分析检测系统可通过微流控的常规技术进行封装，例如在基片的一面设置为流道，未设置微流道的一面设置空腔，利用盖片与基片盖合密封，并且用封装外壳8形成整体封装。

本生物分析检测系统在一个典型的分析过程中的工作流程如下：

控制系统控制动力装置进行抽取动作，此时第二阀门2和第三阀门3处于关闭状态；第一阀门1处于打开状态，样品从进样室5中通过管道经过混合系统6，经由观察孔10观察，当样品达到观察孔10的位置时，关闭第一阀门1，打开第二阀门2；

控制动力装置进行推入动作，将抽取的样品经过混合系统6注入到缓冲室4中，使得样品与缓冲室4中的缓冲液进行混合；

控制动力装置进行抽取动作，将混合后的液体抽入到抽取装置，或动力装置的存储流道中；

关闭第二阀门2，打开第三阀门3，控制动力装置进行推入动作，混合后的液体经过第三液体通道从出口7流出，进行后续的样本处理或检测。

在另一种分析过程中，本系统的工作流程如下：

控制系统控制动力装置进行抽取动作，关闭第三阀门3，打开第一阀门1和第二阀门2，进样室5中的样品和缓冲室4中的缓冲液分别通过第一液体通道和第二液体通道进入混合系统6，并且在混合系统6的例如弯曲的微流道中进行混合；

控制动力装置继续进行抽取动作，将混合后的液体抽入抽取装置，或动力装置的存储流道中；此过程中可以通过观察孔10观察样品是否到达预定的位置；

打开第三阀门3，关闭第一阀门1和第二阀门2，控制动力装置进行推入动作，混合后的液体经过第三液体通道从出口7流出进行后续的样本处理或检测。

以上实施方式仅适于说明本公开，而并非对本公开的限制，有关技术领域的普通技术人员，在不脱离本公开的精神和范围的情况下，还可以做出各种变化和变型，因此所有等同的技术方案也属于本公开的范畴，本公开的专利保护范围应由权利要求限定。

Claims (10)

1.一种生物分析检测系统，所述生物分析检测系统包括：

进样室，所述进样室用以添加第一液体样本；

缓冲室，所述缓冲室用以添加第二液体样本；

动力装置，所述动力装置通过第一液体通道与所述进样室联通，所述动力装置通过第二液体通道与所述缓冲室联通，所述动力装置施加用以驱动液体在液体通道中流动；

所述第一液体通道上设置有第一阀门，所述第二液体通道中设置有第二阀门；

其特征在于：还包括出口，所述出口通过第三液体通道与所述动力装置联通，所述第三液体通道中设置有第三阀门；

还包括混合系统，所述混合系统设置在所述进样室、所述缓冲室与动力装置之间，所述混合系统分别与所述进样室、所述缓冲室、所述动力装置流体联通。

2.如权利要求1所述的生物分析检测系统，其特征在于：所述动力装置为活塞式抽取装置。

3.如权利要求1所述的生物分析检测系统，其特征在于：所述混合系统为微流道，所述混合系统包括第一液体通道和第二液体通道所共用的液体通道部分。

4.如权利要求1或2所述的生物分析检测系统，其特征在于：还包括控制装置，所述控制装置控制所述动力装置的动作，并且控制所述第一阀门、第二阀门、第三阀门的开闭动作。

5.如权利要求4所述的生物分析检测系统，其特征在于：所述第一阀门、第二阀门、第三阀门为气动自动阀门。

6.如权利要求5所述的生物分析检测系统，其特征在于：所述气动自动阀门包括气流通道、液流通道以及软性膜层，所述软性膜层为所述气流通道和所述液流通道之间共用层；所述控制装置通过控制相应气流通道的气体流动，使得所述软性膜层产生形变从而使得所述液流通道打开或关闭。

7.如权利要求1或2所述的生物分析检测系统，其特征在于：所述生物分析检测系统中的液体通道的直径为0.3~0.7mm。

8.如权利要求1或2所述的生物分析检测系统，其特征在于：所述生物分析检测系统中的液体通道上还包括至少一个观察孔。

9.如权利要求8所述的生物分析检测系统，其特征在于：所述观察孔设置在第一液体通道中接近所述动力装置的位置。

10.如权利要求1或2所述的生物分析检测系统，其特征在于：所述生物分析检测系统具有整体封装外壳。

Images