CN216864170U - 一种微液滴检测生物分析系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于微液滴分析技术领域，更具体地，涉及一种微液滴检测生物分析系统，包括机架以及均设置于机架上的载物台、第一驱动机构、第二驱动机构、加热机构、加样机构以及检测机构、磁性机构、设置有试剂卡的分析芯片，分析芯片设置于载物台上，分析芯片背离载物台的一面设置有进样槽，分析芯片上还设置有连通进样槽与试剂卡的流道，流道上连通设置有开口方向与进样槽相同的进气槽，第一驱动机构与载物台相连并驱动载物台转动，加样机构设置有可用于封堵进样槽开口的封堵机构以及可用于挤压进气槽中气体的挤压机构，第二驱动机构与加样机构相连并驱动加样机构沿垂直于载物台所在平面的方向运动。

Description

一种微液滴检测生物分析系统

技术领域

本实用新型属于微液滴分析技术领域，更具体地，涉及一种微液滴检测生物分析系统。

背景技术

当前临床生物医学检测技术日新月异，大型仪器具有检测稳定，通量高，准确，灵敏度高，试剂检测灵活等各种优点，但其体积大，成本高，很难在一些急诊或者门诊等需要集约型机器的场景使用。

鉴于此，微液滴分析技术逐渐发展成熟，其是通过磁力作用于包裹有磁粒的微小体积液体(一般为油相)，进而操控其进行移动，实现反应、洗涤、检测等检测步骤，这种技术通常在分析芯片上实现，以将检测设备做到较小体积。

微液滴分析技术在测试研究中可以通过液相的转换(运动形式、运动状态、运动过程)达到生物反应过程的目的，也可以通过液相中固相的转换(移动分离、吸附分离、提取分离)达到生物分析过程的实现。其中通过固相转换结合吸附-移动分离可以避免液体移动分析过程体积损失，实现较高的精密度的测试。现有技术中通常是先将样品加入至分析芯片的进样槽上，让样品经微流道流入分析芯片中的反应槽，然后再往分析芯片中注入检测液等；然而由于加入分析芯片中的样品量一般较少，也即是微液滴，当微液滴添加到分析芯片的进样槽后，由于微流道极小，很难确保进样槽中的所有待测液体能够走完微流道流入反应槽中，因此难以保证反应槽中可以达到预设的样品量，这样对最后的检测结果有较大的影响；另外，目前向分析芯片中加注样品和检测液的效率较低。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术中的至少一个缺陷，提供一种微液滴检测生物分析系统，其能够把控进入分析芯片的样品量，进而提高检测的精准度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种微液滴检测生物分析系统，包括机架以及均设置于机架上的载物台、第一驱动机构、第二驱动机构、加热机构、加样机构以及检测机构、磁性机构、设置有试剂卡的分析芯片，分析芯片设置于载物台上，分析芯片背离载物台的一面设置有进样槽，分析芯片上还设置有连通进样槽与试剂卡的流道，流道上连通设置有开口方向与进样槽相同的进气槽，第一驱动机构与载物台相连并驱动载物台转动，加样机构设置有可用于封堵进样槽开口的封堵机构以及可用于挤压进气槽中气体的挤压机构，第二驱动机构与加样机构相连并驱动加样机构沿垂直于载物台所在平面的方向运动。

本方案通过一体化的分析系统，可将分析芯片放置在载物台上后，向分析芯片的进样槽中添加一定量的待测样品，之后利用第二驱动机构带动封堵机构将进样槽封堵，并通过挤压机构对进气槽进行挤压，以使得待测样品完全进入分析芯片中，避免待测样品停留在分析芯片的微流道中，从而可以精准控制进入分析芯片的试剂卡中的样品量，大大提高检测的精度；另外，这样一体化的分析系统，在将样品完全加入试剂卡中后，通过第一驱动机构、加热机构、检测机构以及磁性机构的配合，可以同时对多个或多种样品进行检测，可大大提高检测效率。

作为进一步改进的结构形式，上述的封堵机构包括第一连接柱以及密封头，密封头与第一连接柱的一端相连，第一连接柱另一端与第二驱动机构相连。

作为进一步改进的结构形式，上述的挤压机构包括中空的第二连接柱，第二连接柱内设置有刺针，刺针通过其端部所设的弹性件与第二驱动机构弹性相连并可沿第二连接柱的轴向运动，刺针靠近载物台的一端突出于第二连接柱的端面。

作为进一步改进的结构形式，上述的密封头靠近载物台的端面与载物台表面之间的距离小于第二连接柱靠近载物台的一端与载物台表面之间的距离，密封头与第一连接柱弹性连接。

作为进一步改进的结构形式，还包括第三驱动机构，第三驱动机构与磁性机构相连并带动磁性机构相对于载物台转动。

作为进一步改进的结构形式，磁性机构设置于载物台的下方。

作为进一步改进的结构形式，还包括第四驱动机构，第四驱动机构与磁性机构相连并带动磁性机构沿垂直于载物台所在平面的方向运动。

作为进一步改进的结构形式，上述的加热机构沿载物台周向分布。

作为进一步改进的结构形式，上述的载物台上设置有用于对分析芯片定位的若干限位结构。

作为进一步改进的结构形式，上述的机架上还设置有用于读取分析试剂卡信息的读取装置。

与现有技术相比，有益效果是：

本实用新型通过封堵机构将分析芯片的进样槽进行封堵，再利用挤压机构对微流道中的样品进行挤压，使得微流道中的样品全部流入分析芯片的反应槽中，以确保加入的样品均可以进入分析卡中，避免部分样品残留在微流道中而影响检测精度；另一方面，挤压完成后，可通过弹性的刺针将用于对微流道进行密封的密封膜进行破坏，使得微流道中的气压与大气压相等，避免挤压机构回位后流道内的液体反向流动而造成对检测精度的影响；本系统可以大大提高生物检测的效率以及精度，具有较好的临床应用效果。

附图说明

图1是本实用新型实施例1微液滴检测生物分析系统的整体结构示意图；

图2是本实用新型实施例1微液滴检测生物分析系统的磁性机构示意图；

图3是本实用新型实施例1微液滴检测生物分析系统的加样机构示意图；

图4是本实用新型实施例1微液滴检测生物分析系统的封堵机构示意图；

图5是本实用新型实施例1微液滴检测生物分析系统的挤压机构内部结构示意图；

图6是本实用新型实施例1微液滴检测生物分析系统的分析芯片结构示意图；

图7是本实用新型实施例2微液滴检测生物分析系统的结构示意图；

图8是本实用新型实施例3微液滴检测生物分析系统的机架结构示意图。其中，1-机架，11-读取装置，2-载物台，21-限位结构，3-第一驱动机构，4-第二驱动机构，5-加热机构，6-加样机构，61-封堵机构，611-第一连接柱，612-密封头，62-挤压机构，621-第二连接柱，622-刺针，623-凸环,624-弹性件，7-检测机构，8-磁性机构，81-第三驱动机构，82-第四驱动机构，9-分析芯片，91-试剂卡，92-进样槽，93-流道，94-进气槽。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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实用新型和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1：

如图1至图6所示为一种微液滴检测生物分析系统的第一实施例，包括机架1以及均设置于机架1上的载物台2、第一驱动机构3、第二驱动机构4、加热机构5、加样机构6以及检测机构7、磁性机构8、设置有试剂卡91的分析芯片9，分析芯片9设置于载物台2上，分析芯片9背离载物台2的一面设置有进样槽92，分析芯片9上还设置有连通进样槽92与试剂卡91的流道93，流道93上连通设置有开口方向与进样槽92相同的进气槽94，第一驱动机构3与载物台2相连并驱动载物台2转动，加样机构6设置有可用于封堵进样槽92开口的封堵机构61以及可用于挤压进气槽94中气体的挤压机构62，第二驱动机构4与加样机构6相连并驱动加样机构6沿垂直于载物台2所在平面的方向运动。

其中，进气槽94的开口可覆盖设置有薄膜，避免待测样品流经进气槽94时泄漏出来。

本实施例中封堵机构61包括第一连接柱611以及用于覆盖进样槽92的密封头612，密封头612与第一连接柱611的一端相连，第一连接柱611另一端与第二驱动机构4相连。具体地，密封头612的直径应大于进样槽92开口的直径，以保证可以对进样槽92进行密封，使得对进气槽94挤压时，待测样品只能向远离进样槽92的方向流动从而进入试剂卡91中。

本实施例中挤压机构62包括中空的第二连接柱621，第二连接柱621内还设置有刺针622，刺针622端部设置有弹性件624，刺针622通过所设弹性件624与第二驱动机构4弹性相连并可沿第二连接柱621的轴向运动，刺针622靠近载物台2的一端突出于第二连接柱621的端面，第二连接柱621外径小于进气槽94开口的内径，第二连接柱621外侧壁设置有直径大于进气槽94开口内径的凸环623。具体地，弹性件624可以为压缩弹簧，这样，当加样机构6在第二驱动机构4的带动下向分析试剂卡91运动时，密封头612接触到进样槽92并对进样槽92密封后，加样机构6继续运动，以使得第二连接柱621挤压进气槽94中的空气，之后挤压机构62外的凸环623抵接于进气槽94的开口壁上，进而使得弹性件624受压，带动机构内部的刺针622伸出将覆盖在进气槽94表面的薄膜刺穿，使得流道93与外部环境连通，避免加样机构6复位后，进气槽94的气压突然减小而使得流道93内的样品回流至进气槽94中。

本实施例中的密封头612靠近载物台2的端面与载物台2表面之间的距离小于第二连接柱621靠近载物台2的一端与载物台2表面之间的距离，密封头612与第一连接柱611弹性相连。这样加样机构6向载物台2运动时，密封头612先接触进样槽92，随着加样机构6的继续运动，密封头612持续受压但不再移动，这样可以保证密封头612可以先对进样槽92进行良好的密封。

本实施例中还包括第三驱动机构81，第三驱动机构81与磁性机构8相连并带动磁性机构8相对于载物台2转动。通过第三驱动机构81带动磁性机构8运动，磁性机构8运动过程中带动试剂卡91中的磁珠运动，完成相应的检测动作。

本实施例中的磁性机构8设置于载物台2的下方。这样磁性机构8的运动不会与加样机构6的运动产生干涉。而且，由于磁性机构8需要带动试剂卡91中的磁珠运动，而试剂卡91中的磁珠一般沉淀在试剂卡91的底部，因此磁性机构8设置在载物台2的下方，与磁珠的距离更近，能够更好地带动磁珠运动。

本实施例中还包括第四驱动机构82，第四驱动机构82与磁性机构8相连并带动磁性机构8沿垂直于载物台2所在平面的方向运动。这样在不需要带动磁珠运动时，通过第四驱动机构82带动磁性机构8向下运动，远离载物台2上的试剂卡91；当检测时需要带动磁珠运动时，通过第四驱动机构82带动磁性机构8向上运动至合适位置，再通过第三驱动机构81带动磁性机构8的转动，从而带动磁珠运动。

本实施例中加热机构5沿载物台2周向分布并环绕在试剂卡91的外侧壁，以贴近试剂卡91对试剂卡91进行全方位的加热，提高反应速率，进而提高整体的检测效率。

另外，需要说明是，本实施例中的第一驱动机构3、第二驱动机构4以及第三驱动机构81、第四驱动机构82的形式均不作限定，本领域技术人员当然可以根据需要选择相应的驱动电机、气缸、油缸及相应的传动机构，以实现相应的驱动功能。

实施例2：

如图7所示，本实施例与实施例1的区别仅在于，本实施例中的载物台2上设置有用于对分析芯片9定位的若干限位结构21。其中，限位结构21可采用限位柱、限位孔等结构，这里不作限定。这是因为对分析芯片9的检测需要对准试剂卡91的各个位置，且在分析过程中需要转动载物台2，因此通过限位结构可以保证试剂卡91与载物台2的相对位置不会发生改变，从而确保后续的检测能够进行。

实施例3：

如图8所示，本实施例与实施例1或实施例2的区别仅在于，本实施例中机架1上还设置有用于读取分析试剂卡91信息的读取装置11，这是由于分析试剂卡91可以装载不同的样品，不同样品检测需要不同的操作时间等，因此需要读取装置11读取出分析试剂卡91上的样品信息，从而可以适配相应的操作程序。

具体地，本实施例中的机架1包括外壳，读取装置11设置在外壳上。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微液滴检测生物分析系统，其特征在于，包括机架(1)以及均设置于所述机架(1)上的载物台(2)、第一驱动机构(3)、第二驱动机构(4)、加热机构(5)、加样机构(6)以及检测机构(7)、磁性机构(8)、设置有试剂卡(91)的分析芯片(9)，所述分析芯片(9)设置于所述载物台(2)上，所述分析芯片(9)背离所述载物台(2)的一面设置有进样槽(92)，分析芯片(9)上还设置有连通所述进样槽(92)与试剂卡(91)的流道(93)，流道(93)上连通设置有开口方向与进样槽(92)相同的进气槽(94)，所述第一驱动机构(3)与所述载物台(2)相连并驱动所述载物台(2)转动，所述加样机构(6)设置有可用于封堵所述进样槽(92)开口的封堵机构(61)以及可用于挤压进气槽(94)中气体的挤压机构(62)，所述第二驱动机构(4)与所述加样机构(6)相连并驱动加样机构(6)沿垂直于载物台(2)所在平面的方向运动。

2.根据权利要求1所述的一种微液滴检测生物分析系统，其特征在于，所述封堵机构(61)包括第一连接柱(611)以及密封头(612)，所述密封头(612)与所述第一连接柱(611)的一端相连，所述第一连接柱(611)另一端与所述第二驱动机构(4)相连。

3.根据权利要求2所述的一种微液滴检测生物分析系统，其特征在于，所述挤压机构(62)包括中空的第二连接柱(621)，所述第二连接柱(621)内设置有刺针(622)，所述刺针(622)通过其端部所设的弹性件(624)与所述第二驱动机构(4)弹性相连并可沿所述第二连接柱(621)的轴向运动，所述刺针(622)靠近所述载物台(2)的一端突出于所述第二连接柱(621)的端面，第二连接柱(621)的外径小于进气槽(94)开口的内径，第二连接柱(621)外侧壁设置有直径大于进气槽(94)开口内径的凸环(623)。

4.根据权利要求3所述的一种微液滴检测生物分析系统，其特征在于，所述密封头(612)靠近所述载物台(2)的端面与载物台(2)表面之间的距离小于所述第二连接柱(621)靠近所述载物台(2)的一端与载物台(2)表面之间的距离，所述密封头(612)与所述第一连接柱(611)弹性相连。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种微液滴检测生物分析系统，其特征在于，还包括第三驱动机构(81)，所述第三驱动机构(81)与所述磁性机构(8)相连并带动所述磁性机构(8)相对于所述载物台(2)转动。

6.根据权利要求5所述的一种微液滴检测生物分析系统，其特征在于，所述磁性机构(8)设置于所述载物台(2)的下方。

7.根据权利要求6所述的一种微液滴检测生物分析系统，其特征在于，还包括第四驱动机构(82)，所述第四驱动机构(82)与所述磁性机构(8)相连并带动磁性机构(8)沿垂直于载物台(2)所在平面的方向运动。

8.根据权利要求7所述的一种微液滴检测生物分析系统，其特征在于，所述加热机构(5)沿所述载物台(2)周向分布。

9.根据权利要求8所述的一种微液滴检测生物分析系统，其特征在于，所述载物台(2)上设置有用于对分析芯片(9)定位的若干限位结构(21)。

10.根据权利要求9所述的一种微液滴检测生物分析系统，其特征在于，所述机架(1)上还设置有用于读取分析试剂卡(91)信息的读取装置(11)。

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