CN217093515U - 一种可自动化控制液体的反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种可自动化控制液体的反应装置，属于液体反应装置技术领域。它包括反应管和多个储液管，所述反应管与每个储液管之间通过弹性软管相连通；柱状阀和导向套，所述柱状阀套设于导向套内并与导向套滑动连接，柱状阀和导向套之间设有弹性件；所述柱状阀上设有与弹性软管相匹配的通孔，弹性软管穿设于通孔中；所述导向套上靠近弹性软管的一端设有挤压端面；通过伸缩柱状阀可将弹性软管挤压在挤压端面上并使弹性软管内的液体通道闭合，或使弹性软管内的液体通道流通。本实用新型能实现弹性软管的有效开启或闭合，进而实现储液管和反应管之间的连通或断开，有效控制反应液体的流量，有效提升反应液体用量的精准度和实验效率。

Description

一种可自动化控制液体的反应装置

技术领域

本实用新型属于液体反应装置技术领域，更具体地说，涉及一种可自动化控制液体的反应装置。

背景技术

微流控芯片上布置反应试剂，通过阀门进行通断控制实现自动的反应试剂操控从而自动完成一系列生化反应。这些阀门一般分为三大类：1、在流体通道下一层布置气路集成在微流控芯片上，通过气压压迫控制通道膨胀，从而关闭该上层流体通道。2、或者设计精密的阀门机械结构在微流控芯片外进行液体控制，结构与微流控流道再进行配合实现反应的自动化。3、芯片上布置固化的石蜡或者此类材料形成阀门阻断流体，通过加热使得材料融化从而实现阀门的打开。以上的一些阀门方法都有自身的挑战，方法1有赖于柔性的材料，且控制起来需要复杂的气路和接口，工程的实现稳定性挑战较大。方法2的一些机械结构要求加工难度较大，一些旋转的物理结构带来气密性的风险，流体之间交叉污染的问题也较为突出。方法3阀门一次性打开后就不能再闭合，应用较为受限。

因此，目前急需设计一种能够有效控制液体反应的反应装置，提高实验效率。

实用新型内容

1.要解决的问题

针对现有技术中反应液体控制不便、导致实验效率和精准度下降的问题，本实用新型提供一种可自动化控制液体的反应装置；通过设计柱状阀、导向套和弹性软管之间的配合作用，能够有效阻断或流通反应管和储液管，从而解决反应液体控制不便、导致实验效率和精准度下降的问题。

2.技术方案

为了解决上述问题，本实用新型所采用的技术方案如下：

本实用新型的一种可自动化控制液体的反应装置，其包括反应管和多个储液管，所述反应管与每个储液管之间通过弹性软管相连通；柱状阀和导向套，所述柱状阀套设于导向套内并与导向套滑动连接，柱状阀和导向套之间设有弹性件；所述柱状阀上设有与弹性软管相匹配的通孔，弹性软管穿设于通孔中；所述导向套上靠近弹性软管的一端设有挤压端面；通过伸缩柱状阀可将弹性软管挤压在挤压端面上并使弹性软管内的液体通道闭合，或使弹性软管内的液体通道流通。

本实用新型反应管内的反应腔也可以是加样腔，储液管内的储液腔定体积预储反应液。加样腔加入定量样本，默认状态下可以接大气，也可密闭接正压，储液腔的开口接正压或者大气。

优选地，所述通孔的周向上设有弧形面和挤压平面；所述弧形面与弹性软管相匹配；所述挤压平面由弧形面向柱状阀外侧延伸设置，挤压平面与所述挤压端面相向设置。

优选地，所述挤压平面向柱状阀外侧延伸设置有开口。

优选地，所述挤压平面的面积为A，所述柱状阀的横截面积为B，A/B＝0.3～0.8。

优选地，所述储液管包括第一储液管和第二储液管；所述第一储液管的第一出液端与第一弹性软管的一端连通，第一弹性软管的另一端与反应管连通；所述第二储液管的第二出液端与第二弹性软管的一端连通，第二弹性软管的另一端与反应管连通。

优选地，所述反应管的一端连通有四通连接管，四通连接管的端口Ⅰ与第一弹性软管连通，四通连接管的端口Ⅱ与第二弹性软管连通，四通连接管的端口Ⅲ连通至透明检测片的液体流道。

优选地，所述装置外还设有壳体，壳体包括反应区和检测区；所述反应管、储液管和导向套安装于反应区的壳体上，所述柱状阀由反应区内延伸至反应区外；所述透明检测片由反应区延伸设置于检测区中。

优选地，所述反应区的壳体顶部设有安装板，所述反应管和储液管安装于安装板上。

优选地，所述检测区的壳体顶部设有检测口，检测口位于透明检测片上方，用于观测透明检测片内的反应液体产物。

优选地，所述透明检测片包括上检测片和下检测片，所述液体流道设于下检测片上，液体流道的流道进口与所述端口Ⅲ连通，液体流道的流道出口通过连接阀连通至壳体外。

优选地，弹性软管包括弹性硅胶管。

优选地，所述弹性件包括弹性硅胶盖；所述弹性硅胶盖安装于装置顶部，所述导向套固设于装置中，弹性硅胶盖将柱状阀和导向套连接。

3.有益效果

相比于现有技术，本实用新型的有益效果为：

(1)本实用新型的一种可自动化控制液体的反应装置，通过伸缩控制简易的柱状阀即可实现弹性软管的有效开启或闭合，进而实现储液管和反应管之间的连通或断开，能够有效控制反应液体的流量，有效提升反应液体用量的精准度和实验效率。

(2)本实用新型的一种可自动化控制液体的反应装置，整体结构简单，工程难度较低，实现一种可靠性高的低成本的自动反应及检测。

附图说明

图1为本实用新型的一种可自动化控制液体的反应装置(隐去壳体)在初始状态下关闭的状态示意图；

图2为本实用新型的一种可自动化控制液体的反应装置(隐去壳体)开启的状态示意图；

图3为本实用新型图2状态的侧视图；

图4为本实用新型图3中连接阀处的纵向剖视图；

图5为本实用新型的柱状阀与导向套的配合连接示意图；

图6为本实用新型的柱状阀侧视图；

图7为本实用新型的一种可自动化控制液体的反应装置(隐去壳体)立体图；

图8为本实用新型图7隐去上检测片后的反应装置立体图；

图9为本实用新型的储液管和反应管的连接示意图；

图10为本实用新型的一种可自动化控制液体的反应装置立体图Ⅰ；

图11为本实用新型的一种可自动化控制液体的反应装置立体图Ⅱ。

图中：

100、弹性硅胶盖；101、第一连接口；102、第二连接口；103、加样口；

200、安装板；

310、第一储液管；311、第一出液端；312、第一储液腔；320、第二储液管；321、第二出液端；322、第二储液腔；

400、反应管；401、反应腔；410、四通连接管；411、端口Ⅰ；412、端口Ⅱ；413、端口Ⅲ；420、转接头；

500、弹性软管；510、液体通道；

600、柱状阀；601、通孔；602、弧形面；603、挤压平面；610、导向套；611、挤压端面；

710、上检测片；720、下检测片；721、液体流道；722、流道出口；730、连接阀；731、负压驱动接口；

800、壳体；810、反应区；820、检测区；821、检测口。

具体实施方式

下文对本实用新型的示例性实施例的详细描述参考了附图，该附图形成描述的一部分，在该附图中作为示例示出了本实用新型可实施的示例性实施例，其中本实用新型的特征由附图标记标识。下文对本实用新型的实施例的更详细的描述并不用于限制所要求的本实用新型的范围，而仅仅为了进行举例说明且不限制对本实用新型的特点和特征的描述，以提出执行本实用新型的最佳方式，并足以使得本领域技术人员能够实施本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本申请和本实用新型的应用领域。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。

需要说明的是，当元件被称为“设于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件；当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件；本文所使用的术语“第一”、“第二”、“顶部”、“底部”以及类似的表述只是为了说明的目的。

下面结合具体实施例对本实用新型进一步进行描述。

实施例

本实施例提供一种可自动化控制液体的反应装置，主要是为了实现将多个反应组分混合反应，并且对反应过程进行实施的有效控制。参照图1、图2和图9，该装置包括反应管400和多个储液管，所述反应管400与每个储液管之间通过管道相连通，因此只需将每个反应组分分别放入储液管，在实验时，使各个储液管内的反应组分流至反应管400中，实现各类多部生化、生物反应。

然而，现有的问题在于，从储液管至反应管400的反应组分不易有效控制，容易产生反应液体泄露或者反应液体无法有效通过等问题，这直接导致了反应物使用量精准度下降以及实验效率下降，在实际操作中非常不便。

因此，针对上述问题，本实施例对该反应装置进行改进，具体是将反应管400与每个储液管之间通过弹性软管500相连通，本实施例可选用弹性硅胶管。另外在装置中设置柱状阀600和导向套610，该柱状阀600套设于导向套610内并与导向套610滑动连接，柱状阀600和导向套610之间设有弹性件，柱状阀600上设有与弹性软管500相匹配的通孔601，弹性软管500穿设于通孔601中。其中导向套610固定安装于装置底部，导向套610上靠近弹性软管500的一端设有挤压端面611，在其他实施例中，为了进一步提高柱状阀600的伸缩稳定性，可在柱状阀600的另一端套设导向套610，该导向套610安装于装置顶部。由于弹性软管500容易挤压变形，因此通过伸缩柱状阀600可将弹性软管500挤压在挤压端面611上并使弹性软管500内的液体通道510闭合，如图1所示，此为初始的关闭状态，各反应物组分之间不会混合反应；而若是想开启反应，可伸缩柱状阀600解除弹性软管500的挤压状态，由于弹性软管500容易反弹，其内部的液体通道510改变为流通状态，如图2所示，可使各反应组分流通至反应管400中参与反应，此为开启状态。

进一步地，为了更加高效的开启或关闭柱状阀600，在一些实施例中可对通孔601进一步改进：在通孔601的周向上设有弧形面602和挤压平面603，该弧形面602与弹性软管500形状相匹配，该挤压平面603由弧形面602向柱状阀600外侧水平延伸设置，挤压平面603与挤压端面611相向且平行设置。以图3和图6为例，当柱状阀600相对于导向套610向下移动时，由于通孔601上弧形面602的设置，通孔601会对弹性软管500产生一个向右的切向力，将弹性软管500挤压至挤压平面603下方，从而将弹性软管500平整的压紧在挤压平面603和挤压端面611之间，保证液体通道510完全闭合(图1)，提升关闭状态下的密封性。而当柱状阀600相对于导向套610向上移动时，由于弹性软管500自身的弹力作用又会弹回到与弧形面602相匹配的状态，保证液体通道510完全开启(图2)。综上所述，这能够实现液体通道510的有效开启或闭合，具体流量可在这两种状态之间选择合适位置控制，从而提高实验效率和精准度。

为了提供足够的挤压空间，可在上述挤压平面603向柱状阀600外侧延伸设置有开口。申请人发现，其中挤压平面603的面积为A，柱状阀600的横截面积为B，设置A/B＝0.3～0.8既能够提供足够的挤压平面603，满足密封性的要求，又能保证弹性软管500与弧形面602的匹配性，满足流量的要求。

需要说明的是，本实用新型上述构思可实现多个储液管之间的液体控制，对储液管具体数量不做限制。作为一种具体的实施方式，本实施例选用两个储液管进行举例说明。

更具体地说，该储液管包括第一储液管310和第二储液管320，这两个储液管均安装于装置顶部的安装板200上，如图7～图9所示，第一储液管310的第一储液腔312连通至安装板200上的第一连接口101，第二储液管320的第二储液腔322第二连接口102，第一连接口101和第二连接口102可接通正压或大气，将液体驱动至反应管400内；类似的，该反应管400也安装于安装板200上，反应管400的反应腔401连通至安装板200上的加样口103，通过连接口和加样口103可以放入反应组分或连接压力驱动。关于储液管在装置内部的结构，可参照图1和图2，其中第一储液管310的第一出液端311与第一弹性软管的一端连通，第一弹性软管的另一端与反应管400连通，第二储液管320的第二出液端321与第二弹性软管的一端连通，第二弹性软管的另一端与反应管400连通。反应管400的底端连通有四通连接管410，四通连接管410的端口Ⅰ411与第一弹性软管连通，四通连接管410的端口Ⅱ412与第二弹性软管连通，四通连接管410的端口Ⅲ413通过转接头420连通至透明检测片的液体流道721，反应管400内的液体产物流至液体流道721中后可被观测。

为方便反应产物的检测，本实施例将透明检测片从转接头420处水平向外延伸设置，实验人员可以俯视观测到透明检测片内液体流道721中的反应液体产物。从整个装置外部来看，本实施例的反应装置包括反应区810和检测区820，其中前文所提到的反应管400、储液管和导向套610安装于反应区810的壳体800内，柱状阀600由反应区810内延伸至反应区810的壳体800底部(图11)。而透明检测片由反应区810延伸设置于检测区820的壳体800内，并在检测区820的壳体800顶部设有检测口821，检测口821位于透明检测片上方，实验人员可通过检测口821观测透明检测片内的反应液体产物。

在一些实施例中，如图3～图4和图7～图8所示，透明检测片可以分为上检测片710和下检测片720，将液体流道721开设于下检测片720上，液体流道721的流道进口与转接头420连通，液体流道721的流道出口722通过连接阀730连通至壳体800外，连接阀730上设有与流道出口722相连的负压驱动接口731，用于外接负压驱动机构，将反应液体产物由反应管400负压吸入液体流道721中观测。

在一些实施例中，上述弹性件可选用弹性硅胶盖100，将弹性硅胶盖100安装于安装板200顶部，安装板200上的连接口和加样口103对应的延伸设置在弹性硅胶盖100上，柱状阀600的顶部穿过安装板200和弹性硅胶盖100连接，其他位置的弹性硅胶盖100与安装板200相对固定设置。因此，在自然状态下，弹性硅胶盖100可利用其弹力将柱状阀600向下挤压(图1)，该弹力要大于弹性软管500向上的反弹力；当需要使液体通过液体通道510时，实验人员手执装置底部延伸出来的柱状阀600并提供一个向上的作用力，此时柱状阀600处的弹性硅胶盖100被顶起(图2和图3)，液体通道510打开。

综上所述，本实用新型设计反应区810的液路控制结构和检测区820的微流控芯片结构(即透明检测片)，装置内布置简易的柱状阀600、弹性软管500和储液管，柱状阀600采用柱状的简易阀门控制弹性的硅胶管，通过柱状阀600上下动作完成连通储液管和反应管400的管路的通断。该柱状阀600被装置外的机构进行控制，装置的储液腔上方设计气路驱动开口，可以被气压控制，装置底部的负压驱动机构连通至连接阀730，因此该反应装置结构简单、容易实现，如图10和图11所示，只需控制或连接装置外部的几个部件即可完成本实用新型的技术方案，是一种可靠的低成本液体控制装置。而且该装置是整体卡盒结构，用户可以把样品加入反应腔后，将该结构放入设备中进行全自动的反应控制及检测，非常便捷。

在上文中结合具体的示例性实施例详细描述了本实用新型。但是，应当理解，可在不脱离由所附权利要求限定的本实用新型的范围的情况下进行各种修改和变型。详细的描述和附图应仅被认为是说明性的，而不是限制性的，如果存在任何这样的修改和变型，那么它们都将落入在此描述的本实用新型的范围内。此外，背景技术旨在为了说明本技术的研发现状和意义，并不旨在限制本实用新型或本申请和本实用新型的应用领域。

更具体地，尽管在此已经描述了本实用新型的示例性实施例，但是本实用新型并不局限于这些实施例，而是包括本领域技术人员根据前面的详细描述可认识到的经过修改、省略、例如各个实施例之间的组合、适应性改变和/或替换的任何和全部实施例。权利要求中的限定可根据权利要求中使用的语言而进行广泛的解释，且不限于在前述详细描述中或在实施该申请期间描述的示例，这些示例应被认为是非排他性的。在任何方法或过程权利要求中列举的任何步骤可以以任何顺序执行并且不限于权利要求中提出的顺序。因此，本实用新型的范围应当仅由所附权利要求及其合法等同物来确定，而不是由上文给出的说明和示例来确定。

Claims (12)

1.一种可自动化控制液体的反应装置，其特征在于，包括

反应管(400)和多个储液管，所述反应管(400)与每个储液管之间通过弹性软管(500)相连通；

柱状阀(600)和导向套(610)，所述柱状阀(600)套设于导向套(610)内并与导向套(610)滑动连接，柱状阀(600)和导向套(610)之间设有弹性件；所述柱状阀(600)上设有与弹性软管(500)相匹配的通孔(601)，弹性软管(500)穿设于通孔(601)中；所述导向套(610)上靠近弹性软管(500)的一端设有挤压端面(611)；

通过伸缩柱状阀(600)可将弹性软管(500)挤压在挤压端面(611)上并使弹性软管(500)内的液体通道(510)闭合，或使弹性软管(500)内的液体通道(510)流通。

2.根据权利要求1所述的一种可自动化控制液体的反应装置，其特征在于，所述通孔(601)的周向上设有弧形面(602)和挤压平面(603)；所述弧形面(602)与弹性软管(500)相匹配；所述挤压平面(603)由弧形面(602)向柱状阀(600)外侧延伸设置，挤压平面(603)与所述挤压端面(611)相向设置。

3.根据权利要求2所述的一种可自动化控制液体的反应装置，其特征在于，所述挤压平面(603)向柱状阀(600)外侧延伸设置有开口。

4.根据权利要求2所述的一种可自动化控制液体的反应装置，其特征在于，所述挤压平面(603)的面积为A，所述柱状阀(600)的横截面积为B，A/B＝0.3～0.8。

5.根据权利要求1所述的一种可自动化控制液体的反应装置，其特征在于，所述储液管包括第一储液管(310)和第二储液管(320)；所述第一储液管(310)的第一出液端(311)与第一弹性软管的一端连通，第一弹性软管的另一端与反应管(400)连通；所述第二储液管(320)的第二出液端(321)与第二弹性软管的一端连通，第二弹性软管的另一端与反应管(400)连通。

6.根据权利要求5所述的一种可自动化控制液体的反应装置，其特征在于，所述反应管(400)的一端连通有四通连接管(410)，四通连接管(410)的端口Ⅰ(411)与第一弹性软管连通，四通连接管(410)的端口Ⅱ(412)与第二弹性软管连通，四通连接管(410)的端口Ⅲ(413)连通至透明检测片的液体流道(721)。

7.根据权利要求6所述的一种可自动化控制液体的反应装置，其特征在于，所述装置外还设有壳体(800)，壳体(800)包括反应区(810)和检测区(820)；所述反应管(400)、储液管和导向套(610)安装于反应区(810)的壳体(800)上，所述柱状阀(600)由反应区(810)内延伸至反应区(810)外；所述透明检测片由反应区(810)延伸设置于检测区(820)中。

8.根据权利要求7所述的一种可自动化控制液体的反应装置，其特征在于，所述反应区(810)的壳体(800)顶部设有安装板(200)，所述反应管(400)和储液管安装于安装板(200)上。

9.根据权利要求7所述的一种可自动化控制液体的反应装置，其特征在于，所述检测区(820)的壳体(800)顶部设有检测口(821)，检测口(821)位于透明检测片上方，用于观测透明检测片内的反应液体产物。

10.根据权利要求7所述的一种可自动化控制液体的反应装置，其特征在于，所述透明检测片包括上检测片(710)和下检测片(720)，所述液体流道(721)设于下检测片(720)上，液体流道(721)的流道进口与所述端口Ⅲ(413)连通，液体流道(721)的流道出口(722)通过连接阀(730)连通至壳体(800)外。

11.根据权利要求1～10任一项所述的一种可自动化控制液体的反应装置，其特征在于，弹性软管(500)包括弹性硅胶管。

12.根据权利要求1～10任一项所述的一种可自动化控制液体的反应装置，其特征在于，所述弹性件包括弹性硅胶盖(100)；所述弹性硅胶盖(100)安装于装置顶部，所述导向套(610)固设于装置中，弹性硅胶盖(100)将柱状阀(600)和导向套(610)连接。

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