CN218609463U - 一种微流控芯片分析仪以及微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本申请涉及检测设备技术领域，提供一种微流控芯片分析仪以及微流控芯片，包括：驱动装置，以及过程检测装置；驱动装置包括至少一个驱动模块，驱动模块包括：至少两个堆叠设置的泵体，压电变形部；泵体的第一面设置有容置内腔，与第一面相对立的第二面设置有通气管道，通气管道用于连通到外部的微流控芯片；压电变形部设置在相邻的泵体之间，且位于其中一个泵体的容置内腔中，而与其中另一个泵体的第二面之间形成挤压腔，通气管道连通挤压腔；过程检测装置用于检测微流控芯片中流体的位置。解决现有技术中的微流控芯片上直接设置弹性体易受制程不良的影响，导致弹性恢复并不可靠、挤压过程中对样品液体的流动控制不准确的问题。

Description

一种微流控芯片分析仪以及微流控芯片

技术领域

本申请涉及样品检测技术领域，尤其涉及的是一种微流控芯片分析仪以及微流控芯片。

背景技术

微流控芯片检测技术常用于体外诊断的POCT产品中，其具有所需样本量少、功能集成度高、微流控芯片可即用即抛、阅读器装置便携小巧等特点，尤其适合现场快速检测应用。检测原理是在微流控芯片中放置样品，然后将微流控芯片中的样品流体按照预期的速度和方向流动，以实现样本的定量分配、样本与不同试剂组分的接触和混合、从反应区去除多余的样本等功能。在实现微流控芯片中的样品流动的方式中，借助毛细力使样品液体流动是最常用的方法，从基于硝酸纤维膜的侧向层析，到经过亲水化处理后的塑料基板，由于其芯片结构简单、无需外置仪器驱动等优势，毛细微流控技术得到了广泛的使用，应用于目前POCT领域最普遍的产品，如胶体金免疫层析试纸、血糖检测试纸等。由于毛细力驱动仅能在批量生产芯片时，一定程度地调整芯片材料的亲水性，也即调整毛细力的大小，然而，液体的流速还与粘度密切相关，因而在缺乏别的外部控制方式的情况下，毛细微流控芯片并不能精确控制流体的运动速度，流速的不可控也将直接导致最终产品检测性能的不稳定，系统的变异系数(CV)无法进一步降低。因此，开始探索通过外接施加主动控制力于微流控芯片上，以达到精确控制流体运动的目的。常见的主动驱动方式有离心力驱动、电润湿驱动、气体压力驱动等。无论采用何种主动驱动方式，均要求芯片和配套的分析仪具有接口，该接口可以是机械的、电气的或流体的。例如，离心力驱动微流控，其芯片为圆盘形状或多个对称的扇形结构，盘片的中心有固定孔，运行时该固定孔安装在分析仪的电机旋转轴上，工作时可随着电机轴一起高速旋转，在旋转离心力的作用下，流体在盘片的内圈向外圈流动。通过控制旋转的速度和方向，可以实现流体的运动/停止或振荡混匀。然而，此种流体控制方式，盘片的工艺比较复杂，仪器体积大、成本高。还有一种电润湿驱动的方式，需要微流控芯片上印刷复杂的电极图案，导致了芯片的高成本。为解决这些问题，现有的微流控芯片通过气压驱动仍是主流的驱动方式之一。

现有的气压驱动方式中，在微流控芯片覆有一层弹性胶带，形成一个密封的空气腔，通过外部按压和松开弹性胶带，提供正、负压气流，驱动样本向前或向后流动；通过挤压内置于微流控芯片上的弹性腔体，形成内部的正压气流；而靠撤除外部挤压力后，微流控芯片上弹性体自身的弹性恢复能力，形成内部的负压；从而实现对微流控芯片内的液体的流向控制。但该结构仍有不足之处，弹性体作为微流控芯片上的耗材，易受制程不良的影响，其弹性恢复并不可靠，挤压过程中对样品液体的流动控制不准确，稳定性差。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

实用新型内容

鉴于上述现有技术的不足，本申请的目的在于提供一种微流控芯片分析仪以及微流控芯片，解决现有技术中的微流控芯片上直接设置弹性体易受制程不良的影响，导致弹性恢复并不可靠、挤压过程中对样品液体的流动控制不准确的问题。

本申请的技术方案如下：

一方面，本申请提供一种微流控芯片分析仪，包括：驱动装置，以及过程检测装置；

驱动装置包括至少一个驱动模块，驱动模块包括：

至少两个堆叠设置的泵体，泵体的第一面设置有容置内腔，与第一面相对立的第二面设置有通气管道，通气管道用于连通到外部的微流控芯片；

以及

压电变形部；压电变形部设置在相邻的泵体之间，且位于其中一个泵体的容置内腔中，而与其中另一个泵体的第二面之间形成挤压腔，通气管道连通挤压腔；

过程检测装置用于检测微流控芯片中流体的位置，并根据流体位置而控制压电变形部产生形变，以控制流体在微流控芯片中的移动过程。

可选地，泵体的第二面上设置有密封槽；

在一个驱动模块中，相邻的泵体之间设置有密封圈，密封圈嵌于密封槽内，压电变形部抵靠密封圈，密封圈环绕形成挤压腔。

可选地，压电变形部包括金属基板，以及设置在金属基板上的压电陶瓷；

容置内腔包括位于中间的避让孔，以及位于避让孔边缘处的限位台阶；

金属基板位于限位台阶内并抵靠密封圈，压电陶瓷位于避让孔内。

可选地，泵体的侧壁上开设有开槽，开槽连通容置内腔，并用于穿过连接压电变形部的导线。

可选地，泵体设置有N个，N个泵体依次叠加且相邻泵体之间连接压电变形部而形成(N-1)个驱动模块，且(N-1)个驱动模块分别对应的(N-1)个通气管道分别与微流控芯片中的(N-1)个微控流道相连通。

可选地，过程检测装置包括:反射式光电检测器、透射式光电检测器或/和电极导电率检测器。

可选地，通气管道上还安装有检测气体压力的压力传感器。

另一方面，本申请还提供一种微流控芯片，用于如上微流控芯片分析仪相配使用，其中微流控芯片包括：芯片板体；以及开设在芯片板体上的加样孔、公共进样通道、至少一个测试通道、废液通道、以及通气孔；

加样孔用于样品进入；

公共进样通道连通加样孔，并用于对样品进行导流；

测试通道连通公共进样通道，并用于对样品进行检测；

废液通道与测试通道并联连接在公共进样通道上，并用于吸收公共进样通道上多余的样品；

通气孔设置有多个，多个通气孔分别位于测试通道和废液通道的末端，且分别可拆卸连接微流控芯片分析仪的多个通气管道。

可选地，测试通道上设置有多个功能区，多个功能区之间设置有液位传感腔，液位传感腔与过程检测装置相对应设置，以使流经液位传感腔的样品被过程检测装置所检测。

有益效果：本申请提出的一种微流控芯片分析仪以及微流控芯片，其中微流控芯片分析仪通过将驱动装置设置在微流控芯片的外部，且采用压电变形部通过电控制而变形，变形过程中在通气管道内产生负压、正压而对外部的微流控芯片内的样品液体进行控制，能够为微流控芯片提供精确可靠的主动驱动力。避免了因为弹性皮的失效(老化或品质问题)而导致控制不稳定的问题。而且在样品检测过程中通过过程检测装置检测微流控芯片中样品流体的位置，并根据流体位置而控制压电变形部产生相应的形变(例如加大或减小或保持通气管道内的气压)，以控制流体在微流控芯片中的移动过程，实现了对压电变形部的控制反馈，从而进一步的保证了控制过程的精准性。而且驱动装置中的驱动模块，采用堆叠设置的泵体，将压电变形部设置在相邻的泵体之间；使压电变形部既是挤压腔组成部分，又是挤压腔内空气的动力器件，使得驱动装置所需的零件数量大为减少，成本也大为降低；同时，泵体的双面与压电变形部的双侧分别构成密封配合结构，多个泵体可以在轴向并排叠加，形成多个驱动模块，从而使驱动结构足够小，可在紧凑空间内安装多个驱动模块，利于在有限的空间内实现多通道的布局，大大降低了检测成本；通过驱动装置的小型化而便于将微流控芯片分析仪进行小型化，从而实现对微量的液体样本进行快速、准确、多重的现场快速检测，这对于开发便携式、多通道的微流控检测设备，具有十分突出的优势。

附图说明

图1为本申请实施例一的微流控芯片分析仪在连接微流控芯片时的剖视图；

图2为本申请实施例一的微流控芯片分析仪的驱动装置与微流控芯片连接的剖视图；

图3为图2的A部放大图；

图4为本申请实施例一的一种微流控芯片分析仪的电路原理框图；

图5为本申请实施例一的一种微流控芯片分析仪的驱动模块的输出变形量与压电驱动电压之间的线性关系图；

图6为本申请实施例一的一种微流控芯片分析仪的一种过程检测装置的原理示意图；

图7为本申请实施例一的一种微流控芯片分析仪的另一种过程检测装置的原理示意图；

图8为本申请实施例一的一种微流控芯片分析仪的第三种过程检测装置的原理示意图；

图9为图1的B部放大图；

图10为本申请实施例二的一种微流控芯片的透视图；

图11为本申请实施例二的一种微流控芯片的剖视图；

图12为本申请实施例二的另一种微流控芯片的透视图；

图13为本申请实施例二的另一种微流控芯片在检测时的状态变化图。

图中各标号：10、微流控芯片分析仪；40、微流控芯片；100、驱动装置；110、泵体；111、容置内腔；112、通气管道；113、密封槽；114、限位台阶；115、避让孔；116、开槽；117、挤压腔；118、气管接头；120、压电变形部；121、金属基板；122、压电陶瓷；130、密封圈；200、过程检测装置；210、反射式光电检测器；211、发射光电二极管；212、接收光电二极管；220、透射式光电检测器；230、电极导电率检测器；231、电极；300、主控器；310、压电驱动组件；320、压力传感器；330、转动头；331、转轴；340、微动开关；350、加热组件；400、芯片板体；401、基片；410、加样孔；420、微流体通道；421、测试通道；422、侦测区；423、公共进样通道；424、废液通道；425、定量区；426、第一孵育区；427、第二孵育区；430、通气孔；440、检测位置；441、第一检测位置；442、第二检测位置。

具体实施方式

如果微流控芯片采用内部气压驱动的方式，不仅对微流控芯片直接施加挤压力的过程中，有弹性件的恢复并不可靠，挤压过程中对样品液体的流动控制不准确，稳定性差的问题。而且微流控芯片分析仪在对微流控芯片施加挤压力的过程中，挤压力直接作用在微流控芯片上，为保证施力稳定，那么对二者连接的牢固度要求非常高，导致测试过程中也对外界的震动非常敏感，因此，加完样本后还需要盖上防护罩，以免测试过程中触碰到芯片，这也导致用户操作上的不便。而外部气压驱动的方式，使用一个电机连接一个或多个柱塞泵，对芯片上的多个孔道推拉驱动，此种方式的结构复杂，电机和柱塞泵的制造成本高，长期使用下密封件容易产生磨损，整机结构也难以小型化。

本申请提供了一种微流控芯片分析仪以及微流控芯片，为使本申请的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下参照附图并举实例对本申请进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

实施例一

如图1、图2、图3所示，为解决上述问题，本实施例提出一种微流控芯片分析仪10，用于配合微流控芯片40对样品液体进行检测。本微流控芯片分析仪10具体包括：驱动装置100，以及过程检测装置200。驱动装置100主要用于为微流控芯片40提供气压(正压、负压或保持当前气压)，对样品液体进行驱动，使样品液体在微流控芯片40内进行移动。驱动装置100包括至少一个驱动模块，驱动模块包括：至少两个堆叠设置的泵体110，以及压电变形部120；泵体110具有第一面和相对立的第二面，为方便结构描述，以第一面朝向下、第二面朝上设置为例进行结构说明。泵体110的第一面设置有容置内腔111，容置内腔111可以用于安装压电变形部120。泵体110的第二面设置有通气管道112，通气管道112位于泵体110内并延伸至泵体110的侧面，通气管道112用于连通到外部的微流控芯片40。压电变形部120设置在相邻的泵体110之间，且位于其中一个泵体110的容置内腔111中，而与其中另一个泵体110的第二面之间形成挤压腔117，通气管道112连通挤压腔117。压电变形部120在通电后会产生变形，从而可以调整挤压腔117的大小，当挤压腔117变大时，通气管道112内产生负压，通过负压可以对微流控芯片40内的样品液体进行吸引，从而使样品液体进行流动。过程检测装置200用于检测微流控芯片40中流体的位置，并根据流体位置而控制压电变形部120产生形变，以控制流体在微流控芯片40中的移动过程。

如图1、图2、图3所示，微流控芯片分析仪10通过将驱动装置100设置在微流控芯片40的外部，且采用压电变形部120通过电控制而变形，变形过程中在通气管道112内产生负压、正压而对外部的微流控芯片40内的样品液体进行控制，能够为微流控芯片40提供精确可靠的主动驱动力。避免了因为弹性皮的失效(老化或品质问题)而导致控制不稳定的问题。而且在样品检测过程中通过过程检测装置200检测微流控芯片40中样品流体的位置，并根据流体位置而控制压电变形部120产生相应的形变(例如加大或减小或保持通气管道112内的气压)，以控制流体在微流控芯片40中的移动过程，实现了对压电变形部120的控制反馈，从而进一步的保证了控制过程的精准性。而且驱动装置100中的驱动模块，采用堆叠设置的泵体110，将压电变形部120设置在相邻的泵体110之间；使压电变形部120既是挤压腔组成部分，又是挤压腔内空气的动力器件，使得驱动装置100所需的零件数量大为减少，成本也大为降低；同时，泵体110的双面与压电变形部120的双侧分别构成密封配合结构，多个泵体110可以在轴向并排叠加，形成多个驱动模块，从而使驱动结构足够小，可在紧凑空间内安装多个驱动模块，利于在有限的空间内实现多通道的布局，大大降低了检测成本；通过驱动装置100的小型化而便于将微流控芯片分析仪10进行小型化，从而实现对微量的液体样本进行快速、准确、多重的现场快速检测，这对于开发便携式、多通道的微流控检测设备，具有十分突出的优势。

如图2、图3所示，本实施例中的泵体110的具体结构中，在第二面上设置有密封槽113；在一个驱动模块中，相邻的泵体110之间设置有密封圈130，密封圈130嵌于密封槽113内，压电变形部120抵靠密封圈130，密封圈130环绕形成挤压腔。本实施例中的额泵体110可以采用圆形，方形等，为方便结构描述，以圆形泵体110为例进行结构说明。密封槽113环绕在泵体110上一圈设置。密封圈130设置在密封槽113内，并凸出于第二面，压电变形部120为圆形，其下表面抵靠在密封圈130上，从而使密封圈130围成的区域、压电变形部120的下部、以及第二面的上部所围成的空间为挤压腔。这样保证了挤压腔的密封性，而且密封圈130通过相邻的泵体110进行挤压后限位固定，从而可以保证气密性。压电变形部120包括金属基板121，设置在金属基板121上的压电陶瓷122，粘接胶层和表面导电层。压电陶瓷122通过粘接胶层连接在金属基板121上，且表面导电层用于连接导线，对压电陶瓷122施加电压。泵体110的容置内腔111包括位于中间的避让孔115，以及位于避让孔115边缘处的限位台阶114，金属基板121位于限位台阶114内并抵靠密封圈130，压电陶瓷122位于避让孔115内。压电陶瓷122的形状为圆形，其直径小于金属基板121的直径，因而，金属基板121与压电陶瓷122之间形成圆环台阶，且该圆环台阶可与泵体110的限位台阶114进行配合。圆形金属基板121的材料可为铜或不锈钢，厚度为0.1～1.0mm，优选的0.2～0.3mm；该厚度的金属基板121能有效减少基板的厚度，从而可以占用较小的挤压腔空间，而且在压电陶瓷的带动下容易产生幅度大的变形。粘接胶层可为环氧树脂，厚度为0.1～1.0mm，优选的0.1～0.2mm。压电陶瓷122为具有压电特性的功能陶瓷材料，如石英晶体、钛酸钡或/和锆钛酸铅等，压电陶瓷122的厚度为0.1～1.0mm，优选的0.2～0.3mm，采用该厚度的压电陶瓷122，在被施加电场时会产生伸缩变形，具有突出的变形性能。表面导电层为金属镀层，材料可为金、银、铜等，厚度一般为几到几十微米。通过两根导线分别焊接在金属基板121和压电陶瓷122的表面导电层上，可以实现对压电陶瓷122施加电场。压电陶瓷122沿其轴线方向极化，当金属基板121和表面导电层之间施加电场，在逆压电效应的作用下，压电陶瓷122内部产生形变，并通过金属基板121的位移放大作用，压电变形部120整体产生轴向的形变。通过改变电场强度和方向，压电变形部120的形变大小和方向也随之变化。由于挤压腔所在的空间具有密封性，当金属基板121变形后，挤压腔的容积改变，从而使气体只能从通气管道112进入(产生负压)，或排出(产生正压)。通常采用的是负压作用对微流控芯片40内的样品液体进行吸引。

如图1所示，本实施例中的泵体110的侧壁上开设有开槽116，开槽116连通容置内腔111，并用于穿过连接压电变形部120的导线。通过侧壁开槽116，可以对每个驱动模块进行单独施加电场的控制，利用对微流控芯片40的各个样品通道进行精准控制，以使检测过程更准确，检测效率更高。

如图2所示，本实施例中的泵体110设置有N个，N个泵体110依次叠加且相邻泵体110之间连接压电变形部120而形成(N-1)个驱动模块，且(N-1)个驱动模块分别对应的(N-1)个通气管道112分别与微流控芯片40中的(N-1)个微控流道相连通。由于每个泵体110的结构一样，从而有利于批量生产，且可以依次堆叠装配，相邻的两个驱动模块可以相互利于中间的一个泵体110，泵体110在轴向并排叠加，形成依次交替排列的结构，从而在紧凑的空间内摆放多个驱动模块。例如在一个优选的实例中，单个泵体110的尺寸仅高60mm深60mm厚5mm，并且可以以5mm的间距，依次叠加后排列形成5个、甚至10个以上可独立控制的驱动模块。这对于开发便携式、多通道的微流控检测设备，具有十分突出的优势。

如图1、图4所示，本微流控芯片分析仪10内设置有压电驱动组件310，以及主控器300。压电驱动组件310主要功能为将主控器300的控制信号转换为压电陶瓷122所需的电压信号。为了使压电陶瓷122产生足够的形变，需要较大的电压驱动，例如典型的50V甚至100V以上的高电压。首先计算驱动模块最大输出所需要的驱动电压，选择升压电路升至所需要的最高电压后，通过数模转换器输出到基于运算放大器的比例放大电路，或者基于高频开关及后端滤波的调整电路，实现从零到最大形变电压之间可线性调节的电压输出。附图3为一个设计实例中的驱动模块的输入电压(压电驱动电压)与输出变形量特性，可以看出驱动模块的输出变形量与压电驱动电压之间有良好的线性关系。基于此而可以对压电驱动电压做精确的细分调节，实现对泵的输出流量的精确控制。例如，如图5所示的驱动电压范围，通过16位的DAC输出，将泵的总输出流量125uL做到2^16＝65536的细分，分辨率达到1.9nL每步长，从而达到高精密的流体控制。

如图1、图4、图6所示，本实施例的微流控芯片分析仪10的检测组件不仅包括过程检测装置200，而且还包括反应检测装置(图示中未画出)。过程检测装置200主要检测微流控芯片40中的样品的位置。

如图6、图7、图8所示，反应检测装置主要检测样品在微流控芯片40中的反应结果，根据方法学的不同，主要包括电子检测，例如电流信号、阻抗变化信号；或者光学检测，包括吸光度的、荧光强度(例如荧光检测模块)、发光强度等，相关的反应检测技术为业内普遍采用的方法，本领域的技术人员对此均已熟悉，因此本文不再赘述。

如图6、图7、图8所示，本实施例的过程检测装置200具体包括:反射式光电检测器210、透射式光电检测器220或/和电极导电率检测器230。过程检测装置200可以检测液体位置，并由此推算而出的液体运动速度、通道内的液体体积等信息。

过程检测装置200具体结构有多种，例如：第一、反射式光电检测器210，如图7中(1)、(2)所示，在微流控芯片40的微流控通道的液位传感腔(检测位置440，其中检测位置包括第一检测位置441和第二检测位置442)的下方，安装有一对光电二极管，分别为发射光电二极管211和接收光电二极管212，二者的位置靠近相邻，微流控芯片40的基材为透明材质，发射光电二极管211发出的光可部分地被微流控通道反射回接收光电二极管212，当液体流过液位传感腔(检测位置)时，液体对发射光吸收，导致反射光的强度发生变化，仪器的主控器300可据此判断液体到达检测位置440。如图6所示，第二、透射式光电检测器220，在微流控通道的液位传感腔(检测位置440)的上方和下方，分别安装有发射光电二极管211和接收光电二极管212，二者彼此相对立设置；微流控芯片40的基材为透明材质，发射光电二极管211发出的光可透过微流控通道而抵达接收光电二极管212，当液体流过液位传感腔(检测位置)时，液体阻挡光线，导致接收光的强度发生变化，仪器的主控器300可据此判断液体到达检测位置440。如图8所示，第三、电极导电率检测器230，微流控芯片40的底基片401上印刷有一对电极231，一对电极的一端嵌入到容置样品的微流控通道内，另一端裸露于微流控芯片40的前端，微流控芯片插入仪器后，电极231的前端可与仪器的检测电路相连，当液体在驱动装置100的作用下被吸入微流控通道，浸润通道内的一对电极231，由于待测的液体一般为血液、尿液、唾液等体液，离子含量丰富，导电性较好，因此液体连通通道内的一对电极231后，会形成电气上的导通，仪器端检测到的一对电极231之间的阻抗会发生突变，仪器可以据此判断液体到达检测位置440。

如图2、图4、图10所示，该流体控制结构的工作方式为：用户将微流控芯片40插入微流控芯片分析仪10后，微流控芯片40上的通气孔430与微流控芯片分析仪10的驱动装置100的连接管路自动连接并密封，连接管路连通驱动单元的通气管道112，从而构成了从微流控芯片分析仪10内的挤压腔、气体连接管路到微流控芯片40的微流体通道420、加样孔410到外部大气的一个完整的气体通路。因而，当用户朝向加样孔410中滴加样本，开始测试时，微流控芯片分析仪10对压电变形部120施加逐渐增大的直流电压，使得压电变形部120往外侧变形，挤压腔的容积膨胀，气体管路内形成小于大气压力的负压，从而微流控芯片40上的样本被吸入测试通道421(测试通道421为微流体通道420的一部分)。在测试通道421的特定位置有液位传感腔(检测位置440)，且可以在该位置设置过程检测装置200，当液体到达液位传感腔时，微流控芯片分析仪10接收到过程检测装置200的反馈信号，发送停止信号到压电驱动组件310，压电驱动组件310停止改变施加在压电变形部120上的电压，使得样本液体停留在所需的位置。当需要样品流体反向运动时，微流控芯片分析仪10发送反向信号到压电驱动组件310，逐渐减小压电驱动模块的直流电压，压电驱动组件310减小施加在压电变形部120上的电压，压电变形部120也会相应地减小变形幅度，导致挤压腔的容积收缩，直至气体管路内形成大于大气压力的正压，从而将微流控芯片40上测试通道421中的样本往外推。

如图4所示，正常情况下，流体运动的速度取决于压电变形部120变形的速度，也即挤压腔体积膨胀或收缩的速度。对于具体的某一段液柱而言，驱动力等于气压差与流道的截面积的乘积，阻力则主要来自于液柱所处流道对其产生的流阻。流道流阻的大小取决于流道的截面积、液柱长度、液体的粘度。因而，不同的流道截面积、流体体积、流体粘度下，需要的驱动力也不同。为了使流体控制更准确，可以在通气管道上设置压力传感器320(压力传感器320也可以设置在与通气管道相连通的管路上)，如果有多个测试通道421，可以采用多个压力传感器320并联的形式。从而可以根据压力的变化，调整压电变形部120的驱动电压的变化速度，从而动态地调整气体管路的气压，进而调整对流体的驱动力以及运动速度的大小。

如图1、图9所示，本微流控芯片分析仪10内还设置有转动头330，微动开关331，以及加热组件350。转动头330通过转轴331铰接在微流控芯片分析仪10内，连接通气管道112的前端为气管接头118，气管接头118安装在转动头330内，并可以绕转轴331进行转动，当微流控芯片40插入到本微流控芯片分析仪10内后，微流控芯片40的上表面接触所述气管接头118的下端，在摩擦力的作用下，微流控芯片40推动气管接头118绕转轴331旋转，当旋转到竖直状态时，以使微流控芯片40被气管接头118压紧，从而微流控芯片40的通气孔430连接到驱动模块的通气管道112而形成气密的配合。

如图9所示，微动开关340设置在微流控芯片40插入方向的前端，并电连接主控器300；随着用户将微流控芯片40往前插入到底，微流控芯片40前端碰到微流控芯片分析仪10的微动开关340，以使微流控芯片分析仪10检测到微流控芯片40的插入完成。主控器300接收到微动开关340的信号，开始启动并将驱动装置100进行初始化。

如图9所示，加热组件350设置在微流控芯片40插入方向的下方，并电连接主控器300，以方便对插入微流控芯片分析仪10的微流控芯片40进行加热。当需要进行加热时，主控器300控制加热组件350启动，开始对微流控芯片40进行预热。

实施例二

如图10、图11所示，本申请还提供一种微流控芯片40，用于与实施例一中的微流控芯片分析仪10相配使用，其中微流控芯片40包括：芯片板体400；以及开设在芯片板体400上的加样孔410、公共进样通道、至少一个测试通道421、废液通道424、以及通气孔430。加样孔410作为样本的输入端口，用于接收将要化验的液体样本，该加样孔410连接至少一个微流体通道420，其中每个微流体通道420包括置放在其中以用于进行化验的一个或多个测试通道421，与测试通道421相连接的侦测区422，侦测区422用于侦测可存在于样本中的分析物；与测试通道421并联有废液通道424(选择性设置)，并用于吸收公共进样通道423上多余的样品；多个测试通道421通过公共进样通道与加样孔410相连通，并用于对样品进行导流；每个微流体通道420的末端设置有一个通气孔430，该通气孔430用于与微流控芯片分析仪10上的驱动装置100进行可拆卸连接，实现与驱动装置100上的气体管道进行连通，形成密闭的气体管路，使得气体可以在驱动模块的挤压腔和微流控芯片40的微流体流道之间传输，废液通道424的末端也设置有通气孔430。微流控芯片40和位于其中的通道可以通过光刻法、注塑、激光刻蚀、模切技术形成。在优选实施方式中，所述微流控芯片40的芯片板体400包括二种分开的基片401所形成，其中，二种分开基片401为顶基片401和底基片401，顶基片401上开设加样孔410、流道、通气孔430等特征，底基片401为一平面板，二者可以通过胶粘、超声键合、热键合、激光键合等方式贴合到一起，构成密封。顶基片401和底基片401的材质可以由聚碳酸酯、聚酯、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等形成，并且所述每种基片401可以有一种或多种材料形成，从而实现芯片板体400的耐腐蚀、耐高温、透明性高等特征。

如图12所示，本实施例中的测试通道421上设置有多个功能区，各相邻的功能区之间设置检测位置440，检测位置440可以是液位传感腔，液位传感腔与过程检测装置200相对应设置，以使流经液位传感腔的样品被过程检测装置200所检测。在微流控芯片分析仪10中的过程检测装置200主要采用光电检测，这样不接触液体样品，而且微流控芯片分析仪10中的过程检测装置200可以根据待检测的微流控芯片40的不同，而调整位置，使过程检测装置200位于液位传感腔的所在位置。

实施例三

本实施例可以将实施例一和实施例二一起使用而形成微流控检测系统。对该系统进行方法操作，具体为：

本实施例提供一种微流控检测方法，其中，应用于如上的微流控芯片40，包括步骤：

步骤S100、将微流控芯片插入微流控芯片分析仪的插卡口，使微流控芯片的通气孔与微流控芯片分析仪的通气管道相连通。

如图1、图2所示，用户将微流控芯片40插入微流控芯片分析仪10的插卡口，插入的过程中，如图9所示，微流控芯片分析仪10内连接通气管道112的气管接头118与微流控芯片40上表面开始接触，在摩擦力的作用下，气管接头118绕转轴331旋转，并使微流控芯片40被压紧，从而微流控芯片40的通气孔430连接到驱动模块的通气管道112而形成气密的配合。

步骤S200、通过微流控芯片分析仪对微流控芯片进行预热。

如图9所示，具体过程中，随着用户继续将微流控芯片40往前插入到底，微流控芯片40前端碰到微流控芯片分析仪10的微动开关340，微流控芯片分析仪10检测到微流控芯片40的插入，开始启动并将驱动装置100进行初始化，微流控芯片分析仪10内的加热组件350开始对微流控芯片40进行预热，达到最佳的反应温度：一般为37℃。

步骤S300、在微流控芯片的加样孔中滴加适量的样本。

具体过程中，当微流控芯片分析仪的驱动装置进行初始化完成并且预热完成，屏幕界面提示用户可以加样，用户按照提示在微流控芯片的加样孔滴加适量的样本后，点击屏幕按钮启动测试；

步骤S400、通过微流控芯片分析仪控制对应的驱动模块启动，并产生负压以驱动样本沿公共进样通道进入测试通道，且在测试通道内积累达到预设量的样本后，控制相对应的驱动模块暂停。

步骤S500、通过微流控芯片分析仪控制对应的驱动模块启动，并产生负压以驱动公共进样通道上剩余的样本被吸入废液通道，而保留测试通道内的预设量的样本。

如图10、图12所示，本步骤实现进样和样本定量的过程，具体过程中：微流控芯片分析仪10渐增大对压电变形部120的驱动电压，使得压电陶瓷122往腔体外侧变形，通气管道112内产生负压，从而驱动微流控管道内的样本沿公共进样通道进入多个测试通道421，当样本抵达测试通道421的检测位置440(第一个液位传感腔)时，过程检测装置200触发信号，微流控芯片分析仪10停止与该通气通道相连接的驱动模块的电压变化，使压电变形部120保持当前状态，液体也停止运动；当测试通道421的液体达到预设量，微流控芯片分析仪10开始驱动与废液通道424相连的驱动模块，从而将公共进样通道423上剩余的液体被吸入废液通道424，使每个测试通道421的液体末端也与大气连通。按照此种进样方式，每个测试通道421的液体长度由液体检测位置440(过程检测装置200设置的位置)到公共进样通道423的长度决定，因而可以控制单个测试通道421内参与反应的样本量，使各个测试通道421内反应的样本量相同。

步骤S600、通过微流控芯片分析仪控制对应的暂停状态下的驱动模块启动，并产生负压以驱动样本继续在测试通道内移动而到达侦测区，并与预先储存的试剂反应。

根据检测的方式不同，步骤S600具体可以包括多种情况：

第一种，通过微流控芯片分析仪10来分析凝血时间，步骤S600具体包括：

步骤S610、通过微流控芯片分析仪控制对应的驱动模块的驱动力方向，使样品在测试通道内的第一检测位置和第二检测位置之间来回振荡。

步骤S611、在达到同样的振幅的条件下，通过管道内的压力传感器所检测的驱动力，计算样本的凝固时间。

如图7、图10所示，具体过程中，微流控包括四个测试通道421，四个测试通道421内的功能区内的试剂依次为：分别为PT(凝血酶原时间)、APTT(活化部分凝血活酶时间)、FIB(纤维蛋白原)、TT(凝血酶时间)，测试的样本为人或动物的全血。试剂被样本中的水分溶解后，血液样本的凝血反应被激活，如图7所示，测试管道上设置有至少两个检测位置440，分别为第一检测位置441和第二检测位置442，与此同时，驱动模块驱动血液在管道的第一检测位置441和第二检测位置442之间来回振荡(两检测位置440之间间隔一定距离)，随着血液样本逐渐凝固，血样在微流控通道中运动的阻力逐渐增大，驱动血样达到同样的振幅(第一检测位置441和第二检测位置442之间的距离)所需的压力也逐渐增大，仪器管路中的压力传感器320检测到这种压力的变化，并转化为样本的凝固时间。

第二种，通过微流控芯片分析仪10来进行荧光免疫项目检测，步骤S600具体包括：

步骤S620、通过微流控芯片分析仪的磁吸部开始靠近或者紧贴微流控芯片内的侦测区，利用磁吸力将含有磁珠的待测反应复合物吸附到侦测区的底部。

步骤S622、通过微流控芯片分析仪控制对应的驱动模块产生反向驱动力，以驱动多余的样本从侦测区中退出。

步骤S623、通过位于侦测区上方的荧光检测模块发出激发光，且同时接收侦测区内射出的荧光。

步骤S624、根据荧光，获取检测信号。

如图12、图13所示，本方案中的每条测试通道421上的功能区依次设置有定量区425、第一孵育区426和第二孵育区427、侦测区422。如图13中a图-f图所示，定量区425内的样品液体在测试通道421的驱动模块继续增大驱动电压的作用下，进入第一孵育区426，预先包埋在第一孵育区426的干试剂遇到样本中的水分后被复溶，样本中的待测抗原与试剂组分中荧光标记的第一抗体结合。微流控芯片分析仪10还可以驱动样本在第一孵育区426内轻微地来回振荡，从而提高试剂复溶效率，缩短检测时间，并且让抗原与抗体的结合更充分，检测灵敏度更高。

测试通道421的驱动模块继续增大驱动电压，直至样本进入第二孵育区427，预先包埋在第二孵育区427的干试剂遇到样本中的水分后被复溶，样本中的待测抗原与试剂组分中磁珠包被的第二抗体结合。微流控芯片分析仪10还可以驱动样本在该区域内轻微地来回振荡，从而提高试剂复溶效率，缩短检测时间，并且让抗原与抗体的结合更充分，检测灵敏度更高。

测试通道421的驱动模块继续增大驱动电压，直至样本进入侦测区422，此时样本液体中包含待测抗原与第一抗体、第二抗体的复合物，也包括未结合的待测抗原、未与第二抗体结合的待测抗原与第一抗体复合物、未与待测抗原结合的第一抗体、未与待测抗原结合的第二抗体。从夹心法荧光免疫检测的原理看，只有待测抗原与第一抗体、第二抗体的“夹心”复合物才是信号，因此需要将多余的液体排出，只保留待测的复合物在侦测区422。此时，微流控芯片分析仪10位于侦测区422下方的永磁铁开始靠近或者紧贴侦测区422的电磁铁通电从而产生磁场，利用磁吸力将含有磁珠的待测反应复合物吸附到侦测区422的底部，同时可以将测试通道421对应的驱动模块的驱动电压降低，利用空气将样本从侦测区422中排出。再通过微流控芯片分析仪10位于侦测区422上方的荧光检测模块，发出特定波长的激发光，同时开启接收侦测区422发射出的荧光，主控器300对模数转换后的信号进行分析。

综上所述，本申请提出一种微流控芯片分析仪10、微流控芯片40及检测方法，其中微流控芯片分析仪10通能够为微流控芯片40提供精确可靠的主动驱动力，避免了因为弹性皮的失效(老化或品质问题)而导致控制不稳定的问题。实现了对压电变形部120的控制反馈，从而进一步的保证了控制过程的精准性。而且驱动装置100所需的零件数量大为减少，成本也大为降低。同时，多个泵体110可以在轴向并排叠加，形成多个驱动模块，从而使驱动结构足够小，可在紧凑空间内安装多个驱动模块，利于在有限的空间内实现多通道的布局，大大降低了检测成本。

应当理解的是，本申请的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本申请所附权利要求的保护范围。

Claims (8)

1.一种微流控芯片分析仪，其特征在于，包括：驱动装置，以及过程检测装置；

所述驱动装置包括至少一个驱动模块，所述驱动模块包括：

至少两个堆叠设置的泵体，所述泵体的第一面设置有容置内腔，与所述第一面相对立的第二面设置有通气管道，所述通气管道用于连通到外部的微流控芯片；

以及

压电变形部；所述压电变形部设置在相邻的所述泵体之间，且位于其中一个所述泵体的所述容置内腔中，而与其中另一个所述泵体的所述第二面之间形成挤压腔，所述通气管道连通所述挤压腔；

所述过程检测装置用于检测所述微流控芯片中流体的位置，并根据流体位置而控制所述压电变形部产生形变，以控制流体在所述微流控芯片中的移动过程。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片分析仪，其特征在于，所述泵体的第二面上设置有密封槽；

在一个所述驱动模块中，相邻的所述泵体之间设置有密封圈，所述密封圈嵌于所述密封槽内，所述压电变形部抵靠所述密封圈，所述密封圈环绕形成所述挤压腔。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片分析仪，其特征在于，所述压电变形部包括金属基板，以及设置在所述金属基板上的压电陶瓷；

所述容置内腔包括位于中间的避让孔，以及位于所述避让孔边缘处的限位台阶；

所述金属基板位于所述限位台阶内并抵靠所述密封圈，所述压电陶瓷位于所述避让孔内。

4.根据权利要求2所述的微流控芯片分析仪，其特征在于，所述泵体的侧壁上开设有开槽，所述开槽连通所述容置内腔，并用于穿过连接所述压电变形部的导线。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片分析仪，其特征在于，所述泵体设置有N个，N个所述泵体依次叠加且相邻所述泵体之间连接所述压电变形部而形成(N-1)个所述驱动模块，且(N-1)个所述驱动模块分别对应的(N-1)个所述通气管道分别与微流控芯片中的(N-1)个微控流道相连通。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片分析仪，其特征在于，所述过程检测装置包括:反射式光电检测器、透射式光电检测器或/和电极导电率检测器；

或者

所述通气管道上安装有压力传感器。

7.一种微流控芯片，其特征在于，用于如权利要求1-6任一所述微流控芯片分析仪相配使用，其中所述微流控芯片包括：芯片板体；以及开设在所述芯片板体上的加样孔、公共进样通道、至少一个测试通道、废液通道、以及通气孔；

所述加样孔用于样品进入；

所述公共进样通道连通所述加样孔，并用于对样品进行导流；

所述测试通道连通所述公共进样通道，并用于对样品进行检测；

所述废液通道与所述测试通道并联连接在所述公共进样通道上，并用于吸收公共进样通道上多余的样品；

所述通气孔设置有多个，多个所述通气孔分别位于所述测试通道和所述废液通道的末端，且分别可拆卸连接所述微流控芯片分析仪的多个通气管道。

8.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于，所述测试通道上设置有多个功能区，多个所述功能区之间设置有液位传感腔，所述液位传感腔与所述过程检测装置相对应设置，以使流经液位传感腔的样品被所述过程检测装置所检测。

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