CN220657583U - 一种多方向多档位微流控推注装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种多方向多档位微流控推注装置，包括:连接器；垂直升降系统，所述垂直升降系统与连接器相连接，并带动连接器沿竖直方向上下运动；水平旋转系统，所述水平旋转系统与连接器相连接，并带动连接器在水平面上顺时针或逆时针转动运动；多档推注组件，通过连接器与微流控接口相连接，通过多档推注组件中的活塞的运动，实现不同档位的液体的推注。本实用新型的活塞与连接器的通孔均呈分段设计，不同的分段阶段配合不同直径的设计能够实现多档位的不同液体体积的需求。本实用新型中液体转移装置可以跟随水平旋转系统3和微流控接口5进行无限制旋转，能够实现多方向的液体转移。

Description

一种多方向多档位微流控推注装置

技术领域

本实用新型涉及涉及生物技术仪器领域，具体的说，涉及一种可以进行多方向运动的高精密多档微流控推注装置。

背景技术

目前，常规开展的微流控技术平台主要是微流控芯片技术。由于常用的微流控芯片往往只能存放少量的溶液，因此微流控芯片中的微流控结构很难转移较大体积(比如100uL以上)的溶液无法实现多种不同档位的液体体积转移。而现有用于液体转移的助推装置，一般都是在气缸的驱动下实现助推，体积较大，无法与微流控技术平台相匹配使用。

实用新型内容

针对现有的微流控芯片只能转移小体积溶液的缺点，本实用新型提供一种可以进行多方向运动的高精密多档位微流控推注装置。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：

本实用新型提供一种多方向多档位微流控推注装置，包括:

连接器；

垂直升降系统，所述垂直升降系统与连接器相连接，并带动连接器沿竖直方向上下运动；

水平旋转系统，所述水平旋转系统与连接器相连接，并带动连接器在水平面上顺时针或逆时针转动运动；

多档推注组件，通过连接器与微流控接口相连接，通过多档推注组件中的活塞的运动，实现不同档位的液体的推注。

进一步，所述垂直升降系统包括第一丝杆电机、升降平台和导滑杆，所述升降平台上设有与导滑杆相匹配的通孔，所述导滑杆穿过所述通孔，所述升降平台在第一丝杆电机的带动下沿着导滑杆垂直往复运动；所述连接器与升降平台相连接。

进一步，所述水平旋转系统包括步进电机、主动轮、从动轮和皮带组成，所述步进电机与主动轮相连接并带动主动轮转动，所述从动轮与连接器连接，所述皮带套接在主动轮和从动轮上；主动轮通过皮带带动从动轮和连接器进行水平旋转运动，使连接器带动微流控接口进行顺时针或逆时针转动；所述步进电机、主动轮的轮轴、从动轮的轮轴均与升降平台相连接。

进一步，所述多档推注系统包括第二丝杆电机、导滑轨和活塞，所述连接器的内部设有中空的活塞腔，所述活塞在第二丝杆电机的驱动下在活塞腔内往复运动。所述活塞腔的下端与微流控接口相连通。

进一步，所述连接器与微流控接口之间夹设有密封圈。

进一步，还包括位置传感器和控制，所述位置传感器与控制器相连接，用于各个电机的位置判断，方便程序运行过程中对电机的精度进行实时校准。

进一步，还包括外框支架，所述导滑杆、丝杆电机均与外框支架相连接。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

1.空间小：目前市场上大部分微流控芯片的气流驱动气缸是单独的一个组件，本实用新型实用新型通过连接器1、垂直升降系统2，水平旋转系统3、多档推注系统4完成液体转移的驱动，不需要额外一块放置气缸的空间。

2.重量轻：本实用新型中气缸活塞在微流控接口5中，无需额外的气缸附件。

3.无限制旋转：常见的微流控技术的气缸需要有一根气管连接到微流控接口，且气管无法进行无限制旋转。本实用新型中气缸内置在微流控接口5中，可以跟随水平旋转系统3和微流控接口5进行无限制旋转。，能够实现多方向的液体转移。

4.本实用新型的活塞与连接器的通孔均呈分段设计，不同的分段阶段配合不同直径的设计能够实现多档位的不同液体体积的需求。

附图说明

通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本实用新型的限制。在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。在附图中：

图1为本实用新型示意图；

图2为本实用新型连接器1和活塞19的内部结构示意图；

图3为本实用新型中举例的一种液体转移装置示意图。

附图标记说明：附图中各标记表示如下：

1连接器、2垂直升降系统，3水平旋转系统、4多档推注系统、5微流控接口、6密封圈、7位置传感器、8外框支架、9第一丝杆电机、10升降平台、11导滑杆、12步进电机、13主动轮、14从动轮、15皮带、17第二丝杆电机、18导滑轨、19活塞、20吸头部件、101轴承。

具体实施方式

下面将参照附图更详细地描述本实用新型的示例性实施方式。虽然附图中显示了本实用新型的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本实用新型而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本实用新型，并且能够将本实用新型的范围完整的传达给本领域的技术人员。

本实用新型提供一种可以进行多方向运动的高精密多档微流控推注系统，包括：

连接器1、垂直升降系统2，水平旋转系统3、多档推注系统4、微流控接口5、密封圈6、位置传感器7和外框支架8。

所述连接器1的内部设有通孔，所述通孔的由上至下的直径减少。所述连接器1内的通孔可以分别为2-3段(或者更多段)不同直径的圆形孔，并且所述圆形孔的直径由上至下依次递减，这样不同直径的圆形孔可以与不同尺寸的活塞配合，实现不同精度范围的液体样本的转移。所述连接器可以由金属材质制成，也可以由其他向金属材质一样强度高，使用寿命长的高分子材料制成，一般而言，优选金属材质制作。所述连接器1的下端设有与微流控接口5相匹配的接头，所述接头的截面(即整个连接器1下端的外表面，与圆形通孔不冲突)为非圆形，所述其非圆就是指不是圆形的能够满足连接后可以进行同步旋转的性状，比如方形、半圆形、六边形等等。连接器1的下端设有与微流控接口连接后可以带动微流控接口进行水平旋转，连接处的平面结构也可以在密封圈6的配合下达到密封效果，如图2所示，当连接器下端的接头插入微流控接口5内时，由弹性材质制成的密封圈6夹设在连接器1与微流控接口5之间，实现密封效果。

垂直升降系统2，由第一丝杆电机9、升降平台10和导滑杆11组成，所述导滑杆11与外框支架8固定连接，所述升降平台10在第一丝杆电机9的驱动下沿着导滑杆11进行垂直方向的往返运动。所述升降平台10设有轴承101，所述连接器1固定在轴承101的内圈上；连接器1可以随升降平台10沿着垂直方向的往返运动；也可以在水平旋转系统3的驱动下在轴承内以连接器1的中心轴为轴心旋转。当连接器1可以随升降平台10沿着垂直方向的往返运动时带动带有微流控接口5的吸头部件20沿着垂直方向的往返运动。

水平旋转系统3，由步进电机12、主动轮13、从动轮14和皮带15组成，用于带动连接器1进行水平旋转运动，具体为：步进电机12带动主动轮13转动，主动轮13通过皮带15带动从动轮14转动，从动轮14带动与其连接的连接器1转动。进而实现连接器1带动微流控接口5进行顺时针或逆时针转动(所述转动以连接器的中心轴为基准，方形的连接器垂直插入微流控接口后，连接器就可以带动微流控接口进行旋转)。

多档推注系统4，由第二丝杆电机17、导滑轨18和活塞19组成，第二丝杆电机17推动连接器1内部的活塞19沿着导滑轨18进行上下运动，经过微流控接口5进行气流的微量控制功能。其中活塞19可以为不同直径的活塞，所述活塞的直径与连接器1内通孔的内径相匹配，两者之间的匹配来实现不同精度档位的推注功能，比如10ul的微量推注可以使用较细的活塞进行推注，这样相同的活塞运行距离，可以输出比较微量的气流；同理，大容量的气流控制可以使用较大直径的活塞进行助推。

微流控接口5，本实用新型的微流控接口5的一端设有凹槽，所述凹槽的性状与连接器1的接头的形状相匹配，用于连接器1带动微流控接口5进行旋转。其中微流控接口的另一端与液体储存或转移装置相连接，本实施例中举例一种液体转移装置如图3所示，所述微流控接口5的另一端连接吸头部件20，吸头部件20通过微流控接口5在连接器1的带动下顺时针或者逆时针转动。

作为本实施例的进一步方案，还可以包括位置传感器7，所述位置传感器7可以为两个，分别与第一丝杆电机和第二丝杆电机相连接，可以为光耦、微动开关等触发开关，用于各个电机的位置判断，方便程序运行过程中对电机的精度进行实时校准。例如：位置传感器一般安装在运动部件的运行路线上，当电机带动运动部件进行运动时，安装在运动部件上的触头会接触到位置传感器，位置传感器会给处理器一个反馈信号，这时处理器会自动判断运动部件的具体位置。当处理器给出的电机运行步数和实际触发位置传感器时输出的步数出现偏差，软件会自动补偿偏差，以确保运动部件的运行精度。

外框支架8，外框支架为标准长方体框架，可以固定在任何平面结构上，用于将本实施例的装置固定在任何支架、载具上。

本实用新型的多方向多档位微流控推注装置的使用方法：

1)根据待转移液体的体积大小选择合适的活塞，将微流控接口与液体储存或转移装置连接；

2)驱动第一丝杆电机带动连接器向下运动至高度一，并与微流控接口相连接；

3)驱动进步电机，带动液体储存或转移装置旋转至待取液位置；

4)驱动第一丝杆电机带动连接器向下运动至高度二(此时取液部件伸入液体)；驱动第二丝杆电机带动活塞取出液体；

5)驱动第一丝杆电机带动连接器向上运动至高度一，驱动进步电机，带动液体储存或转移装置旋转至待放液位置；

6)驱动第一丝杆电机带动连接器向下运动至高度二(此时取液部件伸入待放液容器中)；驱动第二丝杆电机带动活塞推出液体；

7)驱动第一丝杆电机带动连接器向上运动至高度一(此时取液部件离开待放液容器中)，完成液体的转移。

本实施例中的装置通过控制装置中三个电机的旋转速率和方向，来控制吸头部件20完成下降、上升和旋转三个动作，配合活塞运动产生的压力度液体的吸取和释放；使吸头部件20能够将溶液在不同的区域内进行转移。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (6)

1.一种多方向多档位微流控推注装置，其特征在于，包括:

连接器；

垂直升降系统，所述垂直升降系统与连接器相连接，并带动连接器沿竖直方向上下运动；

水平旋转系统，所述水平旋转系统与连接器相连接，并带动连接器在水平面上顺时针或逆时针转动运动；

多档推注组件，通过连接器与微流控接口相连接，通过多档推注组件中的活塞的运动，实现不同档位的液体的推注。

2.根据权利要求1所述的多方向多档位微流控推注装置，其特征在于，所述垂直升降系统包括第一丝杆电机、升降平台和导滑杆，所述升降平台上设有与导滑杆相匹配的通孔，所述导滑杆穿过所述通孔，所述升降平台在第一丝杆电机的带动下沿着导滑杆垂直往复运动；所述连接器与升降平台相连接。

3.根据权利要求2所述的多方向多档位微流控推注装置，其特征在于，所述水平旋转系统包括步进电机、主动轮、从动轮和皮带组成，所述步进电机与主动轮相连接并带动主动轮转动，所述从动轮与连接器连接，所述皮带套接在主动轮和从动轮上；主动轮通过皮带带动从动轮和连接器进行水平旋转运动，使连接器带动微流控接口进行顺时针或逆时针转动；所述步进电机、主动轮的轮轴、从动轮的轮轴均与升降平台相连接。

4.根据权利要求2所述的多方向多档位微流控推注装置，其特征在于，所述多档推注组件包括第二丝杆电机、导滑轨和活塞，所述连接器的内部设有中空的活塞腔，所述活塞在第二丝杆电机的驱动下在活塞腔内往复运动，所述活塞腔的下端与微流控接口相连通。

5.根据权利要求1所述的多方向多档位微流控推注装置，其特征在于，所述连接器与微流控接口之间夹设有密封圈。

6.根据权利要求2-4任一所述的多方向多档位微流控推注装置，其特征在于，还包括外框支架，所述导滑杆、第一丝杆电机均与外框支架相连接。