CN111269804A - Pcr仪的芯片活动定位注液结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PCR仪的芯片活动定位注液结构，其包括底板、固定座、承台组件、直线导轨和承台驱动机构，承台组件通过直线导轨与底板连接，承台驱动机构设置在底板上、并与承台组件传动连接，承台组件包括芯片承台，芯片承台与直线导轨之间设有弹性件，芯片承台上设有开孔，开孔上方还设有上下运动的推台组件；推台组件设有嘴头，嘴头与管体连通；固定座设置在底板上，固定座对应开孔下方设有加热模块，固定座上还设有芯片定位柱，芯片承台对应芯片定位柱设有第二定位孔。本发明通过将微流控芯片与芯片定位柱定位，即实现了微流控芯片、固定座和推台组件的嘴头定位，推台组件下压与微流控芯片的嘴孔密封配合，实现可分离的带压注液。

Description

PCR仪的芯片活动定位注液结构

技术领域

本发明涉及一种医疗器械，特别是一种PCR仪的芯片活动定位注液结构。

背景技术

聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊DNA复制，PCR的最大特点是能将微量的DNA大幅增加。

PCR是利用DNA在体外摄氏95°高温时变性会变成单链，低温（经常是60°C左右）时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再调温度至DNA聚合酶最适反应温度（72°C左右），DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖的方向合成互补链。

目前的数字PCR分析的基本原理是将样品分配到大量液滴中，每个液滴包含一个或多个待测样本，然后对待测样本进行PCR扩增，并对PCR扩增后的液滴进行分析。在PCR中，重复进行两相或三相温度循环(称为“热循环”)从而依次进行以下各个反应：变成单链的DNA变性；形成变性的单链DNA的引物退火；以及使用耐热DNA聚合酶的引物延伸。重复该循环直至得到用于分析的足够拷贝数量。目前主要有连续流动式PCR方法，该方法具有往微流控芯片注液的过程，也具有对微流控芯片加热的过程，而且，在循环加热中需要确保微流控芯片内液流动，所以，需要确保微流控芯片与注液装置和加热台之间的准确定位，同时，需要确保微流控芯片与加热台良好接触。但是，目前的技术没有一套有效的定位方案，以致微流控芯片注液过程容易发生移动，以致其定位不准确。降低PCR的效率，也容易导致PCR的样品泄漏或被污染。

中国专利文献号CN 110702588 A于2020年1月17日公开了一种数字PCR分析装置及PCR分析方法。该数字PCR分析装置包括：液滴生成模块、PCR温控模块以及光学检测模块，其中：液滴生成模块，用于在微流控芯片上生成液滴反应单元；PCR温控模块，用于对微流控芯片上所生成的液滴反应单元的温度进行控制；光学检测模块，用于确定微流控芯片上液滴反应单元的图像。该结构在微流控芯片传送、定位、注液的结构上还存在很多需要完善的地方。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构合理、微流控芯片放置方便精准，可以实现压紧闭合注液、加热的PCR仪的芯片活动定位注液结构。

本发明的目的是这样实现的：

一种PCR仪的芯片活动定位注液结构，包括底板、固定座、承台组件、直线导轨和承台驱动机构，承台组件通过直线导轨与底板连接，承台驱动机构设置在底板上、并与承台组件传动连接，其特征在于：所述承台组件包括芯片承台，芯片承台与直线导轨之间设有弹性件，芯片承台上设有开孔，开孔上方用于放置微流控芯片，开孔上方还设有上下运动的推台组件；推台组件包括安装台和用于推动安装台的驱动装置，安装台底面设有嘴头，嘴头与管体连通；固定座设置在底板上，固定座对应开孔下方设有加热模块，固定座上还设有两根以上的芯片定位柱，芯片承台对应芯片定位柱设有第二定位孔。

本发明的目的还可以采用以下技术措施解决：

作为更具体的方案，所述安装台上矩形分布有四个鲁尔接头，各个鲁尔接头分别连接有所述管体，鲁尔接头的下端伸出安装台底面，鲁尔接头的下端设有所述嘴头，嘴头设有通孔，通孔与管体连通。各个鲁尔接头对应的管体所传输的介质可以是液体或气体，具体根据实际应用而定。

作为进一步的方案，所述鲁尔接头包括公接头、母接头和软套，公接头中心设有贯穿其两端的插管孔，母接头设有阶梯孔，阶梯孔与嘴头的通孔连通，阶梯孔内设有上下分布的软套限位台阶和管限位台阶，管限位台阶位于通孔上方；软套设置在软套限位台阶上，管体穿过插管孔和软套后***至管限位台阶处；所述安装台对应母接头设有接头安装孔，接头安装孔贯穿安装台的上下两端，母接头的外端还设有垫面，垫面外径大于母接头外径，嘴头凸出于垫面的底面，母接头的上端从下至上***接头安装孔、并伸出至安装台的顶面上，母接头的上端与锁紧螺母连接，公接头的下端***阶梯孔、并与阶梯孔螺纹连接，软套压紧在公接头的下端与软套限位台阶之间。

作为进一步的方案，所述承台组件还包括弹性托起装置，弹性托起装置包括支撑杆、所述弹性件和固定槽，支撑杆连接在芯片承台的底部，支撑杆底部两侧设有第一限位翻边；固定槽与直线导轨连接，固定槽顶面设有开槽，开槽的开口内侧设有第二限位翻边，支撑杆下部***开槽内，第一限位翻边与第二限位翻边相挡，弹性件设有多个、并沿支撑杆长度方向直线分布，弹性件设置在支撑杆的底面与固定槽的开槽底面之间。

作为进一步的方案，所述弹性托起装置设有左右两套，各套弹性托起装置一左一右设置在芯片承台的底部；所述弹性件为弹簧，支撑杆底部对应弹簧设有定位腔，弹簧的上端***定位腔内。

作为进一步的方案，所述承台组件还包括侧板和面板，固定槽的外侧与侧板连接，固定槽的前端与面板连接；侧板的顶端设有内翻边，芯片承台的左右两侧设有外翻边，外翻边的顶面与内翻边的底面相挡。

作为进一步的方案，所述直线导轨包括固定块、导向滚轮和滑轨，固定块与底板固定连接，导向滚轮水平转动设置在固定块上，导向滚轮外周设有环形凹槽，滑轨的底部设有导向槽，导向槽的内壁设有与环形凹槽配合的导向凸筋，滑轨与所述固定槽连接。导向滚轮可以是胶轮，与滑轨可以更好地接触，并且，减少运动时的噪音。

作为进一步的方案，所述承台驱动机构为气缸传动机构或丝杠传动机构，丝杠传动机构包括驱动电机、螺母、丝杆、导向座和连接耳，导向座设置在底板上，导向座的顶面为平面，螺母的底面为平面、并与导向座的顶面滑动配合，连接耳连接在螺母与承台组件的侧板之间，导向座前后两端设有挡板，丝杆与螺母螺纹连接、并转动设置在两挡板之间，驱动电机设置在一挡板外、并与丝杆传动连接。

作为进一步的方案，所述芯片承台设有用于放置所述微流控芯片的沉台，所述开孔设置在沉台底部，开孔边缘设有支承凸边，微流控芯片和支承凸边分别设有三个第一定位孔和三个第二定位孔，三个第一定位孔和三个第二定位孔相互对应、并呈三角形分布。

作为进一步的方案，所述沉台内设有定向凸起，所述微流控芯片对应定向凸起设有定向槽，定向槽与定向凸起定位插接配合，微流控芯片还对应芯片定位柱设有第一定位孔。

本发明的有益效果如下：

（1）此款PCR仪的芯片活动定位注液结构通过将微流控芯片与芯片定位柱定位，即实现了微流控芯片、固定座和推台组件的嘴头定位，推台组件下压与微流控芯片的嘴孔密封配合，实现可分离的带压注液；

（2）此款PCR仪的芯片活动定位注液结构设有上下移动的芯片承台，微流控芯片放置在芯片承台上，当推台组件下压微流控芯片时，微流控芯片与芯片承台共同作用下降、并与芯片定位柱定位配合；

（3）此款PCR仪的芯片活动定位注液结构的芯片承台还可以前后移动，通过将其移出固定座外，可以方便放置微流控芯片。

此款PCR仪的注液推台结构通过鲁尔接头件管件固定在安装台上，安装台通过驱动装置推动其上下运动，当推台组件下方放置微流控芯片时，通过推动安装台向下，鲁尔接头的嘴头即可与微流控芯片的注液口（或者入气口/出液口）连通，其操作方便。

（1）此款PCR仪的芯片定位注液结构通过将微流控芯片与芯片定位柱定位，即实现了微流控芯片、固定座和推台组件的嘴头定位，推台组件下压与微流控芯片的嘴孔密封配合，实现可分离的带压注液；

（2）此款PCR仪的芯片定位注液结构设有上下移动的芯片承台，微流控芯片放置在芯片承台上，当推台组件下压微流控芯片时，微流控芯片与芯片承台共同作用下降、并与芯片定位柱定位配合；

（3）此款PCR仪的芯片定位注液结构的芯片承台还可以前后移动，通过将其移出固定座外，可以方便放置微流控芯片。

（1）此款PCR仪的芯片活动定位注液结构的承台组件在承台驱动机构驱动下移出加热模块旁侧，便于放置微流控芯片，微流控芯片放置完成后又可以通过承台驱动机构将承台组件及微流控芯片送至加热模块上方，让微流控芯片等待循环加热操作。

（2）此款PCR仪的芯片活动定位注液结构的芯片承台可以上下移动，微流控芯片放置在芯片承台上、并位于加热模块正上方时，下压微流控芯片，微流控芯片与芯片承台共同作用下降，微流控芯片可与加热模块接触，加热完成后（还包括其他操作完成后），撤去施压外力，微流控芯片随同芯片承台在弹性件作用下弹起，此时，承台驱动机构驱动又可以控制承台组件及微流控芯片移出加热模块旁侧，以便于取走微流控芯片。

附图说明

图1为本发明一实施例分解结构示意图。

图2为本发明中承台组件分解结构示意图。

图3为图2另一角度结构示意图。

图4为本发明的承台组件伸出状态与微流控芯片装配关系结构示意图。

图5为本发明的推台组件结构示意图。

图6为本发明的推台组件分解结构示意图。

图7为图6另一角度结构示意图。

图8为图7的俯视结构示意图。

图9为图8的A-A剖视结构示意图。

图10为图9中B处放大结构示意图。

图11为与本发明配合使用的微流控芯片分解结构示意图。

图12为本发明的承台组件缩进状态结构示意图。

图13为图12的俯视结构示意图。

图14为图13的C-C剖视结构示意图。

图15位图14中G处放大结构示意图。

图16为图13的D-D剖视结构示意图。

图17为图16中H处放大结构示意图。

图18为图13的E-E剖视结构示意图。

图19为图13的F-F剖视结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明作进一步描述。

参见图1所示，一种PCR仪的芯片活动定位注液结构，包括底板40、固定座6、承台组件30、直线导轨8和承台驱动机构9，承台组件30通过直线导轨8与底板40连接，承台驱动机构9设置在底板40上、并与承台组件30传动连接，所述承台组件30包括芯片承台7，芯片承台7与直线导轨8之间设有弹性件，芯片承台7上设有开孔73，开孔73上方用于放置微流控芯片5，开孔73上方还设有上下运动的推台组件10；推台组件10包括安装台4和用于推动安装台4的驱动装置，安装台4底面设有嘴头143，嘴头143与管体2连通；固定座6设置在底板40上，固定座6对应开孔73下方设有加热模块20，固定座6上还设有两根以上的芯片定位柱63，芯片承台7对应芯片定位柱63设有第二定位孔72。

所述安装台4上矩形分布有四个鲁尔接头1，各个鲁尔接头1分别连接有所述管体2，鲁尔接头1的下端伸出安装台4底面，鲁尔接头1的下端设有所述嘴头143，嘴头143设有通孔，通孔与管体2连通。

所述鲁尔接头1包括公接头11、母接头14和软套13，公接头11中心设有贯穿其两端的插管孔111，母接头14设有阶梯孔141，阶梯孔141与嘴头143的通孔146连通，阶梯孔141内设有上下分布的软套限位台阶144和管限位台阶145，管限位台阶145位于通孔146上方；软套13设置在软套限位台阶144上，管体2穿过插管孔111和软套13后***至管限位台阶145处；所述安装台4对应母接头14设有接头安装孔41，母接头14***接头安装孔41、并与安装台4固定连接，公接头11的下端***阶梯孔141、并与阶梯孔141螺纹连接，软套13压紧在公接头11的下端与软套限位台阶144之间。

所述接头安装孔41贯穿安装台4的上下两端，母接头14的外端还设有垫面142，垫面142外径大于母接头14外径，嘴头143凸出于垫面142的底面；母接头14的上端从下至上***接头安装孔41、并伸出至安装台4的顶面上，母接头14的上端与锁紧螺母12连接。

所述公接头11的上端外周设有防滑纹112。

所述安装台4上矩形分布有四个鲁尔接头1，各个鲁尔接头1分别连接有管体2。

所述驱动装置包括气缸3，气缸3的活塞杆31外端与安装台4传动连接。

所述活塞杆31外端连接有法兰盘32，法兰盘32与所述安装台4的顶面连接。

所述承台组件30还包括弹性托起装置，弹性托起装置包括支撑杆77、所述弹性件和固定槽79，支撑杆77连接在芯片承台7的底部，支撑杆77底部两侧设有第一限位翻边771；固定槽79与直线导轨8连接，固定槽79顶面设有开槽791，开槽791的开口内侧设有第二限位翻边793，支撑杆77下部***开槽791内、并与开槽791上下滑动配合，第一限位翻边771与第二限位翻边793相挡，弹性件设有多个、并沿支撑杆77长度方向直线分布，弹性件设置在支撑杆77的底面与固定槽79的开槽791底面之间。

所述固定槽79的第二限位翻边793内壁设有减磨凸筋792。

所述弹性托起装置设有左右两套，各套弹性托起装置一左一右设置在芯片承台7的底部；所述弹性件为弹簧78，支撑杆77底部对应弹簧78设有定位腔772，弹簧78的上端***定位腔772内。

所述承台组件30还包括侧板75和面板74，固定槽79的外侧与侧板75连接，固定槽79的前端与面板74连接；侧板75的顶端设有内翻边751，芯片承台7的左右两侧设有外翻边76，外翻边76的顶面与内翻边751的底面相挡。

所述承台组件30还包括端盖710，设置在固定槽79的后端。

所述直线导轨8包括固定块81、导向滚轮82和滑轨83，固定块81与底板40固定连接，导向滚轮82水平转动设置在固定块81上，导向滚轮82外周设有环形凹槽821，滑轨83的底部设有导向槽，导向槽的内壁设有与环形凹槽821配合的导向凸筋831，滑轨83与所述固定槽79连接。

所述承台驱动机构9为丝杠传动机构，丝杠传动机构包括驱动电机91、螺母92、丝杆93、导向座94和连接耳95，导向座94设置在底板40上，导向座94的顶面为平面，螺母92的底面为平面、并与导向座94的顶面滑动配合，连接耳95连接在螺母92与承台组件30的侧板75之间，导向座94前后两端设有挡板，丝杆93与螺母92螺纹连接、并转动设置在两挡板之间，驱动电机91设置在一挡板外、并与丝杆93传动连接。

所述芯片承台7设有用于放置所述微流控芯片5的沉台，所述开孔73设置在沉台底部，开孔73边缘设有支承凸边71，微流控芯片5和支承凸边71分别设有三个第一定位孔53和三个第二定位孔72，三个第一定位孔53和三个第二定位孔72相互对应、并呈三角形分布。所述沉台内设有定向凸起731，所述微流控芯片5对应定向凸起731设有定向槽54，定向槽54与定向凸起731定位插接配合。

所述底板40上对应芯片承台7的下方设有固定座6，所述加热模块20设置在固定座6上，固定座6上设有三根芯片定位柱63，三根芯片定位柱63与第一定位孔53和第二定位孔72插接配合。所述芯片定位柱63的顶端设置为上窄下宽的锥形头631。锥形头表面具有斜面，斜面有一定的引导作用。

所述微流控芯片5设有两个注液口、一个入气口和一个出液口，注液口、入气口和出液口（参考图11中56标记）上均套有硅胶罩杯51，硅胶罩杯51设有嘴孔52，各个硅胶罩杯51通过硅胶垫片511连接成一体。

其工作原理是：承台组件30向前伸出，将微流控芯片5的定向槽54与芯片承台7的定向凸起731对准后，放入芯片承台7的沉台内，承台组件30在丝杠传动机构控制下向后移动至固定座6与推台组件10之间，并且，芯片承台7的第二定位孔72与固定座6的芯片定位柱63的中心相对。当推台组件10的安装台4向下运动时，推动微流控芯片5和芯片承台7同时向下运动，当芯片承台7的第二定位孔72和微流控芯片5的定位孔53与芯片定位柱63的锥形头631接触时，锥形头631将会引导第二定位孔72、定位孔53和芯片定位柱63同心，即实现了承台组件30、微流控芯片5、推台组件10和加热模块20全部定位，确保推台组件10的鲁尔接头1的嘴头143***微流控芯片5的嘴孔52，鲁尔接头1的垫面142与微流控芯片5硅胶罩杯51密封配合，此时可以进行注液、供气等操作，而不会发生泄漏。

Claims (10)

1.一种PCR仪的芯片活动定位注液结构，包括底板（40）、固定座（6）、承台组件（30）、直线导轨（8）和承台驱动机构（9），承台组件（30）通过直线导轨（8）与底板（40）连接，承台驱动机构（9）设置在底板（40）上、并与承台组件（30）传动连接，其特征在于：所述承台组件（30）包括芯片承台（7），芯片承台（7）与直线导轨（8）之间设有弹性件，芯片承台（7）上设有开孔（73），开孔（73）上方用于放置微流控芯片（5），开孔（73）上方还设有上下运动的推台组件（10）；推台组件（10）包括安装台（4）和用于推动安装台（4）的驱动装置，安装台（4）底面设有嘴头（143），嘴头（143）与管体（2）连通；固定座（6）设置在底板（40）上，固定座（6）对应开孔（73）下方设有加热模块（20），固定座（6）上还设有两根以上的芯片定位柱（63），芯片承台（7）对应芯片定位柱（63）设有第二定位孔（72）。

2.根据权利要求1所述PCR仪的芯片活动定位注液结构，其特征在于：所述安装台（4）上矩形分布有四个鲁尔接头（1），各个鲁尔接头（1）分别连接有所述管体（2），鲁尔接头（1）的下端伸出安装台（4）底面，鲁尔接头（1）的下端设有所述嘴头（143），嘴头（143）设有通孔，通孔与管体（2）连通。

3.根据权利要求2所述PCR仪的芯片活动定位注液结构，其特征在于：所述鲁尔接头（1）包括公接头（11）、母接头（14）和软套（13），公接头（11）中心设有贯穿其两端的插管孔（111），母接头（14）设有阶梯孔（141），阶梯孔（141）与嘴头（143）的通孔（146）连通，阶梯孔（141）内设有上下分布的软套限位台阶（144）和管限位台阶（145），管限位台阶（145）位于通孔（146）上方；软套（13）设置在软套限位台阶（144）上，管体（2）穿过插管孔（111）和软套（13）后***至管限位台阶（145）处；所述安装台（4）对应母接头（14）设有接头安装孔（41），接头安装孔（41）贯穿安装台（4）的上下两端，母接头（14）的外端还设有垫面（142），垫面（142）外径大于母接头（14）外径，嘴头（143）凸出于垫面（142）的底面，母接头（14）的上端从下至上***接头安装孔（41）、并伸出至安装台（4）的顶面上，母接头（14）的上端与锁紧螺母（92）连接，公接头（11）的下端***阶梯孔（141）、并与阶梯孔（141）螺纹连接，软套（13）压紧在公接头（11）的下端与软套限位台阶（144）之间。

4.根据权利要求1所述PCR仪的芯片活动定位注液结构，其特征在于：所述承台组件（30）还包括弹性托起装置，弹性托起装置包括支撑杆（77）、所述弹性件和固定槽（79），支撑杆（77）连接在芯片承台（7）的底部，支撑杆（77）底部两侧设有第一限位翻边（771）；固定槽（79）与直线导轨（8）连接，固定槽（79）顶面设有开槽（791），开槽（791）的开口内侧设有第二限位翻边（793），支撑杆（77）下部***开槽（791）内，第一限位翻边（771）与第二限位翻边（793）相挡，弹性件设有多个、并沿支撑杆（77）长度方向直线分布，弹性件设置在支撑杆（77）的底面与固定槽（79）的开槽（791）底面之间。

5.根据权利要求4所述PCR仪的芯片活动定位注液结构，其特征在于：所述弹性托起装置设有左右两套，各套弹性托起装置一左一右设置在芯片承台（7）的底部；所述弹性件为弹簧（78），支撑杆（77）底部对应弹簧（78）设有定位腔（772），弹簧（78）的上端***定位腔（772）内。

6.根据权利要求4所述PCR仪的芯片活动定位注液结构，其特征在于：所述承台组件（30）还包括侧板（75）和面板（74），固定槽（79）的外侧与侧板（75）连接，固定槽（79）的前端与面板（74）连接；侧板（75）的顶端设有内翻边（751），芯片承台（7）的左右两侧设有外翻边（76），外翻边（76）的顶面与内翻边（751）的底面相挡。

7.根据权利要求2所述PCR仪的芯片活动定位注液结构，其特征在于：所述直线导轨（8）包括固定块（81）、导向滚轮（82）和滑轨（83），固定块（81）与底板（40）固定连接，导向滚轮（82）水平转动设置在固定块（81）上，导向滚轮（82）外周设有环形凹槽（821），滑轨（83）的底部设有导向槽，导向槽的内壁设有与环形凹槽（821）配合的导向凸筋（831），滑轨（83）与所述固定槽（79）连接。

8.根据权利要求1所述PCR仪的芯片活动定位注液结构，其特征在于：所述承台驱动机构（9）为气缸传动机构或丝杠传动机构，丝杠传动机构包括驱动电机（91）、螺母（92）、丝杆（93）、导向座（94）和连接耳（95），导向座（94）设置在底板（40）上，导向座（94）的顶面为平面，螺母（92）的底面为平面、并与导向座（94）的顶面滑动配合，连接耳（95）连接在螺母（92）与承台组件（30）的侧板（75）之间，导向座（94）前后两端设有挡板，丝杆（93）与螺母（92）螺纹连接、并转动设置在两挡板之间，驱动电机（91）设置在一挡板外、并与丝杆（93）传动连接。

9.根据权利要求1所述PCR仪的芯片活动定位注液结构，其特征在于：所述芯片承台（7）设有用于放置所述微流控芯片（5）的沉台，所述开孔（73）设置在沉台底部，开孔（73）边缘设有支承凸边（71），微流控芯片（5）和支承凸边（71）分别设有三个第一定位孔（53）和三个第二定位孔（72），三个第一定位孔（53）和三个第二定位孔（72）相互对应、并呈三角形分布。

10.根据权利要求9所述PCR仪的芯片活动定位注液结构，其特征在于：所述沉台内设有定向凸起（731），所述微流控芯片（5）（5）对应定向凸起（731）设有定向槽（54），定向槽（54）与定向凸起（731）定位插接配合，微流控芯片（5）还对应芯片定位柱（63）设有第一定位孔（53）。

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