CN112940920A - 生物芯片分析仪 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种生物芯片分析仪，包括机架，机架上装设有PCR扩增装置、芯片上料装置、样本检测装置，PCR扩增装置包括第一壳体、加热平台，加热平台具有处于第一壳体内的缩回位置以及处于第一壳体外的伸出位置，第一壳体的顶部构造有待检测样本放置区域，还包括转移装置，转移装置能够将处于伸出位置的加热平台上的样本转移至待检测样本放置区域、将样本由待检测样本放置区域转移至样本检测装置中，并能够将芯片上料装置中的芯片转移至样本检测装置中。本发明采用转移装置与多个功能装置协同动作，可以实现PCR扩增、样本及生物芯片上料、生物芯片检测与分析等功能，自动化程度及集成化程度高，分析检测效率更高，极大程度地降低了人力成本。

Description

生物芯片分析仪

技术领域

本发明属于数字PCR分析仪技术领域，具体涉及一种生物芯片分析仪。

背景技术

数字PCR是最新的定量技术，基于单分子PCR方法来进行计数的核酸定量，是一种绝对定量的方法，其主要采用当前分析化学热门研究领域的微流控或微滴化方法，将大量稀释后的核酸溶液分散至生物芯片的微反应器或微滴中，每个反应器的核酸模板数少于或者等于1个，这样经过PCR循环之后，有一个核酸分子模板的反应器就会给出荧光信号，没有模板的反应器就没有荧光信号，根据相对比例和反应器的体积，就可以推算出原始溶液的核酸浓度。传统的PCR分析仪功能单一，需要手动操作多台仪器配合完成一次扩增及检测工作。随着社会的发展，医疗行业及科研领域等对PCR分析的高通量、自动化、高速度、集成化等提出了更高的要求。

发明内容

因此，本发明要解决的技术问题在于提供一种生物芯片分析仪，采用转移装置与多个功能装置协同动作，可以实现PCR扩增、样本及生物芯片上料、生物芯片检测与分析等功能，自动化程度及集成化程度高，分析检测效率更高，极大程度地降低了人力成本。

为了解决上述问题，本发明提供一种生物芯片分析仪，包括机架，所述机架上装设有PCR扩增装置、芯片上料装置、样本检测装置，所述PCR扩增装置包括第一壳体、加热平台，所述加热平台具有处于所述第一壳体内的缩回位置以及处于所述第一壳体外的伸出位置，所述第一壳体的顶部构造有待检测样本放置区域，还包括转移装置，所述转移装置能够将处于伸出位置的所述加热平台上的样本转移至所述待检测样本放置区域、将所述样本由所述待检测样本放置区域转移至所述样本检测装置中，并能够将所述芯片上料装置中的芯片转移至所述样本检测装置中。

优选地，所述机架上还装设有废料回收箱，所述转移装置还能够将所述样本检测装置中的芯片和/或样本转移至所述废料回收箱内。

优选地，所述转移装置包括架设于所述机架上方区域的第一导轨、第二导轨，所述第一导轨设置两条，两条所述第一导轨彼此平行设置且分别处于所述第二导轨的长度两端，所述第二导轨能够沿着所述第一导轨的长度延伸方向直线往复运动，所述第二导轨上滑动连接有上料手爪装置。

优选地，所述上料手爪装置包括电动夹爪，所述电动夹爪具有能够相对或者相背运行的第一平动爪、第二平动爪，所述第一平动爪上连接有第一夹持块，所述第二平动爪上连接有第二夹持块，所述第一夹持块朝向所述第二夹持块的一侧构造有第一排管夹持部，所述第二夹持块朝向所述第一夹持块的一侧构造有第二排管夹持部；所述第一夹持块上还构造有第一芯片夹持部，所述第一芯片夹持部处于所述第一排管夹持部的上方，所述第二夹持块上还构造有第二芯片夹持部，所述第二芯片夹持部处于所述第二排管夹持部的上方。

优选地，所述第一排管夹持部包括朝向所述第二排管夹持部一侧延伸凸起的凸块，所述第二排管夹持部包括与所述凸块位置对应的凹槽。

优选地，用于夹持八连排管组件，所述八连排管组件包括八连排管本体以及用于固定所述八连排管本体的排座，所述八连排管本体的管口密封连接有管盖，所述排座的长度第一端设有与所述凸块对应的排座凹槽，所述排座的长度第二端设有与所述凹槽对应的排座凸块。

优选地，所述第一芯片夹持部包括第一芯片卡槽，所述第二芯片夹持部包括第二芯片卡槽。

优选地，所述第一芯片卡槽中还插装于定位销，所述定位销沿所述上料手爪装置使用方位的竖直方向穿行所述第一芯片卡槽，以对微流控芯片形成水平定位；和/或，所述第二芯片卡槽中还插装于定位销，所述定位销沿所述上料手爪装置使用方位的竖直方向穿行所述第二芯片卡槽，以对微流控芯片形成水平定位。

优选地，所述机架上还装设有储液装置，所述储液装置具有储液壳体以及处于其内的储液盒，所述储液盒能够由所述储液壳体内弹出。

优选地，所述芯片上料装置包括芯片料盒以及处于所述芯片料盒一侧的芯片上料部件，所述芯片料盒具有用于叠装芯片的叠装腔，所述芯片料盒的一侧具有升降通道，所述升降通道将所述叠装腔与所述芯片料盒的外部贯通，所述芯片上料部件包括芯片托爪，所述芯片托爪伸入所述升降通道内。

本发明提供的一种生物芯片分析仪，采用所述转移装置与所述PCR扩增装置、芯片上料装置、样本检测装置多个功能装置协同动作，实现PCR扩增、样本及生物芯片上料、生物芯片检测与分析过程中的样本以及芯片的自动化流转，自动化程度及集成化程度高，分析检测效率更高，极大程度地降低了人力成本。

附图说明

图1为本发明实施例的生物芯片分析仪的立体结构示意图；

图2为本发明实施例的生物芯片分析仪的另一状态下的结构示意图；

图3为本发明实施例中的芯片上料装置的结构示意图，其中的芯片料盒处于打开位置；

图4为本发明实施例中的芯片上料装置的结构示意图，其中的芯片料盒处于闭合位置(略去部分结构)；

图5为图3中的芯片上料部件的结构示意图；

图6为图3中的芯片料盒的结构示意图；

图7为本发明实施例中的上料手爪装置的拆解结构示意图；

图8为图7在另一视角下的结构示意图(拆解)；

图9为本发明实施例中的上料手爪装置的夹持对象八连排管组件的结构示意图；

图10为图9在另一视角下的结构示意图；

图11为采用图7的上料手爪装置对八连排管组件夹持前的状态示意图；

图12为采用图7的上料手爪装置对八连排管组件夹持的状态示意图；

图13为采用图7的上料手爪装置对微流控芯片夹持前的状态示意图；

图14为采用图7的上料手爪装置对微流控芯片夹持的状态示意图；

图15为本发明实施例中的微液滴芯片压接装置的结构示意图；

图16为图15中底座板与芯片及反应管装配组件的相对关系拆解结构示意图；

图17为本发明实施例中的芯片及反应管装配组件的拆解结构示意图；

图18为本发明实施例中的微液滴芯片压接装置未对芯片施加压接力的状态示意图；

图19为本发明实施例中的微液滴芯片压接装置对芯片施加压接力的状态示意图，图中用F指代压接力；

图20为本发明实施例中的废料回收箱的立体结构示意图，图中示出了密封盖处于第一位置、抽拉底座处于拉出位置时的状态；

图21为本发明实施例中的废料回收箱的立体结构示意图，图中示出了密封盖处于第二位置、抽拉底座处于收纳位置时的状态；

图22为本发明实施例中的废料回收箱的立体结构示意图，图中示出了密封盖处于第一位置、抽拉底座处于收纳位置时的状态；

图23为图20中的抽拉底座的立体结构示意图。

附图标记表示为：

1、机架；2、PCR扩增装置；21、第一壳体；22、加热平台；23、待检测样本放置区域；3、芯片上料装置；31、芯片料盒；311、升降通道；32、芯片上料部件；321、芯片托爪；322、安装支架；323、升降导轨；324、升降驱动电机；325、升降丝杆；3261、上位光电开关；3262、下位光电开关；327、感应触片；328、加固筋；33、安装基板；331、第一滑轨；332、第一连接滑块；333、第一连杆；334、第一光电开关；335、第一触发片；336、第一油压缓冲器；337、限位块；34、料盒座；341、弹片传感器；35、开合气缸；36、磁吸支架；361、电磁铁；362、第二油压缓冲器；4、样本检测装置；5、转移装置；51、第一导轨；52、第二导轨；6、废料回收箱；7、储液装置；71、储液壳体；72、储液盒；A1、电动夹爪；A 11、第一平动爪；A 12、第二平动爪；A 2、第一夹持块；A21、第一排管夹持部；A 22、第一芯片夹持部；A 23、定位销；A 24、顶丝；A 3、第二夹持块；A31、第二排管夹持部；A 32、第二芯片夹持部；A 41、八连排管本体；A 42、排座；A 421、排座凹槽；A 422、排座凸块；A 43、管盖；A 51、传感器支架；A 52、光电传感器；A 6、微流控芯片；A 100、运动机构；B1、底座板；B 11、第一支撑板；B 12、第二支撑板；B 121、高位光电感应组件；B 122、低位光电感应组件；B 13、滑动施力板；B 131、光电触发件；B 14、贯穿轴式丝杆电机；B 141、外壳；B 142、丝杆连接件；B 15、安装板；B 16、定位槽；B 17、物镜通孔；B2、芯片及反应管装配组件；B21、芯片座；B22、芯片；B23、排管底托；B24、注油针；B25、排管座；B26、管盖；B27、反应管；B28、芯片导向轴；B31、固定座；B311、安装槽；B32、导向块；B41、导向杆；B42、螺旋弹簧；B51、导轨；B52、滑块；B6、物镜；C12、底板；C 13、后侧立板；C 131、第一导轨；C 14、左侧立板；C 141、光电传感器；C 15、右侧立板；C 16、前侧立板；C 2、密封盖；C22、紫外灯板；C 23、料位检测部件；C 31、驱动电机；C 32、带轮；C 33、从动轮；C 34、同步带C34；C 35、连接板；C 36、驱动装置安装板；C 37、第一槽型光耦；C 4、抽拉底座；C 41、底座底板；C 42、底座后板；C 43、底座左板；C 44、底座右板；C 45、底座前板；C 46、导轨滑动组件；C 47、引导板；C 48、第一弹簧；C 5、磁力吸合装置；C 6、缓冲装置；C 7、第二槽型光耦；C8、移动桶。

具体实施方式

结合参见图1至图23所示，根据本发明的实施例，提供一种生物芯片分析仪，包括机架1，所述机架1上装设有PCR扩增装置2、芯片上料装置3、样本检测装置4，所述PCR扩增装置2包括第一壳体21、加热平台22，所述加热平台22具有处于所述第一壳体21内的缩回位置以及处于所述第一壳体21外的伸出位置，所述第一壳体21的顶部构造有待检测样本放置区域23，还包括转移装置5，所述转移装置5能够将处于伸出位置的所述加热平台22上的样本转移至所述待检测样本放置区域23、将所述样本由所述待检测样本放置区域23转移至所述样本检测装置4中，并能够将所述芯片上料装置3中的芯片转移至所述样本检测装置4中。该技术方案中，采用所述转移装置5与所述PCR扩增装置2、芯片上料装置3、样本检测装置4多个功能装置协同动作，实现PCR扩增、样本及生物芯片上料、生物芯片检测与分析过程中的样本以及芯片的自动化流转，自动化程度及集成化程度高，分析检测效率更高，极大程度地降低了人力成本。

进一步的，优选地，所述机架1上还装设有废料回收箱6，所述转移装置5还能够将所述样本检测装置4中的芯片和/或样本转移至所述废料回收箱6内，采用该技术方案，所述样本检测装置4中检测完毕后的芯片及样本被自动抛弃于所述废料回收箱6内，进而能够更加快速地进入下一个检测流程，例如再次从所述PCR扩增装置2中获取样本、从所述芯片上料装置3中获取芯片，进一步提升检测效率。

优选地，所述转移装置5包括架设于所述机架1上方区域的第一导轨51、第二导轨52，所述第一导轨51设置两条，两条所述第一导轨51彼此平行设置且分别处于所述第二导轨52的长度两端，所述第二导轨52能够沿着所述第一导轨51的长度延伸方向直线往复运动，所述第二导轨52上滑动连接有上料手爪装置。

结合参见图7至图14所示，所述上料手爪装置，其具体可以与运动机构A100例如前述导轨使用以实现较大范围的位置转移，包括电动夹爪A1，所述电动夹爪A1具有能够相对或者相背运行的第一平动爪A11、第二平动爪A12，所述第一平动爪A11上连接有第一夹持块A2，所述第二平动爪A12上连接有第二夹持块A3，所述第一夹持块A2朝向所述第二夹持块A3的一侧构造有第一排管夹持部A21，所述第二夹持块A3朝向所述第一夹持块A2的一侧构造有第二排管夹持部A31，所述电动夹爪A1采用市面上的电动夹爪即可，在功能上只要能够保证具有两个能够产生相对或者相背平动的部件即可，所述第一夹持块A2上还构造有第一芯片夹持部A22，所述第一芯片夹持部A22处于所述第一排管夹持部A21的上方，所述第二夹持块A3上还构造有第二芯片夹持部A32，所述第二芯片夹持部A32处于所述第二排管夹持部A31的上方，所述第一芯片夹持部A22与所述第二芯片夹持部A32两者共同对微流控芯片A6形成夹持。该技术方案中，通过所述电动夹爪A1实现夹持动作，而通过在第一夹持块A2以及第二夹持块A3上设置于排管结构相适配的第一排管夹持部A21、第二排管夹持部22、以及第一芯片夹持部A22、第二芯片夹持部A32实现对排管以及芯片的夹持作用，结构简单紧凑，能够对排管及芯片进行自动、精确、可靠地抓取、转移与放置，满足PCR检测过程的长时间、高速度、快节拍需求。

进一步的，作为一种具体的实施方式，所述排管结构为八连排管组件，也即所述上料手爪装置用于夹持八连排管组件，所述八连排管组件包括八连排管本体A41以及用于固定所述八连排管本体A41的排座A42，所述八连排管本体A41的管口密封连接有管盖A43，所述排座A42的长度第一端设有与所述凸块对应的排座凹槽A421，所述排座A42的长度第二端设有与所述凹槽对应的排座凸块A422，所述排座A42的设置能够防止所述第一排管夹持部A21以及第二排管夹持部A31与八连排管本体A41之间直接接触导致的结构复杂难以实现的问题发生。此时，与所述排座A42的结构对应的，所述第一排管夹持部A21包括朝向所述第二排管夹持部A31一侧延伸凸起的凸块，所述第二排管夹持部A31包括与所述凸块位置对应的凹槽。所述排座凸块A422上优选地具有信息载体部件，例如二维码信息标签等，能够对所述八连排管本体A41中的样本信息进行存储，具体的，所述排座凸块A422具有6mm*7mm的平面，可激光打印二维码存储信息。

所述凸块朝向所述排座凹槽A421的边缘处设有倒角；和/或，所述凹槽朝向所述排座凸块A422的边缘处设有倒角，使之允许±0.1mm的位置误差，可在该误差范围内自适应夹持。

具体的，所述第一芯片夹持部A22包括第一芯片卡槽，所述第二芯片夹持部A32包括第二芯片卡槽，所述微流控芯片A6的边缘***装于所述第一芯片卡槽与所述第二芯片卡槽内，从而能够使所述微流控芯片A6跟随所述上料手爪装置上升或者下降。最好的，所述第一芯片卡槽中还插装于定位销A23，所述定位销A23沿所述上料手爪装置使用方位的竖直方向穿行所述第一芯片卡槽，以对微流控芯片A6形成水平定位；和/或，所述第二芯片卡槽中还插装于定位销A23，所述定位销A23沿所述上料手爪装置使用方位的竖直方向穿行所述第二芯片卡槽，以对微流控芯片A6形成水平定位，此时，所述定位销A23对所述微流控芯片A6的水平自由度形成限制定位，具体的，所述微流控芯片A6的边缘壁体上构造有半圆形的弧形槽，其与所述定位销A23的圆柱面相配合形成水平方向的自由度限制，这能够有效防止微流控芯片A6在转移过程中从芯片卡槽中滑脱。同样道理，所述第一芯片卡槽、第二芯片卡槽与所述微流控芯片A6的边缘相匹配的边缘处也设有斜角，允许±0.1mm的位置误差，可在该误差范围内自适应夹持。

所述定位销A23的直径与所述微流控芯片A6的边缘壁体上的半圆形弧形槽的尺寸相匹配，在一个具体实施例中，其被设置为直径为4mm的柱体定位销A23。而需要进一步说明的是，所述微流控芯片A6的边缘壁体上与所述半圆形弧形槽还可以设置更多的半圆形弧形槽以用于其他的目的，例如放置定位，但应该在尺寸上与所述定位销A23的尺寸保持不同，以保证夹持定位的便利。所述定位销A23通过顶丝A24固定连接于所述第一夹持块A2和/或第二夹持块A3上。

优选地，所述上料手爪装置还包括光电检测组件，所述光电检测组件包括传感器支架A51以及连接于所述传感器支架A51上的光电传感器A52，所述光电检测组件被设置于所述第一夹持块A2和/或第二夹持块A3的顶部。所述光电检测组件用于对所述八连排管组件或者微流控芯片A6的位置进行检测以及判断有无。具体的光电传感器A52有效检测距离为2mm-25mm,电动夹爪A1带动第一平动爪A11和第二平动爪A12张开，由运动机构A100带动，运动到放置八连排管组件或微流控芯片A6的位置，由光电传感器A52进行检测，可判断该位置有无八连排管组件或微流控芯片A6，当判断为“有”，可执行抓取动作进行抓取及移动。当电动夹爪A1抓取八连排管组件或微流控芯片A6后，光电传感器A52可判断为“已抓取”，当电动夹爪A1放下八连排管组件或微流控芯片A6并离开一定距离后，光电传感器A52可判断为“未抓取”。

在一些实施方式中，所述机架1上还装设有储液装置7，所述储液装置7具有储液壳体71以及处于其内的储液盒72，所述储液盒72能够由所述储液壳体71内弹出，所述储液装置7的作用是提供所述样本检测装置4中的微液滴形成所需的油液。所述储液盒72能够从所述储液壳体71内弹出能够便于操作人员补充油液与检修。

作为所述芯片上料装置3的一种具体实施方式，优选地，所述芯片上料装置3包括芯片料盒31以及处于所述芯片料盒31一侧的芯片上料部件32，所述芯片料盒31具有用于叠装芯片的叠装腔，所述芯片料盒31的一侧具有升降通道311，所述升降通道311将所述叠装腔与所述芯片料盒31的外部贯通，所述芯片上料部件32包括芯片托爪321，所述芯片托爪321伸入所述升降通道311内。该技术方案中，通过所述芯片托爪321能够将处于所述叠装腔内的芯片由低位向高位托起，从而使其内的芯片能够暴露于所述叠装腔的开口处，进而便于上料手爪装置夹持顶部暴露的芯片进行转移，实现了芯片的转移机械化，降低了操作人员的劳动强度。

进一步的，所述芯片上料部件32还包括安装支架322，所述安装支架322上设有升降导轨323，所述芯片托爪321活动连接于所述升降导轨323上，且所述芯片托爪321还套装于与升降驱动电机324的动力输出轴同轴连接的升降丝杆325上，该技术方案中，所述升降导轨323的设置能够使所述芯片托爪321的升降过程更加平稳，通过所述升降驱动电机324驱动升降丝杆325则使所述芯片托爪321的升降位移控制更加精准。

更进一步的，所述安装支架322上还设有上位光电开关3261、下位光电开关3262，其中所述上位光电开关3261设于所述芯片托爪321的上升预设最高位点处，用于对所述芯片托爪321的上行最高位置进行限定，可以理解的，此时若所述上位光电开关3261被触发产生信号时说明所述叠装腔内的芯片被升至待抓取位置，而当所述叠装腔内的芯片被转移完毕时，此时所述上位光电开关3261不被触发也即不发出信号，此时操作人员应补充叠装芯片，所述下位光电开关3262设于所述芯片托爪321的下降预设最低位点处，对应对芯片托爪321进行位置复位是否到位的检测。最好的，所述芯片托爪321上固定连接有感应触片327，所述感应触片327与所述上位光电开关3261及下位光电开关3262配对使用，能够提高所述上位光电开关3261及下位光电开关3262的检测精度。

所述芯片上料装置还包括安装基板33，所述安装支架322的底端与所述安装基板33固定连接，进一步的，所述安装基板33与所述安装支架322之间还通过加固筋328连接，以提升所述安装支架322与所述安装基板33的连接可靠性。

在一些实施方式中，所述安装基板33上设置有料盒座34，所述芯片料盒31安装于所述料盒座34具有的料盒放置腔内，所述料盒座34与所述安装基板33之间通过转轴枢转连接，所述芯片上料装置3还包括开合气缸35，所述开合气缸35设置于所述安装基板33与所述料盒座34之间，以能够迫使所述芯片料盒31在闭合位置与打开位置之间转换，该技术方案中，通过所述开合气缸35的伸缩实现所述料盒座34的位置转换进而实现所述芯片料盒31在闭合位置与打开位置之间的切换，当所述芯片料盒31处于所述闭合位置时，其中的芯片能够被升高上料，当所述芯片料盒31处于所述打开位置时，操作人员能够向所述叠装腔中加装芯片。

进一步的，所述安装基板33上构造有第一滑轨331，所述第一滑轨331内滑动连接有第一连接滑块332，所述第一连接滑块332通过第一连杆333与所述料盒座34铰接，所述安装基板33上还设有第一光电开关334，所述第一连接滑块332上具有第一触发片335，当所述芯片料盒31处于所述闭合位置时，所述第一光电开关334能够被所述第一触发片335触发产生信号，也即通过所述第一连杆333能够使所述料盒座34的旋转开合位移转化为所述第一连接滑块332的滑动位移，进而通过所述第一光电开关334实现对所述料盒座34是否闭合到位进行检测。

在一些实施方式中，所述料盒座34上构造有多个所述料盒放置腔，所述芯片料盒31的个数与所述料盒放置腔的个数匹配，且所述芯片托爪321的个数与所述芯片料盒31的个数匹配，从而提高所述上料装置的单次芯片供给量，例如所述料盒座34上构造有两个所述料盒放置腔，所述芯片料盒31的个数以及所述芯片托爪321的个数与所述芯片料盒31的个数皆为两个。

在一些实施方式中，所述安装基板33上还固定连接有第一油压缓冲器336，所述第一油压缓冲器336的缓冲活动端与所述第一连接滑块332连接，在所述芯片料盒31由所述闭合位置转换为打开位置的过程中，所述第一油压缓冲器336施力于所述第一连接滑块332且施力方向与所述开合气缸35的施力方向相反，也即所述第一油压缓冲器336能够在所述芯片料盒31打开过程中提供阻尼力，使所述芯片料盒31以及料盒座34匀速下降，避免冲击力过大。

进一步的，所述安装基板33上还设置有限位块337，当所述芯片料盒31处于所述闭合位置时，所述限位块337支撑于所述芯片料盒31的底壁上，从而能够对所述料盒座34进行限位，所述限位块337的上表面与所述芯片料盒31的底壁平面面接触保证所述芯片料盒31的垂直度。

在一些实施方式中，所述安装基板33上还连接有磁吸支架36，所述磁吸支架36上连接有电磁铁361，当所述芯片料盒31处于所述闭合位置时，所述电磁铁361能够吸附所述料盒座34，使所述芯片料盒31可靠处于所述闭合位置，而可以理解的，当所述芯片料盒31由所述闭合位置切换为打开位置，可以控制所述电磁铁361失去磁力。最好的，所述磁吸支架36上还设有第二油压缓冲器362，防止所述芯片料盒31闭合时候冲击过大，使其内叠装的芯片振动过大导致位置偏移。

在一些实施方式中，所述料盒座34的料盒放置腔的底部设有弹片传感器341，用于检测其中的芯片料盒31放置是否合适。

结合参见图15至图19所示，作为所述样本检测装置的一种具体实现方式，所述样本检测装置4包括微液滴芯片压接装置，包括底座板B1，所述底座板B1上设有相对间隔设置的第一支撑板B11及第二支撑板B12，还包括滑动施力板B13、直线位移驱动装置，所述滑动施力板B13的两端分别一一对应地与所述第一支撑板B11以及所述第二支撑板B12滑动连接，所述滑动施力板B13与所述底座板B1之间形成芯片及反应管装配组件B2的放置空间，所述直线位移驱动装置用于驱动所述滑动施力板B13朝向或者远离所述底座板B1直线运动。该技术方案中，所述直线位移驱动装置能够驱动所述滑动施力板B13上下直线运动，当所述芯片及反应管装配组件B2被放置于所述放置空间中时，下行的滑动施力板B13将接触所述芯片及反应管装配组件B2中的芯片B22的上表面(也即远离芯片座B21的一侧)并逐步下压所述芯片B22，进而使所述芯片B22下表面(也即靠近所述芯片座B21的一侧)的尖端与所述芯片及反应管装配组件B2中具有的排管组件中的管盖B26接触，进而刺穿所述管盖B26，从而使所述反应管B27内的反应液与所述芯片B22的相应管道可选择的贯通，由此可见本发明的微液滴芯片压接装置能够自动化的将芯片与反应管管盖刺破并压接，提高了检测工作效率。

具体的，所述第一支撑板B11与所述第二支撑板B12相对的侧面上分别连接有导轨B51，所述滑动施力板B13对应于所述第一支撑板B11、第二支撑板B12的两端设有滑块B52，所述滑块B52与所述导轨B51之间具有凹凸结构实现所述滑动连接。

作为与本发明的微液滴芯片压接装置相匹配的芯片及反应管装配组件B2的一种具体事实方式，所述芯片及反应管装配组件B2除了包括前述的芯片座B21、芯片B22、排管组件外，还包括排管底托B23、芯片导向轴B28以及注油针B24，所述排管组件包括反应管B27以及封堵遮盖于所述反应管B27的管口的所述管盖B26，所述反应管B27坐落于排管座B25上，以便于通过对所述排管座B25的夹持实现对反应管B27(本发明中作为一种具体示例采用了八排管)的机械化夹持转移，参见图3所示，所述芯片座B21作为芯片B22与所述排管组件的共同底座，排管底托B23固定连接于所述芯片座B21的下方，注油针B24固定连接于芯片座B21的上方，芯片导向轴B28固定连接在注油针B24两端上方的孔内，反应管B27坐落于排管座B25具有的孔内，管盖B26位于连接于反应管B27的管口上，排管座B25、反应管B27与管盖B26作为一个整体也即形成排管组件整***于芯片座B21上，芯片B22位于芯片座B21上方，其下方与管盖B26相接触，而所述芯片B22具有的尖端位置与所述管盖B26相互对应，可以理解的，虽然两者相接触，但在未施加对应的下压力(压接力)的时候，尖端并不会刺破与其对应的管盖B26，而进一步的，所述芯片B22与所述排管座B25之间还具有卡扣结构，同样道理的，在未施加对应的下压力的时候，所述芯片B22仅依靠自身的重量接触放置于所述排管座B25的上方而当施加对应的下压力时，所述卡扣结构将被压迫进而将所述芯片B22与所述排管座B25的卡扣连接为一个整体。

所述直线位移驱动装置包括贯穿轴式丝杆电机B14，所述贯穿轴式丝杆电机B14的外壳B141固定连接于安装板B15上，所述贯穿轴式丝杆电机B14的丝杆连接件B142固定连接于所述滑动施力板B13背离所述底座板B1的一侧，所述安装板B15架设于所述第一支撑板B11与所述第二支撑板B12之间，通过所述贯穿轴式丝杆电机B14的采用使所述滑动施力板B13能够在高度方向上实现直线往复运动，结构紧凑。

进一步的，为了能够对所述滑动施力板B13的上下直线运动的极限位置进行限制，所述滑动施力板B13上设有光电触发件B131，所述第二支撑板B12上沿所述滑动施力板B13的直线运动路径上设有高位光电感应组件B121及低位光电感应组件B122，所述高位光电感应组件B121与所述低位光电感应组件B122与所述光电触发件B131配合形成所述滑动施力板B13的位置确定。

优选地，所述底座板B1上设置有限位组件，所述限位组件具有两个，两个所述限位组件间隔设置于所述底座板B1朝向所述滑动施力板B13的一侧，用于对所述芯片及反应管装配组件B2形成水平方向及竖直方向(一段距离)上的限位。具体的，所述限位组件包括固定座B31、导向块B32，所述固定座B31上构造有安装槽B311，所述导向块B32插装于所述安装槽B311中，并部分地凸出于所述固定座B31靠近所述芯片及反应管装配组件B2的一侧，所述芯片及反应管装配组件B2中的芯片座B21上具有与所述导向块B32相连接的螺纹孔。所述导向块B32一方面能够对所述芯片及反应管装配组件B2水平方向的X-Y轴自由度(与所述底座板B1的上表面平行)受到约束，另一方面则能够使所述芯片及反应管装配组件B2的具有高度方向的Z轴自由度(与所述底座板B1的上表面垂直)，也即能够在Z轴方向上使高度可以被调整，这样能够利于对所述芯片B22与处于所述芯片B22下方且与所述芯片B22上具有的观察窗位置相适应的物镜B6之间的距离的调整，进而使视野更加清晰。

进一步的，所述底座板B1上还构造定位槽B16，所述导向块B32的底端处于所述定位槽B16内，此时，所述定位槽B16能够防止所述导向块B32从所述固定座B31中脱出，保证了所述导向块B32对所述芯片及反应管装配组件B2的导向可靠性。

所述底座板B1还设置有弹性组件，所述弹性组件具有四组，四组所述弹性组件中的两个设置于所述芯片座B21的第一侧的底部，另两个设置于所述芯片座B21的第二侧的底部，所述第一侧与所述第二侧相对设置，所述弹性组件在所述芯片及反应管装配组件B2放置于所述放置空间后能够被压缩，进而实现对所述芯片及反应管装配组件B2的整***置的悬浮平衡状态，此时，所述芯片座B21的底面与所述底座板B1的上平面并不接触，也即两者之间存在一个间隙，此间隙在一个具体实施例中为3mm，而当上方的所述滑动施力板B13向下施力于所述芯片及反应管装配组件B2时，所述弹性组件将被进一步压缩，此时所述芯片座B21的底面与所述底座板B1的上平面接触，前述的间隙消除，此时对应的，所述芯片B22底部的尖端将刺破所述管盖B26从而使所述芯片B22上的微液滴沟道与所述反应管B27内的微液滴之间形成可控的贯通，同时所述芯片B22与所述芯片座B21两者之间形成卡扣连接从而使所述芯片及反应管装配组件B2形成一个结构可靠的整体。具体的，所述弹性组件包括用于所述底座板B1连接的导向杆B41以及套装于所述导向杆B41上的螺旋弹簧B42，所述芯片座B21的底壁有与所述螺旋弹簧B42相匹配的圆形槽，对所述螺旋弹簧B42在水平及竖直方向起限位作用，当所述芯片及反应管装配组件B2被放置于所述放置空间内时，所述螺旋弹簧B42支撑于所述芯片座B21的底壁。进一步的，所述底座板B1上构造有物镜通孔B17，用于放置物镜B6，所述物镜通孔B17的位置与所述芯片及反应管装配组件B2中的芯片B22具有的观察窗相适应，而可以理解的而，所述物镜B6可以与所述底座板B1之间形成结构上的固定连接，当然也可以独立于所述底座板B1而单独设置。采用该技术方案，在芯片B22与管盖B26压接完成后，贯穿轴式丝杆电机B14向上微动，螺旋弹簧B42弹力促使芯片及反应管装配组件B2向上运动，螺旋弹簧B42弹力会保证芯片及反应管的密封性，不会发生泄露，而此过程中物镜B6保持位置的不变，在贯穿轴式丝杆电机B14向上运动过程中，通过相关算法判断物镜B6是否对芯片B22中的微液滴实现对焦，在判断对焦后对微液滴进行光学检测与分析。

以下结合具体的操作步骤对本发明的微液滴芯片压接装置做出进一步的说明：

该微液滴芯片自动压接装置的初始动作是：贯穿轴式丝杆电机B14转动，带动滑块B52、滑动施力板B13、丝杆连接件B142、光电触发件B131沿导轨B51向上运动，直到光电触发件B131触发上方的槽型光耦(前述高位光电感应组件B121或者低位光电感应组件B122的一种具体实现形式示例，下同)，贯穿轴式丝杆电机B14上的丝杆上升到最高处停住。

八连排管(前述反应管B27的一种具体实现方式示例，下同)内盛放有经过PCR扩增后的微液滴，其上方紧密扣合有管盖B26，八连排管紧密贴合在排管座B25的孔中，排管座B25、八连排管与管盖B26作为一个整体由机械手或者人手放置于芯片座B21的上方，八连排管下方位于芯片座B21的孔中，靠结构及重力得到约束，当位置检测机构检测到排管座B25已到位，由机械手或者人手将芯片B22放置在芯片座B21的上方，芯片B22两侧的圆孔与芯片导向轴B28相配合，靠结构及重力完成芯片B22的精确放置，芯片B22下方用于刺穿管盖B26的尖端与管盖B26相接触，而芯片B22下表面与芯片座B21上表面未接触。芯片与排管组件在螺旋弹簧B42的弹力与固定座B31结构限位的联合作用下，芯片座B21底面与底座板B1上面有3mm的间隙。

当位置检测机构检测到芯片B22已到位，贯穿轴式丝杆电机B14重新动作。贯穿轴式丝杆电机B14上的丝杆带动滑块B52、滑动施力板B13、丝杆连接件B142、光电触发件B131由最高点沿导轨B51向下运动，滑动施力板B13下表面开始与芯片B22上表面相接触，此时芯片B22受到来自滑动施力板B13的压力，使得芯片B22与排管组件压缩螺旋弹簧B42，并以固定座B31的槽为导向整体向下运动，丝杆继续向下运动，直到光电触发件B131触发下方的槽型光耦，此时芯片座B21下表面与底座板B1上表面相接触，并且两个面之间有贯穿轴式丝杆电机B14传递的较大压力。在此过程中芯片B22与排管组件受到滑动施力板B13的压力向下运动，芯片B22下方用于刺穿管盖B26的尖端最终刺穿管盖B26，并紧密贴合，芯片下方的卡扣与排管座B25相扣合，使芯片B22、排管座B25、八连排管、管盖B26成为一个整体。此时，芯片B22下表面与芯片座B21上表面相接触，并且两个面之间有贯穿轴式丝杆电机B14传递的较大压力。

芯片B22下方刺穿管盖B26后，使得八连排管内盛放的扩增后的微液滴在控制***及辅助油液的引导下进入芯片B22中的沟道内，光路通过物镜B6向芯片B22沟道内的液滴发射激发光，然后通过物镜B6收集液滴中特定波长的发射光，然后通过算法完成分析。其中物镜B6与芯片B22的距离需要保持在特定的精度范围内，以保证物镜对焦，使拍得的芯片B22的沟道的图像更清晰，来完成算法分析。因此，在完成芯片B22对管盖B26的刺穿，光电触发件B131触发槽型光耦以后，贯穿轴式丝杆电机B14反向动作，使得其上的丝杆缓慢向上运动，芯片B22跟随芯片及反应管装配组件B2在螺旋弹簧B42的弹力作用下向上运动。在这个过程中通过算法找到芯片在高度方向上的最佳位置，芯片B22上的沟道成像最清晰，最有助于完成对DNA溶液的分析，在此过程中螺旋弹簧B42需提供足够的弹力，保证芯片B22与注油针B24的密封性，不能漏液。

分析完成后电机动作，带动滑块B52、滑动施力板B13、丝杆连接件B142、光电触发件B131沿导轨B51向上运动，直到光电触发件B131触发上方的槽型光耦，贯穿轴式丝杆电机B14上的丝杆上升到最高处停住。由机械手或者人手将紧密扣合的芯片B22、排管座B25、八连排管、管盖B26取出，丢弃在废料箱中。重新放置排管座B25、八连排管、管盖B26、芯片B22等，开始一轮新的刺穿及检测分析。

结合参见图20至图23所示，作为所述废料回收箱6的一种具体实现方式，所述废料回收箱6包括回收容纳箱体，所述回收容纳箱体具有向上的开口，所述开口上设置有密封盖C2，还包括驱动装置，所述密封盖C2能够在所述驱动装置的作用下产生相对所述回收容纳箱体的直线滑动，以使所述密封盖C2具有使所述开口完全敞开的第一位置以及使所述开口完成遮盖的第二位置。该技术方案中，所述密封盖C2具有使所述开口完全敞开的第一位置以及使所述开口完成遮盖的第二位置，也即在需要投放废料时控制所述密封盖C2处于所述第一位置，在投放废料完毕时则控制所述密封盖C2处于所述第二位置，从而能够将回收箱内外有效隔离，避免对与之相邻设置的各个PCR仪器单元中的生物芯片产生不利影响，避免交叉污染。所述废料具体包括检测完毕后的芯片以及反应管等。

在一些实施方式中，所述驱动装置包括驱动电机C31、连接于所述驱动电机C31的动力输出轴上的带轮C32、与所述带轮C32间隔设置的从动轮C33以及张紧于所述带轮C32与所述从动轮C33之间的同步带C3434，所述同步带C3434上固定连接有连接板C35，所述连接板C35与所述密封盖C2固定连接，由此，通过控制所述驱动电机C31的运转与否以及旋转方向带动所述同步带C3434产生直线位移，进而通过所述同步带C3434带动与之固定连接的密封盖C2产生所述直线滑动，结构简单、紧凑，控制灵活。

最好的，所述回收容纳箱体包括底板C12，所述底板C12与所述密封盖C2相对设置，所述底板C12上连接有后侧立板C13，所述驱动装置还包括驱动装置安装板C36，所述驱动电机C31、从动轮C33通过所述驱动装置安装板C36与所述后侧立板C13固定连接，如此，可以将所述驱动各装置首先通过所述驱动装置安装板C36形成一个安装整体后再与所述后侧立板C13之间进行组装，能够简化所述回收箱组装过程、提高组装效率。

在一些实施方式中，邻近所述从动轮C33处设置有第一槽型光耦C37，所述连接板C35上具有第一卡片，当所述密封盖C2处于所述第二位置时，所述第一卡片能够处于所述第一槽型光耦C37具有的槽内，此时，所述第一槽型光耦C37产生相应的控制信号反馈，以指示所述密封盖C2处于第二位置，并为控制所述驱动电机C31输出相应的判断信号。

为了保证所述密封盖C2的直线滑动过程的平稳性，优选地，所述后侧立板C13上还设有第一导轨C131，所述第一导轨C131沿着所述密封盖C2的直线滑动方向延伸，所述密封盖C2通过第一滑块(图中未示出)与所述第一导轨C131滑动连接。

可以理解的，所述回收容纳箱体还包括左侧立板C14、右侧立板C15、前侧立板C16，所述左侧立板C14及所述右侧立板C15分别处于所述后侧立板C13的两侧且连接于所述底板C12的顶面上，优选地，所述回收容纳箱体内还设有抽拉底座C4，其具有底座容纳腔，所述底座容纳腔中坐落有移动桶C8，所述移动桶C8能够被从所述底座容纳腔内取出，以实现内部存储的废料在达到预设量后取出并进行后续的回收处理，所述抽拉底座C4上连接有所述前侧立板C16，所述抽拉底座C4具有处于所述回收容纳箱体内的收纳位置以及处于所述回收容纳箱体外的拉出位置，当所述抽拉底座C4处于所述收纳位置时，所述左侧立板C14、右侧立板C15、前侧立板C16及后侧立板C13共同围设形成所述回收容纳箱体的侧立壁。

在一些实施方式中，所述抽拉底座C4包括底座底板C41、底座后板C42、底座左板C43、底座右板C44、底座前板C45，其中，所述底座左板C43、底座右板C44分别通过导轨滑动组件C46与所述左侧立板C14、右侧立板C15形成滑动连接，所述前侧立板C16与所述底座前板C45连接，通过在所述抽拉底座C4的左右两侧设置两条所述导轨滑动组件C46，能够使所述抽拉底座C4的抽拉过程更加平稳。所述导轨滑动组件C46包括第二导轨以及与所述第二导轨滑动连接的第二滑块，其中所述第二导轨与所述左侧立板C14、右侧立板C15分别连接，而所述第二滑块则分别与所述底座左板C43以及底座右板C44连接。

作为一种更优的实时方式，所述抽拉底座C4内设有引导板C47，所述引导板C47与所述底座后板C42平行间隔设置，所述引导板C47的顶部具有导向斜面，以能够对所述移动桶C8向所述底座容纳腔内的坐落安装形成导向，且所述引导板C47与所述底座后板C42之间设置有第一弹簧C48，所述第一弹簧C48能够迫使所述引导板C47具有远离所述底座后板C42的直线运动趋势，从而能够对所述移动桶C8的桶壁形成夹紧力，有效保证所述移动桶C8在所述抽拉底座C4内的位置可靠性。

在一些实施方式中，所述底板C12上设置有磁力吸合装置C5，在所述抽拉底座C4处于所述收纳位置时，所述磁力吸合装置C5能够对所述底座后板C42产生吸合力，例如，所述磁力吸合装置C5包括通电消磁电磁铁，当所述通电消磁电磁铁不通电(断开电源)时具有电磁力，从而对所述底座后板C42形成吸附，从而能够使所述抽拉底座C4能够可靠地处于所述收纳位置，这种设计能够在所述装置电源断电后也保证所述抽拉底座C4被可靠吸附处于收纳位置，而可以理解的，当所述抽拉底座C4由于需要取出废料而由收纳位置切换为拉出位置，所述通电消磁电磁铁将通电，从而失去对所述底座后板C42的电磁吸力。

最好的，所述底板C12上还设有缓冲装置C6，所述缓冲装置C6包括第二弹簧，在所述抽拉底座C4处于所述收纳位置时，所述第二弹簧能够施力于所述底座后板C42上以使所述抽拉底座C4具有朝向所述拉出位置的运动趋势，此时，当所述磁力吸合装置C5被控制失去响应的电磁力时，在所述第二弹簧的作用下，所述抽拉底座C4将从所述回收容纳箱体内被弹出一段距离，从而便于操作人员拉开所述抽拉底座C4，而无需在所述前侧立板C16上构造抠手位。

进一步的，所述底板C12上还设有第二槽型光耦C7，所述底座后板C42上具有第二卡片，当所述抽拉底座C4处于所述收纳位置时，所述第二卡片能够处于所述第二槽型光耦C7具有的槽内，通过所述第二槽型光耦C7的设置能够对所述抽拉底座C4的位置进行检测，并在所述抽拉底座C4处于所述收纳位置时，反馈相应的信号至所述磁力吸合装置C5使其产生相应的吸合力，保证所述抽拉底座C4可靠处于所述收纳位置。

在一些实施方式中，所述左侧立板14和/或右侧立板15上设有光电传感器141，用于检测所述抽拉底座4中是否具有所述移动桶8并能够对所述移动桶8中是否装有垃圾袋进行检测，能够发出相应的提示信息提示所述废料回收箱的使用状态，例如移动桶8及垃圾袋是否处于预定位置。

在一些实施方式中，所述密封盖C2上设置有紫外灯板C22，所述紫外灯板C22的紫外线发射面朝向所述开口，以对处于所述移动桶C8内的废料进行紫外线消毒灭菌，进一步防止交叉污染。

进一步的，所述密封盖C2上设置有料位检测部件C23，用于检测所述回收容纳箱体内的废料存储量，所述料位检测部件C23例如可以是漫反射光电传感器。

在一些实施方式中，所述密封盖C2与所述开口之间设有密封条(图中未示出)，以进一步提升所述密封盖C2的密封作用。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。以上仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种生物芯片分析仪，其特征在于，包括机架(1)，所述机架(1)上装设有PCR扩增装置(2)、芯片上料装置(3)、样本检测装置(4)，所述PCR扩增装置(2)包括第一壳体(21)、加热平台(22)，所述加热平台(22)具有处于所述第一壳体(21)内的缩回位置以及处于所述第一壳体(21)外的伸出位置，所述第一壳体(21)的顶部构造有待检测样本放置区域(23)，还包括转移装置(5)，所述转移装置(5)能够将处于伸出位置的所述加热平台(22)上的样本转移至所述待检测样本放置区域(23)、将所述样本由所述待检测样本放置区域(23)转移至所述样本检测装置(4)中，并能够将所述芯片上料装置(3)中的芯片转移至所述样本检测装置(4)中。

2.根据权利要求1所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述机架(1)上还装设有废料回收箱(6)，所述转移装置(5)还能够将所述样本检测装置(4)中的芯片和/或样本转移至所述废料回收箱(6)内。

3.根据权利要求1或2所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述转移装置(5)包括架设于所述机架(1)上方区域的第一导轨(51)、第二导轨(52)，所述第一导轨(51)设置两条，两条所述第一导轨(51)彼此平行设置且分别处于所述第二导轨(52)的长度两端，所述第二导轨(52)能够沿着所述第一导轨(51)的长度延伸方向直线往复运动，所述第二导轨(52)上滑动连接有上料手爪装置。

4.根据权利要求3所述的生物芯片分析仪，所述上料手爪装置包括电动夹爪(A1)，所述电动夹爪(A1)具有能够相对或者相背运行的第一平动爪(A11)、第二平动爪(A12)，所述第一平动爪(A11)上连接有第一夹持块(A2)，所述第二平动爪(A12)上连接有第二夹持块(A3)，所述第一夹持块(A2)朝向所述第二夹持块(A3)的一侧构造有第一排管夹持部(A21)，所述第二夹持块(A3)朝向所述第一夹持块(A2)的一侧构造有第二排管夹持部(A31)；所述第一夹持块(A2)上还构造有第一芯片夹持部(A22)，所述第一芯片夹持部(A22)处于所述第一排管夹持部(A21)的上方，所述第二夹持块(A3)上还构造有第二芯片夹持部(A32)，所述第二芯片夹持部(A32)处于所述第二排管夹持部(A31)的上方。

5.根据权利要求4所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述第一排管夹持部(A21)包括朝向所述第二排管夹持部(A31)一侧延伸凸起的凸块，所述第二排管夹持部(A31)包括与所述凸块位置对应的凹槽。

6.根据权利要求5所述的生物芯片分析仪，其特征在于，用于夹持八连排管组件，所述八连排管组件包括八连排管本体(A41)以及用于固定所述八连排管本体(A41)的排座(A42)，所述八连排管本体(A41)的管口密封连接有管盖(A43)，所述排座(A42)的长度第一端设有与所述凸块对应的排座凹槽(A421)，所述排座(A42)的长度第二端设有与所述凹槽对应的排座凸块(A422)。

7.根据权利要求4所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述第一芯片夹持部(A22)包括第一芯片卡槽，所述第二芯片夹持部(A32)包括第二芯片卡槽。

8.根据权利要求7所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述第一芯片卡槽中还插装于定位销(A23)，所述定位销(A23)沿所述上料手爪装置使用方位的竖直方向穿行所述第一芯片卡槽，以对微流控芯片(A6)形成水平定位；和/或，所述第二芯片卡槽中还插装于定位销(A23)，所述定位销(A23)沿所述上料手爪装置使用方位的竖直方向穿行所述第二芯片卡槽，以对微流控芯片(A6)形成水平定位。

9.根据权利要求1所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述机架(1)上还装设有储液装置(7)，所述储液装置(7)具有储液壳体(71)以及处于其内的储液盒(72)，所述储液盒(72)能够由所述储液壳体(71)内弹出。

10.根据权利要求1所述的生物芯片分析仪，其特征在于，所述芯片上料装置(3)包括芯片料盒(31)以及处于所述芯片料盒(31)一侧的芯片上料部件(32)，所述芯片料盒(31)具有用于叠装芯片的叠装腔，所述芯片料盒(31)的一侧具有升降通道(311)，所述升降通道(311)将所述叠装腔与所述芯片料盒(31)的外部贯通，所述芯片上料部件(32)包括芯片托爪(321)，所述芯片托爪(321)伸入所述升降通道(311)内。

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