CN219092095U - 进样装置及包括该装置的微流控设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种进样装置，其包括进样压头，其设置有至少一个吸盘；压头支架，其与进样压头滑动连接并支撑进样压头；推进滑块，其与进样压头连接，进样压头相对于推进滑块在第一纵向位置和第二纵向位置之间运动；弹性元件，其设置在进样压头和推进滑块之间，并使进样压头偏压向第一纵向位置；以及驱动器，其驱动推进滑块的移动。本实用新型还提供一种包括该进样装置的微流控设备。该进样装置只通过一个直线运动，实现吸盘压紧、吸盘放松和吸盘避位功能，结构简单可靠，工作空间小。当进样装置包括两个吸盘时，该进样装置可实现同时在不同芯片上进行加样，显著提高了加样效率。

Description

进样装置及包括该装置的微流控设备

技术领域

本实用新型涉及进样装置，具体涉及用于芯片盘的进样装置以及包括该进样装置的微流控设备。

背景技术

微流控芯片可以用于如生物医学、新药合成与筛选、食品检验、环境监测等重要应用领域。微流控技术在生物分析领域的应用主要集中在核酸分离和定量、DNA 测序、基因突变、基因差异表达分析、单分子检测、单细胞分析等。微流控技术使用的分析样品的量仅几微升至几十微升，被分析的物质的浓度可低至皮摩尔或飞摩尔级。

微流控分析设备通常包括样本加载器。例如，样本加载器包括能够在第一位置与第二位置之间运动的臂，在第一位置，样本加载臂从样本流体储箱中吸出样本流体，绕线运动，然后在第二位置将样本流体分配到芯片盘上存在的腔室上。该样本加载器围绕其固定端做圆弧运动，占据较大的工作空间，不利于设备的小型化，尤其是在该设备的冲洗器、密封器等均以类似结构设置时更是如此。此外，样本加载臂在加样时处于悬垂状态，可能存在不期望的移动，而影响加样的准确性和稳定性。

有鉴于此，本领域需要一种改进的加样装置以克服现有技术中存在的上述缺陷。

实用新型内容

本实用新型的一个方面提供一种进样装置，用于为芯片盘加样，其包括进样压头，所述进样压头设置有至少一个吸盘；压头支架，所述压头支架与所述进样压头滑动连接并支撑所述进样压头；推进滑块，所述推进滑块与所述进样压头连接，所述进样压头相对于所述推进滑块在第一纵向位置和第二纵向位置之间运动，在第一纵向位置，所述吸盘脱离所述芯片盘，在第二纵向位置，所述吸盘与所述芯片盘接触；弹性元件，其设置在所述进样压头和所述推进滑块之间，并使所述进样压头偏压向第一纵向位置；以及驱动器，所述驱动器驱动所述推进滑块的移动。

在一些实施方式中，所述进样装置还包括底座，所述底座上设有导轨，所述压头支架能够沿所述导轨滑动。

在一些实施方式中，所述进样压头包括第一滑动销，所述压头支架包括第一滑槽，所述进样压头通过第一滑动销在所述第一滑槽内的滑动而与所述压头支架滑动连接。

在一些实施方式中，所述进样压头包括第二滑动销，所述推进滑块包括第二滑槽，所述进样压头通过第二滑动销在所述第二滑槽内的滑动而相对于所述推进滑块在第一纵向位置和第二纵向位置之间运动。

在一些实施方式中，所述第一滑槽为直线形，并且所述第二滑槽为弧形。

在一些实施方式中，所述进样压头包括两个吸盘，所述两个吸盘在所述进样压头处于第二纵向位置时与芯片盘接触，所述芯片盘包括多个芯片，每个芯片包括加样口和负压口，每个所述吸盘覆盖一个芯片的负压口。

在一些实施方式中，所述驱动器驱动所述推进滑块在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，所述进样压头的至少一部分位于托盘组件上方，在第二位置，所述进样压头的任何部分均不位于托盘组件的上方。

在一些实施方式中，所述驱动器包括位置传感器（例如光电传感器），用于感应所述推进滑块是否处于所述第一或第二位置。

在一些实施方式中，所述吸盘与负压生成装置气体连通，并且所述进样压头还设置有与加样泵以及样本储存液流体连通的进样针。

本实用新型的另一个方面提供一种微流控设备，其包括芯片盘，所述芯片盘包括多个芯片，每个芯片包括加样口和负压口；托盘组件，用于承托和定位所述芯片盘；以及本文所述的任一种进样装置。

该进样装置只通过一个直线运动，即可实现吸盘压紧、吸盘放松和吸盘避位功能，结构简单可靠，工作空间需求小。通过将吸盘压住芯片的进样负压口，通过柱塞泵（或注射泵）产生定量的负压，可实现将样本按精确的流速加载到芯片上。当进样装置包括两个吸盘时，该进样装置可实现同时在不同芯片上进行加样（例如每个芯片加入不同的样本，例如处理试剂和密封油），显著提高了加样效率。

附图说明

本实用新型将参考附图进行更详细的描述。需要注意的是，图示的方案仅作为本实用新型实施方式的代表性示例，并且为更清楚地阐释示例性实施方式的细节，附图中的元件并非按实际尺寸等比例绘制，实际元件的数量可以变化，实际元件的相对位置关系与图示基本保持一致，并且某些元件并未示出。在存在多个实施例的情况下，当在之前实施例中已描述的一个或多个特征也可以适用于另一个实施例时，为简要起见，在后的一个或多个实施例不再赘述这些可重复适用的特征，该在后的一个或多个实施例应被理解为已描述了这些可重复适用的特征，除非另有说明。本领域技术人员在阅读本实用新型后将意识到，在一个图中显示的一个或多个特征可以与在另一个图中的一个或多个特征组合，以构建出一个或多个未在附图中具体示出的替代性实施方式，这些替代性实施方式也构成本实用新型的一部分。

图1 示意性显示根据本实用新型的一个实施方式的进样装置及其与芯片盘在完全避位状态下的位置关系。

图2示意性显示了图1的进样装置的局部细节。

图3显示根据本实用新型的一个实施方式的进样装置与芯片盘接触时的状态示意图。

图4显示根据本实用新型的一个实施方式的进样装置与芯片盘分离时的状态示意图。

图5显示根据本实用新型的一个实施方式的进样装置的进样压头的加样针和吸盘的管路连接方式。

图6显示可以与本实用新型的一个实施方式的进样装置配合使用的芯片盘的俯视图。

具体实施方式

以下结合附图详细描述本实用新型的示例性实施方式。需要理解的是，本实用新型的范围不限于所公开的实施方式，本领域技术人员在阅读本实用新型公开的内容后，基于本实用新型的启示，可对这些示例性实施方式进行修改和变化，而无需付出创造性劳动，这些修改与变化意在被包含在所附权利要求书概括的范围内。

图1 示意性显示根据本实用新型的一个实施方式的进样装置100及其与芯片盘2在完全避位状态下的位置关系。芯片盘2安装在托盘组件3上并由定位电机1驱动而转动。图2示意性显示了该进样装置100的局部细节。参考图1和图2，进样装置100包括进样压头14，其设置有加样针15和两个吸盘13。加样针15通过紧定螺钉16固定至进样压头14。加样针15与样本加注管10流体连通，每个吸盘13与负压管11气体连通。进样装置100包括压头支架4，其支撑进样压头14，并具有第一滑槽30，第一滑槽30大体呈直线型，并且优选与水平方向平行。进样压头14包括第一滑动销17，第一滑动销17被装配在第一滑槽30中并可沿第一滑槽30滑动，因而进样压头14能够相对于压头支架4移动。

进样装置100还包括推进滑块19，其包括大体呈弧形的第二滑槽33，进样压头14包括第二滑动销21，因而进样压头14能够相对于推进滑块19在第一纵向位置和第二纵向位置之间运动。当在第一纵向位置时，第二滑动销21位于弧形的第二滑槽33的底部，此时进样压头14靠近芯片盘2的一端处于纵向上的最大位置，因而能够脱离芯片盘2。当在第二纵向位置时，第二滑动销21处于弧形的第二滑槽33的顶部，此时进样压头14靠近芯片盘2的一端处于纵向上的最小位置，因而吸盘13能够接触芯片盘2实现加样步骤。在第一纵向位置，进样压头14相对于第一滑槽30的延伸方向倾斜（如图1或图4所示的状态），而在第二纵向位置，进样压头14平行或基本上平行于第一滑槽30的延伸方向（如图3所示的状态）。

在该实施例中，在进样压头14和推进滑块19之间设置有弹性元件18（例如弹簧18）。例如，弹簧18可套设在固定销20上。弹簧18被设置成使进样压头14偏压向第一纵向位置，因而进样压头14处于与芯片盘2脱离的状态。进样装置100还包括驱动器8（例如丝杠电机8），以驱动推进滑块19的移动。驱动器8驱动推进滑块19在第一位置和第二位置之间移动，其中在第一位置，进样压头14的至少一部分位于芯片盘上方（如图3或4的位置关系所示），此时进样压头14能够对芯片盘2上的不同芯片进行转换加样，而在第二位置，进样压头14的任何部分均不位于芯片盘2的上方（如图1的位置关系所示）。优选地，驱动器8包括位置传感器（如光电传感器）9，用于感应推进滑块19的位置，例如是否处于所述第一或第二位置。

在该实施例中，进样装置100还包括底座5，底座5上设有导轨6，因而推进滑块19能够沿导轨6滑动。优选地，驱动器8通过设置在导轨6上的滑块7来驱动推进滑块19，进而驱动进样压头14沿第一滑槽30滑动。导轨6优选为直线型并且方向与第一滑槽30的延伸方向相同。

图5示意性显示了加样压头14的加样针15和两个吸盘13a、13b分别与加样泵36/样本储存液37以及负压生成装置35（例如柱塞泵35a、35b）的连接方式。加样针15的一端用于加样，另一端通过样本加注管10与加样泵36以及样本储存液37流体连通，加样泵36为样本在样本加注管10中的流动提供动力。在一个实施例中，该样本储存液37可以是密封油。例如，在该实施例中，加样针15可以用于加载密封油。每个吸盘13通过负压接头12（图1）、负压管11与负压生成装置35（例如柱塞泵35）气体连通，因而通过控制负压生成装置35的负压强度和量，可以控制吸盘13产生的负压强度和量。值得注意的是，吸盘13在该实施例中显示为两个，其中一个与加样针15配合，而另一个可以与单独操作的移液器（未显示）配合以加载其他液体（例如反应试剂）。当进样装置100包括两个吸盘13时，该进样装置100可实现同时在不同芯片上进行加样（例如每个芯片加入不同的样本，例如反应试剂和密封油），显著提高了加样效率。在其他实施例中，吸盘13也可以设置为一个或多于两个。

图6示意性显示了可与本实用新型提供的进样装置100配合使用的芯片盘2。该芯片盘2包括多个芯片40，其围绕芯片盘2的中心径向分布。每个芯片40包括加样口42、负压口44以及分析窗口46，分析窗口46与加样口42、负压口44连通。加样口42用于加载待检测的分析物和试剂，当进样压头14的吸盘13与芯片盘2接触时，每个吸盘13覆盖并密封一个芯片40的负压口44，而加样针15对准芯片的加样口42。控制负压生成装置35的负压强度，则吸盘13能够形成特定强度的负压，以控制样本或试剂按精确的流量加载至分析窗口46。

进样装置100的工作流程概述如下。

当需要将芯片盘2装载到托盘组件3或从托盘组件3移除芯片盘2时，进样装置100需要完全避位，留出芯片盘2的上方空间（如图1所示）。此时，驱动器8处于零位，第二滑动销21在弹簧8的作用下位于弧形的第二滑槽33的底部，此时进样压头14靠近芯片盘2的一端处于纵向上的最大位置而使得进样压头14抬起。第一滑动销17处于滑槽30的远端（远离芯片盘2的一端）。

开始进样时，驱动器8带动推进滑块19向前运动，使得第一滑动销17沿滑槽30向芯片盘2滑动，当第一滑动销17到达第一滑槽30的近端（靠近芯片盘2的一端）时，进样压头14处于芯片盘2的上方，仍保持抬起状态而未接触芯片盘2。

进一步驱动推进滑块19，第二滑动销21将沿弧形的第二滑槽33从其底部向上运动直至顶部，此时第一滑动销17在第一滑槽30中转动，进样压头14开始下压，当第二滑动销21运动至第二滑槽33的顶部时，吸盘3将压紧芯片盘2的负压口44，并将其密封。同时，加样针15对准加样口42。

进样完成后，进样装置100的吸盘3和芯片盘2要分离，但不需要完全避位。驱动器8反向驱动，使得第二滑动销21沿弧形的第二滑槽33从其顶部向底部运动，因而进样压头14逐渐抬起，从而使得吸盘3与芯片盘2分离。芯片盘2由定位电机1驱动而转动定位，使下一个芯片40对准吸盘3和加样针15，驱动器8再次驱动推进滑块19，使进样压头14与芯片盘2接触。

本实用新型的另一个方面提供一种微流控设备，其包括：芯片盘2，所述芯片盘2包括多个芯片40，每个芯片40包括加样口42和负压口44；托盘组件3，用于承托和定位所述芯片盘2；以及本实用新型所述的任一种进样装置100。

以上所述皆为本实用新型实施方式的代表性示例，且仅为说明性目的提供。本实用新型预期在一个实施方式中使用的一个或多个技术特征，在不违背实施方式的目的的情况下，可以添加至另一个实施方式中，以形成改进或替代的实施方式。同理，在一个实施方式中使用的一个或多个技术特征，在不违背实施方式的目的的情况下可以被省略或替代，以形成替代的或简化的实施方式。此外，在一个实施方式中使用的一个或多个技术特征，在不违背实施方式的目的的情况下，可与另一个实施方式中的一个或多个技术特征组合，以形成改进的或替代的实施方式。本实用新型意在包括所有以上改进的、替代的、简化的技术方案。

Claims (10)

1.一种进样装置，用于为芯片盘加样，其特征在于，包括

进样压头，所述进样压头设置有至少一个吸盘；

压头支架，所述压头支架与所述进样压头滑动连接并支撑所述进样压头；

推进滑块，所述推进滑块与所述进样压头连接，所述进样压头相对于所述推进滑块在第一纵向位置和第二纵向位置之间运动，在第一纵向位置，所述吸盘脱离所述芯片盘，在第二纵向位置，所述吸盘与所述芯片盘接触；

弹性元件，其设置在所述进样压头和所述推进滑块之间，并使所述进样压头偏压向第一纵向位置；以及

驱动器，所述驱动器驱动所述推进滑块的移动。

2.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述进样装置还包括底座，所述底座上设有导轨，所述推进滑块能够沿所述导轨滑动。

3.根据权利要求1或2所述的进样装置，其特征在于，所述进样压头包括第一滑动销，所述压头支架包括第一滑槽，所述进样压头通过第一滑动销在所述第一滑槽内的滑动而与所述压头支架滑动连接。

4.根据权利要求3所述的进样装置，其特征在于，所述进样压头包括第二滑动销，所述推进滑块包括第二滑槽，所述进样压头通过第二滑动销在所述第二滑槽内的滑动而相对于所述推进滑块在第一纵向位置和第二纵向位置之间运动。

5.根据权利要求4所述的进样装置，其特征在于，所述第一滑槽为直线形，并且所述第二滑槽为弧形。

6.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述进样压头包括两个吸盘，所述两个吸盘在所述进样压头处于第二纵向位置时与芯片盘接触，所述芯片盘包括多个芯片，每个芯片包括加样口和负压口，每个所述吸盘覆盖一个芯片的负压口。

7.根据权利要求6所述的进样装置，其特征在于，所述驱动器驱动所述推进滑块在第一位置和第二位置之间移动，在第一位置，所述进样压头的至少一部分位于芯片盘上方，在第二位置，所述进样压头的任何部分均不位于芯片盘的上方。

8.根据权利要求7所述的进样装置，其特征在于，所述驱动器包括位置传感器，用于感应所述推进滑块是否处于所述第一或第二位置。

9.根据权利要求1所述的进样装置，其特征在于，所述吸盘与负压生成装置气体连通，并且所述进样压头还设置有与加样泵以及样本储存液流体连通的进样针。

10.一种微流控设备，其包括：

芯片盘，所述芯片盘包括多个芯片，每个芯片包括加样口和负压口；

托盘组件，用于承托和定位所述芯片盘；以及

权利要求1至9任一项所述的进样装置。

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