[发明专利]全自动多指标联合检测微流控芯片及装置

权利要求书

1.全自动多指标联合检测微流控芯片及装置，其特征在于：包括微流控芯片模块、温控模块、芯片固定模块、流体控制模块、试剂存储与释放模块、图像检测模块和控制与通信模块；本装置以微流控芯片模块为核心，完成检测过程中的混合、清洗、废液收集过程，微流控芯片模块配合温控模块完成化学发光酶联免疫吸附过程；芯片固定模块由计算机操控，完成微流控芯片模块的固定，并完成微流控芯片模块与流体控制模块的对接；流体控制模块完成微流控芯片模块内所需的全部流体控制；试剂存储与释放模块用于存储和定量释放多种反应试剂；图像检测模块检测实验结果并传输给计算机；控制与通信模块控制仪器整体的动作，上位机负责人机交互，并通过通信模块传达用户指令，同时控制与通信模块将相机的图像采集结果传输给计算机，由计算机进行数据分析，从而完成全自动的检测过程；

微流控芯片模块从上至下各层为试剂接收单元（1）、芯片顶部盖板（2）、芯片功能结构层（3）、废液存储层（4）；各层之间通过双面胶粘接键合；微流控芯片模块内还包括芯片微球反应器（5）；试剂接收单元（1）是一个内壁为圆锥形的漏斗形槽，漏斗形槽的末端为一小孔；试剂接收单元（1）通过芯片顶部盖板（2）的小孔和芯片功能结构层（3）连接；试剂接收单元（1）的漏斗形槽与芯片功能结构层（3）的通道（42）之间形成混合腔，当漏斗形槽内加入多种试剂时，精密流体驱动系统（20）驱动试剂在漏斗形槽与通道内来回流动多次，完成试剂的混合过程；芯片功能结构层（3）包括通道（42）、微球反应器反应腔（43）、隔热槽（44）和废液腔（45）四个结构单元；通道（42）的前部和芯片顶部盖板（2）上的小孔连接，此小孔为连接试剂接收单元（1）的进液口；通道（42）中间连接微球反应器反应腔（43），微球反应器反应腔（43）是在通道（42）上膨胀出的多个小腔室，用于容纳微球反应器（5）；微球作为反应载体，单个芯片内此腔室可以设计多组，每个微球反应器反应腔（43）的微球反应器（5）固定特定的抗体从而完成多指标检测；微球反应器反应腔（43）使单个微球反应器（5）固定在一定区域，同时各微球反应器（5）之间不会相互影响；同时微球四周没有与芯片硬接触，整个球体均能参与反应；

流体驱动系统包括普通流体驱动系统（19）与精密流体驱动系统（20）；精密流体驱动系统（20）气路始于精密流体导气管（21），通过导气通道分别连接至精密泵入口阀（22）、精密泵（23）和精密泵出口阀（24）；精密泵控制盒能接收控制与通信模块的指令，从而驱动精密泵入口阀（22）、精密泵（23）和精密泵出口阀（24）；普通流体驱动系统（19）气路始于普通真空泵导气管（50），通过导气通道分别连接至真空泵气阀（25）、普通真空泵（26）；真空泵气阀（25）、普通真空泵（26）由控制与通信模块驱动控制；精密流体驱动系统（20）、普通流体驱动系统（19）、芯片通道（42）与废液腔（45）之间形成的气密通道对流体进行驱动，其中精密流体驱动系统（20）用于精密控制流体，完成试剂间混合、驱动试剂进入反应区、反应间混合、废液排出；普通流体驱动系统（19）通过高速负压气流清除残留试剂，同时通过气流干燥微球反应器反应腔（43）和通道（42）；实现高效清洗；试剂存储与释放模块包括滴瓶（27）、滴瓶固定（28）、滑块连接（29）、试剂移动滑台（30）、试剂移动触控开关（31）、试剂移动光栅（32）、试剂移动光耦（33）、试剂释放滑台（34）、试剂释放滑台连接件（35）、试剂释放滑台触控开关（36）、试剂释放滑台光栅（37）、试剂释放滑台光耦（38）、试剂释放挤压件（39）；

试剂存储与释放模块中不同的试剂分别存储在不同的滴瓶（27）中，五个滴瓶（27）分别插入滴瓶固定架（28）上；滴瓶固定架（28）为半包围结构，凸出的圆筒结构包裹住滴瓶（27）的大部分区域，用于固定滴瓶（27），使挤压时滴瓶（27）不容易发生扭曲，挤压面的开口和上部开口使得挤压时滴瓶（27）易于形变，上部开口同时便于更换滴瓶（27）；滴瓶（27）固定架（28）固定在滑块连接（29）上，滑块连接（29）固定在试剂移动滑台（30）上，试剂移动滑台上的滑块由电机驱动带动滴瓶固定架（28）运动，滴瓶固定架（28）运动的位置通过试剂移动触控开关（31）确定初始位置，试剂移动滑台（30）的滑块上固定有试剂移动光耦（33），试剂移动光耦（33）与试剂移动光栅（32）上的窄缝配合定位，每个滴瓶（27）均有一光栅（32）上的窄缝与之对应，当光耦移动到试剂移动光栅（32）上的窄缝上时，相应的滴瓶（27）处于试剂接收装置（1）的正上方，试剂释放挤压件（39）处于滴瓶（27）的正后方；

接触滴瓶（27）的面为扁平状弧面；试剂释放挤压件（39）固定在试剂释放滑台连接件（35）上，试剂释放滑台连接件（35）固定在试剂移动滑台（30）的滑块上，滑块由电机驱动，使试剂释放挤压件（39）做前后运动，同时通过试剂释放滑台触控开关（36）确定初始位置，试剂释放滑台光栅（37）与试剂释放滑台光耦（38）和通信与控制系统配合控制挤压的试剂量；

芯片固定模块包括微流控芯片底座（9）、芯片固定电机（10）和流体驱动对接电机（11）；

芯片固定电机（10）包括一个直流双轴直线电机一（14）与芯片施压零件（15）；芯片施压零件（15）固定在直流双轴电机一（14）的直流电机滑块上，直流双轴直线电机一（14）能够驱动直流电机滑块运动从而带动芯片施压零件（15）运动，芯片施压零件（15）靠近微流控芯片的一侧为一个直角槽，直角槽的垂直面与芯片左侧面平齐；芯片固定电机（10）负责固定芯片的一侧，并且使导热铝块（6）与微流控芯片紧密接触；

流体驱动对接电机（11）包括直流双轴电机二（16）、真空吸盘转接件（17）和真空吸盘（18）；真空吸盘转接件（17）固定在直流双轴电机二的直流电机滑块上；真空吸盘固定在真空吸盘转接件（17）上，真空吸盘转接件（17）的顶部分别连接着精密泵导气管与普通真空泵导气管；两个真空吸盘（18）中间的开孔分别正对芯片顶层盖板两个流体驱动系统连接孔；流体驱动对接电机（11）负责固定芯片的另一侧，并且使微流控芯片的气路与流体控制模块的气路相连；

芯片固定模块还包括微流控芯片底座（9）、芯片底座固定板（12）和楔形体（13）；微流控芯片底座（9）固定在芯片底座固定板（12）上，固定在芯片底座固定板（12）固定在楔形体（13）上；楔形体（13）靠近微流控芯片模块的试剂出口通道的一侧高，靠近微流控芯片模块的试剂入口通道的一侧低；楔形体（13）使微流控芯片模块在工作时处于一斜面上，样品导入口方向偏低，样品导出口方向偏高；

微流控芯片底座（9）左侧较高，用来固定温控模块，右侧为一槽，用来容纳废液存储层（4）；废液存储层（4）向下凸出与微流控芯片底座（9）的槽之间形成一滑轨；同时楔形体（13）造成的斜面使芯片放置时自然的滑动到微流控芯片底座（9）底部，再由芯片固定电机固定；

同时楔形体（13）带入的倾角，能避免试剂在反应过程中试剂由于毛细作用向废液腔（45）泄漏。