[实用新型]一种用于扇形离心式微流体芯片的托盘结构

说明书

本实用新型涉及一种用于扇形离心式微流体芯片的托盘结构，其包括采用中心对称的一体式圆盘型结构的芯片托盘，芯片托盘包括芯片底部支撑面、芯片径向定位柱和方位角方向定位柱、磁铁安装位、磁铁、顶阀柱以及托盘圆柱槽；芯片底部支撑面为微流体芯片定位和功能的基准面；芯片径向定位柱和方位角方向定位柱竖直设置在芯片底部支撑面上表面；磁铁安装位为凹陷设置在芯片底部支撑面上表面内的凹槽；磁铁其内嵌入磁铁安装位内，磁铁的上表面与芯片底部支撑面的上表面处于同一平面；顶阀柱设置在芯片底部支撑面上表面，其高于芯片径向定位柱和方位角方向定位柱；托盘圆柱槽垂直设置在芯片底部支撑面下表面，托盘圆柱槽的圆心与芯片底部支撑面的圆心同心。

技术领域

本实用新型涉及一种离心式微流控系统，特别是关于一种用于扇形离心式微流体芯片的托盘结构。

背景技术

离心式微流控芯片是指以微机电加工技术为依托，将化学分析的采样、预处理、提取、混合及检测等过程中所需使用的阀、流动管道、混合反应器、加热器、分离装置、检测器等部件微型化，并集成到一张CD光盘、碟片形状的芯片上。由于离心式微流控芯片通常为扁平的圆形，与光盘相似，故离心式微流控芯片也通常被称作CD式芯片或碟式芯片。

离心式微流控系统是在芯片上以离心力为液流驱动力，实现对液流检测分析的微流控体系。该项技术可追溯至20世纪60年代末，Anderson等人于1969年报道了一款离心式的分析仪，该仪器中样品和试剂被加入碟片的中央，碟片离心后可使样品和试剂流入外侧的小室，并通过电机的旋转可以让外侧处于同一半径的各个小室依次经过光源处，最后检测记录反应结果，从而实现多个样本的同时分析(Anderson,1969a,b)。此后，不同研究组及公司开始进入到离心式分析仪的研发中，而研发目的也逐渐从仅用于科学研究转为尝试用于临床的生化检测、免疫分析等。在实际应用中，还可通过芯片设计和离心程序的控制等，将样品处理、生化(或者免疫、核酸)反应、结果检测等单元操作集成于一张芯片中，也可将多个检测单元结构放射状排列于一张芯片中以并行处理、分析多个样品(Gorkin et al.,2010)。也有研究者提出将圆形碟式芯片分隔为多个不同的半圆形、四分之一圆形等不同角度的扇形芯片，如申请公布号为CN106124252A和CN205176030U所描述的扇形芯片，这种结构可以同时进行多张芯片(对应多份样品)的同时并行检测，通量更高、也更节省空间。

这些离心式碟式芯片中均需涉及用于承载、固定且带动碟式芯片旋转的托盘，例如申请公布号为CN103512847A和CN104833812A的两份专利公开了类似光驱托盘的方案(如图1a～图1d所示)：包括一种中央为凹型的电机托盘配合芯片转轴为凸型结构的方案、一种在圆环状旋转托盘上方设置弹簧舌状的锁紧装置。这些方案利用了碟式芯片布局上绕中心轴接近对称分布、运动控制上绕中心轴旋转的特性，均采取了对芯片中心区域进行固定的方案。

但这些方案只适用于整体为圆片状的微流体芯片，无法适用于非中心对称的微流体芯片,如扇形、梯形微流体芯片。因此有研究者探索了在单一离心式转盘上同时执行多种生化及免疫检测的方案设计，如公布号为CN203519617U所示的专利，其公布了采用“至少一种配重体组合于所述载体承载盘上”的离心式托盘，采用了框式“载体上盘”与“载体承载下盘”配合的方式(如图2所示)。该方案限制了芯片在径向距离和方位角两位维度的运动，但并未给出在高度方向的限定方案，同时并未给出托盘与电机的连接固定方式。

因此，针对当前可并行检测的扇形微流体芯片方案，需要设计相应配套的托盘结构，该托盘结构应可在径向距离、方位角和高度三个维度上对扇形微流体芯片进行固定，并提供与离心电机等设备的可靠轴端联接，该托盘结构将确保扇形微流体芯片只产生在水平面内、沿方位角的快速旋转运动，且应注意避免正反转换向中的角度间隙。还应具备消除电机热量轴向传导、配合微流控芯片工作(如公布号为CN106195321A所述的液体释放)等相应的功能。

发明内容