本發(fā)明涉及離心式微流控領域的進樣問題，具體而言本發(fā)明提供了一種面向離心式微流控芯片的多組分高精度自動進樣系統(tǒng)。

背景技術：

離心式微流控芯片不需要繁雜的外圍驅動設備，只需要調節(jié)轉速就能控制驅動力，進而控制流體運動，且不受地球引力的約束，因而具有極大的優(yōu)越性，得到了廣泛研究與應用。

在離心式微流控相關自動化儀器設備中，芯片進樣問題，尤其是在芯片已經(jīng)裝夾在旋轉平臺上后，在反應過程中需要在不同區(qū)域自動隨時精確添加多種樣品的進樣問題，一套多組分高精度并且能在任意位置自動進樣的系統(tǒng)顯得必不可少。本發(fā)明利用注射盤與芯片的旋轉交互式關系創(chuàng)造性地設計了一套專門面向離心式微流控芯片進樣問題的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多組分、高精度且能自動進樣的優(yōu)點，更重要的是它能對芯片任意位置進行進樣，完美地解決了離心式微流控芯片的復雜進樣問題。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是提供一種面向離心式微流控芯片任意位置的多組分高精度自動進樣系統(tǒng)。

本發(fā)明提供了一種進樣系統(tǒng)，其包括絲杠傳動機構1、壓頭2、特制注射器系統(tǒng)3、注射盤4、針尖5、電機芯片連接套6、微流控芯片7和伺服電機8。

所述絲杠傳動機構1固結于注射盤4內中，絲杠傳動機構1的絲杠螺母與壓頭2連接，在注射盤4上以中心對稱方式排布有多組特制注射器系統(tǒng)3，特制注射器系統(tǒng)通過彈簧作用力懸置于注射盤4空腔內，特制注射器系統(tǒng)3到注射盤4中心o2的距離為r2；所述針尖5與特制注射器系統(tǒng)3連接且通過注射盤4臺階孔伸出下端面；絲杠傳動機構1可帶動壓頭2實現(xiàn)360°旋轉以滿足對注射盤4上所有特制注射器系統(tǒng)的控制，絲杠傳動機構1由伺服電機控制，伺服電機精度以及絲杠導程根據(jù)進樣精度選取。

所述微流控芯片7置于注射盤7下方且距針尖5適當距離，微流控芯片7上需要注射的最遠區(qū)域距微流控芯片7中心距離為r1，微流控芯片7中心o1到注射盤4中心o2距離為o1o2，微流控芯片7上待注射區(qū)域到芯片中心距離為r，r與o1o2夾角為θ1，r2與o1o2夾角為θ2，滿足r2≥o1o2以保證特制注射器系統(tǒng)3可達到微流控芯片7上所有需注射的區(qū)域；伺服電機8通過電機芯片連接套6與微流控芯片7連接置于芯片下方并驅動芯片實現(xiàn)回轉運動。

上述面向離心式微流控芯片任意位置的多組分高精度自動進樣系統(tǒng)的工作過程為：當微流控芯片7上某一區(qū)域需要注射試劑時，需確定微流控芯片7和注射盤4的相對位置，通過和rcosθ1+r2cosθ2＝o1o2即可求得待注射區(qū)域和特制注射器系統(tǒng)3相對o1o2的偏角θ1和θ2(對應的偏角θ1和θ2有兩組可行解，根據(jù)控制系統(tǒng)的設定來選擇某一組解來驅動微流控芯片7和注射盤4的轉動到指定位置)。伺服電機驅動微流控芯片7到達指定位置，后伺服電機驅動注射盤4轉動使得第一種待注射試劑對應的特制注射器系統(tǒng)3到達指定位置；伺服傳動系統(tǒng)1帶動壓頭2運動到對應特制注射器系統(tǒng)上方，在伺服傳動系統(tǒng)1的驅動下壓頭1帶動注射器推桿活塞下壓預設距離，第一種試劑被注入芯片對應區(qū)域；后伺服傳動系統(tǒng)1驅動壓頭升起，特制注射器系統(tǒng)在外圍彈簧作用下自動回彈，完成首次試劑注射過程。

保持微流控芯片7位置不變，重復第一種試劑的注射過程直至本區(qū)域所需的所有試劑均注射完成；后依次重復上述微流控芯片7上待注射區(qū)域的注射過程，完成芯片上所有待注射區(qū)域的注射過程。

本發(fā)明通過絲杠精確傳動實現(xiàn)了精確進樣功能，通過芯片主軸伺服電機和注射盤主軸伺服電機的聯(lián)動實現(xiàn)了指定區(qū)域的多組分注射，三個伺服電機的同時聯(lián)動實現(xiàn)了離心式微流控芯片上任意位置的多組分高精度自動進樣功能。本發(fā)明利用注射盤與芯片的旋轉交互式關系創(chuàng)造性地設計了一套專門面向離心式微流控芯片進樣問題的系統(tǒng)，該系統(tǒng)具有多組分、高精度且能自動進樣的優(yōu)點，更重要的是其能對芯片任意位置完成進樣過程，很好地解決了離心式微流控芯片的復雜進樣問題。

附圖說明

圖1表示的是整個注射系統(tǒng)的前視圖。

圖2表示的是芯片與注射盤聯(lián)動示意圖。

圖3表示的是整個系統(tǒng)的俯視圖，反應了芯片與注射盤的相對位置關系。

圖中，1-絲杠傳動機構、2-壓頭、3-特制注射器系統(tǒng)、4-注射盤、5-針尖、6-電機芯片連接套、7-微流控芯片和8-伺服電機。

具體實施例

下面將結合附圖所示實施例對本發(fā)明做進一步具體說明：

參閱圖1，本發(fā)明包括絲杠傳動機構1、壓頭2、特制注射器系統(tǒng)3、注射盤4、針尖5、電機芯片連接套6、微流控芯片7和伺服電機8。首先，為了實現(xiàn)注射區(qū)域能覆蓋芯片整個區(qū)域，尺寸設計上滿足了r2≥o1o2，然后通過和rcosθ1+r2cosθ2＝o1o2確定了θ2和θ1。最后，將所需要注射的區(qū)域和相關注射藥品的位置關系明確后編程輸入控制機構，同時控制絲杠傳動機構的伺服電機、注射盤的伺服電機以及芯片的伺服電機。

儀器工作開始后，芯片開始轉動，當需要對某區(qū)域進行藥品注射時，芯片主軸電機停止轉動到預定參考位置，注射盤主軸電機開始運動，一直到第一種所需試劑針管運動到注射區(qū)域，絲杠傳動系統(tǒng)開始工作，壓頭下壓預設距離，預設定量試劑注入芯片，注入完成后壓頭上升，針管在外圍彈簧作用下彈出，注射盤繼續(xù)開始轉動，一直到所需第二種試劑的針管到達注射區(qū)域，然后注入往復循環(huán)一直到該區(qū)域注射完成，此時完成了第一個注射區(qū)域的注射，然后芯片開始轉動，反應進行，直到需要再次注射時，第二注射區(qū)域到達指定位置，然后相同步驟開始完成所需注射，以此往復循環(huán)直到完成所有需要注射區(qū)域的注射，反應結束。

該注射系統(tǒng)實現(xiàn)了對于離心式微流控芯片的任意位置的多組分高精度自動進樣功能。

技術特征：

技術總結
本發(fā)明涉及微流控進樣領域的一種面向離心式微流控芯片的多組分自動進樣系統(tǒng)，它包括絲杠傳動機構1、壓頭2、特制注射器系統(tǒng)3、注射盤4、針尖5、電機芯片連接套6、微流控芯片7和伺服電機8。本發(fā)明通過絲杠傳動機構能對特制注射器實現(xiàn)自動精確注入功能，特制注射器系統(tǒng)能實現(xiàn)注射后的自動彈回功能，同時在注射盤與芯片的相對位置和大小設計上保證了注射區(qū)域覆蓋了芯片的所有區(qū)域，最后通過同時控制芯片和注射盤的轉動以及絲杠傳動機構，實現(xiàn)了離心式微流控芯片上任意位置的多組分高精度自動進樣功能。

技術研發(fā)人員：何洋;呂湘連;苑偉政;周興攀;曹小寶;盧宇超;王圣坤;楊儒元;常洪龍
受保護的技術使用者：西北工業(yè)大學
技術研發(fā)日：2017.07.14
技術公布日：2017.11.07