流道主动阀控机构以及微流控芯片

技术领域

本发明涉及生物检测以及免疫诊断技术领域，特别是涉及一种流道主动阀控机构以及微流控芯片。

背景技术

在临床分析时，在使用装载含有诸如血液样品和多种试剂的圆盘式微流控芯片时，血液样品或试剂在离心力的驱动下分批次的通过流道注入反应腔室内，经过一段时间反应后的液体分批次的通过流道流入废液腔内。为了防止血液样品或试剂不在反应腔内停留而直接流入废液腔内，需要在反应腔和废液腔之间的流道上设置一个主动阀控机构，用于控制流道的打开和关闭。现有技术方案中是采用直线电机方案，将直线电机固定在微流控芯片的芯片支撑盘上，通过直线电机的电机轴直线运动，对芯片的流道实现打开或关闭功能。在实际使用中直线电机重量较大，会大大增加微流控旋转驱动电机的负载，直线电机体积较大，阻碍了芯片支撑盘的小型化设计；另外直线电机随微流控芯片一起做高速旋转运动，需要在微流控芯片的芯片支撑盘上增加导电滑环为直线电机供电，增加了整个微流控芯片系统的电气复杂性，此种方式日益不满足实际应用中主动阀控的需求。

发明内容

基于此，有必要提供一种有利于微流控芯片小型化、减小微流控芯片负载，且运动部件机械结构简单，提高整个机构的可靠性的流道主动阀控机构以及微流控芯片。

一种流道主动阀控机构，包括阀控部件、限位部件以及动作部件，所述阀控部件具有阀控杆以及阀控弹性件，所述阀控杆用于活动连接于微流控芯片的芯片支撑板上以用于打开或者关闭微流控芯片的流道，所述阀控弹性件与所述阀控杆连接以用于辅助所述阀控杆复位；所述限位部件包括限位杆以及限位弹性件，所述限位杆用于活动连接于微流控芯片的芯片支撑板上，所述限位弹性件与所述限位杆连接以用于驱动所述限位杆移动，所述限位杆能够受所述限位弹性件驱动移动以对所述阀控杆进行限位；所述动作部件用于安装于微流控芯片的芯片支撑板上，所述动作部件用于对所述阀控杆施加动作以实现所述阀控杆运动，所述动作部件还用于对所述限位杆施加动作以实现所述限位杆运动。

在其中一个实施例中，所述阀控杆的延伸方向与所述限位杆的延伸方向垂直，当所述阀控弹性件处于复位状态时，所述限位弹性件处于压缩状态，且所述限位杆与所述阀控杆抵接。

在其中一个实施例中，所述动作部件包括顶起杆、顶座、复位拨杆、拨杆弹性件、拨杆基座以及顶起驱动器，所述顶起杆连接于所述顶座，所述顶起驱动器与所述顶座连接以用于驱动所述顶座运动，所述顶起杆与所述阀控杆相对设置，所述复位拨杆通过所述拨杆弹性活动连接于所述拨杆基座，所述复位拨杆用于拨动所述限位杆挤压所述限位弹性件以复位，当所述顶起驱动器驱动所述顶座朝向所述阀控杆运动时，所述顶起杆能够顶压所述阀控杆以推动所述阀控杆运动并挤压所述阀控弹性件，当所述顶起驱动器驱动所述顶座朝复位并继续远离所述阀控杆运动时，所述顶座能够挤压所述复位拨杆运动。

在其中一个实施例中，所述动作部件还包括限位导轨，所述限位导轨连接于所述拨杆基座，所述限位导轨平行于所述限位杆延伸，所述复位拨杆滑动连接于所述限位导轨。

在其中一个实施例中，所述复位拨杆呈L型结构，所述复位拨杆的第一侧臂朝向所述限位杆延伸并与所述限位杆配合，所述复位拨杆的第二侧臂朝向所述顶座延伸，所述顶座具有能够与所述复位拨杆的所述第二侧臂配合的坡面，当所述顶起驱动器驱动所述顶座远离所述阀控杆运动时，所述顶座的坡面能够挤压所述第二侧臂以推动所述复位拨杆沿着所述限位导轨移动。

在其中一个实施例中，所述动作部件还包括滚动件，所述滚动件可转动连接于所述第二侧臂的端部，所述顶座的坡面能够与所述滚动件配合。

在其中一个实施例中，当所述拨杆弹性件处于复位状态时，所述滚动件与所述顶座的非坡面位置接触配合。

在其中一个实施例中，所述限位部件还包括配合挡板，所述配合挡板连接于所述限位杆，所述复位拨杆能与所述配合挡板配合。

在其中一个实施例中，所述阀控弹性件为直线弹簧，和/或，所述限位弹性件为直线弹簧。

一种微流控芯片，包括所述的流道主动阀控机构，所述流道主动阀控机构的所述阀控杆活动连接于微流控芯片的芯片支撑板上以用于打开或者关闭微流控芯片的流道，所述限位杆活动连接于微流控芯片的芯片支撑板。

上述的流道主动阀控机构，能够对需要做高速旋转运动的微流控芯片中特定流道实现打开和关闭两种状态，并且阀控部件和限位部件是与动作部件采用分离的设计，电气部件全部在动作部件内，能使得与微流控芯片一起做旋转运动的阀控部件和限位部件小型化和轻量化，有利于微流控芯片的芯片支撑盘小型化，减小微流控芯片芯片负载，另外，阀控部件和限位部件只有简单的机械结构，可提高整个机构的可靠性。

上述流道主动阀控机构在复位状态时，阀控杆在阀控弹性件的弹性力作用下处于自然状态下，阀控杆开启微流控芯片的流道，此时，限位杆限位压缩限位弹性件，限位杆与阀控杆抵接，由于阀控杆的阻挡，因此限位杆挤压限位弹性件，限位弹性件处于压缩状态，此时阀控部件和限位部件均与动作部件处于分离状态，阀控部件和限位部件可跟随微流控芯片完成高速旋转动作。当需要关闭流道时，顶起驱动器驱动顶座朝向阀控杆方向运动以带动顶起杆逐渐接触并推动阀控杆，阀控杆挤压阀控弹性件，当阀控杆与限位杆脱离时，限位杆在限位弹性件的弹力作用下前移，前移的限位杆移动至阀控杆的端部时，限位杆对阀控杆实现限位，阀控杆实现对流道关闭，此时，顶起驱动器驱动顶座复位以带动顶起杆复位，虽然阀控杆不再受到顶起杆的推动力，但是阀控杆因限位杆的阻挡无法复位，限位杆保持阀控杆保持流道关闭状态。由于，顶起驱动器以及顶起杆脱离了阀控杆，此时，阀控部件和限位部件可跟随微流控芯片完成高速旋转动作。当需要再次开启流道时，也即使得阀控杆处于复位状态，且限位杆处于初始位置也即限位弹性件处于压缩状态，由顶起驱动器驱动顶座远离阀控杆反向运动，顶座的坡面会接触到滚动件，当顶起驱动器继续驱动顶座远离阀控杆反向运动时，顶座的坡面会逐渐推动滚动件，与滚动件连接的复位拨杆在限位导轨的限位作用下，会挤压拨杆弹性件，复位拨杆会拨动限位杆并挤压限位弹性件，限位杆逐渐从阀控杆的端面离开，此时阀控杆会在阀控弹性件的弹力作用下复位以开启流道，顶起驱动器驱动顶座复位也即回到初始的位置，复位拨杆在拨杆弹性件的弹力作用下复位。

上述流道主动阀控机构通过设置限位导轨限制复位拨杆的运动方向，复位拨杆沿着限位导轨做往复运动，以实现对限位杆的拨动和自身的复位。

上述流道主动阀控机构通过设置复位拨杆呈L型结构以及顶座上的坡面，此时，可以通过一个顶起驱动器的动作，即可实现驱动顶起杆或者复位拨杆，一个驱动器实现驱动两个动作，进一步地简化了机械结构。当顶起驱动器驱动顶座远离所述阀控杆运动时，顶座的坡面能够挤压第二侧臂，由于限位导轨的限制作用，复位拨杆推动复位拨杆沿着限位导轨移动，复位拨杆拨动限位杆移动。

上述流道主动阀控机构通过设置滚动件，将顶座的坡面与复位拨杆之间的滑动摩擦转化滚动摩擦，减小了摩擦力，提高了顶座的坡面与滚动件之间配合的顺畅性。

上述流道主动阀控机构通过设置配合挡板，复位拨杆能与配合挡板配合，当复位拨杆压缩拨杆弹性件时，复位拨杆可直接触碰到配合挡板，结构简单。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的流道主动阀控机构其中一状态示意图；

图2为本发明一实施例所述的流道主动阀控机构另一状态示意图；

图3为本发明一实施例所述的流道主动阀控机构另一状态示意图。

附图标记说明

10、流道主动阀控机构；100、阀控部件；110、阀控杆；120、阀控弹性件；200、限位部件；210、限位杆；220、限位弹性件；230、配合挡板；300、动作部件；310、顶起杆；320、顶座；321、坡面；330、复位拨杆；331、第一侧臂；332、第二侧臂；340、拨杆基座；350、限位导轨；360、滚动件；20、芯片支撑座。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1所示，本发明一实施例提供了一种流道主动阀控机构10。

一种流道主动阀控机构10，包括阀控部件100、限位部件200以及动作部件300。

阀控部件100具有阀控杆110以及阀控弹性件120。阀控杆110用于活动连接于微流控芯片的芯片支撑板上以用于打开或者关闭微流控芯片的流道。阀控弹性件120与阀控杆110连接以用于辅助阀控杆110复位。

限位部件200包括限位杆210以及限位弹性件220。限位杆210用于活动连接于微流控芯片的芯片支撑板上。限位弹性件220与限位杆210连接以用于驱动限位杆210移动。限位杆210能够受限位弹性件220驱动移动以对阀控杆110进行限位。

动作部件300用于安装于微流控芯片的芯片支撑板上。动作部件300用于对阀控杆110施加动作以实现阀控杆110运动。动作部件300还用于对限位杆210施加动作以实现限位杆210运动。

在一些实施例中，阀控杆110的延伸方向与限位杆210的延伸方向垂直，当阀控弹性件120处于复位状态时，限位弹性件220处于压缩状态，且限位杆210与阀控杆110抵接。

在一些实施例中，动作部件300包括顶起杆310、顶座320、复位拨杆330、拨杆弹性件、拨杆基座340以及顶起驱动器。顶起驱动器在附图中未示出。

请参阅图1所示，顶起杆310连接于顶座320。顶起驱动器与顶座320连接以用于驱动顶座320运动。顶起杆310与阀控杆110相对设置，复位拨杆330通过拨杆弹性活动连接于拨杆基座340。复位拨杆330用于拨动限位杆210挤压限位弹性件220以复位。当顶起驱动器驱动顶座320朝向阀控杆110运动时，顶起杆310能够顶压阀控杆110以推动阀控杆110运动并挤压阀控弹性件120。当顶起驱动器驱动顶座320朝复位并继续远离阀控杆110运动时，顶座320能够挤压复位拨杆330运动。

在一些实施例中，请参阅图1所示，动作部件300还包括限位导轨350。限位导轨350连接于拨杆基座340。限位导轨350平行于限位杆210延伸，复位拨杆330滑动连接于限位导轨350。上述流道主动阀控机构10通过设置限位导轨350限制复位拨杆330的运动方向，复位拨杆330沿着限位导轨350做往复运动，以实现对限位杆210的拨动和自身的复位。

在一些实施例中，请参阅图1所示，复位拨杆330呈L型结构。复位拨杆330的第一侧臂331朝向限位杆210延伸并与限位杆210配合。复位拨杆330的第二侧臂332朝向顶座320延伸。顶座320具有能够与复位拨杆330的第二侧臂332配合的坡面321，当顶起驱动器驱动顶座320远离阀控杆110运动时。顶座320的坡面321能够挤压第二侧臂332以推动复位拨杆330沿着限位导轨350移动。上述流道主动阀控机构10通过设置复位拨杆330呈L型结构以及顶座320上的坡面321，此时，可以通过一个顶起驱动器的动作，即可实现驱动顶起杆310或者复位拨杆330，一个驱动器实现驱动两个动作，进一步地简化了机械结构。当顶起驱动器驱动顶座320远离阀控杆110运动时，顶座320的坡面321能够挤压第二侧臂332，由于限位导轨350的限制作用，复位拨杆330推动复位拨杆330沿着限位导轨350移动，复位拨杆330拨动限位杆210移动。

在一些实施例中，请参阅图1所示，动作部件300还包括滚动件360。滚动件360可转动连接于第二侧臂332的端部，顶座320的坡面321能够与滚动件360配合。上述流道主动阀控机构10通过设置滚动件360，将顶座320的坡面321与复位拨杆330之间的滑动摩擦转化滚动摩擦，减小了摩擦力，提高了顶座320的坡面321与滚动件360之间配合的顺畅性。

在一个具体实施例中，滚动件360可以是滚轮。

在一些实施例中，请参阅图1所示，当拨杆弹性件处于复位状态时，滚动件360与顶座320的非坡面321位置接触配合。

在一些实施例中，限位部件200还包括配合挡板230。配合挡板230连接于限位杆210，复位拨杆330能与配合挡板230配合。上述流道主动阀控机构10通过设置配合挡板230，复位拨杆330能与配合挡板230配合，当复位拨杆330压缩拨杆弹性件时，复位拨杆330可直接触碰到配合挡板230，结构简单。

在一些实施例中，阀控弹性件120为直线弹簧，和/或，限位弹性件220为直线弹簧。

上述的流道主动阀控机构10，能够对需要做高速旋转运动的微流控芯片中特定流道实现打开和关闭两种状态，并且阀控部件100和限位部件200是与动作部件300采用分离的设计，电气部件全部在动作部件300内，能使得与微流控芯片一起做旋转运动的阀控部件100和限位部件200小型化和轻量化，有利于微流控芯片的芯片支撑盘小型化，减小微流控芯片芯片负载，另外，阀控部件100和限位部件200只有简单的机械结构，可提高整个机构的可靠性。

上述流道主动阀控机构10在复位状态时，请参阅图1所示(图1、图2、图3中的双向箭头表示运动方向)，阀控杆110在阀控弹性件120的弹性力作用下处于自然状态下，阀控杆110开启微流控芯片的流道，此时，限位杆210限位压缩限位弹性件220，限位杆210与阀控杆110抵接，由于阀控杆110的阻挡，因此限位杆210挤压限位弹性件220，限位弹性件220处于压缩状态，此时阀控部件100和限位部件200均与动作部件300处于分离状态，阀控部件100和限位部件200可跟随微流控芯片完成高速旋转动作。

当需要关闭流道时，顶起驱动器驱动顶座320朝向阀控杆110方向运动以带动顶起杆310逐渐接触并推动阀控杆110，阀控杆110挤压阀控弹性件120，当阀控杆110与限位杆210脱离时，限位杆210在限位弹性件220的弹力作用下前移，前移的限位杆210移动至阀控杆110的端部时，限位杆210对阀控杆110实现限位，阀控杆110实现对流道关闭，请参阅图2所示，此时，顶起驱动器驱动顶座320复位以带动顶起杆310复位，虽然阀控杆110不再受到顶起杆310的推动力，但是阀控杆110因限位杆210的阻挡无法复位，限位杆210保持阀控杆110保持流道关闭状态。由于，顶起驱动器以及顶起杆310脱离了阀控杆110，此时，阀控部件100和限位部件200可跟随微流控芯片完成高速旋转动作。

当需要再次开启流道时，也即使得阀控杆110处于复位状态，且限位杆210处于初始位置也即限位弹性件220处于压缩状态，由顶起驱动器驱动顶座320远离阀控杆110反向运动，顶座320的坡面321会接触到滚动件360，当顶起驱动器继续驱动顶座320远离阀控杆110反向运动时，请参阅图3所示，顶座320的坡面321会逐渐推动滚动件360，与滚动件360连接的复位拨杆330在限位导轨350的限位作用下，会挤压拨杆弹性件，复位拨杆330会拨动限位杆210并挤压限位弹性件220，限位杆210逐渐从阀控杆110的端面离开，此时阀控杆110会在阀控弹性件120的弹力作用下复位以开启流道，顶起驱动器驱动顶座320复位也即回到初始的位置，复位拨杆330在拨杆弹性件的弹力作用下复位。

本发明一实施例还提供了一种微流控芯片。

一种微流控芯片包括上述的流道主动阀控机构10。流道主动阀控机构10的阀控杆110活动连接于微流控芯片的芯片支撑板上以用于打开或者关闭微流控芯片的流道，限位杆210活动连接于微流控芯片的芯片支撑板。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。