一种POCT仪器芯片的加载反应装置的制作方法

一种poct仪器芯片的加载反应装置
技术领域
1.本实用新型涉及免疫分析领域，具体涉及一种poct仪器芯片的加载反应装置。


背景技术：

2.体外诊断，即ivd(invitrodiagnosis)，是指在人体之外，通过对人体样本(血液、体液、组织等)进行检测而获取临床诊断信息，进而判断疾病或机体功能的产品和服务。
3.现场快速检测(point-of-caretesting,poct)：在采样现场进行的、利用便携式分析仪器及配套试剂快速得到检测结果的一种检测方式。poct仪器具有小型化、操作简单化、结果快速、成本低等优点，其应用场所及其广泛。
4.如中国专利zl201220731038.2公开一种poct检测仪的反应板自动加载结构，该自动加载结构通过滚轮、输送皮带进行加载托盘的传递，实现加载、送样和检样功能，但该加载结构强调实现多个试样的检测，不能对试样进行加热和卸载，功能相对单一。


技术实现要素：

5.有鉴于此，本实用新型的目的是，提供一种poct仪器芯片的加载反应装置，该加载反应装置集加热、卸载、检测于一体，可以有效的降低操作难度，节省操作时间，提高检测的灵敏度、准确度和重复性。
6.为解决以上技术问题，本实用新型采用下述技术方案：
7.一种poct仪器芯片的加载反应装置，该加载反应装置包括：芯片传动底座1、芯片传动模块2、芯片卸载模块3、芯片加热及支撑模块4、芯片液体检测模块5、芯片弹出模块6；
8.芯片传动底座1是整个装置的基体，用以整个装置的搭建，同时，芯片传动底座1上设有光耦，用以判断芯片传动模块2的零位；
9.芯片传动模块2是整个装置的运动机构，其功能为：在测试过程中，能带动芯片移动至指定位置(如芯片加载位，芯片反应位等)；
10.芯片卸载模块3是用于将芯片液体检测模块5顶至最顶端，使芯片和芯片加热及支撑模块4脱离；
11.芯片加热及支撑模块4可以实现对芯片内的试剂和样本加热，达到反应温度，同时配合芯片液体检测模块5、芯片传动模块2实现对芯片的定位；
12.芯片液体检测模块5起到于芯片安装过程中的导向功能，用以检测芯片沟道内的液体是否存在气泡以及沟道内的液体是否到达指定位置；
13.芯片弹出模块6用于在芯片通过芯片卸载模块3将芯片和芯片加热及支撑模块4分离后，将芯片弹出。
14.芯片卸载模块3的杠杆采用扭簧36进行回位，当芯片反应结束后，芯片传动模块移动至芯片卸载位时，芯片卸载模块3将下端盖66推动，芯片液体检测模块5上移，芯片弹出模块6将芯片弹出。
15.芯片加热及支撑模块4采用热电半导体制冷器进行加热，使其空间结构紧凑，升降
温迅速，芯片加热及支撑模块4中设有芯片液体吸排管路，可以通过泵阀模块以实现芯片液体的流动。
16.芯片液体检测模块5带有射流传感器53，可以通过射流传感器53进行判断芯片液体流动情况，用以判断液体是否到达指定位置。射流传感器的功能是用以检测沟道内的液体在流动过程中，流动的液体是否存在气泡。不能避免气泡的出现，当液体中出现气泡时，射流传感器会检测出气泡的存在，进行报警，需要重新进行测试；射流传感器只能检测芯片沟道内指定的一个位置是否存在气泡或者该位置是否有液体经过。
17.与现有技术相比，本实用新型的有益效果是：
18.(1)本实用新型提供的一种poct仪器芯片的加载反应装置将加载、加热、检测集于一体，由芯片弹出模块控制芯片的弹出，整体体积小，检测效率高，精度高。
19.(2)本实用新型装置中芯片液体检测模块具有一个或多个射流传感器53，可以保证在芯片流动的过程中，避免芯片沟道内存在的气泡或液体未达到指定位置所出现的测试结果不准确。
20.(3)本实用新型提供的一种poct仪器芯片的加载反应装置操作简单，可以提高检测速度，同时芯片液体检测模块设有芯片旋转齿轮55，与芯片上的齿条结构构成防错机构，当芯片正确安装时，芯片上的齿条和芯片液体检测模块上的芯片旋转齿轮进行啮合传动；当错误安装时，芯片在安装到芯片液体检测模块上时，芯片旋转齿轮会阻挡芯片加载，防止出错，避免了人为操作所带来的误差。
21.(4)本实用新型提供的一种poct仪器芯片的加载反应装置的具有小型化特点，装置整体长度为200-300mm，宽度和高度尺寸几乎为长度尺寸的一半左右，便于携带，使用场景范围广，适用于床旁诊断和预后监控等多个场景；
22.(5)本实用新型提供的一种poct仪器芯片的加载反应装置反应时间短，从测试到结束仅需10min,测试过程快速。
附图说明
23.图1为本实用新型一种poct仪器芯片的加载装置的初始位置时整体结构示意图。
24.图2为本实用新型芯片传功模块的结构示意图。
25.图3为本实用新型芯片卸载模块的结构示意图。
26.图4为本实用新型中杠杆的结构示意图。
27.图5为本实用新型中杠杆支撑架的结构示意图。
28.图6为本实用新型芯片加热及支撑模块的结构示意图。
29.图7为本实用新型芯片液体检测模块的主视图和侧视图的结构示意图。
30.图8为本实用新型芯片弹出模块的结构示意图。
31.图9为本实用新型芯片卸载位相对位置示的意图。
32.图10为本实用新型加热底座导向凸起和定位销的示意图。
33.图11为本实用新型左支架的平面结构示意图，图中箭头指向为钩环卡槽。
34.图12为本实用新型泵阀模块的原理图。
35.图13为本实用新型芯片传动底座的结构示意图。
36.图14为本实用新型右支架的主视结构示意图。
37.图15为本实用新型右支架的等轴测视图。
38.图16为本实用新型中用到的芯片的一种实施例的结构示意图。
具体实施方式
39.为了使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚直观，以下结合附图及实施图例，对本实用新型做进一步的详细说明，应当理解，此处所描述的具体实施仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型的保护范围。
40.本实用新型旨在提供一种poct仪器芯片的加载反应装置，包括芯片传动底座1、芯片传动模块2、芯片卸载模块3、芯片加热及支撑模块4、芯片液体检测模块5、芯片弹出模块 6，所述芯片传动模块2固定在芯片传动底座1上，所述芯片传动模块2可以进行前后运动，所述芯片液体检测模块5上设有芯片插槽，用于安装芯片；所述芯片卸载模块3固定在芯片传动底座1上。所述芯片传动底座1用于固定芯片传送模块2和芯片卸载模块3，
41.所述芯片传动模块2用于带动安装在其上的芯片加热及支撑模块4、芯片液体检测模块 5往复移动；
42.芯片卸载模块3用于将芯片液体检测模块5顶至最顶端，使芯片和芯片加热及支撑模块 4脱离；
43.芯片加热及支撑模块4用于对芯片内的试剂和样本加热，固定在芯片传动模块2上；
44.芯片液体检测模块5用于安装微流控芯片，用以检测芯片沟道内的液体是否存在气泡以及沟道内的液体是否到达指定位置；
45.芯片弹出模块6用于在芯片通过芯片卸载模块3将芯片和芯片加热及支撑模块4分离后，将芯片弹出。
46.所述芯片传动底座1中心沿长度方向设有凹槽11，凹槽的侧边起到定位作用，在凹槽内固定芯片传送模块2。芯片传动底座上1设有用以固定槽型光耦的第一螺纹孔12，确定芯片传动模块2的运动零位。芯片传动底座1设有用于固定芯片卸载模块3的第二螺纹孔13，用以固定芯片卸载模块3。
47.芯片传动模块2包括直线模组21、电机22、底座支架23、左支架24、右支架25、缓冲台柱26、拉伸弹簧27，底座支架23的下部中心固定到直线模组21的滑块上，直线模组21 由电机22驱动，进而带动底座支架在直线模组上进行往复运动，电机22固定到直线模组2 1末端，此位置为电机固定位；
48.所述底座支架23的左右两侧对称安装有左支架24和右支架25，在左支架24和右支架 25上的前后位置上分别开设有安装拉伸弹簧27的钩环卡槽(251)(如图9所示)，在左支架 24和右支架25相对面的底部安装有缓冲台柱26，两个缓冲台柱均靠前安装；四根拉伸弹簧 27的一侧钩环安装到左支架24和右支架25的相应钩环卡槽内，四根拉伸弹簧27的另一侧的钩环分别与芯片液体检测模块5上相应位置的钩环卡槽固定，使得芯片液体检测模块5能跟随芯片传动模块2一起移动；电机22带有编码器，可以提高芯片传动模块2的定位准确度和往复的准确性，电机22的输出轴与直线模组21连接，电机22旋转，推动直线模组21 上的滑块做直线运动，右支架25的外侧带有光耦挡片252，光耦挡片的长度能够保证在工作时段始终挡住芯片传动底座上的光耦，通过安装在芯片传动底座1上的光耦判断芯片传动模
块2的运动零位；
49.本实用新型图1中为装置初始状态的整体结构图，初始时以所有移动设备停留在电机2 2所在位置附近为初始位，此时光耦挡片不会遮挡芯片传动底座上的光耦，电机22开始工作时，逐渐向往远离电机所在位置移动，移动过程中会遮挡芯片传动底座上的光耦，初次遮挡位置记为芯片传动模块的运动零位，在达到运动零位后，继续运行一段时间到达反应位，通过芯片加热及支撑模块对试剂和样本进行加热，使其达到反应所需温度，反应结束后，需要进行卸载，控制芯片传动模块反方向运动，到达开始卸载位进行卸载，卸载终了时的位置记为结束卸载位，卸载结束后，返回初始位置，等待下一次检测。
50.所述芯片卸载模块3为结构相同的两部分，每部分均包括杠杆支撑架31、压片32、杠杆33、杠杆轴34、圆柱销35、扭簧36、缓冲垫37，所述杠杆33通过杠杆轴34和芯片传动底座1上的第二螺纹孔13转动固定在一起，所述杠杆33上开设杠杆轴安装孔331，在杠杆轴安装孔的外圈设置有扭簧嵌入突起332，在杠杆的两端设置均设置有圆柱销安装孔333，在杠杠下端的圆柱销安装孔内侧设置有扭簧定位孔334，扭簧36中心套在杠杆的扭簧嵌入突起332上，再由杠杆轴34穿过杠杆的杠杆轴安装孔和杠杆支撑架上的相应位置固定，使得杠杆33可以相对杠杠轴进行旋转；扭簧的一端传入杠杆的扭簧定位孔334中进行固定，扭簧36随杠杆33一起运动，且扭簧的主体部分能嵌在杠杆33内；在杠杆支撑架31上避开安装杠杆的位置下侧设置有扭簧导向槽311，缓冲垫37通过压片32固定到杠杆支撑架31的扭簧导向槽311内，且扭簧的另一端位于缓冲垫37和压片32中间，扭簧36和缓冲垫37带有摩擦，起到缓冲作用，通过扭簧导向槽，使杠杆33在0
°‑
30
°
旋转。
51.所述芯片加热及支撑模块4固定在芯片传动模块2的底座支架23中部上；所述芯片加热及支撑模块4包括芯片加热底座40、温度传感器41、热电制冷器42、第一液路吸排管4 3、第二液路吸排管44、散热器45、风扇46、密封圈47、o型圈48、隔热件49，通过散热器45将热电制冷器42、隔热件49固定到芯片加热底座40上，风扇46固定到散热器45上，第一液路吸排管43、第二液路吸排管44固定在芯片加热底座40上，前端有o型圈48进行密封，保证管路的密封性，通过导热硅脂将三件温度传感器41塞入到芯片加热底座40和散热器45温度传感器放置孔内，来确认芯片加热底座40是否达到目标温度，热电制冷器4 2是否正常工作，密封圈47固定在芯片加热底座40上。
52.所述芯片加热及支撑模块4中的加热底座40自带有v型导向凸起401、定位销402(如图10所示)v型导向凸起401、定位销402的位置是基于芯片上的导向槽和定位孔所设计，芯片加热底座40上所述的v型导向凸起401可以在芯片加载时，起到导向作用，芯片上的定位孔和加热底座上的定位销402重合后，芯片固定，无法自由活动；
53.所述温度传感器41与加热底座中的加热件贴合，所述温度传感器41连接至所述加热件的温控电路上，当所述温度传感器41检测到温度高于预设数值时，停止对加热件加热；
54.所述第一液路吸排管43、第二液路吸排管44通过软管连接至泵阀模块上，可以通过泵阀模块来控制芯片液体的流动。
55.芯片液体检测模块5包括上支架51、上端盖52、射流传感器53、齿轮轴54、芯片旋转齿轮55，光耦电路板56，芯片液体检测模块5上设有芯片放置位；
56.所述上支架51设有射流传感器53固定位，射流传感器53固定在上支架51上，用于检测芯片样本沟道中不期望的气泡、或通过确定该样本沟道中空气与样本之间的转变来确
定样本液体是否出现在该样本沟道的特定点处；射流传感器可以设置多个，保证液体在整个沟道内流动的过程中，提高可靠性。
57.所述上支架51上设有钩环卡槽，拉伸弹簧27的另一侧钩环与之配合。
58.所述光耦电路板56固定在上支架51的末端上，用以判断芯片上支架51位置。
59.芯片旋转齿轮55通过齿轮轴54固定在上端盖52上，芯片可以通过自带的齿状结构与芯片旋转齿轮55啮合，芯片上的自带齿状结构与芯片旋转齿轮构成一个防错机构(芯片的具体结构可参见专利号为zl2011800366544的专利内容)，使芯片可以被完全自动地拉入并且在测量操作结束之后再被完全自动地弹出，同时，还起到防错的效果，上端盖52固定在上支架51上，上端盖52下表面的四角设置有凹槽。
60.芯片弹出模块6为连杆机构，包括芯片弹出件61、芯片弹出件旋转轴62、芯片弹出件连接轴63、缓冲室64、压缩弹簧65、下端盖66，芯片弹出件连接轴63固定在芯片弹出件6 1上，芯片弹出件61通过芯片弹出件旋转轴62固定在芯片液体检测模块5的上端盖52的前端上，下端盖66安装在芯片传动模块2的底座支架23和芯片加热及支撑模块4中间，下端盖对应上端盖52的凹槽位置设置有相应的凸起67，上、下端盖形成凸起和凹槽配合结构，类似于凸轮机构，下端盖只是放置到芯片传动模块2的底座支架23上，下端盖66可以进行滑动，通过一个芯片弹出件连接轴63将缓冲室64和压缩弹簧65安装到下端盖66上。
61.拉伸弹簧27的一端钩环安装在上支架51钩环卡槽上，另一侧安装在左支架24和右支架25钩环卡槽上，通过拉伸弹簧27，实现上支架51的上下运动及复位，当将芯片加载至装置中时，芯片会推动下端盖66一起运动，芯片弹出模块6的下端盖66和上端盖52有配合的凸轮机构，上端盖沿着凹槽向下运动，由下端盖来控制芯片液体检测模块的升降；
62.当芯片传动模块2带动芯片加热及支撑模块4移动到芯片卸载位时(如图9所示)，芯片卸载位状态是：芯片卸载模块3的杠杆上端(即杠杆圆柱销位置)和下端盖66贴合，杠杆下端和芯片传动模块上的缓冲台柱26贴合，芯片传动模块2继续向前运动(向电机一侧为正向移动，定义电机所在一侧为前)，芯片卸载模块3给到下端盖66一反作用力，下端盖 66反方向运动，下端盖66将芯片液体检测模块5顶起，芯片加热及支撑模块中的定位销40 2与芯片分离，芯片弹出模块6将芯片弹出。芯片加热及支撑模块4通过散热器45将热电制冷器42固定到芯片加热底座40上，风扇46固定到散热器45上，第一液路吸排管43、第二液路吸排管44固定在芯片加热底座40上，前端有o型圈48进行密封，保证管路的密封性，通过导热硅脂将温度传感器41塞入到芯片加热底座40温度传感器41放置孔内，来确认芯片加热底座40是否达到目标温度，密封圈47固定在芯片加热底座40上。
63.本实用新型poct仪器芯片的加载反应装置的工作过程是：当将样本加入到芯片后，手动将芯片推入到芯片液体检测模块上的芯片放置位时，在此过程中，芯片接触到芯片弹出件 61，芯片弹出件61通过芯片旋转轴62进行转动，芯片弹出件61上的芯片弹出件连接轴63 通过缓冲室64带动下端盖66运动(缓冲室64中有压缩弹簧，在未到达指定位置时，弹簧处于压缩状态，当到达指定位置后，压缩弹簧恢复到未被压缩的状态，此过程中，压缩弹簧推动缓冲室，缓冲室带动连接轴63进行转动，芯片弹出件61的另一侧将芯片弹出)，下端盖66运动方向与芯片运动方向相反，下端盖66在移动过程中，下端盖66与芯片液体检测模块5接触面逐渐减少，芯片液体检测模块在拉伸弹簧27的作用下，向下运动；
64.通过芯片传动模块将芯片移动至反应位，在达到反应位后，芯片传动模块带着装
好的芯片继续整体向后移动，当芯片与芯片加热及支撑模块4上的v型导向槽、定位销402贴合后，芯片加载成功，通过泵阀模块实现芯片样本和试剂的混合，通过芯片液体检测模块5来判断液体的混合情况，芯片加热及支撑模块4对芯片进行反应，反应结束后，芯片传动模块退回置运动零位，在退回至运动零位的过程中，经过芯片卸载位置，在移动到芯片卸载位置时，芯片卸载模块3中杠杆33的上端的圆柱销35与下端盖66上的芯片卸载阻挡位661贴合，另一端与缓冲台柱26的下端贴合，在移动过程中，杠杆33推动下端盖66，芯片液体检测模块中的芯片和芯片加热及支撑装置中的v型导向槽、定位销402脱离，缓冲室中的压缩弹簧 65推动芯片弹出件连接轴63运动，芯片弹出件61将芯片弹出。
65.实施例1
66.在本实施例中，该反应装置包括芯片传动底座1、芯片传动模块2、芯片卸载模块3、芯片加热及支撑模块4、芯片液体检测模块5、芯片弹出模块6六大模块。
67.芯片传动底座1是整个反应装置的承重件，其余相关装置基于芯片传动底座1进行搭建。
68.本实施例中，芯片弹出模块6中的下端盖66可以在芯片传动模块2中的底座支架23和芯片加热及支撑模块之间进行前后移动，底座支架23放置下端盖的位置，与下端盖前后边框临近区域的前后，设置有机械限位，通过机械限位(指底座支架23上和下端盖之间的结构设计出的限位)来限制下端盖66的前后位移量，下端盖66上方有类似凸轮的梯形凸起，在卸载芯片时，芯片卸载模块中杠杆33上端的圆柱销35与芯片弹出模块中的下端盖66上的芯片卸载开始位贴合，杠杆33的下端与缓冲台柱26的下端贴合，下端盖66往芯片传动模块运动方向的反方向移动，在运动过程中，下端盖66将芯片液体检测模块5顶起，在运动到芯片卸载结束位时，芯片脱离芯片加热底座40上所设置的定位销402，芯片弹出模块6 上的压缩弹簧65推动芯片弹出件61，芯片弹出件61将芯片弹出。
69.整个反应装置的工作过程是；加载位
→
反应位
→
卸载位
→
加载位，这样往复的过程，加载位为运动零位之前，卸载位为芯片卸载开始位到芯片卸载结束位，是指整个卸载过程。
70.本实施例中，芯片液体检测模块5通过与芯片传动模块2上的左支架24和右支架25由拉伸弹簧27进行安装，通过拉伸弹簧27对芯片液体检测模块5的拉力，可以使芯片和芯片加热及支撑模块4更好的贴合，使芯片受热更加均匀，也可以使芯片的加热更加迅速，缩短反应时间，提高仪器的工作效率。同时，芯片液体检测模块5中的光耦电路板56上带有光耦传感器，可以通过光耦传感器进行判断芯片液体检测模块5的位置情况，防止芯片液体检测模块5在卸载芯片后，芯片液体检测模块5未回到指定位置。
71.本实施例中，芯片加热及支撑模块4固定到芯片传动模块2上，和芯片传动模块2一起运动。芯片加热及支撑模块4中的芯片加热底座40上设有芯片的v型导向凸起40113和定位销402，在芯片推入到加载位的过程中，通过加热件上的v型导向凸起40113对芯片进行导向，防止芯片进行左右方向的偏移，芯片有对应v型槽和定位孔；通过芯片上的定位圆柱15对芯片前后方向定位，同时，其定位圆柱15还起到防止芯片弹出模块6将芯片弹出的作用；芯片加热及支撑模块4通过热电制冷器42对加热件进行加热，同时设置温度传感器41 进行监控，用以保证加热件温度恒定，芯片加热及支撑模块4通过风扇4614制冷的方式对热电制冷器42进行散热；芯片加热及支撑模块4中第一液路吸排管43、第二液路吸排管44 通过软
管和泵阀模块连接，通过泵阀模块以实现芯片液体在芯片沟道内的流动。
72.进一步地，本实施例中，还提供一种包含上述特征的泵阀模块，该模块包括阀块、第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、压力传感器、注射泵(原理如图12所示)；芯片加热及支撑模块4上的第一液路吸排管43、第二液路吸排管44通过软管连接至泵阀模块上，当第一电磁阀打开，第二电磁阀，第三电磁阀关闭，注射泵工作，通过压力传感器压来检测流路是否正常，检测通过后，当第一电磁阀和第二电磁阀打开，第三电磁阀关闭时，注射泵工作，可以用来控制芯片沟道71内液体的流动，当第一电磁阀和第三电磁阀打开，第二电磁阀关闭时，注射泵工作，可以用来控制芯片沟道72内液体的流动。沟道的作用：在泵阀模块工作时，液体沿着沟道进行移动。
73.进一步地，本实施例中，芯片液体检测模块5中的射流传感器53用以配合泵阀模块来实现芯片沟道内液体流动位置的定位，用于检测芯片样本沟道中不期望的气泡、或通过确定该样本沟道中空气与样本之间的转变来确定样本液体是否出现在该样本沟道的特定点处，以保证液体达到指定位置，得到准确温度的测试结果。
74.本实施例中反应装置整体尺寸：宽128mm，长240mm，高110mm。
75.所属领域的普通技术人员应当理解：以上所述仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
76.本实用新型未述及之处适用于现有技术。