施力组件和微流控芯片组件的制作方法

1.本发明涉及一种施力组件和微流控芯片组件。


背景技术：

2.微流控技术通过将繁琐的核酸检测流程集成于芯片上，该芯片包括以一定规则排列的微小尺寸流道以及腔体，不同的生物试剂按照一定的顺序释放，并通过不同流道流动至指定腔体，完成各种生化反应，最终实现核酸的快速准确检测。


技术实现要素：

3.本发明提供一种施力组件和微流控芯片组件，以实现对试剂仓的刺破。
4.本发明第一方面提供一种施力组件，包括压板组件，压板组件包括在厚度方向上并排设置的第一压板和第二压板，第一压板上设置有第一槽，第一槽包括第一倾斜段和与第一倾斜段的顶端连接的第一水平段，第二压板上设置有第二槽，第二槽包括第二倾斜段和与第二倾斜段的顶端连接的第二水平段，第一倾斜段和第二倾斜段的底端对齐，且第二倾斜段在水平方向上的投影长度大于第一倾斜段在水平方向上的投影长度。
5.在一些实施例中，施力组件还包括传动组件，传动组件包括同时穿设在第一槽和第二槽内的传动件，传动件被配置为沿水平方向运动以驱动第一压板和第二压板运动，在第一阶段，传动件同时与第一槽的第一倾斜段以及第二槽的第二倾斜段配合，以使得第一压板和第二压板同时向下运动；在第二阶段，传动件与第一槽的第一水平段配合且与第二槽的第二倾斜段配合，以使得第一压板不动且第二压板继续向下运动。
6.在一些实施例中，第一槽的宽度大于第二槽的宽度，传动件包括穿设在第一槽内的传动轮以及穿设在第二槽内的传动杆，传动杆与传动轮连接。
7.在一些实施例中，传动组件还包括与传动件连接的传动块，传动块被配置为沿水平方向运动。
8.在一些实施例中，施力组件还包括动力部，动力部的输出轴绕竖直轴线可转动地设置，传动组件还包括与动力部的输出轴同轴连接的齿轮以及设置在传动块上的齿条，齿条沿水平方向延伸以在齿轮的带动下运动。
9.在一些实施例中，施力组件还包括位置检测组件，位置检测组件用于在齿条移动的过程中对齿条的位置进行检测。
10.在一些实施例中，施力组件还包括固定设置的底座，位置检测组件还包括与齿条连接的挡片以及固定设置于底座上的光电开关，光电开关通过感测挡片的位置对齿条的位置进行检测。
11.在一些实施例中，施力组件还包括固定设置的底座以及竖直设置在底座上的支撑座，支撑座上设置有与第一压板配合的第一竖直导轨以及与第二压板配合的第二竖直导轨。
12.本发明第二方面提供一种微流控芯片组件，包括微流控芯片以及上述施力组件，
施力组件用于向刺破件施加作用力以刺破封膜。
13.在一些实施例中，微流控芯片包括第一芯片、壳体、第一刺破件、第二刺破件，壳体包括相对设置的第一端和第二端，第一刺破件设置于壳体的第一端，第二刺破件设置于壳体的第二端，第一芯片设置于壳体内且位于第一刺破件和第二刺破件之间，第一芯片包括试剂仓、第一封膜和第二封膜，第一封膜和第二封膜分别位于试剂仓的两端以封闭试剂仓，在第一阶段，第一压板和第二压板被配置为同时朝向第一刺破件移动并抵压第一刺破件，第一芯片在第一刺破件的抵压下朝第二刺破件移动，以使第二刺破件刺破第二封膜；在第二阶段，第二压板被配置为朝向第一刺破件移动且抵压第一刺破件，第一刺破件在第二压板的抵压下朝向第一芯片移动，以使得第一刺破件刺破第一封膜。
14.在一些实施例中，第一刺破件包括压块、第一连接件、第一刺破针和第二连接件，压块为环形，压块的外周边通过第一连接件与壳体连接，第一刺破针位于压块内且通过第二连接件与压块的内周边连接，在第一阶段，第一压板和第二压板抵压压块并使得第一连接件断开；在第二阶段，第二压板抵压第一刺破针并使得第二连接件断开。
15.在一些实施例中，第一压板包括两个第一分板和设置在两个第一分板之间的第二分板，第二分板相对于第一分板在厚度方向上向外侧凹入，以使得两个第一分板之间形成滑槽，第二压板设置在滑槽内并相对于第一压板可移动地设置。
16.在一些实施例中，微流控芯片还包括第二芯片，第二芯片设置于第一芯片的下侧，在第一芯片的第二封膜被第二刺破件刺破的状态下，第一芯片与第二芯片连通。
17.本发明第三方面提供一种微流控芯片组件，包括：
18.壳体，包括相对设置的第一端和第二端；
19.第一刺破件，设置于壳体的第一端；
20.第二刺破件，设置于壳体的第二端；
21.第一芯片，设置于壳体内且位于第一刺破件和第二刺破件之间，第一芯片包括试剂仓、第一封膜和第二封膜，第一封膜和第二封膜分别位于试剂仓的两端以封闭试剂仓；以及
22.压板组件，压板组件包括第一压板和第二压板，在第一阶段，第一压板和第二压板被配置为同时朝向第一刺破件移动并抵压第一刺破件，第一芯片在第一刺破件的抵压下朝第二刺破件移动，以使第二刺破件刺破第二封膜；在第二阶段，第二压板被配置为朝向第一刺破件移动且抵压第一刺破件，第一刺破件在第二压板的抵压下朝向第一芯片移动，以使得第一刺破件刺破第一封膜。
23.基于本发明提供的各方面，施力组件通过在第一压板和第二压板上设置不同长度的倾斜槽进而实现了利用同一个驱动件驱动第一压板和第二压板在不同阶段的不同运动。尤其适用于在微流控芯片组件中对刺破件进行施力来实现对芯片两端封膜的有序刺破。
24.通过以下参照附图对本发明的示例性实施例的详细描述，本发明的其它特征及其优点将会变得清楚。
附图说明
25.此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本技术的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
26.图1为本发明实施例的微流控芯片组件的结构示意图。
27.图2至图5为图1中第一芯片的结构示意图。
28.图6为图1所示的微流控芯片组件的部分结构示意图。
29.图7为图6中的第一刺破件的局部放大结构示意图。
30.图8为图6中的第一刺破件被翻转后的结构示意图。
31.图9为本发明实施例的微流控芯片组件处于第一阶段时的结构示意图。
32.图10和图11为第一刺破件在处于第一阶段时的结构示意图。
33.图12为本发明实施例的微流控芯片组件处于第二阶段时的结构示意图。
34.图13和图14为第一刺破件在处于第二阶段时的结构示意图。
35.图15为本发明实施例的施力组件的结构示意图。
36.图16为图15所示的施力组件的动力部和传动组件的配合结构示意图。
37.图17为图15所示的施力组件的位置检测组件的结构示意图。
38.图18为图15所示的施力组件的部分结构示意图。
39.图19为图15所示的施力组件的压板组件的立体结构示意图。
40.图20为图19所示的压板组件的结构示意图。
41.图21为图20中第一压板的结构示意图。
具体实施方式
42.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
43.除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本发明的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部分。在这里示出和讨论的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。因此，示例性实施例的其它示例可以具有不同的值。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步讨论。
44.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位，并且对这里所使用的空间相对描述作出相应解释。
45.本发明实施例提供一种施力组件，该施力组件通过在第一压板和第二压板上设置不同长度的倾斜槽进而实现了利用同一个驱动件驱动第一压板和第二压板在不同阶段的不同运动。尤其适用于在微流控芯片组件中对刺破件进行施力来实现对芯片两端封膜的有序刺破。
46.在对施力组件的结构和工作过程详细说明之前，先对微流控芯片的结构进行详细说明。
47.参考图1，在一些实施例中，微流控芯片组件包括施力组件100和微流控芯片200。
48.其中参考图2至图6，微流控芯片200包括壳体220、第一刺破件230、第二刺破件240和第一芯片210。壳体220包括相对设置的第一端和第二端。第一刺破件230设置于壳体220的第一端。第二刺破件240设置于壳体220的第二端。第一芯片210设置于壳体220内且位于第一刺破件230和第二刺破件240之间。
49.参考图2至图5，第一芯片210包括试剂仓211、第一封膜212和第二封膜213。第一封膜212和第二封膜213分别位于试剂仓211的两端以封闭试剂仓211。
50.在一些实施例中，参考图6，第一刺破件230包括压块231、第一连接件232、第一刺破针233和第二连接件234，压块231通过第一连接件232与壳体220连接，第一刺破针233通过第二连接件234与压块231连接。
51.具体地，压块231为环形，压块231的外周边通过第一连接件232与壳体220连接，第一刺破针233设于压块231的内圈内部且通过第二连接件234与压块231的内周边连接。当第一刺破件230通过向下的压力使得第一连接件232断裂，这样压块231带着第一刺破针233向第一芯片210移动，推动第一芯片210向第二刺破件240移动，进而使得第二封膜被第二刺破件240刺破。
52.为了实现上述第一芯片210的第二封膜和第一封膜的有序刺破，在第一阶段，施力组件100抵压压块231并使得第一连接件232断开；在第二阶段，施力组件100抵压第一刺破针233并使得第二连接件234断开。
53.在一些实施例中，施力组件100包括压板组件。压板组件包括第一压板130和第二压板140。在第一阶段，第一压板130和第二压板140被配置为同时朝向第一刺破件230移动并抵压第一刺破件230。第一芯片210在第一刺破件230的抵压下朝第二刺破件240移动，以使第二刺破件240刺破第二封膜213。在第二阶段，第二压板140被配置为朝向第一刺破件230移动且抵压第一刺破件230，第一刺破件230在第二压板140的抵压下朝向第一芯片210移动，以使得第一刺破件230刺破第一封膜212。
54.基于该第一刺破件230的结构，本实施例的压板组件，在第一阶段，第一压板130和第二压板140同时向下移动并抵压在压块231上，压块231在向下压力的作用下将第一连接件232撕裂，那么此时压块231就有了继续向下移动的自由度，压块231以及连接于压块231上的第二连接件234和第一刺破针233共同在第一压板130和第二压板140的作用下继续向下移动，并抵压在第一芯片210上，第一芯片210在抵压力的作用下朝下移动，进而使得第二刺破件240刺穿第二封膜213，进而使得试剂仓内的试剂释放。
55.在第二阶段，第二压板140向下移动并压向第一刺破针233，第一刺破针233在压力的作用下将第二连接件234压断，继续下压第一刺破针233，第一刺破针233向第一芯片210移动，进而刺破第一芯片210的第一封膜，实现第一芯片试剂仓内的液体流路的贯通以及内
外气压的平衡。
56.在一些实施例中，在第二阶段第一压板130保持不动，第二压板140继续向下移动。
57.由上可知，本发明实施例的第一刺破件230在第一阶段起到抵压第一芯片210并使得第一芯片210向下移动的作用，进而使得第一芯片210的第二封膜被第二刺破件刺破，在第二阶段，第一刺破件230起到的是刺破第一芯片210的第一封膜的作用。那么本发明实施例的压板组件正是为了实现对第一刺破件230在不同阶段的作用来设计的。
58.要想实现第一刺破件230在不同阶段发挥不同作用，需要压板组件对第一刺破件230的不同位置施加压力。所以压板组件的结构是与第一刺破件230的结构相适应的。第一刺破件230的压块231为环形结构，那么在第一阶段，压板组件100需要对压块231本身的环形部分施力，这样才能将第一连接件232撕裂。在第二阶段，压板组件100需要对压块231的内圈内的第二刺破针233施力。
59.基于此，如图21所示，第一压板130包括两个第一分板和设置在两个第一分板之间的第二分板，第二分板相对于第一分板在厚度方向上向外侧凹入，以使得两个第一分板之间形成滑槽。如图19所示，第二压板140设置在滑槽内并相对于第一压板130可移动地设置这样在第一阶段，第一压板130和第二压板140同时向下运动就可对压块231施力。在第二阶段，第一压板130不动，第二压板140沿着第一压板130的滑槽朝下运动进而向第二刺破针233施力。
60.在一些实施例中，如图19至图21所示，第一压板130上设置有第一槽131。第一槽131包括第一倾斜段和第一水平段，第二压板140上设置有第二槽141，第二槽141包括第二倾斜段和第二水平段，如图20所示，在水平方向上，第一倾斜段和第二倾斜段的底端对齐，且第二倾斜段在水平方向上的投影长度大于第一倾斜段在水平方向上的投影长度。
61.具体地，第二倾斜段在水平方向上的投影长度与第一倾斜段在水平方向上的投影长度之间的差值要根据第二刺破针的行程来设置。
62.在一些实施例中，施力组件100还包括传动组件120。其中传动组件120包括传动件，传动件被配置为沿水平方向运动以驱动第一压板130和第二压板140运动，在第一阶段，传动件同时与第一槽131的第一倾斜段以及第二槽141的第二倾斜段配合，以使得第一压板130和第二压板140同时向下运动；在第二阶段，传动件与第一槽131的第一水平段配合且与第二槽141的第二倾斜段配合，以使得第一压板130不动且第二压板140继续向下运动。具体地，在第一阶段传动件带动第一压板130和第二压板140朝向第一刺破件230移动，且在第二阶段传动件带动第二压板140朝向第一刺破件230移动。
63.在一些实施例中，参考图20和图21，第一槽131的宽度大于第二槽141的宽度。如图18所示，传动件包括穿设在第一槽131内的传动轮125以及穿设在第二槽141内的传动杆124。
64.在一些实施例中，传动组件120还包括与传动件连接的传动块126，传动块126被配置为沿水平方向运动。。
65.在一些实施例中，施力组件100还包括动力部110。动力部110的输出轴绕竖直轴线可转动地设置。传动组件120还包括与动力部110的输出轴同轴连接的齿轮121以及与传动块126连接的的齿条122，齿条122沿水平方向延伸以在齿轮121的带动下运动。
66.在一些实施例中，施力组件100还包括位置检测组件150。位置检测组件150用于在
齿条122移动的过程中对齿条122的位置进行检测。
67.在一些实施例中，施力组件100还包括固定设置的底座161，位置检测组件150还包括与齿条122连接的挡片151以及固定设置于底座161上的光电开关152，光电开关152通过感测挡片151的位置对齿条122的位置进行检测。
68.在一些实施例中，施力组件100还包括固定设置的底座161以及竖直设置在底座161上的支撑座162，支撑座162上设置有与第一压板130配合的第一竖直导轨173以及与第二压板140配合的第二竖直导轨174。
69.下面根据图1至图21对本发明一具体实施例的微流控芯片组件的结构进行详细说明。
70.如图1所示，本实施例的微流控芯片组件包括施力组件100和微流控芯片200。其中施力组件100设置在微流控芯片200的上方，以实现对微流控芯片200内试剂仓的刺破。
71.其中，微流控芯片200包括第一芯片210、壳体220、第一刺破件230、第二刺破件240和第二芯片250。
72.如图2至图5所示，第一芯片210内形成有多个试剂仓211，试剂仓211内用于存储试剂，试剂仓211具有分别位于轴向两端的第一开口2111和第二开口2112。为了防止试剂仓211内的试剂被污染，微流控芯片200还包括第一封膜212和第二封膜213，第一封膜212用于封闭多个试剂仓211的第一开口2111，第二封膜213用于封闭多个试剂仓211的第二开口2112。在需要释放试剂仓211内的试剂进行检测时，需要刺破第二封膜213以打开第二开口2112以施加负压，并且需要刺破第一封膜212以打开第一开口2111以使试剂仓211与大气连通以平衡气压，因此在第一芯片210释放试剂前，需要先将第一封膜212和第二封膜213刺破。
73.如图1和图6所示，微流控芯片200还包括壳体220、第一刺破件230和第二刺破件240。壳体220包括相对设置的第一端和第二端，第一刺破件230设于壳体220的第一端，第二刺破件240设于壳体220的第二端。第一芯片210设于壳体220内，且位于第一刺破件230和第二刺破件240之间。
74.在一些实施例中，参考图6至图14，第一刺破件230包括压块231、第一连接件232、第一刺破针233和第二连接件234，压块231通过第一连接件232与壳体220连接，第一刺破针233通过第二连接件234与压块231连接。
75.具体地，压块231为环形，压块231的外周边通过第一连接件232与壳体220连接，第一刺破针233设于压块231的内圈内部且通过第二连接件234与压块231的内周边连接。
76.如图10和图11所示，当第一刺破件230通过向下的压力使得第一连接件232断裂，这样压块231带着第一刺破针233向第一芯片210移动，推动第一芯片210向第二刺破件240移动，进而使得第二封膜被第二刺破件240刺破。
77.如图13和图14，当外部压力将第二连接件234压断后，继续下压第一刺破针233，第一刺破针233向第一芯片210移动，进而刺破第一芯片210的第一封膜，实现第一芯片试剂仓内的液体流路的贯通以及内外气压的平衡。
78.在本实施例中，第一芯片4与第二芯片5位于同一轴线。具体地，第一芯片4为试剂存储芯片，第二芯片5为反应检测芯片。
79.施力组件100用于向第一刺破件230施加向下的压力。下面对施力组件100的结构
进行详细说明。
80.如图15至图21所示，施力组件100包括动力部110、传动组件120和压板组件。
81.具体地，在本实施例，动力部110的输出轴绕竖直轴线转动。动力部可以为电机。
82.如图15和图16所示，传动部120包括齿轮121、齿条122、齿条座123、传动杆124和传动轮125。齿轮121与电机的输出轴驱动连接。齿条122固定连接在齿条座123上，齿轮121与齿条122啮合以驱动齿条座123移动。传动杆124和传动轮125固定设置在齿条座123上以跟随齿条座123移动。
83.具体地，如图15所示，传动部120还包括与齿条座123固定连接的传动块126。传动杆124和传动轮125固定连接在传动块126上。如图15所示，施力组件100还包括固定设置的底座161以及支撑座162。齿条座123在齿条122的带动下沿水平方向运动。传动块126与齿条座123连接，因此同样沿水平方向运动。为了齿条座123和传动块126的运动进行限位和导向，如图15所示，底座161上设置有第一水平导轨171，齿条座123具有与第一水平导轨171配合的凹槽，齿条座123沿第一水平导轨171水平滑动。同样的，支撑座162的顶端也设置有第二水平导轨172，传动块126具有与第二水平导轨172配合的凹槽，传动块126沿第二水平导轨172水平滑动。位置检测组件150还包括与齿条122连接的挡片151以及固定设置于底座161上的光电开关152，光电开关152通过感测挡片151的位置对齿条122的位置进行检测。电机正反转带动齿条122左右直线运动，挡片151随之左右直线运动，光电开关152感测挡片151，发出控制信号至控制器，控制电机的启停。
84.如图18所示，支撑座162上还设置有第一竖直导轨173和第二竖直导轨174。
85.如图19至图21所示，压板组件包括第一压板130和第二压板140。在第一阶段，第一压板130和第二压板140同时向下运动，对应试剂仓的下膜被芯片针刺破，试剂与芯片连通；在第二阶段，第一压板130不动，第二压板140向下运动，试剂仓上膜被刺破，试剂与大气连通。
86.第一压板130上设置有第一厂形槽，第二压板140上设置有第二厂形槽，传动轮125与第一厂形槽配合以驱动第一压板130移动。传动杆124与第二厂形槽配合以驱动第二压板140移动。
87.在传动轮125沿水平方向移动的同时，传动轮125还要沿着第一厂形槽移动，第一厂形槽包括倾斜段和水平段，当传动轮125在第一厂形槽的倾斜段内移动时，第一压板130会在传动轮125的带动下朝下移动。同样的，当传动杆126与第二厂形槽的倾斜段配合时，第二压板140也会朝下移动。
88.如图18所示，支撑座162上还设置有一级导轮181，一级导轮181与第一压板130的侧面接触用于分担第一压板130运动过程中所产生的侧向力，减轻导轨的侧向负载，同时也提高了结构的刚性，能够更加平稳的工作。
89.如图19所示，二级导轮182固定于第一压板130上，用于分担第二压板140运动过程中所产生的侧向力，减轻导轨的侧向负载，同时也提高了结构的刚性，能够更加平稳的工作。
90.在本实施例中，施力组件100还包括与第一压板130连接的第一副压板132，该第一副压板132随着第一压板130一起运动，可增加下压时与试剂仓的接触面积，使试剂仓受力更加均匀，工作更加平稳。
91.压板组件还可以向上运动，该向上运动阶段是向下运动的逆过程，即撤消施力组件对试剂仓的压力。
92.最后应当说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本发明的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本发明技术方案的精神，其均应涵盖在本发明请求保护的技术方案范围当中。