适于远程控制的微流控智能实验装置及其工作方法_2

文档序号:9666076阅读:来源:国知局
1]实施例1
如图1所示,本发明提供了一种适于远程控制的微流控智能实验装置,包括:适于微流控芯片1垂直插入的卡槽2,所述卡槽2安装在一振动机构5上,所述振动机构5由处理器模块控制,以及所述微流控智能实验装置还包括适于对微流控芯片中反应液进行取样的取样装置(所述取样装置图中未画出);并且,所述处理器模块与无线模块相连,以接收上位机发送的控制信号。
[0022]其中,所述无线模块例如但不限于采用蓝牙模块、Zigbee模块、WiFi模块等。上位机可以采用带有无线功能的工控机,以实现无线对本微流控智能实验装置进行控制。所述控制信号具体指:完成实验操作的相应控制指令,例如使振动机构工作、供电模块3工作等。
[0023]本微流控智能实验装置适于在密封的环境中快速试剂反应,并且还能够对反应液进行取样,提尚了实验效率。
[0024]所述振动机构5包括偏心电机(振动马达),偏心电机由所述处理器模块控制,通过偏心电机转动发生振动,以提高微流控芯片1内试剂反应效率。
[0025]所述微流控智能实验装置还包括:用于微流控芯片1加热的供电模块3,以及位于所述卡槽2—侧的挤压装置4;所述供电模块3、挤压装置4均由处理器模块控制,所述处理器模块还与一温度传感器相连,以当微流控芯片1加热到一定温度后,控制挤压装置4横向挤压微流控芯片1。
[0026]具体的,所述微流控芯片1采用多层垂直设置(采用立式),且包括依次排列的试剂储液层110、中间连接层120、混合反应层130;所述试剂储液层110中分布若干储液池111,各储液池111通过覆盖于剂储液层110表面的密封膜100及中间连接层120密封;所述中间连接层120上设有储液池111排液的通孔123,且通孔123通过石蜡121密封(使通孔123相当于一个阀门),当石蜡121融化时(相当于阀门打开),储液池111通过通孔123与混合反应层130中的各微通道支路131相连,各微通道支路131向下倾斜分别连接混合反应层130中的微通道主路132,该微通道主路132垂直向下连通位于混合反应层130底部的反应池133;以及各储液池111的高度均高于反应池133,即所述反应池位于微流控芯片的底部;所述混合反应层还设有一适于将微通道主路与外界相通的管路,该管路口覆盖有密封薄膜,在药剂反应完毕后,撕开该密封薄膜,所述取样装置通过插入针管将反应液抽出化验;作为取样装置一种优选的实施方式,所述取样装置包括与针管相连的负压腔,即将反应液从反应池中抽入该负压腔。所述负压腔可以由气栗抽取空气以形成;也可以采用已知负压技术来实现。并且,气栗由所述处理器模块控制。
[0027]所述温度传感器通过一微型探针连接至各阀门附近,以探测石蜡融化温度。
[0028]所述混合反应层130还设有一适于将微通道主路132与外界相通的管路134,该管路口覆盖有密封薄膜135,可以在使用时,或者在反应完毕后,撕开该密封薄膜,从所述管路134插入针管将反应液抽出化验。
[0029]所述储液池111与反应池133之间存在落差,便于已流入反应池133的试剂不会倒灌到储液池111中。
[0030]其中,所述密封膜100采用弹性薄膜,所述试剂储液层110、中间连接层120、混合反应层130的基材例如但不限于塑料片、玻璃片、石英片、PVC或硅片。
[0031]并且,所述中间连接层120内镶嵌有加热丝122,且各加热丝122分别绕设相应石蜡121密封处;所述供电模块3的多路输出端分别与各加热丝12 2的供电输入端(即供电接口124)相连,且该供电模块3由处理器模块控制多路输出;通过所述处理器模块控制加热丝122通电加热,以融化石蜡121。
[0032]石蜡溶化后并不溶于水,即不溶于试剂。
[0033]并且由于微通道支路131较宽,石蜡融化后,凝固于其空内下部,不会堵塞微通道支路131。
[0034]其中,所述供电模块3的多路输出端的各路可以分别连接三极管,且三极管的控制端(基极)分别与处理器模块的各控制端相连,通过处理器给出三极管导通电平或者关断电平实现多路输出端的分别控制,进而选择相应的储液池111打开。
[0035]优选的,所述挤压装置4采用风幕400,且风幕400中设有若干喷气孔401,且各喷气孔401分别对准储液池111位置;各喷气孔401的供气管道上分别设有气阀,且各气阀的控制端均与处理器模块相连,通过所述处理器模块控制相应气阀打开,喷气孔401对准储液池111位置喷出气体,以压迫储液池111,使在该储液池111对应的石蜡121融化后,储液池111中的试剂快速排入至反应池133中。
[0036]由于所述密封膜100采用弹性薄膜,所以在石蜡121融化后能够通过挤压储液池111,使池内的试剂快速排出,提高了反应速度和实验效率。
[0037]如图5所示,作为挤压装置4的另一种优选的实施方式,所述挤压装置包括若干伸缩挤压棒402,且各伸缩挤压棒402分别对相应准储液池位置;所述各伸缩挤压棒402分别由相应的丝杆机构驱动,所述各伸缩挤压棒分别由相应的丝杆机构驱动,即伸出压迫储液池,使在该储液池对应的石蜡融化后,储液池中的试剂快速排入至反应池中;所述各丝杆机构的驱动电机405均由所述处理器模块控制。
[0038]图5例举了一个伸缩挤压棒402的具体结构,即所述伸缩挤压棒采用中空结构,且丝杆螺母403安装在其内部,所述丝杆螺母403与丝杆404配合构成丝杆机构,所述丝杆404通过驱动电机405带动旋转,以控制伸缩挤压棒402的伸缩,并且所述伸缩挤压棒402的头部还可以采用橡胶结构,使压力更加均匀。
[0039]本发明的微流控智能实验装置在实验时,减免了传统加样步骤,通过微流控芯片1中的储液池111预存试剂,并且根据储液池111的数量可以预存不同种类的试剂。通过风幕400或若干伸缩挤压棒402与加热丝122配合,可以快速的选择需要的试剂加入到反应池133中进行实验,也可以调整试剂加入顺序,即通过分别控制加热丝122通电及喷气孔401或相应伸缩挤压棒402来实现;并且当试剂进入到反应池133后,启动振动机构5促使反应池133中试剂迅速反应,提高反应效率。
[0040]所述处理器模块例如但不限于采用51系列单片机。
[0041 ] 实施例2
在实施例1基础上,本发明还提供了一种所述的微流控智能实验装置的工作方法,包括如下步骤:
步骤S1,对微流控芯片1加热;以及
步骤S2,控制挤压装置4横向挤压微流控芯片1;
步骤S3,启动振动机构5,对微流控芯片进行高频振动,使微流控芯片内的试剂反应充分;以及
步骤S4,通过取样装置从微流控芯片中抽取反应液进行化验。
[0042]进一步,所述微流控智能实验装置包括:用于微流控芯片1加热的供电模块3,以及位于所述卡槽2—侧的挤压装置4;所述供电模块3、挤压装置4均由处理器模块控制,以及所述处理器模块还与一温度传感器相连;所述步骤S1中对微流控芯片1加热的方法包括:通过处理器模块控制供电模块3对微流控芯片1加热。
[0043]所述微流控芯片1采用多层垂直设置,且包括依次排列的试剂储液层110、中间连接层120、混合反应层130;所述试剂储液层110中分布若干储液池111,且各储液池111通过覆盖于剂储液层110表面的密封膜100及中间连接层120密封;所述中间连接层120上设有储液池111排液的通孔123,且通孔123通过石蜡121密封,当石蜡121融化时,储液池111通过通孔123与混合反应层130中的各微通道支路131相连,各微通道支路131向下倾斜分别连接混合反应层130中的微通道主路132,该微通道主路132垂直向下连通位于混合反应层130底部的反应池133;以及各储液池111的高度均高于反应池133。
[0044]所述中间连接层120内镶嵌有加热丝122,且各加热丝122分别绕设相应石蜡121密封处;
所述供电
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