发明名称 用于自动操纵微流控芯片生化流体的多功能微流控装置
摘要 本发明提供一种用于自动操纵微流控芯片生化流体的多功能微流控装置,该装置由系统控制模块、六路直流高压的电驱动、二路微注射泵的液压驱动、二路正弦波的介电电泳和程序软件组成。本发明的特点是:六路直流高压(断开、电压/接通、接地)、二路微注射泵(前等待、推进/灌注、后等待、回拉)、二路正弦波(前等待、正弦波、后等待)的任意组合、独立或/和同步的可编程控制、快速切换和稳定输出,便于在不同结构微流控芯片中自动化完成不同生化流体的操纵,使得创建适应性强、误差范围小的微流控芯片生化分析更为灵活和简便。
申请公布号 CN102175844B 申请公布日期 2014.04.02
申请号 CN201110026163.3 申请日期 2011.01.25
申请人 山东师范大学 发明人 李清岭;唐波;陈蓁蓁
分类号 G01N33/50(2006.01)I 主分类号 G01N33/50(2006.01)I
代理机构 济南日新专利代理事务所 37224 代理人 谢省法
主权项 用于自动操纵微流控芯片生化流体的多功能微流控装置,由系统控制模块(I)、电驱动模块(II)、液压驱动模块(III)、介电电泳模块(IV)和程序软件组成,其中: 所述的系统控制模块(I)以单片微处理器(4)为控制核心,其特征在于:单片微处理器(4)通过逻辑电平转换(3)、数字通讯接口(2)与PC机(1)的串行口相连,组成双向数据通讯;通过二个并列的数模转换电路(6,7)分别与二个并列的模拟信号调理电路(15,16)的输入端相连;六只并列的高压电源模块(D1—D6)的控制端(CN1—CN6)分别与模拟信号调理电路(15,16)的输出端相连;通过二个并列的串行移位寄存器(8,9)分别与二个并列的功率扩展电路(17,18)的输入端相连;六只并列的“单刀双掷”高压继电器(J1—J6)的线圈控制端(JXC1—JXC6)分别与功率扩展电路(17)的输出端相连;六只并列的“单刀单掷”高压继电器(K1—K6)的线圈控制端(KXC1—KXC6)分别与功率扩展电路(18)的输出端相连;构成六路直流高压(VOUT1‑ VOUT6)输出模式的“断开、电压/接通、接地”; 单片微处理器(4)通过模拟多路分解器(13)、I/V变换电路(19)、光电隔离(21)分别与六只并列的高压电源模块(D1—D6)的输出电流监测信号(IN1‑IN6)相连; 单片微处理器(4)通过模数转换电路(5)、模拟多路分解器(14)、放大电路(20)、光电隔离(22)分别与六只并列的高压电源模块(D1—D6)的输出电压监测信号(VN1‑VN6)相连; 单片微处理器(4)通过二个并列的驱动电路(10,11)分别与二个并列的步进电机(25,27)相连;单片微处理器(4)通过信号选择开关(12)与二个并列的正弦波发生电路(28,29)的输入端相连; 所述的电驱动模块(II)为六路直流高压,其特征在于:六只并列的高压电源模块(D1—D6)的输出“+”端分别与六只“单刀双掷”高压继电器(J1—J6)的“常闭”触点、六只“单刀单掷”高压继电器(K1—K6)的 “常开”触点顺序连接,组成电驱动的六路直流高压(VOUT1 — VOUT6); 六只并列的高压电源模块(D1—D6)的输出“-”端、六只并列的“单刀双掷”高压继电器(J1—J6)的“常开”触点分别与“地”短接; 所述的液压驱动模块(III)为二路微注射泵,其特征在于:二只并列的步进电机(25,27)的转动轴(36)分别与二个并列的机械推拉装置(30,31)、二只并列的微型注射器(34,35)顺序连接,组成液压驱动的二路微注射泵; 二个机械推拉装置(30,31)与二个驱动电路(10,11)之间分别连接有限位保护电路(24,26); 所述的介电电泳模块(IV)为二路正弦波,其特征在于:二个并列的正弦波发生电路(28,29)的输出端分别与二个并列的整形电路(32,33)相接,组成介电电泳的二路正弦波; 所述的程序软件采用时间段控制,其特征在于:每一时间段内六路直流高压、二路微注射泵和二路正弦波的独立或/和同步的可编程输出流程与微流控芯片生化分析中的进样、混合、反应、分离、检测等操作步骤完全对应。 2.根据权利要求1所述的用于自动操纵微流控芯片生化流体的多功能微流控装置,其特征在于所述的六路直流高压的输出模式为“断开、电压/接通、接地”。 3.根据权利要求1所述的用于自动操纵微流控芯片生化流体的多功能微流控装置,其特征在于所述的二路微注射泵的输出模式为“前等待、推进/灌注、后等待、回拉”。4.根据权利要求1所述的用于自动操纵微流控芯片生化流体的多功能微流控装置,其特征在于所述的二路正弦波的输出模式为“前等待、正弦波、后等待”。 5.根据权利要求1所述的用于自动操纵微流控芯片生化流体的多功能微流控装置,其特征在于所述的单片微处理器为ATmega16‑16PC。6.根据权利要求1所述的用于自动操纵微流控芯片生化流体的多功能微流控装置,其特征在于以“电驱动的六路直流高压、液压驱动的二路微注射泵、介电电泳的二路正弦波”为一个仪器组成单元,或根据需要将直流高压、微注射泵、正弦波的输出路数进行扩展或缩减,但基本结构相同。
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