帶有溫度控制的微流控智能實(shí)驗(yàn)裝置及其工作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]
本發(fā)明涉及一種微流控實(shí)驗(yàn)裝置，尤其涉及一種帶有溫度控制的微流控智能實(shí)驗(yàn)裝置及其工作方法。
【背景技術(shù)】
[0002]生化檢測微流控芯片為多功能系統(tǒng)芯片，該芯片把生化檢測所涉及的樣品制備、定量進(jìn)樣、液體混合、生化反應(yīng)、分離檢測等基本操作單元集成或基本集成于幾平方厘米的芯片之上，是用以取代常規(guī)化學(xué)或生物實(shí)驗(yàn)室的各種功能的一種技術(shù)平臺(tái)。
[0003]如何使微流控芯片內(nèi)的試劑快速反應(yīng)，提高測試效率是本領(lǐng)域的技術(shù)難題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的是提供一種帶有溫度控制的微流控智能實(shí)驗(yàn)裝置及其工作方法，通過振動(dòng)機(jī)構(gòu)和加熱裝置促使微流控芯片內(nèi)需反應(yīng)試劑加快反應(yīng)，以解決微流控芯片內(nèi)試劑反應(yīng)效率低的技術(shù)問題。
[0005]為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了一種帶有溫度控制的微流控智能實(shí)驗(yàn)裝置，適于微流控芯片垂直插入的卡槽，所述卡槽安裝在一振動(dòng)機(jī)構(gòu)上，所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)由處理器模塊控制；以及在卡槽的槽內(nèi)設(shè)有由所述處理器模塊控制的加熱裝置，該加熱裝置適于對(duì)微流控芯片內(nèi)需反應(yīng)試劑進(jìn)行加熱。
[0006]進(jìn)一步，所述微流控智能實(shí)驗(yàn)裝置還包括:適于微流控芯片垂直插入的卡槽，用于微流控芯片加熱的供電模塊，以及位于所述卡槽一側(cè)的擠壓裝置;所述供電模塊、擠壓裝置均由處理器模塊控制，所述處理器模塊還與一溫度傳感器相連，以當(dāng)微流控芯片加熱到一定溫度后，控制擠壓裝置橫向擠壓微流控芯片。
[0007]進(jìn)一步，所述微流控芯片采用多層垂直設(shè)置，且包括依次排列的試劑儲(chǔ)液層、中間連接層、混合反應(yīng)層;所述試劑儲(chǔ)液層中分布若干儲(chǔ)液池，各儲(chǔ)液池通過覆蓋于劑儲(chǔ)液層表面的密封膜及中間連接層密封;所述中間連接層上設(shè)有儲(chǔ)液池排液的通孔，且通孔通過石蠟密封，當(dāng)石蠟融化時(shí)，儲(chǔ)液池通過通孔與混合反應(yīng)層中的各微通道支路相連，各微通道支路向下傾斜分別連接混合反應(yīng)層中的微通道主路，該微通道主路垂直向下連通位于混合反應(yīng)層底部的反應(yīng)池；以及各儲(chǔ)液池的高度均高于反應(yīng)池，即反應(yīng)池位于微流控芯片的底部；所述加熱裝置適于對(duì)位于反應(yīng)池中的所述需反應(yīng)試劑進(jìn)行加溫。
[0008]進(jìn)一步，所述中間連接層內(nèi)鑲嵌有加熱絲，且各加熱絲分別繞設(shè)于相應(yīng)石蠟密封處;所述供電模塊的多路輸出端分別與各加熱絲的供電輸入端相連，且該供電模塊由處理器模塊控制多路輸出；通過所述處理器模塊控制加熱絲通電加熱，以融化石蠟。
[0009]進(jìn)一步，所述擠壓裝置采用風(fēng)幕，且風(fēng)幕中設(shè)有若干噴氣孔，且各噴氣孔分別對(duì)相應(yīng)準(zhǔn)儲(chǔ)液池位置;各噴氣孔的供氣管道上分別設(shè)有氣閥，且各氣閥的控制端均與處理器模塊相連，通過所述處理器模塊控制相應(yīng)氣閥打開，噴氣孔對(duì)準(zhǔn)儲(chǔ)液池位置噴出氣體，以壓迫儲(chǔ)液池，使在該儲(chǔ)液池對(duì)應(yīng)的石蠟融化后，儲(chǔ)液池中的試劑快速排入至反應(yīng)池中。
[0010]進(jìn)一步，所述擠壓裝置包括若干伸縮擠壓棒，且各伸縮擠壓棒分別對(duì)相應(yīng)準(zhǔn)儲(chǔ)液池位置;所述各伸縮擠壓棒分別由相應(yīng)的絲桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，即伸出壓迫儲(chǔ)液池，使在該儲(chǔ)液池對(duì)應(yīng)的石蠟融化后，儲(chǔ)液池中的試劑快速排入至反應(yīng)池中；且各絲桿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)均由所述處理器模塊控制。
[0011]又一方面，本發(fā)明還提供了一種所述微流控智能實(shí)驗(yàn)裝置的工作方法，包括如下步驟:
步驟SI，對(duì)微流控芯片加熱；
步驟S2，控制擠壓裝置橫向擠壓微流控芯片；
步驟S3，啟動(dòng)振動(dòng)機(jī)構(gòu)，對(duì)微流控芯片進(jìn)行高頻振動(dòng)，以及對(duì)微流控芯片內(nèi)需反應(yīng)試劑進(jìn)行加熱，使其反應(yīng)充分。
[0012]進(jìn)一步，所述微流控智能實(shí)驗(yàn)裝置包括:用于微流控芯片加熱的供電模塊，以及位于所述卡槽一側(cè)的擠壓裝置;所述供電模塊、擠壓裝置均由處理器模塊控制，以及所述處理器模塊還與一溫度傳感器相連;所述步驟SI中對(duì)微流控芯片加熱的方法包括:通過處理器模塊控制供電模塊對(duì)微流控芯片加熱。
[0013]進(jìn)一步，所述微流控芯片采用多層垂直設(shè)置，且包括依次排列的試劑儲(chǔ)液層、中間連接層、混合反應(yīng)層;所述試劑儲(chǔ)液層中分布若干儲(chǔ)液池，且各儲(chǔ)液池通過覆蓋于劑儲(chǔ)液層表面的密封膜及中間連接層密封;所述中間連接層上設(shè)有儲(chǔ)液池排液的通孔，且通孔通過石蠟密封，當(dāng)石蠟融化時(shí)，儲(chǔ)液池通過通孔與混合反應(yīng)層中的各微通道支路相連，各微通道支路向下傾斜分別連接混合反應(yīng)層中的微通道主路，該微通道主路垂直向下連通位于混合反應(yīng)層底部的反應(yīng)池；以及各儲(chǔ)液池的高度均高于反應(yīng)池。
[0014]進(jìn)一步，所述中間連接層內(nèi)鑲嵌有加熱絲，且各加熱絲分別繞設(shè)于相應(yīng)石蠟密封處;所述供電模塊的多路輸出端分別與各加熱絲的供電輸入端相連，且該供電模塊由處理器模塊控制多路輸出；通過處理器模塊控制供電模塊對(duì)微流控芯片加熱，即通過所述處理器模塊控制加熱絲通電加熱，以融化石蠟，使儲(chǔ)液池與反應(yīng)池連通。
[0015]進(jìn)一步，所述擠壓裝置采用風(fēng)幕，且風(fēng)幕中設(shè)有若干噴氣孔，且各噴氣孔分別對(duì)相應(yīng)準(zhǔn)儲(chǔ)液池位置;各噴氣孔的供氣管道上分別設(shè)有氣閥，且各氣閥的控制端均與處理器模塊相連;步驟S2，控制擠壓裝置橫向擠壓微流控芯片的方法包括:通過所述處理器模塊控制相應(yīng)氣閥打開，噴氣孔對(duì)準(zhǔn)儲(chǔ)液池位置噴出氣體，以壓迫儲(chǔ)液池，使在該儲(chǔ)液池對(duì)應(yīng)的石蠟融化后，儲(chǔ)液池中的試劑快速排入至反應(yīng)池中；或所述擠壓裝置包括若干伸縮擠壓棒，且各伸縮擠壓棒分別對(duì)相應(yīng)準(zhǔn)儲(chǔ)液池位置;所述各伸縮擠壓棒分別由相應(yīng)的絲桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動(dòng)，且各絲桿機(jī)構(gòu)的驅(qū)動(dòng)電機(jī)均由所述處理器模塊控制；步驟S2，控制擠壓裝置橫向擠壓微流控芯片的方法包括:通過所述處理器模塊控制相應(yīng)驅(qū)動(dòng)電機(jī)旋轉(zhuǎn)，以通過絲桿機(jī)構(gòu)帶動(dòng)伸縮擠壓棒對(duì)準(zhǔn)儲(chǔ)液池位置伸出，壓迫儲(chǔ)液池，使在該儲(chǔ)液池對(duì)應(yīng)的石蠟融化后，儲(chǔ)液池中的試劑快速排入至反應(yīng)池中。
[0016]本發(fā)明的有益效果是，(I)通過振動(dòng)機(jī)構(gòu)及加熱裝置，提高了試劑的反應(yīng)效率;(2)將反應(yīng)試劑預(yù)封裝在微流控芯片中，減少了操作者加樣步驟;(3)通過本智能實(shí)驗(yàn)裝置實(shí)現(xiàn)試劑自動(dòng)化移動(dòng)到混合反應(yīng)層的反應(yīng)池中；(4)通過擠壓裝置，能夠促使其快速排液，提高了實(shí)驗(yàn)效率；(5)所述擠壓裝置與電熱絲相配合，可以實(shí)現(xiàn)試劑的按一定順序逐一或同時(shí)添加，滿足特殊生化反應(yīng)需要。
【附圖說明】
[0017]下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說明。
[0018]圖1示出了本發(fā)明的微流控智能實(shí)驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2示出了本發(fā)明的微流控智能實(shí)驗(yàn)裝置的控制原理框圖；
圖3示出了本發(fā)明的微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖4示出了本發(fā)明的中間連接層的結(jié)構(gòu)示意圖；
圖5示出了一個(gè)伸縮擠壓棒的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0019]圖中:微流控芯片1、卡槽2、供電模塊3、擠壓裝置4、密封膜100、儲(chǔ)液層110、中間連接層120、混合反應(yīng)層130、儲(chǔ)液池111、加熱裝置112、石蠟121、加熱絲122、通孔123、供電接口 124、微通道支路131、微通道主路132、反應(yīng)池133、管路134、密封薄膜135、風(fēng)幕400、噴氣孔401、伸縮擠壓棒402、絲桿螺母403、絲桿404、驅(qū)動(dòng)電機(jī)405。
【具體實(shí)施方式】
[0020]現(xiàn)在結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。這些附圖均為簡化的示意圖，僅以示意方式說明本發(fā)明的基本結(jié)構(gòu)，因此其僅顯示與本發(fā)明有關(guān)的構(gòu)成。
[0021]實(shí)施例1
如圖1所示，本發(fā)明提供了一種帶有溫度控制的微流控智能實(shí)驗(yàn)裝置，包括:適于微流控芯片I垂直插入的卡槽2，所述卡槽2安裝在一振動(dòng)機(jī)構(gòu)5上，所述振動(dòng)機(jī)構(gòu)5由處理器模塊控制；以及在卡槽的槽內(nèi)設(shè)有由所述處理器模塊控制的加熱裝置112，該加熱裝置112適于對(duì)微流控