[发明专利]一种微流控芯片自动控制分析检测仪

说明书

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片自动控制分析检测仪，该仪器通过对输入压力或流速的自动化控制实现微量流体的复杂操作，进而实现基于微流控芯片技术的自动化分析检测，属微全系统自动化控制分析检测领域。

背景技术

微全分析系统（miniaturized total analysis system, μTAS）是集成进样、样品处理、生化反应、分离、检测为一体的多功能微型检测和分析系统。微流控芯片（Micro-fluidic chip）是其主要的组成部件，具有微型化、自动化、集成化、便捷和快速等优点，已经在很多领域获得了广泛的应用，例如细胞生物学、分析化学、材料学、组织工程、环境检测、食品安全和医疗诊断等领域。微流控芯片以分析化学和生物化学为基础，利用微机电加工的技术（MEMS），在硅、玻璃、石英、塑料表面加工出1-500微米的微通道网络，通过复杂的设计，实现对目标分析物的采样、稀释、加试剂、富集、萃取、混合、反应、分离、检测等步骤。

目前的分析检测仪器大多采用以下几大类方法：原子荧光光度法、电感藕合等离子体质谱分析法、高效液相色谱法、紫外可见光法及电化学分析法等，这些分析检测方法都有仪器价格昂贵、体积庞大、检测时间长、操作不便等确定，因此具有微型化、便携性、自动化、高效快速检测等优点的微流控芯片技术是下一代分析检测仪器的必然发展趋势。

但目前微流控芯片上的流体驱动方式主要有内部驱动和外部驱动两种，内部驱动主要以电渗流、电泳流和表面张力为驱动力，通过改变驱动电压和材料性质来控制流体在微通道网络中的流动方向和流速；外部驱动主要是注射泵、蠕动泵和恒压泵。前者成本高，设计复杂，需要昂贵的外置大型设备来实现，后者仅仅能够提供压力源和简单通断的流速控制，无法实现和满足微流控芯片处理复杂流体的需要。

由于微流控芯片分析技术在分析检测领域广阔的应用前景，建立一种性能高效、成本低廉、全自动、多功能、操作简便的微流控芯片自动控制分析检测仪，是一个迫切需要解决的技术问题。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明的目的是提供高效低廉、全自动、多功能以及操作简便的微流控芯片自动控制分析检测仪。

本发明所采用的技术方案是：一种微流控芯片自动控制分析检测仪，其构造主要包括自动化控制装置和分析检测芯片两个组成部分，其中自动化控制装置部分主要包括有压力源、程序控制装置、压力显示装置、控制程序输入装置、控制程序显示装置、压力调节装置、多通道输出端口、多通道输出指示装置、备用压力源接口、多通路转换和控制装置。分析检测芯片装置主要包括有微流控芯片、接口卡槽、导管和检测器。压力源通过程序控制装置分散到多通道输出端口，并在按照控制程序输入装置设定的预订程序输出压力，从而自动化控制微流控芯片上流体的复杂操作，进而实现基于微流控芯片技术的自动化分析检测。

进一步，所述自动化控制装置工作方式是：控制程序输入装置向程序控制装置输入指令，后者控制压力源的压力输出方式，输入过程和最终指令可以通过控制程序显示装置可视化；所述压力源除了该多通道流体自动控制装置自身装配的压力源外，还可以通过用压力源接口接入外置压力源来扩展压力源的数量；通过所述多通路转换和控制装置可以将压力源人为地分散到多通道输出端口，并且可以通过程序控制装置人为设定控制输出方式；所述压力调节装置可以调节输入压力源输入的大小和流速，并且可以通过压力显示装置显示压力源的大小和流速；所述多通道输出端口的输出方式可以通过多通道输出指示装置同步可视化。

进一步，所述分析检测芯片装置工作方式是：通过接口卡槽和导管连接自动化控制装置和分析检测芯片装置，通过微流控芯片上整合的试剂进样口自动化控制分析检测芯片上试剂的操作；通过检测器采集微流控芯片上微流控芯片反应微室中的混合反应信号，从而实现待测样品的自动化分析检测；最后反应后的试剂通过试剂出样口回收或者排出。

进一步，所述的压力源、程序控制装置、压力显示装置、控制程序输入装置、控制程序显示装置、压力调节装置、多通道输出端口、多通道输出指示装置、备用压力源接口和多通路转换和控制装置及其他辅助装置的安装位置和方式可以在在前后左右，上下及内部自由组合。

进一步，所述的压力源可以是气体，也可以是液体，或者同时包含气体和液体两种压力源。

进一步，所述的压力源提供的既可以是恒定的压强，也可以是恒定的流速，或者可变的压强或流速。

进一步，所述的压力源提供的既可以正压，也可以是负压。