[发明专利]一种生物芯片反应过程在线自诊断装置

权利要求书

1.一种生物芯片反应过程在线自诊断装置，其特征在于，包括：

CCD摄像机：用于获取生物芯片反应腔内液体反应前生物芯片的静态图像；

图像处理器：用于对所述静态图像进行处理，进行反应前的自诊断、加液动作自诊断、排液动作自诊断，并评估生物芯片反应腔内的液体混合效果。

2.根据权利要求1所述的生物芯片反应过程在线自诊断装置，其特征在于，所述生物芯片包括芯片基片(1)；所述芯片基片(1)上设置至少两个液体存放腔；所有液体存放腔均与反应腔(7)连通；所述反应腔(7)与废液腔(8)连通；所有液体存放腔与所述反应腔(7)之间的管路上均设置有管道标识线(5)。

3.根据权利要求2所述的生物芯片反应过程在线自诊断装置，其特征在于，所述液体存放腔数量为两个；第一液体存放腔(2)、第二液体存放腔(3)均通过微阀(4)与所述反应腔(7)连通。

4.根据权利要求3所述的生物芯片反应过程在线自诊断装置，其特征在于，反应前的自诊断过程具体包括：获取第一液体存放腔(2)、第二液体存放腔(3)内液体的容积，并与图像处理器获取的第一液体存放腔(2)、第二液体存放腔(3)的容积分别进行对比，如果容积偏差在5％以内，在误差许可范围内；如果容积偏差在5％～10％之间，记录实际容积值，作为后续测量计算时修正测量值的依据；如果容积偏差超过10％，提示异常，暂停后续反应动作。

5.根据权利要求3所述的生物芯片反应过程在线自诊断装置，其特征在于，加液动作自诊断具体包括：反应开始后，微阀打开，外部压力驱动液体A和液体B分别沿着管路流入反应腔(7)，设液体在外力作用下的平均流速为V,则可估算出加入反应腔液体的容积V，即V＝T*V*S；其中T为液体全部流过管道标识线(5)的时间、S是管路的截面积；根据估算出的加样液体的容积诊断加液动作的执行效果，如果容积V与预先设定的加液量偏差在5％以内，则表明加液动作正确；设管道标识线(5)所覆盖的CCD像素单元平均灰度值均值Y，根据Y值的大小及其变化可以诊断出微泵或者微阀的故障；由于加样液体是顺序流过管道标志线的，当管道里没有液体时，此时Y值为最大Ymax；当液体流入管道标志线时，Y值开始减小；当液体完全充满该段管道时，Y值为最小值Ymin；在液体流动过程中，Y值保持不变；当液体末端流入管道标志线后，Y值开始增大；当液体完全流过该段管道后，Y值是最大值Ymax；根据Y值曲线的曲线Ymax-Ymin的大小以及曲线中间段的平滑程度诊断出微泵或者微阀的故障，具体有：如果Ymax-Ymin趋近于零，说明加样动作完全失败，微泵没动作或者微阀没打开；如果Ymax-Ymin与实验经验值偏差超过10％，表明液体没有完全充满管道，可能是微阀没有完全打开；如果Y值曲线中间段出现毛刺且幅度超过10％，则表明液体中有气泡或者中间有断流发生，可能是微泵或者微阀工作不稳定，有短暂失效发生。

6.根据权利要求3所述的生物芯片反应过程在线自诊断装置，其特征在于，排液动作自诊断的具体过程包括：监测反应腔在排液动作后残留的液体容量，如果残留液体容积小于待排液体容积5％，则达到排液效果。

7.根据权利要求3所述的生物芯片反应过程在线自诊断装置，其特征在于，评估生物芯片反应腔内的液体混合效果的具体过程包括：通过以下公式评估混匀效果：

其中，σ²为反应腔内的静态图像灰度值的方差，Xi为反应腔图像对应的CCD像元的灰度值，x为所有取样点CCD像元灰度值的算术平均值，n为取样点总数；当σ²与目标方差值误差在5％以内时，说明混合效果良好。