[发明专利]基于无线移动智能终端的微流控芯片液体控制系统

说明书

技术领域

本发明涉及自动控制，尤其涉及一种基于无线移动智能终端的微流控芯片液体控制系统。

背景技术

微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微小的芯片上，自动完成整个分析过程(Whitesides，G.M.Nature2006，442，368-373)。微流控芯片是微流控技术实现的主要平台，其装置特征主要是其容纳流体的有效结构(通道、反应室和其它某些功能部件)至少在一个维度上为微米级尺度。由于微米级的结构，流体在其中显示和产生了与宏观尺度不同的特殊性能，因此发展出独特的分析检测性能(Blow,N.Nature methods2009，6，683-686)。微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度快等特点，它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析，并且可以在线实现样品的预处理及分析全过程，因此已广泛用于临床生物医学样本的检测(Yager,P.，et al.Nature2006，442，412-418；Doerr,A.Nature methods2009，6，194-194)。例如，微流控液滴PCR技术可用于细胞DNA测序(Tewhey,R.，et al.Nature Biotechnology2009，27，1025-1031)，微流控泵阀腔室技术可用于单细胞蛋白组检测(Wei，W.，et al.PNAS2013，110，E1352-E1360)，以及微流控通道微米结构及硅阵列可用于血液中稀有循环肿瘤细胞的捕获(Nagrath，S.，et al.Nature2007，450，1235—1239；Dong,Y.，et al.Journal of Molecular Diagnostics2013，15，149-157)。

尽管微流控芯片具有微型化、可控化、集成化、自动化等特点，但其外围支持设备复杂，基于机械或电磁泵、阀驱动控制的微流控芯片医疗设备中，大都采用控制器，或其与电脑结合通过电脑驱动控制液体的方式，前者无法实现自动化的控制与运行，后者需要借助电脑，增加了设备成本、体积与能耗(Blow,N.Nature methods2007，4，665-668；Rosen，Y.&Gurman，P. Current Pharmaceutical Biotechnology2010，11，366-375)。近年来，移动智能终端技术迅速发展，智能手机、平板电脑大量普及。目前已有通过移动智能终端控制微流控芯片中的液体的方法(Mao，X.&Huang，T.J.Lab Chip2012，12，1412-1416)，如基于手机的电化学检测(Lillehoj，P.，Huang，M.-C.＆Ho，C.-M.2013IEEE26th Intemational Conference on53-56)，基于智能手机的汗液、唾液pH检测(Oncescu，V.，O'Dell，D.&Erickson，D.Lab Chip2013，13，3232-3238)。以上检测均采用数据线连接手机与芯片，但数据线的使用限制了控制距离、多点对多点控制的使用等，并不便捷。因此，用移动无线设备(智能手机、平板电脑等)通过无线信号控制微流控芯片中的液体具有重要的现实意义。同时，移动智能终端还可以替代被控制的微流控设备的显示屏的功能，从而进一步简化微流控设备的设计并减小其体积。

本发明主要针对微流控芯片对液体流量及反应精确控制的要求，将微泵、微阀等微机电机构与微流控芯片结合，实现对流体的各种控制，具有独立功能操作的手动模式和多种独立功能组合操作的自动模式的两种工作模式。

发明内容

本发明的目的，就是为了提供一种基于无线移动智能终端的微流控芯片液体控制系统。

为了达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：一种基于无线移动智能终端的微流控芯片液体控制系统，包括微流控芯片模块、无线驱动控制模块和具有wifi功能的无线移动智能终端；微流控芯片模块与无线驱动控制模块双向通讯相连，无线驱动控制模块通过无线网络与具有wifi功能的无线移动智能终端双向通讯相连。

所述微流控芯片模块包括不含泵、阀结构的微流控芯片和含泵、阀结构的微流控芯片。

所述无线驱动控制模块包括wifi芯片、蓝牙芯片、红外芯片、单片机和电源，wifi芯片、蓝牙芯片和红外芯片分别与单片机双向通信相连，电源与单片相连向单片机供电。

所述具有wifi功能的无线移动智能终端为智能手机、平板电脑或智能MP4。