[发明专利]一种离心式便携微流控分析装置及其使用方法

权利要求书

1.一种离心式便携微流控分析装置，其特征在于其包括：主控器部件、协调处理部件、光学系统部件、微流体芯片和电源管理部件；

所述微流体芯片为便携分析装置的核心载体，用于不同生物指标的类别、含量分析；

所述主控器部件、光学系统部件和协调处理部件通过数据总线相连，进行数据交换；

所述主控器部件用于对整个系统进行控制和显示；

所述光学系统部件用于对检测过程或最终检测结果进行光学信号读取；

所述协调处理部件用于协调和管理便携分析装置中的电机驱动、温度控制以及其他外设部件；

所述电源管理部件与所述主控器部件、协调处理部件和光学系统部件相连，为整个便携分析装置提供直流电源；

所述主控器部件包括嵌入式系统部件和显示部件，所述嵌入式系统部件用于控制反应流程、指令执行、信息处理、条件判断、任务调度、数据交互和资源分配；所述显示部件与所述嵌入式系统部件相连，用于人机交互、信息输入、结果输出及上报功能；

所述嵌入式系统部件包括嵌入式核心件、第一电源管理模块、实时时钟、有线连通器、无线连通器和传感器；所述嵌入式核心件与所述第一电源管理模块、实时时钟、有线连通器、无线连通器、传感器连接，用于运行嵌入式实时操作系统；所述嵌入式核心件包括嵌入式处理器、存储器和内存器；所述嵌入式处理器用于运行嵌入式系统，所述存储器用于存储待执行的指令，所述内存器用于存储临时数据；所述第一电源管理模块用于将所述电源管理部件输入的电压转换为适用于所述嵌入式系统部件的固定电压；所述实时时钟用于提供稳定的时间基准；所述有线连通器用于所述嵌入式系统部件与外界的有线联通，包括用于与便携分析装置内其他部件联通的数据总线、并行总线以及与便携分析装置外其他部件的通讯协议连接；所述无线连通器用于所述嵌入式系统部件与外界的无线数据连接；所述传感器用于监测便携分析装置内部或周围的环境及状态信息，用于指示仪器的运行情况；

所述协调处理部件包括微型控制器、照明光源、位置与激发部件、激发光源、温度控制部件、电磁铁部件和电机驱动部件；所述微型控制器用于接收和执行所述嵌入式系统部件发送的指令，并执行相应部件的驱动和控制任务；所述照明光源用于仪器状态显示、或者舱室内的照明；所述位置与激发部件用于为光学检测提供位置信息并探测仪器仓门、上下盖的状态，同时激发所述激发光源；所述激发光源用于提供生物实验检测所需要的稳定光源；所述温度控制部件用于调整、维持所述微流控芯片所处腔室内的区域温度至设定的温度；所述电磁铁部件用于控制便携分析装置的开关盖或者进仓状态；所述电机驱动部件用于控制载有所述微流控芯片的旋转电机进行匀速、加速和减速的旋转运动；

所述光学系统部件包括光电探测器阵列、前级放大部件和逻辑处理部件；所述光电探测器阵列与所述前级放大部件电气连接，所述前级放大部件与所述逻辑处理部件电气连接；所述光电探测器阵列用于检测不同反应过程中所述微流体芯片的光学信号强度变化；所述前级放大部件用于对所述光电探测器阵列检测的信号进行预处理；所述逻辑处理部件用于将前级放大后的光电电压信号处理至适合模数转换器采集的电压范围，并对采集到的多个通道的数字脉冲信号进行逻辑运算；

所述逻辑处理部件包括FPGA控制器、第一级放大、程控增益调节、第三级放大、末级放大、多路选择器、模数转换器、第三电源管理模块；所述FPGA控制器用于探测和判断所述微流控芯片所处的位置，并控制所述激发光源的开启，同时记录下处于检测反应孔内的光学信号，进而判断出对应的物质类别、计算出其含量；所述第一级放大用于将所述前级放大部件输出的电压信号按照固定倍数进行放大，使得放大后的电压信号处于所述程控增益调节的范围；所述程控增益调节用于根据所述FPGA控制器发送的信号对所述第一级放大的输出信号进行衰减调节；所述第三级放大用于将所述程控增益调节衰减后的电压信号按照固定倍数进行放大；所述末级放大用于将所述第三级放大输出的电压经过阻抗匹配后与所述多路选择器连接；所述多路选择器用于根据所述FPGA发送的选择信号将多通道电压信号中的一个或数个，有选择性地连接至所述模数转换器；所述模数转换器用于将经所述多路选择器切换选择后的电压信号，转化为能被所述FPGA控制器处理的二进制数字信号。