[发明专利]一种基于液晶温控微阀的流量协同控制系统

说明书

本发明公开了一种基于液晶温控微阀流量协同控制系统，包括微通道、基底、液晶、温度控制元件、温度传感器、压力传感器和控制芯片；微通道设置于基底上方；液晶设置于微通道内并可沿通道方向流动；温度控制元件和温度传感器设置于垂直液晶流向的两侧微通道壁内；压力传感器设置于微通道入口和各分支出口处；温度控制元件、温度传感器、压力传感器均连接到控制芯片上。本发明通过非均匀温度场下液晶非对称流动特性实现了样品的径流调节，从而控制不同反应器或检测器的进样量，显著地增强了化学反应或生物检测的对比效果；此外通过温度和压力的协同反馈调节，在微阀的各出口获得精确、稳定的分流比并实现较短的响应时间。

技术领域

本发明属于微阀技术领域，具体涉及一种基于液晶温控微阀的流量协同控制系统。

背景技术

微流控芯片又称之为芯片实验室(Lab-on-a-Chip)，其主要通过对微小槽道内流体的操控，在芯片中实现进样、稀释、混合、反应、分离、分析和检测等实验室功能。微流控芯片具有微型化、集成化和便携化等优势，能够将分析实验室的各种功能最大限度地集成到尺寸很小的芯片上，因而在生物、医药、材料和化学化工等众多领域具有较强的适用性和广阔的应用前景。

微流控芯片的功能是对微小槽道内流体进行可靠操控，从而完成生物化学分析及反应所需的各项操作。微阀在微流控芯片中起径流调节和开/关转换等作用，是微流控芯片驱动控制系统中的核心控制元件，其发展水平是衡量微流控芯片技术的重要指标之一。

申请号为201710859316.X的发明专利公开了一种微流控芯片检测控制系统，涉及微流控技术领域，解决了现有技术中的微流控芯片检测控制系统的检测通量低、可拓展性差的技术问题。该微流控芯片检测控制系统包括微流控芯片单元和加热检测单元。其中，微流控芯片单元包括多个用于提取扩增核酸，得到待检测样本的微流控芯片，微流控芯片上开设有卡槽和卡柱，第n个微流控芯片的卡槽与第n+1个微流控芯片的卡柱相互卡接阵列设置；加热检测单元用于对多个待检测样本依次进行检测，得到与多个待检测样本一一对应的检测结果。

但是类似该发明的控制系统存在控制方式简单、控制精度低、检测结果误差大、响应时间长、容易受外界干扰和调节分流比不方便等缺点，并且不能即时快速启停，不能根据目标分流比实现温度-压力协同反馈调节。

发明内容

有鉴于此，本发明为了解决现有技术中的微阀存在控制精度低、误差大、响应时间长、容易受外界干扰和调节分流比不方便等问题。提供一种基于液晶温控微阀的流量协同控制系统，该温控微阀通过非均匀温度场下液晶非对称流动特性实现了样品的径流调节，从而控制不同反应器或检测器的进样量，显著地增强了化学反应或生物检测的对比效果，极大地减少了实验和检测的工作量及相关成本。同时通过温度和压力的协同反馈调节，可以精确地调整微通道两侧壁面之间的温差、控制微阀入口和各分支出口的压差，获得微阀各出口处精确及稳定的分流比和实现快速响应。

为达到上述目的，本发明提供一种基于液晶温控微阀的流量协同控制系统，包括微通道、基底、液晶、温度控制元件、温度传感器、压力传感器和控制芯片；所述微通道设置于基底上方；所述液晶设置于微通道内并可沿通道方向流动；所述温度控制元件包括加热元件和制冷元件，温度控制元件设置于垂直液晶流向的两侧微通道壁内；所述温度传感器设置于垂直液晶流向的两侧微通道壁内；所述压力传感器设置于微通道入口和各分支出口处；所述温度控制元件、温度传感器、压力传感器均连接到控制芯片上。

优选的，温度传感器、压力传感器、温度控制元件和控制芯片形成闭环控制系统，所述控制芯片将设定的目标分流比计算得到目标温差和目标压差，所述温度传感器将采集到的微通道壁温差与控制芯片设定的目标温差进行比对，所述压力传感器将采集到的入口与各分支出口的压差与控制芯片设定的目标压差进行比对，协同控制温度控制元件工作，进而通过控制温差来调节各出口压差。

优选的，所述温度传感器为热电偶。

优选的，所述加热元件为电热丝，所述制冷元件为制冷片。