无线气压/液压微流控模块的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种适用于气体或液体的微流控模块，且具有无线传输功能，属于微流控领域。
【背景技术】
[0002]微流控芯片是以分析、生物化学为基础，以微细加工和微电子技术为依托，以微流动系统为支撑，把整个化验室的功能，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成在一个只有几平方厘米的基片上。目前，微流控外部驱动设备的小型化和集成化是一种重要的发展趋势。气动微流控芯片是微流控领域的一个重要研究方向。气压驱动模块是气动微流控芯片中的一种重要的元件。目前，常用的气压驱动模块均采用常规阀、管道连接而成，存在如下缺点:1)与微流控芯片相比，常规尺寸的气压驱动模块体积过大，结构复杂，价格昂贵，难以与微流控芯片进一步集成；2)常用的气压驱动模块管路为宏观尺寸管道，与微流控芯片流道尺寸存在量级差，封装难度大，维护成本高；3)常用气压驱动模块的数据采集、监视和控制一般采用数据采集卡等与计算机相连实现，不利于微流控芯片进一步融入“互联网+”的发展潮流，实现网络化与智能化控制。
【发明内容】
[0003]本发明目的是为了解决现有气动微流控芯片气压驱动模块体积大，封装难，成本高、难以实现网络化、智能化的问题，提供了一种无线气压/液压微流控模块。
[0004]本发明所述无线气压/液压微流控模块，它包括结构层和控制层，结构层和控制层固定连接在一起；
所述结构层包括流道与基座封装模块、微流道外接接头、微阀驱动单元和压力传感器；流道与基座封装模块包括双T串联的微流道、凹膜、平膜和基板；基板上表面设置有平膜，平膜上表面设置有凹膜，凹膜向上的凹槽中设置有双T串联的微流道；微流道外接接头包括介质进入接头、泄气接头和介质输出接头；微阀驱动单元包括第一微阀驱动部件和第二微阀驱动部件；
所述控制层包括控制电路和上位机；所述控制电路包括GSM模块、无线模块、滤波电路模块、控制器和驱动器；
双T串联的微流道的左右两个横向端口分别设置有介质进入接头和介质输出接头，左侧T型支路出口处设置有泄气接头，右侧T型支路出口设置有压力传感器，在介质进入接头和左侧T型支路之间的管路上设置第一微阀驱动部件，在左侧T型支路的管路上设置有第二微阀驱动部件；
压力传感器采集双T串联的微流道的介质压力信号，压力传感器的介质压力信号输出端与滤波电路模块的介质压力信号输入端相连，滤波电路模块的介质压力信号输出端与控制器的介质压力信号输入端相连；控制器将该介质压力信号通过无线模块与上位机进行数据交互，控制器将该介质压力信号通过GSM模块与移动设备进行数据交互； 控制器根据采集的介质压力信号输出驱动指令，并通过驱动器分别发送到第一微阀驱动部件和第二微阀驱动部件的驱动指令输入端相连；第一微阀驱动部件和第二微阀驱动部件根据驱动指令调节管路内的介质压力。
[0005]本发明的优点:1)无线气压/液压微流控模块的气体流道通过平膜和凹膜封装而成，相比现有的气动模块气体流道而言，制作工艺简单，流道的尺寸和结构形状可以自由设计，并且流道的尺度可以达到微米级别。流道的尺寸越小，气压微流控模块的压力精度越高。2)无线气压/液压微流控模块采用微流控芯片领域的微阀驱动部件，其结构相对精简，制作工艺容易，生产周期短，成本低，并且可大大减小整个模块的体积，可以实现微流控芯片与外部驱动设备的进一步集成。3)采用两个微阀协调控制实现输出高精度的压力气体输出，控制方法简单；4)在德国大力发展《工业4.0》和我国提出《中国制造2025》计划之际，网络控制和智能化成为工业产品和技术的重要发展方向。将无线控制方法应用到气压驱动模块，形成无线气压/液压微流控模块，有利于实现微流控芯片产品的智能化与网络化。
【附图说明】
[0006]图1是本发明所述无线气压/液压微流控模块的原理图；
图2是微流控芯片的结构示意图。
【具体实施方式】
[0007]【具体实施方式】一:下面结合图1和图2说明本实施方式，本实施方式所述无线气压/液压微流控模块，它包括结构层和控制层，结构层和控制层固定连接在一起；两层可上下布局;
所述结构层包括流道与基座封装模块1、微流道外接接头、微阀驱动单元和压力传感器4 ;流道与基座封装模块1包括双T串联的微流道1-1、凹膜1-2、平膜1-3和基板1-4 ;基板1-4上表面设置有平膜1-3，平膜1-3上表面设置有凹膜1-2，凹膜1-2向上的凹槽中设置有双T串联的微流道1-1 ;微流道外接接头包括介质进入接头2-1、泄气接头2-2和介质输出接头2-3 ;微阀驱动单元包括第一微阀驱动部件3-1和第二微阀驱动部件3-2 ;
所述控制层包括控制电路5和上位机6 ;所述控制电路5包括GSM模块5-2、无线模块5-3、滤波电路模块5-4、控制器5-5和驱动器5-6 ;
双T串联的微流道1-1的左右两个横向端口分别设置有介质进入接头2-1和介质输出接头2-3，左侧T型支路出口处设置有泄气接头2-2，右侧T型支路出口设置有压力传感器4，在介质进入接头2-1和左侧T型支路之间的管路上设置第一微阀驱动部件3-1，在左侧T型支路的管路上设置有第二微阀驱动部件3-2 ;
压力传感器4采集双T串联的微流道1-1的介质压力信号，压力传感器4的介质压力信号输出端与滤波电路模块5-4的介质压力信号输入端相连，滤波电路模块5-4的介质压力信号输出端与控制器5-5的介质压力信号输入端相连；控制器5-5将该介质压力信号通过无线模块5-3与上位机6进行数据交互，控制器5-5将该介质压力信号通过GSM模块5_2与移动设备7进行数据交互；
控制器5-5根据采集的介质压力信号输出驱动指令，并通过驱动器5-6分别发送到第一微阀驱动部件3-1和第二微阀驱动部件3-2的驱动指令输入端相连；第一微阀驱动部件3-1和第二微阀驱动部件3-2根据驱动指令调节管路内的介质压力。
[0008]驱动器5-6第一微阀驱动部件3-1和第二微阀驱动部件3-2实现阀口开度控制。
[0009]以气体为例，说明模块中介质流动过程:压力气体由介质进入接头2-1进入双T串联的微流道1-1，经第一微阀驱动部件3-1和第二微阀驱动部件3-2调节，实现系统高精度的压力气体输出。系统压力控制闭环原理:压力传感器4测得输出气体压力信号，经滤波电路模块5-4去噪，又控制器5-5的算法处理后输出第一微阀驱动部件3-1和第二微阀驱动部件3-2的控制信号，终实现输出气体压力调节。GSM模块5-2与控制器5-5相连，同时GSM模块5-5可与移动设备7进行通讯，进而实现远程设定模块输出压力值和远程监控该模块输出压力值。无线模块5-3与控制器5-5相连，同时无线模块5-3可通过无线网络的方式与上位机6相连，进而实现远程设定系统输出压力值和远程监控该模块输出压力值、实时“压力-时间“变化曲线。
[0010]【具体实施方式】二:结合图1说明本实施方式，无线气压微流控模块整体通过分层布局的连接方式还可使用相似形状的高分子树脂短管或矩形条状的甲基丙烯酸甲脂(PMMA)短管代替，采用丙烯酸改性环氧胶或氰基丙烯酸乙酯通过胶粘的方式固连。其它连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0011]【具体实施方式】三:结合图1说明本实施方式，本实施方式中控制器5-5的控制芯片采用单片机、ARM、DSP或FPGA来实现。其它与【具体实施方式】一相同。
[0012]【具体实施方式】四:结合图1说明本实施方式，本实施方式中控制器5-5根据介质压力信号输出驱动指令的控制算法为PID、模糊控制、神经网络、模糊PID或模糊神经网络算法。其它与【具体实施方式】一相同。
[0013]【具体实施方式】五:结合图1说明本实施方式，本实施方式中所采用的第一微阀驱动部件3-1和第二微阀驱动部件3-2可以是机械式微阀驱动部件或非机械微阀驱动部件，体积小、控制简单，利于系统集成。阀3-1和阀3-2可使用不同的结构原理。其它连接关系与【具体实施方式】一相同。
[0014]【具