微流控芯片流体系统及微流控芯片流体系统控制方法与流程

本技术涉及微流控，尤其是涉及一种微流控芯片流体系统及微流控芯片流体系统控制方法。

背景技术：

1、微流控芯片，例如核酸检测芯片，通常由玻璃、硅片等材料构成，其硅片或玻璃基底上具有化学修饰，可以将待测样本(核酸，经处理的dna或rna片断)固定到基底上，并且在芯片中完成样本扩增(pcr)、检测(探针或互补碱基在核酸单链上切除、合成，再进行光学定量)等生化反应。核酸检测芯片是一种耗材，由于工艺造成不同的核酸检测芯片的内体积有差异，其自身的内体积存在批次内或批次间的不定性。

2、核酸检测芯片在扩增和检测过程中，需要将微流控芯片置于不同的试剂中反应，这需要用流体泵、阀、管道等元器件将不同的试剂输送到核酸检测芯片中。用于输送核酸检测芯片所需的生化试剂的流体系统，其通常具有小型化、微量化等特点。在具体的工程应用中，要求上述流体系统的管道、阀、泵等元器件的内部容积变化控制在较精确的范围内。对于管道、泵、阀等元器件，无论是为标准化的零部件还是定制化的零部件，这些机械零部件在工程制造上都存在有批次内或批次间的误差，这些误差导致上述流体系统在制造过程中存在内部容积不符合设计要求的风险。这些风险通常由生产过程中的质检流程规避，如对器部件进行的来料质检、对流体系统整体进行的子系统质检等。上述的质检流程通常由人工质检完成。

3、现有技术对于微流控芯片流体系统内部的体积检测普遍以人工质检为主，即人工检测各器部件的性能是否达标，如测量管道的长度，泵一定液体量以检查管道、泵、阀等内部是否充满液体等。同时，为了使流体系统具有更好的兼容性，通常选择在泵液时输送过量的液体，在流体系统内提供冗余的输液量以补偿器部件或芯片内体积的工程差异。

技术实现思路

1、为解决现有存在的技术问题，本技术提供一种微流控芯片流体系统及微流控芯片流体系统控制方法，能够对微流控芯片流体系统及微流控芯片实现自动质检。

2、为达到上述目的，本技术实施例的技术方案是这样实现的：

3、一方面，本技术实施例提供一种微流控芯片流体系统，包括顺次连接于微流控芯片的进口端的流体选择阀和第一输送管道，以及顺次连接于微流控芯片的出口端的第二输送管道、流体输送泵、第三输送管道和废液池；所述流体选择阀分别连接试剂源和气源与所述第一输送管道；所述第二输送管道为无色透明的管道，所述第二输送管道上设有第二光电传感器，所述第二光电传感器包括第二光电发射器和第二光电接收器，第二光电发射器和第二光电接收器分别置于所述第二输送管道的两侧；

4、所述微流控芯片流体系统还包括控制器，所述控制器分别连接至所述流体选择阀、所述第二光电传感器及所述流体输送泵，所述控制器控制所述流体选择阀以选择所述试剂源中的试剂或所述气源中的气体进入所述第一输送管道；所述控制器接收所述第二光电传感器的触发信号；所述控制器控制流体输送泵的启闭以及泵送流量设置；所述控制器控制从所述试剂源中每一流体的流体输送量v；所述控制器设有计时器对所述流体选择阀的开启时间、所述第二光电传感器的触发时间进行计时。

5、在其中一个实施例中，所述第一输送管道为无色透明的管道，所述第一输送管道上设有第一光电传感器，所述第一光电传感器包括第一光电发射器和第一光电接收器，第一光电发射器和第一光电接收器分别置于所述第一输送管道的两侧；所述控制器连接至所述第二光电传感器并接收所述第二光电传感器的触发信号。

6、在其中一个实施例中，所述第三输送管道为无色透明的管道，所述第三输送管道上设有第三光电传感器，所述第三光电传感器包括第三光电发射器和第三光电接收器，所述第三光电发射器和所述第三光电接收器分别置于所述第三输送管道的两侧；所述控制器连接至所述第三光电传感器并接收所述第三光电传感器的触发信号。

7、另一方面，本技术实施例提供一种根据前文所述的微流控芯片流体系统的控制方法，包括以下步骤：

8、在所述微流控芯片流体系统中安装第m微流控芯片；

9、将所述微流控芯片流体系统的流体输送量v设置为vmax；

10、设置所述流体输送泵的泵送流量q设为q1。

11、选择所述试剂源中的某一试剂进入所述第一输送管道，通过所述计时器获得基于q1的第一传感器触发时间tm1和/或第二传感器触发时间tm2；

12、判断q1*tm1≤vimax、q1*(tm2-tm1)≤viimax，或者判断q1*tm2≤vmax；则进入s106；

13、若否，则发出部件不良提示；若是，则记录自所述流体选择阀至所述第一光电传感器的计算体积vi为q1*tm1、自所述第一光电传感器至所述第二光电传感器的计算体积vii为q1*(tm2-tm1)，或者记录自所述流体选择阀至所述第二光电传感器的计算体积为q1*tm2；

14、其中，vmax根据微流控芯片的最大试剂允许体积以及自所述流体选择阀至所述第二光电传感器的输送管路长度、输送管路直径和制造公差得到，vimax根据自所述流体选择阀至所述第一光电传感器的输送管路长度、输送管路直径及制造公差得到，viimax根据微流控芯片的最大试剂允许体积以及自所述第一光电传感器至所述第二光电传感器的输送管路长度、输送管路直径和制造公差得到。

15、在其中一个实施例中，所述的微流控芯片流体系统的控制方法，还包括以下步骤：

16、选择所述气源中的气体进入所述第一输送管路。

17、在其中一个实施例中，所述的微流控芯片流体系统的控制方法，还包括以下步骤：调整所述微流控芯片流体系统的流体输送量v设置为q1*tm2。

18、设置所述流体输送泵400的泵送流量q设为q2。

19、选择所述试剂源中的另一试剂进入所述第一输送管道，通过所述计时器获得基于q2的第一传感器触发时间tm1和/或第二传感器触发时间tm2；

20、判断tm1＝vi/q2和/或tm2＝v/q2；

21、若否，则判断tm1＞vi/q2和/或tm2＞v/q2；

22、若否，则发出部件不良提示；若是，则判断tm1＝∞和/或tm2＝∞；

23、若是，则发出部件不良提示；若否，则提升所述流体输送泵的泵送流量q设为q3，获得基于q3的第一传感器触发时间tm1和/或第二传感器触发时间tm2，使得tm1＝vi/q2和/或tm2＝v/q2。

24、在其中一个实施例中，所述的微流控芯片流体系统的控制方法，还包括以下步骤：选择所述气源中的气体进入所述第一输送管路。

25、在其中一个实施例中，所述的微流控芯片流体系统的控制方法，还包括以下步骤：当所述第m微流控芯片完成所有的试剂反应后，取出第m微流控芯片；

26、在所述微流控芯片流体系统中安装第m+1微流控芯片；

27、调小所述流体输送泵的泵送流量q设为q4。

28、选择所述试剂源中的某一试剂进入所述第一输送管路，使获得基于q4的第二传感器触发时间tm2＝v/q1。

29、在其中一个实施例中，所述的微流控芯片流体系统的控制方法，还包括以下步骤：调整所述微流控芯片流体系统的流体输送量v设置为tm2*q4。

30、在其中一个实施例中，所述的微流控芯片流体系统的控制方法，还包括以下步骤：

31、选择所述气源中的气体进入所述第一输送管路；

32、选择所述试剂源中的另一试剂进入输送管路。

33、本技术的微流控芯片流体系统及微流控芯片流体系统控制方法至少具有以下有益效果：本技术的微流控芯片流体系统及微流控芯片流体系统控制方法，采用光电传感器监控微流控芯片流体系统输送的不同流体介质，实现对实际流量的监控、流体系统的内体积的检测，从而可实现对仪器生产过程中对流体系统的自动质控；基于对实际流量的监控、流体系统的内体积的检测，在使用过程中能够对流量异常情况给予自动流量补偿；基于对实际流量监控、流体系统的内体积的检测，可对微流控芯片内体积变化给予补偿，用不同的试剂耗量适配不同的微流控芯片，节省试剂用量。