CN101303363B - 多用途的微流量液体综合处理系统 - Google Patents

Abstract

一种多用途的微流量液体综合处理系统，包括有控制电路、PBS液装置、废液池、电磁阀、真空泵、分析传感器、主阀、抽取腔和传感器表面处理液盒，其中，主阀为六通阀，主阀的六个端口分别：通过管道与传感器表面处理液盒相连通；通过管道与抽取腔的下出口相连通；通过管道与抽取腔的上端口相连通；通过管道依次与分析传感器的表面、废液池、电磁阀及真空泵相连通；通过管道与大气相连通；通过管道依次与定量泵及PBS液装置相连通；控制电路分别连接定量泵、主阀以及传感器表面处理液盒。本发明为小型化的微流量液体分析装置，可实现对微流量液体定量抽取、传输、分配、分析，及对置的清洗、传感器重建等功能，适用于生化分析、健康指标检测、环境指标监测等场合。

Description

多用途的微流量液体综合处理系统

技术领域

本发明涉及一种微流量液体综合处理系统。特别是涉及一种适用于实现对微流量液体定量抽取、传输、分配、分析，并实现装置的清洗、传感器重建等功能的多用途的微流量液体综合处理系统。 

背景技术

微流量液体控制技术是二十世纪九十年代发展起来的高新技术，在分析仪器微型化、集成化中有广阔的应用前景。目前市场上并无综合微流量液体定量抽取、传输、分配、分析的测量装置。多是单独抽取微流量液体，单独进行分析。而且，现有的装置都存在体积大、外围设备多、功能单一等缺点。 

发明内容

本发明所要解决的技术问题是，提供一种适用于实现对微流量液体定量抽取、传输、分配、分析，并实现装置的清洗、传感器重建等功能的多用途的微流量液体综合处理系统。 

本发明所采用的技术方案是：一种多用途的微流量液体综合处理系统，包括有控制电路、PBS液装置、废液池、电磁阀、真空泵、分析传感器、主阀、抽取腔和传感器表面处理液盒，其中，所述的主阀为六通阀，所述六通阀的A端口通过管道与定量泵及PBS液装置相连通，还通过管道与传感器表面处理液盒相连通，C端口通过管道与抽取腔的下出口相连通，B端口通过管道依次与废液池、电磁阀及真空泵相连通，G端口通过管道与抽取腔的上端口相连通，P端口通过管道与大气相连通，D端口通过管道依次与分析传感器的表面、废液池、电磁阀及真空泵相连通；所述的控制电路分别连接定量泵、主阀以及传感器表面处理液盒，所述的控制电路包括有单片机；第二步进电机；设置在第二步进电机上并与单片机的输入端相连接的第一零位检测装置；与单片机的输出端相连接用于驱动第二步进电机的电机驱动装置；所述的单片机的输出端还连接电磁阀。 

所述的单片机还连接有键盘和显示装置。 

所述的传感器表面处理液盒包括有用于完成分析传感器的标定、表面清洁、表面蛋白质层重新绑定和蛋白质层的保护的维护盒和绑定盒，所述的维护盒内包括有：第一多通阀；分别与第一多通阀相连通的水槽、第1标准糖水槽、第2标准糖水槽及蛋白质保护液槽；设置在第一多通阀上并与所述的控制电路中的单片机的输入端相连的第二零位检测装置；以及与所述的控制电路中的单片机的输出端相连控制第一多通阀的导通的第二步进电机；所述的第一多通阀还连接与主阀相连通的管道，所述的绑定盒内包括有： 第二多通阀；分别与第二多通阀相连通的水槽、蛋白质槽、NAC槽、EDC/NHS槽、PDEA槽以及Cysteine/Nacl槽；设置在第二多通阀上并与所述的控制电路中的单片机的输入端相连的第三零位检测装置；以及与所述的控制电路中的单片机的输出端相连控制第二多通阀的导通的第三步进电机；所述的第二多通阀还连接与主阀相连通的管道。 

本发明的多用途的微流量液体综合处理系统，为小型化的微流量液体分析装置，可实现对微流量液体定量抽取、传输、分配、分析，及对置的清洗、传感器重建等功能，适用于生化分析、健康指标检测、环境指标监测等场合。 

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图； 

图2是本发明中维护盒的结构示意图； 

图3是本发明中绑定盒的结构示意图； 

图4是本发明中主阀处于不同导通状态的示意图； 

图5是本发明中分析传感器的结构示意图。 

其中： 

1：控制电路               2：PBS液装置 

3：传感器表面处理液盒     4：抽取腔 

5：主阀                   6：分析传感器 

7：废液池                 8：电磁阀 

9：真空泵                 10：定量泵 

11：键盘                  12：显示装置 

13、14：管道              15：水槽 

16：一第1标准糖水槽       17：第2标准糖水槽 

18：蛋白质保护液槽        19：第一多通阀 

20：第二零位检测装置      21：第二步进电机 

22：蛋白质槽              23：NAC槽 

24：EDC/NHS槽             25：PDEA槽 

26：Cysteine/Nacl槽       27：第三零位检测装置 

28：第三步进电机          29：第二多通阀 

30：第一步进电机          31：第一零位检测装置 

32：单片机                33：电机驱动装置 

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的多用途的微流量液体综合处理系统做出详细说明。 

如图1所示，本发明的多用途的微流量液体综合处理系统，包括有控制电路1、PBS液装置2、废液池7、电磁阀8、真空泵9、分析传感器6、主阀5、抽取腔4和传感器表面处理液盒3，其中，所述的主阀5为六通阀，主阀5的六个端口分别：通过管道14与传感器表面处理液盒3相连通；通过管道14与抽取腔4的下出口相连通；通过管道13与抽取腔4的上端口相连通；通过管道13依次与分析传感器6的表面、废液池7、电磁阀8及真空泵9相连通；通过管道13与大气相连通；通过管道13依次与定量泵10及PBS液装置2相连通；所述的控制电路1分别连接定量泵10、主阀5以及传感器表面处理液盒3。上述的抽取腔4是用来实现微量液体的定量抽取。 

如图1所示，所述的控制电路1包括有单片机32；步进电机30；设置在步进电机30上并与单片机32的输入端相连接的零位检测装置31；与单片机32的输出端相连接用于驱动步进电机30的电机驱动装置33。所述的单片机32的输出端还连接电磁阀8，并还连接有键盘11和显示装置12。所述的电机驱动电路采用与微型步进电机AM1020 V6配套的驱动器ADVLM。 

本发明的系统是由真空泵和电磁阀使管道中形成负压，实现微流量液体的传输。真空泵开启后，在负压作用下，待分析的液体将按照设定好的规程流经管道和分析传感器，电磁阀的开关时间经单片机控制，从而实现液体流速的控制，并能保证微流量液体以最小流速20ul/m速度流动。 

本发明的六通的主阀能够在狭小空间内实现液体的传送和分配。六通的主阀5为带一定锥度的柱状阀体，在阀体表面刻划沟槽，由控制电路中的步进电机30带动主阀5运动，控制电路中的单片机32控制步进电机30转动指定角度，不同位置的沟槽使得不同位置的管道处于连通状态，不同的阀位代表不同的工作状态，能实现标定、抽取真空、检测、清洗等不同的功能。 

所述的传感器表面处理液盒3包括有用于完成分析传感器6的标定、表面清洁、表面蛋白质层重新绑定和蛋白质层的保护的维护盒和绑定盒。 

如图2所示，所述的维护盒内包括有：多通阀19；分别与多通阀19相连通的水槽15、第1标准糖水槽16、第2标准糖水槽17及蛋白质保护液槽18；设置在多通阀19上并与所述的控制电路1中的单片机32的输入端相连的零位检测装置20；以及与所述的控制电路1中的单片机32的输出端相连控制多通阀19的导通的步进电机21；所述的多通阀19还连接与主阀5相连通的管道14。 

如图3所示，所述的绑定盒内包括有：多通阀29；分别与多通阀29相连通的水槽15、蛋白质槽22、NAC(N-乙酰半胱氨酸)槽23、EDC/NHS(N-羟基硫待琥珀酰亚)槽24、PDEA(N-二乙基丙烯酰胺)槽25以及Cysteine/Nacl(巯基丙氨酸/氯化钠)槽26；设置在多通阀29上并与所述的控制电路1中的单片机32的输入端相连的零位检测装置27；以及与所述的控制电路1中的单片机32的输出端相连控制多通阀29的导通的步进电机28；所述的多通阀29还连接与主阀5相连通的管道14。 

在本发明的实施例中，分析传感器采用由Texas Instruments生产，型号为TSPR1A170100的表面等离子共振传感器(SPR sensor)，其测量范围为1.320-1.368RIU，测量分辨率为5x10-6RIU。 

如图5所示，表面等离子共振传感器中的电气部分包含了16K的EEPROM，3个128像元的线阵二极管阵列以及3个共阳极的LED等三个部分。其中16K的EEPROM的型号为24LS16B，采用I2C总线对外进行读写操作，而128像元的线阵二极管阵列的型号为TSL1401。 

单片机采用型号为ARM LPC2144的单片机； 

零位检测装置采用霍尔元件SS441A； 

显示装置采用LCD显示器； 

如图4所示，本发明的多用途的微流量液体综合处理系统，六通的主阀5可工作在7种工位状态下，通过连通主阀5中的通道，可以在不同的时刻达到向分析传感器6中输送不同液体以及达到真空抽取组织液等目的。六通的主阀5各个状态的功能分别为(下述的数字序号代表阀的工位状态，与图4中阀的各个工位状态上的数字对应)： 

工位1：A、D连通，PBS标定：用于在测量开始前的一段时间获得平稳的PBS折射率参考值； 

工位2：B与G连通，预抽真空：用于抽去抽取腔中的空气； 

工位3：A与C连通，预充PBS：向抽取腔中定量通入PBS溶液1mL； 

工位4：B与G连通，抽取真空：使抽取腔真空，并维持3分钟左右； 

工位5：C与D、G与P连通，检测：开始测量，抽取组织液通入分析传感器中进行测量； 

工位6：C与B连通，排除清洗液：用于排除抽取腔中的用于清洗的液体； 

工位0：无连通，停止：各个通道断开。 

Claims (3)

1.一种多用途的微流量液体综合处理系统，其特征在于，包括有控制电路(1)、PBS液装置(2)、废液池(7)、电磁阀(8)、真空泵(9)、分析传感器(6)、主阀(5)、抽取腔(4)和传感器表面处理液盒(3)，其中，所述的主阀(5)为六通阀，所述六通阀的A端口通过管道(14)与定量泵(10)及PBS液装置(2)相连通，还通过管道(14)与传感器表面处理液盒(3)相连通，C端口通过管道(14)与抽取腔(4)的下出口相连通，B端口通过管道(13)依次与废液池(7)、电磁阀(8)及真空泵(9)相连通，G端口通过管道(13)与抽取腔(4)的上端口相连通，P端口通过管道(13)与大气相连通，D端口通过管道(14)依次与分析传感器(6)的表面、废液池(7)、电磁阀(8)及真空泵(9)相连通；所述的控制电路(1)分别连接定量泵(10)、主阀(5)以及传感器表面处理液盒(3)，所述的控制电路(1)包括有单片机(32)；第一步进电机(30)；设置在第一步进电机(30)上并与单片机(32)的输入端相连接的第一零位检测装置(31)；与单片机(32)的输出端相连接用于驱动第一步进电机(30)的电机驱动装置(33)；所述的单片机(32)的输出端还连接电磁阀(8)。

2.根据权利要求1所述的多用途的微流量液体综合处理系统，其特征在于，所述的单片机(32)还连接有键盘(11)和显示装置(12)。

3.根据权利要求1所述的多用途的微流量液体综合处理系统，其特征在于，所述的传感器表面处理液盒(3)包括有用于完成分析传感器(6)的标定、表面清洁、表面蛋白质层重新绑定和蛋白质层的保护的维护盒和绑定盒，所述的维护盒内包括有：第一多通阀(19)；分别与第一多通阀(19)相连通的水槽(15)、第1标准糖水槽(16)、第2标准糖水槽(17)及蛋白质保护液槽(18)；设置在第一多通阀(19)上并与所述的控制电路(1)中的单片机(32)的输入端相连的第二零位检测装置(20)；以及与所述的控制电路(1)中的单片机(32)的输出端相连控制第一多通阀(19)的导通的第二步进电机(21)；所述的第一多通阀(19)还连接与主阀(5)相连通的管道(14)，所述的绑定盒内包括有：第二多通阀(29)；分别与第二多通阀(29)相连通的水槽(15)、蛋白质槽(22)、NAC槽(23)、EDC/NHS槽(24)、PDEA槽(25)以及Cysteine/Nacl槽(26)；设置在第二多通阀(29)上并与所述的控制电路(1)中的单片机(32)的输入端相连的第三零位检测装置(27)；以及与所述的控制电路(1)中的单片机(32)的输出端相连控制第二多通阀(29)的导通的第三步进电机(28)；所述的第二多通阀(29)还连接与主阀(5)相连通的管道(14)。

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