CN104849484A - 生物芯片的控制系统 - Google Patents
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Abstract
本发明提供的生物芯片的控制系统，包括：第一气泵控制电路，用于接收单片机发送的第一指令信息，并根据所述指令信息选取微阀对应的管道，所述第一指令信息包括关闭指令信息或开启指令信息；第一气泵，用于向所述微阀对应的管道通入气体；控制层管道气压，用于将所述微阀关闭或开启；第二气泵控制电路，用于接收单片机发送的第二指令信息；第二气泵，用于通入所述气体；液流层沟道气压，用于通过所述气体推动沟道内试剂的流动；单片机，用于向所述第一气泵控制电路发送所述第一指令信息和向所述第二气泵控制电路发送所述第二指令信息。本发明可以对生物芯片进行控制，自动地完成整个生化试验流程。
Description
技术领域
本发明涉及生物技术，特别是涉及一种生物芯片的控制系统。
背景技术
传统生化试验可以分解成对化学试剂的一系列简单操作，如样品制备、中间结果检测、试剂混合、分离和转移。试验操作人员需要在传统生化实验室中使用各种仪器进行操作，从而完成试验流程，并不能自动完成整个生化试验流程。
发明内容
本发明提供的生物芯片的控制系统，可以对生物芯片进行控制，自动地完成整个生化试验流程。
根据本发明的一方面，提供一种生物芯片的控制系统，包括：第一气泵控制电路，用于接收单片机发送的第一指令信息，并根据所述指令信息选取微阀对应的管道，所述第一指令信息包括关闭指令信息或开启指令信息；第一气泵，用于向所述微阀对应的管道通入气体；控制层管道气压，用于将所述微阀关闭或开启；第二气泵控制电路，用于接收单片机发送的第二指令信息；第二气泵，用于通入所述气体；液流层沟道气压，用于通过所述气体推动沟道内试剂的流动；单片机，用于向所述第一气泵控制电路发送所述第一指令信息和向所述第二气泵控制电路发送所述第二指令信息。
本发明实施例提供的生物芯片的控制系统，通过单片机向第一气泵控制电路发送第一指令信息和向第二气泵控制电路发送第二指令信息，使控制层管道气压对微阀的关闭和开启进行控制，以及使液流层沟道气压通过气体推动沟道内试剂的流动，从而实现了对生物芯片的控制，自动地完成整个生化试验流程。
附图说明
图1为本发明实施例提供的生物芯片的控制系统示意图；
图2为本发明实施例提供的控制生物芯片反应过程的方法流程图；
图3为本发明实施例提供的生物芯片版图示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明实施例提供的生物芯片的控制系统进行详细描述。
图1为本发明实施例提供的生物芯片的控制系统示意图。
参照图1，系统包括手机客户端10、控制电路20、第一气泵控制电路30、第一气泵40、第二气泵控制电路50、第二气泵60、生物芯片70、控制层管道气压80和液流层沟道气压90，其中，控制电路20包括单片机21、第一运算放大器22、第一气压传感器23、第二运算放大器24和第二气压传感器25，生物芯片70包括微阀71、沟道72和储液槽73。
第一气泵控制电路30，用于接收单片机21发送的第一指令信息，并根据所述指令信息选取微阀71对应的管道，所述第一指令信息包括关闭指令信息或开启指令信息。
第一气泵40，用于向所述微阀71对应的管道通入气体。
控制层管道气压80，用于将所述微阀71关闭或开启。
第二气泵控制电路50，用于接收单片机21发送的第二指令信息。
第二气泵60，用于通入所述气体。
液流层沟道气压90，用于通过所述气体推动沟道72内试剂的流动。
单片机21，用于向所述第一气泵控制电路30发送所述第一指令信息和向所述第二气泵控制电路50发送所述第二指令信息。
单片机可以为MSP430，并工作在50Hz。
进一步地，所述系统还包括：
第一气压传感器23，用于测量所述控制层管道气压80的第一气压值。
进一步地，所述系统还包括：
第一运算放大器22，用于将所述第一气压值进行放大得到放大的第一气压值，使所述放大的第一气压值通过模数转换器转换为第一数字信号。
进一步地，所述单片机21还用于接收所述第一运算放大器22发送的所述第一数字信号，并根据所述第一数字信号判断是否向所述第一气泵40通入所述气体。
进一步地，所述系统还包括：第二气压传感器25，用于测量所述液流层沟道气压90的第二气压值。
进一步地，所述系统还包括：
第二运算放大器24，用于将所述第二气压值进行放大得到放大的第二气压值，使所述放大的第二气压值通过模数转换器转换为第二数字信号。
进一步地，所述单片机21还用于接收所述第二运算放大器24发送的所述第二数字信号，并根据所述第二数字信号判断是否向所述第二气泵60通入所述气体。
进一步地，所述系统还包括：
储液槽73，用于导入或导出所述试剂。
进一步地，所述系统还包括：
手机客户端10，用于监控和启动所述试剂的生化反应进程。
这里，生物芯片70由聚二甲基硅氧烷(polydimethylsiloxane，PDMS)材料制造。化学试剂由储液槽73的孔洞进入生物芯片70，经沟道72转移至微型器件参与各种生化反应。试验流程结束以后，实验结果由沟道72转移至孔洞输出生物芯片70。
控制层管道气压80可以为1到2个标准大气压。液流层沟道气压90可以为小于1个标准大气压。由于控制层管道和液流层沟道工作在不同的气压，故系统需要第一气泵40和第二气泵60保存压缩气体。
图2为本发明实施例提供的控制生物芯片反应过程的方法流程图。
在步骤S201,生成抗体珠，抗体珠的直径为10微米。每个抗体珠包含所需的抗体。
在步骤S202,导入沟道缓冲液至生物芯片液流层。
这里，为了防止后续试剂与沟道壁粘连，此步骤耗时10秒。
在步骤S203,沟道缓冲液冲刷整个液流层。
这里，为了使之与沟道壁充分接触，在沟道壁表面形成一层缓冲层。此步骤耗时5分钟。
在步骤S204,导入生化反应缓冲液去除沟道中多余的沟道缓冲液。
这里，冲刷过程耗时5分钟。
在步骤S205,将含有抗体珠的试剂导入生物芯片。
这里，该步骤耗时10秒。
在步骤S206,导入生化反应缓冲液去除沟道中残余的抗体珠溶剂，以免此溶剂干扰后续生化反应。
在步骤S207,将血液样品等分10份，依次与抗体珠发生反应。
在步骤S208,依次导入血液样品与芯片中的抗体珠发生反应。
这里，每次导入与反应分别耗时10秒与2分钟。
在步骤S209,导入生化反应缓冲液去除反应废液，此步骤耗时5分钟。完成后重复执行步骤S207直至血液样品全部参与反应。
在步骤S210,将检测抗体试剂等分10份，依次导入芯片。每份试剂与抗体珠反应后，导入生化反应缓冲液去除反应废液。当所有检测抗体试剂均参与反应后，此步骤结束。
在步骤S211,检测抗体珠中抗体浓度。
图3为本发明实施例提供的生物芯片版图示意图。
参照图3，生物芯片由微阀、储液槽和沟道组成。生化试剂由储液槽导入芯片，生化试剂的转移由微阀控制流经沟道完成，需要完成的生化测试由混合，分离和稀释等多种基本操作控制完成，试验结果由储液槽导出芯片。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。
Claims (9)
1.一种生物芯片的控制系统，其特征在于，所述系统包括：
第一气泵控制电路，用于接收单片机发送的第一指令信息，并根据所述指令信息选取微阀对应的管道，所述第一指令信息包括关闭指令信息或开启指令信息；
第一气泵，用于向所述微阀对应的管道通入气体；
控制层管道气压，用于将所述微阀关闭或开启；
第二气泵控制电路，用于接收单片机发送的第二指令信息；
第二气泵，用于通入所述气体；
液流层沟道气压，用于通过所述气体推动沟道内试剂的流动；
单片机，用于向所述第一气泵控制电路发送所述第一指令信息和向所述第二气泵控制电路发送所述第二指令信息。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第一气压传感器，用于测量所述控制层管道气压的第一气压值。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第一运算放大器，用于将所述第一气压值进行放大得到放大的第一气压值，使所述放大的第一气压值通过模数转换器转换为第一数字信号。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述单片机还用于接收所述第一运算放大器发送的所述第一数字信号，并根据所述第一数字信号判断是否向所述第一气泵通入所述气体。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：第二气压传感器，用于测量所述液流层沟道气压的第二气压值。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
第二运算放大器，用于将所述第二气压值进行放大得到放大的第二气压值，使所述放大的第二气压值通过模数转换器转换为第二数字信号。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述单片机还用于接收所述第二运算放大器发送的所述第二数字信号，并根据所述第二数字信号判断是否向所述第二气泵通入所述气体。
8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
储液槽，用于导入或导出所述试剂。
9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括：
手机客户端，用于监控和启动所述试剂的生化反应进程。
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