CN117483016A - 一种模块化管式微流控分析检测装置及检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及微流控技术领域，公开一种模块化管式微流控分析检测装置及检测方法，包括：使用激光切割、机加工、注塑或3D打印技术制造流体输入模块和反应测定模块，流体输入模块包括多个流体输入机构，流体输入机构包括储液装置、第一微泵和第一微阀，各个流体输入机构间互相独立；反应测定模块包括微反应器和信号读取器，信号读取器和微反应器连接；使用软管连通流体输入模块和微反应器，储液装置中存储有待测液体，待测液体在第一微泵和第一微阀的控制下经过软管流入微反应器；信号读取器在微反应器内的待测液体发生反应时获取信号变化，根据信号变化得到分析检测结果。本发明可以实现管道式的稳定结构、便于功能扩展、降低成本。

Description

一种模块化管式微流控分析检测装置及检测方法
技术领域
本发明涉及微流控技术领域，尤其是指一种模块化管式微流控分析检测装置及检测方法。
背景技术
微流控(Microfluidics)技术是使用微管道(尺寸为数十到数百微米)处理或操纵微小流体(体积为纳升到阿升)的系统所涉及的科学和技术。微流控技术以其样品消耗少、检测速度快、集成度高、成本低、操作简便、体积小易携带等优点，在化学、生物、医学等领域有着巨大的发展前景。微流控芯片作为微流控技术实现的主要形式，可以为其上的流道及不同生化反应所需的泵、阀、腔室等结构提供一个严格可控的流体操纵环境，以实现比传统技术手段更好的密闭性及抗污染能力。微流控系统作为微流控技术的主要载体，结合高集成度的电子、机械等技术，用于驱动、控制微流控芯片以实现其功能，现已广泛应用于生化检测及临床诊断等场景。
目前的微流控芯片主要通过微纳加工技术来制造，如光刻、软光刻技术等。然而，微纳加工技术的高成本限制了微流控芯片成本的下降，进而限制了其更大规模地取代传统生化检测和临床诊断。并且，由微纳加工技术制造而成的微流控芯片结构脆弱，因而需要更精密的外部设备及较严格的使用环境，这都造成了整个微流控系统装置的高成本与复杂度。此外，现有的微流控芯片一经加工完成便功能固定，不具备多用途可变的能力。这些缺陷均制约着微流控技术进一步扩展其应用场景。
发明内容
为此，本发明所要解决的技术问题在于克服现有技术中的不足，提供一种模块化管式微流控分析检测装置及检测方法，可以实现管道式的稳定结构，方便根据实际需求进行设备扩展，在满足不同功能需求的同时增强了整体装置的复用性，降低成本。
为解决上述技术问题，本发明提供了一种模块化管式微流控分析检测装置，包括：
流体输入模块，包括多个流体输入机构，所述流体输入机构包括储液装置、第一微泵和第一微阀，各个所述流体输入机构间互相独立；
反应测定模块，包括微反应器和信号读取器，所述信号读取器和所述微反应器连接；
软管，用于连通所述流体输入模块和所述微反应器；
所述储液装置中存储有待测液体，待测液体在所述第一微泵和第一微阀的控制下经过所述软管流入所述微反应器；所述信号读取器在所述微反应器内的待测液体发生反应时获取信号变化，根据信号变化得到分析检测结果。
在本发明的一个实施例中，所述微反应器为酶联免疫吸附测定反应器，所述酶联免疫吸附测定反应器包括酶联反应池，所述酶联反应池上设有酶联反应出口和多个酶联反应入口；
所述软管两端分别连接所述储液装置和所述酶联反应入口，所述储液装置中的待测液体通过所述酶联反应入口进入所述酶联反应池，所述第一微阀设置在所述软管上；
所述信号读取器和所述酶联反应池连接并实时获取酶联反应池中的信号变化，分析检测结束后酶联反应池中的液体经过所述酶联反应出口流出。
在本发明的一个实施例中，所述微反应器为电化学反应器，所述电化学反应器包括电化学反应池，所述电化学反应池上设有电化学反应出口和多个电化学反应入口，所述电化学反应池内设有电化学传感电极；
所述软管两端分别连接所述储液装置和所述电化学反应入口，所述储液装置中的待测液体通过所述电化学反应入口进入所述电化学反应池，所述第一微阀设置在所述软管上；
所述信号读取器和所述电化学反应池连接并实时获取电化学反应池中的信号变化，分析检测结束后电化学反应池中的液体经过所述电化学反应出口流出；
所述电化学传感电极设于所述电化学反应池的内壁上，所述电化学传感电极延伸出引脚与外接设备连接并将实时监测到的电化学反应池内的反应数据传送给外接设备。
在本发明的一个实施例中，所述信号读取器为可见光信号读数器，所述可见光信号读数器包括：
可见光传感器，设置在所述电化学反应池上，将所述电化学反应池中待测液体发生反应时的光线变化转换成信号变化；
交互模块，和所述可见光传感器连接，用于与外接设备通信并将信号变化传递到外接设备。
在本发明的一个实施例中，所述微反应器为PCR反应器，所述PCR反应器包括PCR反应流道；
所述软管两端分别连接所述储液装置和所述PCR反应流道，所述储液装置中的待测液体通过所述软管进入所述PCR反应流道，所述第一微阀设置在所述软管上；
所述PCR反应流道上设有PCR控温器，所述PCR控温器包括安装底座，所述安装底座上固定有多个一体式电极，所述一体式电极具有加热功能和传感功能，多个所述一体式电极通过所述安装底座安装在所述PCR反应流道上；
所述信号读取器和所述一体式电极连接，所述一体式电极通过加热功能对PCR反应流道中的液体加热，所述一体式电极延伸出引脚与外接设备连接并通过传感功能实时监测到的PCR反应流道中的反应数据传送给外接设备。
在本发明的一个实施例中，所述流体输入模块包括三个所述流体输入机构，所述PCR反应流道为三角形流道，所述PCR控温器包括三个所述一体式电极，三个所述一体式电极分别设于所述PCR反应流道的三角形的三条边上。
在本发明的一个实施例中，待测液体在所述第一微泵和第一微阀的控制下经过所述软管流入所述微反应器前，在流入所述微反应器处的入口设有液体控制机构，所述液体控制机构包括S型软管、第二微泵和第二微阀，所述S型软管两端分别连接所述软管和所述微反应器，所述S型软管靠近所述微反应器的入口处设有所述第二微泵和第二微阀；
待测液体经过所述软管后进入所述S型软管，在所述第二微泵和第二微阀控制下经过所述S型软管流入所述微反应器。
在本发明的一个实施例中，所述第一微泵包括泵体、泵座，所述第一微泵通过所述泵座固定在所述软管上，待测液体在所述泵体的作用下经过所述软管流入所述微反应器；
所述第一微阀包括阀座、移动杆、阀瓣和位移执行器，所述第一微阀通过所述阀座固定在所述软管上，所述移动杆的延长方向垂直于所述软管中待测液体的流动方向，所述阀瓣在所述移动杆上移动并通过压向所述软管控制所述软管中待测液体的流量，所述位移执行器与所述阀瓣连接并控制所述阀瓣压向所述软管的位置。
在本发明的一个实施例中，所述微反应器的材质为生物相容性材料。
本发明还提供了一种模块化管式微流控分析检测方法，包括：
使用激光切割、机加工、注塑或3D打印技术制造流体输入模块和反应测定模块，所述流体输入模块包括多个流体输入机构，所述流体输入机构包括储液装置、第一微泵和第一微阀，各个所述流体输入机构间互相独立；所述反应测定模块包括微反应器和信号读取器，所述信号读取器和所述微反应器连接；
使用软管连通所述流体输入模块和所述微反应器，所述储液装置中存储有待测液体，待测液体在所述第一微泵和第一微阀的控制下经过所述软管流入所述微反应器；所述信号读取器在所述微反应器内的待测液体发生反应时获取信号变化，根据信号变化得到分析检测结果。
本发明的上述技术方案相比现有技术具有以下优点：
本发明通过设置流体输入模块和反应测定模块，并通过使用软管连接流体输入模块和反应测定模块，将传统的微流控芯片转换成管式的流道控制模式，流道控制模式下的流体输入模块、反应测定模块和软管各部分的制造成本低，有效降低了成本；并且，通过软管连接的管道式结构稳定、改造方便，可以根据实际需求进行设备扩展，在满足不同功能需求的同时增强了整体装置的复用性、进一步降低成本。
附图说明
为了使本发明的内容更容易被清楚的理解，下面根据本发明的具体实施例并结合附图，对本发明作进一步详细的说明，其中：
图1是本发明中实施例一或实施例二的平面结构示意图。
图2是实施例一中的酶联免疫吸附测定反应器的三维结构示意图。
图3是图1中的可见光信号读数器的三维结构示意图。
图4是实施例二中的电化学反应器的三维结构示意图。
图5是本发明中实施例三的平面结构示意图。
图6是图5中PCR控温器的三维结构示意图。
图7是本发明中第一微阀的结构示意图。
说明书附图标记说明：1、流体输入模块；101、流体输入机构；1011、储液装置；1012、第一微泵；1013、第一微阀；10131、阀座；10132、移动杆；10133、阀瓣；10134、位移执行器；2、反应测定模块；201、微反应器；202、信号读取器；3、软管；4、酶联免疫吸附测定反应器；401、酶联反应池；402、酶联反应出口；403、酶联反应入口；5、电化学反应器；501、电化学反应池；502、电化学反应出口；503、电化学反应入口；504、电化学传感电极；6、可见光信号读数器；601、可见光传感器；602、交互模块；603、外壳；7、PCR反应器；701、PCR反应流道；702、PCR控温器；7021、安装底座；7022、一体式电极；8、液体控制机构；801、S型软管；802、第二微泵；803、第二微阀；9、第三微泵；10、第三微阀；11、第四微泵；12、第四微阀；
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明，以使本领域的技术人员可以更好地理解本发明并能予以实施，但所举实施例不作为对本发明的限定。
实施例一
参照图1所示，本实施例公开了一种模块化管式微流控分析检测装置，用于对酶联免疫吸附测定反应进行分析检测，包括：流体输入模块1、反应测定模块2和软管3。
流体输入模块1包括多个流体输入机构101，所述流体输入机构101包括储液装置1011、第一微泵1012和第一微阀1013，各个所述流体输入机构101间互相独立。反应测定模块2包括微反应器201和信号读取器202，所述信号读取器202和所述微反应器201连接。软管3用于连通所述流体输入模块1和所述微反应器201。微反应器201的功能用途可以根据实际反应类型确定，并进行相应的表面修饰和结构配置以匹配不同的功能。
所述储液装置1011中存储有待测液体，待测液体在所述第一微泵1012和第一微阀1013的控制下经过所述软管3流入所述微反应器201，第一微泵1012控制待测液体进入微反应器201，第一微阀1013控制待测液体进入微反应器201的流量；所述信号读取器202在所述微反应器201内的待测液体发生反应时获取信号变化，根据信号变化得到分析检测结果。
本实施例中，所述微反应器201为酶联免疫吸附测定反应器4，如图2所示，所述酶联免疫吸附测定反应器4包括酶联反应池401，所述酶联反应池401上设有酶联反应出口402和多个酶联反应入口403；酶联免疫吸附测定反应器4使用生物相容性材料，如聚乙烯、硅胶、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯共聚物等。酶联免疫吸附测定反应器4内壁表面根据需求进行抗体或抗原包被、表面改性等修饰处理。通过修饰处理可使表面具有不同的物理、化学、生物等性质。如通过等离子体蚀刻、微打磨等物理方式，改变表面微观结构，从而改变其亲疏水性等；通过化学接枝等方式，在表面修饰功能化基团，可用于为其他化学基团或生物活性物质(抗原、抗体、配体等)提供连接位点，也可用于增强传感反应的信号强度等目的。
所述软管3两端分别连接所述储液装置1011和所述酶联反应入口403，所述储液装置1011中的待测液体通过所述酶联反应入口403进入所述酶联反应池401，所述第一微阀1013设置在所述软管3上并控制所述储液装置1011中的待测液体流入所述酶联反应池401时的流量。所述信号读取器202和所述酶联反应池401连接并实时获取酶联反应池401中的信号变化，分析检测结束后酶联反应池401中的液体经过所述酶联反应出口402流出。
流体输入机构101的数量根据实际调整，图1中的流体输入机构101以四个流体输入机构101为例。四个互相独立的流体输入机构101为：第一流体输入机构101、第二流体输入机构101、第三流体输入机构101和第四流体输入机构101，其中第一、第二、第三流体输入机构101的液体流入扣通过软管3汇流后从一个酶联反应入口403流入酶联反应池401，第四流体输入机构101的液体从另一个酶联反应入口403流入酶联反应池401。
本实施例中，所述信号读取器202为可见光信号读数器6，所述可见光信号读数器6包括可见光传感器601、交互模块602和外壳603。可见光传感器601设置在所述酶联反应池401上，将酶联反应池401中待测液体发生反应时的光线变化转换成信号变化。交互模块602和所述可见光传感器601连接，用于通过有线或无线的方式与外接设备通信并将信号变化传递到外接设备。外壳603设于所述可见光传感器601和所述交互模块602外，用于保护所述可见光传感器601和所述交互模块602、并与槽位板卡接装配。
本实施例中，模块化管式微流控分析检测装置还包括槽位板，所述槽位包括流道槽位和设备槽位，槽位板的材质为聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯。所述软管3需根据槽位板裁切到合适长度，软管3、S型软管801等连接部分嵌入流道槽位进行限位，储液装置1011、第一微泵1012等微泵、第一微阀1013等微阀、微反应器201、信号读取器202、外界设备等设备部分嵌入设备槽位进行限位，实现各部分间的稳定安装。
本实施例中，所述第一微泵1012包括泵体、泵座和压电膜，所述泵体和压电膜构成腔体，所述第一微泵1012通过所述泵座卡接固定在所述软管3上，卡接装配可以便捷地改变装配位置；待测液体在所述泵体的作用下经过所述软管3流入所述微反应器201。如图7所示，所述第一微阀1013包括阀座10131、移动杆10132、阀瓣10133和位移执行器10134，所述第一微阀1013通过所述阀座10131卡接固定在所述软管3上，所述移动杆10132的延长方向垂直于所述软管3中待测液体的流动方向，所述阀瓣10133在所述移动杆10132上移动并通过压向所述软管3控制所述软管3中待测液体的流量，所述位移执行器10134与所述阀瓣10133连接并控制所述阀瓣10133压向所述软管3的位置。位移执行器10134可以是伺服电机。
第一微阀1013用于控制软管3中待测液体的通断，结合第一微泵1012提供的动力即可控制待测液体的走向及流量。本实施例中，软管3与储液装置1011、酶联反应入口403等各个部分连接时，通过设置软管3间接头提高连接效果。所述软管3、软管3间接头的材质为聚乙烯、硅胶、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟丙基全氟乙烯基醚或聚四氟乙烯共聚物。
实施例二
参照图1所示，本实施例公开了一种模块化管式微流控分析检测装置，用于对电化学反应进行分析检测，包括：流体输入模块1、反应测定模块2和软管3。
流体输入模块1包括多个流体输入机构101，所述流体输入机构101包括储液装置1011、第一微泵1012和第一微阀1013，各个所述流体输入机构101间互相独立。反应测定模块2包括微反应器201和信号读取器202，所述信号读取器202和所述微反应器201连接。软管3用于连通所述流体输入模块1和所述微反应器201。微反应器201的功能用途可以根据实际反应类型确定，并进行相应的表面修饰和结构配置以匹配不同的功能。
所述储液装置1011中存储有待测液体，待测液体在所述第一微泵1012和第一微阀1013的控制下经过所述软管3流入所述微反应器201，第一微泵1012控制待测液体进入微反应器201，第一微阀1013控制待测液体进入微反应器201的流量；所述信号读取器202在所述微反应器201内的待测液体发生反应时获取信号变化，根据信号变化得到分析检测结果。
本实施例中，所述微反应器201为电化学反应器5。如图4所示，所述电化学反应器5包括电化学反应池501，所述电化学反应池501上设有电化学反应出口502和多个电化学反应入口503，所述电化学反应池501内设有电化学传感电极504；所述反应池使用生物相容性材料，如聚乙烯、硅胶、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟丙基全氟乙烯基醚与聚四氟乙烯共聚物等。
所述软管3两端分别连接所述储液装置1011和所述电化学反应入口503，所述储液装置1011中的待测液体通过所述电化学反应入口503进入所述电化学反应池501，所述第一微阀1013设置在所述软管3上并控制所述储液装置1011中的待测液体流入所述电化学反应池501时的流量。所述信号读取器202和所述电化学反应池501连接并实时获取电化学反应池501中的信号变化，分析检测结束后电化学反应池501中的液体经过所述电化学反应出口502流出。所述电化学传感电极504设于所述电化学反应池501的内壁上，所述电化学传感电极504延伸出引脚与外接设备连接并将实时监测到的电化学反应池501内的反应数据传送给外接设备，实现对电化学反应池501内反应的实时测定分析。
本实施例中，所述信号读取器202为可见光信号读数器6，所述可见光信号读数器6包括可见光传感器601、交互模块602和外壳603。可见光传感器601设置在电化学反应池501上，将电化学反应池501中待测液体发生反应时的光线变化转换成信号变化。交互模块602和所述可见光传感器601连接，用于通过有线或无线的方式与外接设备通信并将信号变化传递到外接设备。外壳603设于所述可见光传感器601和所述交互模块602外，用于保护所述可见光传感器601和所述交互模块602、并与槽位板卡接装配。
本实施例中，模块化管式微流控分析检测装置还包括槽位板，所述槽位包括流道槽位和设备槽位，槽位板的材质为聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯。所述软管3需根据槽位板裁切到合适长度，软管3、S型软管801等连接部分嵌入流道槽位进行限位，储液装置1011、第一微泵1012等微泵、第一微阀1013等微阀、微反应器201、信号读取器202、外界设备等设备部分嵌入设备槽位进行限位，实现各部分间的稳定安装。
本实施例中，所述第一微泵1012包括泵体、泵座和压电膜，所述泵体和压电膜构成腔体，所述第一微泵1012通过所述泵座卡接固定在所述软管3上，卡接装配可以便捷地改变装配位置；待测液体在所述泵体的作用下经过所述软管3流入所述微反应器201。如图7所示，所述第一微阀1013包括阀座10131、移动杆10132、阀瓣10133和位移执行器10134，所述第一微阀1013通过所述阀座10131卡接固定在所述软管3上，所述移动杆10132的延长方向垂直于所述软管3中待测液体的流动方向，所述阀瓣10133在所述移动杆10132上移动并通过压向所述软管3控制所述软管3中待测液体的流量，所述位移执行器10134与所述阀瓣10133连接并控制所述阀瓣10133压向所述软管3的位置。位移执行器10134可以是伺服电机。
第一微阀1013用于控制软管3中待测液体的通断，结合第一微泵1012提供的动力即可控制待测液体的走向及流量。本实施例中，软管3与储液装置1011、电化学反应入口503等各个部分连接时，通过设置软管3间接头提高连接效果。所述软管3、软管3间接头的材质为聚乙烯、硅胶、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟丙基全氟乙烯基醚或聚四氟乙烯共聚物。
实施例三
参照图5所示，本实施例公开了一种模块化管式微流控分析检测装置，用于对聚合酶链反应进行分析检测，包括：流体输入模块1、反应测定模块2和软管3。
流体输入模块1包括多个流体输入机构101，所述流体输入机构101包括储液装置1011、第一微泵1012和第一微阀1013，各个所述流体输入机构101间互相独立。反应测定模块2包括微反应器201和信号读取器202，所述信号读取器202和所述微反应器201连接。软管3用于连通所述流体输入模块1和所述微反应器201。微反应器201的功能用途可以根据实际反应类型确定，并进行相应的表面修饰和结构配置以匹配不同的功能。
所述储液装置1011中存储有待测液体，待测液体在所述第一微泵1012和第一微阀1013的控制下经过所述软管3流入所述微反应器201，第一微泵1012控制待测液体进入微反应器201，第一微阀1013控制待测液体进入微反应器201的流量；所述信号读取器202在所述微反应器201内的待测液体发生反应时获取信号变化，根据信号变化得到分析检测结果。
本实施例中，所述微反应器201为PCR反应(Polymerase chain reaction，聚合酶链反应)器，如图5所示，所述PCR反应器7包括PCR反应流道701。所述软管3两端分别连接所述储液装置1011和所述PCR反应流道701，所述储液装置1011中的待测液体通过所述软管3进入所述PCR反应流道701，所述第一微阀1013设置在所述软管3上并控制所述储液装置1011中的待测液体流入所述PCR反应流道701时的速度、流量等参数。
如图6所示，所述PCR反应流道701上设有PCR控温器702，所述PCR控温器702包括安装底座7021，所述安装底座7021上卡接固定有多个一体式电极7022，所述一体式电极7022具有加热功能和传感功能，多个所述一体式电极7022通过所述安装底座7021安装在所述PCR反应流道701上；一体式电极7022的材质可以为金属、石墨等，一体式电极7022中的电极形状为针型，根据需求加工为合适的针型形状并在表面进行表面修饰和表面改性，针型电极集成后形成一体式电极7022。
所述信号读取器202和所述一体式电极7022连接，所述一体式电极7022通过加热功能对PCR反应流道701中的液体加热，提供PCR检测所需的温度条件。聚合酶链反应主要有三个步骤：变性、退火、延伸，每个步骤需要在不同的温度下进行，通过多个一体式电极7022的加热功能可以实现不同的反应温度。所述一体式电极7022延伸出引脚与外接设备连接并通过传感功能实时监测到的PCR反应流道701中的反应数据传送给外接设备，实现对PCR反应流道701内反应的实时测定分析。
聚合酶链反应的最终结果是通过荧光的形式显示的，因此本实施例中信号读取器202为荧光信号读数器。荧光信号读数器的结构与可见光信号读数器6类似，区别之处在于将可见光传感器601换成荧光传感器。
本实施例中，模块化管式微流控分析检测装置还包括槽位板，所述槽位包括流道槽位和设备槽位，槽位板的材质为聚甲基丙烯酸甲酯、聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯或聚苯乙烯。所述软管3需根据槽位板裁切到合适长度，软管3、S型软管801等连接部分嵌入流道槽位进行限位，储液装置1011、第一微泵1012等微泵、第一微阀1013等微阀、微反应器201、信号读取器202、外界设备等设备部分嵌入设备槽位进行限位，实现各部分间的稳定安装。
如图5所示，本实施例中的流体输入模块1包括三个所述流体输入机构101，所述PCR反应流道701为三角形流道，所述PCR控温器702包括三个所述一体式电极7022，三个所述一体式电极7022分别设于所述PCR反应流道701的三角形的三条边上。三个流体输入机构101间互相独立，三个储液装置1011中的三种不同待测液体在三个第一微阀1013的控制下分别在三角形的PCR反应流道701中单向循环运动，并按顺序依次通过三个PCR控温器702，进行聚合酶链式反应测定。
本实施例中，待测液体在所述第一微泵1012和第一微阀1013的控制下经过所述软管3流入所述微反应器201前，在流入所述微反应器201处的入口设有液体控制机构8，所述液体控制机构8包括S型软管801、第二微泵802和第二微阀803，所述S型软管801两端分别连接所述软管3和所述微反应器201，所述S型软管801靠近所述微反应器201的入口处设有所述第二微泵802和第二微阀803。待测液体经过所述软管3后进入所述S型软管801，在S型软管801中混合和/或减速，在所述第二微泵802和第二微阀803控制下经过所述S型软管801流入所述微反应器201。通过设置液体控制机构8可以在待测液体进入微反应器201前再次进行流量、流速的控制，进一步提高反应精度。
图5中的反应测定模块2还包括两个微泵和微阀：第三微泵9、第三微阀10、第四微泵11、第四微阀12。第二微泵802和第二微阀803、第三微泵9和第三微阀10、第三微泵9和第三微阀10分别为一组组合，分别设置在三角形流道的三角形的三角上，用于实现对三角形流道中液体流速的精确控制。第二微泵802、第三微泵9、第四微泵11的结构和第一微泵1012的结构相同，第二微阀803、第三微阀10、第四微阀12的结构和第一微阀1013的结构相同。
本实施例中，所述第一微泵1012包括泵体、泵座和压电膜，所述泵体和压电膜构成腔体，所述第一微泵1012通过所述泵座卡接固定在所述软管3上，卡接装配可以便捷地改变装配位置；待测液体在所述泵体的作用下经过所述软管3流入所述微反应器201。如图7所示，所述第一微阀1013包括阀座10131、移动杆10132、阀瓣10133和位移执行器10134，所述第一微阀1013通过所述阀座10131卡接固定在所述软管3上，所述移动杆10132的延长方向垂直于所述软管3中待测液体的流动方向，所述阀瓣10133在所述移动杆10132上移动并通过压向所述软管3控制所述软管3中待测液体的流量，所述位移执行器10134与所述阀瓣10133连接并控制所述阀瓣10133压向所述软管3的位置。位移执行器10134可以是伺服电机。
第一微阀1013用于控制软管3中待测液体的通断，结合第一微泵1012提供的动力即可控制待测液体的走向及流量。本实施例中，软管3与储液装置1011PCR反应流道701、S型软管801等各个部分连接时，通过设置软管3间接头提高连接效果。所述软管3、软管3间接头的材质为聚乙烯、硅胶、聚四氟乙烯、乙烯-四氟乙烯共聚物、全氟丙基全氟乙烯基醚或聚四氟乙烯共聚物。
实施例四
本发明还公开了一种模块化管式微流控分析检测方法，包括：
使用激光切割、机加工、注塑、3D打印等技术制造流体输入模块1和反应测定模块2，所述流体输入模块1包括多个流体输入机构101，所述流体输入机构101包括储液装置1011、第一微泵1012和第一微阀1013，各个所述流体输入机构101间互相独立；所述反应测定模块2包括微反应器201和信号读取器202，所述信号读取器202和所述微反应器201连接。使用软管3连通所述流体输入模块1和所述微反应器201，所述储液装置1011中存储有待测液体，待测液体在所述第一微泵1012和第一微阀1013的控制下经过所述软管3流入所述微反应器201；所述信号读取器202在所述微反应器201内的待测液体发生反应时获取信号变化，根据信号变化得到分析检测结果。
本发明相较于现有技术的优点有：
1、通过设置流体输入模块和反应测定模块，并通过使用软管连接流体输入模块和反应测定模块，将传统的微流控芯片转换成管式的流道控制模式，具有目前微流控技术所具备的样品消耗少、检测速度快、集成度高、成本低、操作简便、体积小易携带等优点。流道控制模式下的流体输入模块、反应测定模块和软管各部分的制造成本低，有效降低了成本。
2、本发明并针对现有微流控技术在加工工艺、功能实现上的不足，使用激光切割、机加工、注塑、3D打印等制造技术，在提高各模块中器件强度的同时进一步降低制造成本。
3、通过软管连接的管道式结构稳定，鲁棒性高。同时，软管连接的管道式结构改造方便，可以根据实际需求进行设备扩展，在满足不同功能需求的同时增强了整体装置的复用性、进一步降低成本。本发明可以实现低制造成本、高鲁棒性、功能多、用途可变，开拓微流控技术全新的应用场景与市场需要。
本领域内的技术人员应明白，本申请的实施例可提供为方法、系统、或计算机程序产品。因此，本申请可采用完全硬件实施例、完全软件实施例、或结合软件和硬件方面的实施例的形式。而且，本申请可采用在一个或多个其中包含有计算机可用程序代码的计算机可用存储介质(包括但不限于磁盘存储器、CD-ROM、光学存储器等)上实施的计算机程序产品的形式。
本申请是参照根据本申请实施例的方法、设备(系统)、和计算机程序产品的流程图和/或方框图来描述的。应理解可由计算机程序指令实现流程图和/或方框图中的每一流程和/或方框、以及流程图和/或方框图中的流程和/或方框的结合。可提供这些计算机程序指令到通用计算机、专用计算机、嵌入式处理机或其他可编程数据处理设备的处理器以产生一个机器，使得通过计算机或其他可编程数据处理设备的处理器执行的指令产生用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的装置。
这些计算机程序指令也可存储在能引导计算机或其他可编程数据处理设备以特定方式工作的计算机可读存储器中，使得存储在该计算机可读存储器中的指令产生包括指令装置的制造品，该指令装置实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能。
这些计算机程序指令也可装载到计算机或其他可编程数据处理设备上，使得在计算机或其他可编程设备上执行一系列操作步骤以产生计算机实现的处理，从而在计算机或其他可编程设备上执行的指令提供用于实现在流程图一个流程或多个流程和/或方框图一个方框或多个方框中指定的功能的步骤。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引申出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种模块化管式微流控分析检测装置，其特征在于，包括：
流体输入模块，包括多个流体输入机构，所述流体输入机构包括储液装置、第一微泵和第一微阀，各个所述流体输入机构间互相独立；
反应测定模块，包括微反应器和信号读取器，所述信号读取器和所述微反应器连接；
软管，用于连通所述流体输入模块和所述微反应器；
所述储液装置中存储有待测液体，待测液体在所述第一微泵和第一微阀的控制下经过所述软管流入所述微反应器；所述信号读取器在所述微反应器内的待测液体发生反应时获取信号变化，根据信号变化得到分析检测结果。
2.根据权利要求1所述的一种模块化管式微流控分析检测装置，其特征在于：所述微反应器为酶联免疫吸附测定反应器，所述酶联免疫吸附测定反应器包括酶联反应池，所述酶联反应池上设有酶联反应出口和多个酶联反应入口；
所述软管两端分别连接所述储液装置和所述酶联反应入口，所述储液装置中的待测液体通过所述酶联反应入口进入所述酶联反应池，所述第一微阀设置在所述软管上；
所述信号读取器和所述酶联反应池连接并实时获取酶联反应池中的信号变化，分析检测结束后酶联反应池中的液体经过所述酶联反应出口流出。
3.根据权利要求1所述的一种模块化管式微流控分析检测装置，其特征在于：所述微反应器为电化学反应器，所述电化学反应器包括电化学反应池，所述电化学反应池上设有电化学反应出口和多个电化学反应入口，所述电化学反应池内设有电化学传感电极；
所述软管两端分别连接所述储液装置和所述电化学反应入口，所述储液装置中的待测液体通过所述电化学反应入口进入所述电化学反应池，所述第一微阀设置在所述软管上；
所述信号读取器和所述电化学反应池连接并实时获取电化学反应池中的信号变化，分析检测结束后电化学反应池中的液体经过所述电化学反应出口流出；
所述电化学传感电极设于所述电化学反应池的内壁上，所述电化学传感电极延伸出引脚与外接设备连接并将实时监测到的电化学反应池内的反应数据传送给外接设备。
4.根据权利要求3所述的一种模块化管式微流控分析检测装置，其特征在于：所述信号读取器为可见光信号读数器，所述可见光信号读数器包括：
可见光传感器，设置在所述电化学反应池上，将所述电化学反应池中待测液体发生反应时的光线变化转换成信号变化；
交互模块，和所述可见光传感器连接，用于与外接设备通信并将信号变化传递到外接设备。
5.根据权利要求1所述的一种模块化管式微流控分析检测装置，其特征在于：所述微反应器为PCR反应器，所述PCR反应器包括PCR反应流道；
所述软管两端分别连接所述储液装置和所述PCR反应流道，所述储液装置中的待测液体通过所述软管进入所述PCR反应流道，所述第一微阀设置在所述软管上；
所述PCR反应流道上设有PCR控温器，所述PCR控温器包括安装底座，所述安装底座上固定有多个一体式电极，所述一体式电极具有加热功能和传感功能，多个所述一体式电极通过所述安装底座安装在所述PCR反应流道上；
所述信号读取器和所述一体式电极连接，所述一体式电极通过加热功能对PCR反应流道中的液体加热，所述一体式电极延伸出引脚与外接设备连接并通过传感功能实时监测到的PCR反应流道中的反应数据传送给外接设备。
6.根据权利要求5所述的一种模块化管式微流控分析检测装置，其特征在于：所述流体输入模块包括三个所述流体输入机构，所述PCR反应流道为三角形流道，所述PCR控温器包括三个所述一体式电极，三个所述一体式电极分别设于所述PCR反应流道的三角形的三条边上。
7.根据权利要求5所述的一种模块化管式微流控分析检测装置，其特征在于：待测液体在所述第一微泵和第一微阀的控制下经过所述软管流入所述微反应器前，在流入所述微反应器处的入口设有液体控制机构，所述液体控制机构包括S型软管、第二微泵和第二微阀，所述S型软管两端分别连接所述软管和所述微反应器，所述S型软管靠近所述微反应器的入口处设有所述第二微泵和第二微阀；
待测液体经过所述软管后进入所述S型软管，在所述第二微泵和第二微阀控制下经过所述S型软管流入所述微反应器。
8.根据权利要求1所述的一种模块化管式微流控分析检测装置，其特征在于：所述第一微泵包括泵体、泵座，所述第一微泵通过所述泵座固定在所述软管上，待测液体在所述泵体的作用下经过所述软管流入所述微反应器；
所述第一微阀包括阀座、移动杆、阀瓣和位移执行器，所述第一微阀通过所述阀座固定在所述软管上，所述移动杆的延长方向垂直于所述软管中待测液体的流动方向，所述阀瓣在所述移动杆上移动并通过压向所述软管控制所述软管中待测液体的流量，所述位移执行器与所述阀瓣连接并控制所述阀瓣压向所述软管的位置。
9.根据权利要求1-8任一项所述的一种模块化管式微流控分析检测装置，其特征在于：所述微反应器的材质为生物相容性材料。
10.一种模块化管式微流控分析检测方法，其特征在于，包括：
使用激光切割、机加工、注塑或3D打印技术制造流体输入模块和反应测定模块，所述流体输入模块包括多个流体输入机构，所述流体输入机构包括储液装置、第一微泵和第一微阀，各个所述流体输入机构间互相独立；所述反应测定模块包括微反应器和信号读取器，所述信号读取器和所述微反应器连接；
使用软管连通所述流体输入模块和所述微反应器，所述储液装置中存储有待测液体，待测液体在所述第一微泵和第一微阀的控制下经过所述软管流入所述微反应器；所述信号读取器在所述微反应器内的待测液体发生反应时获取信号变化，根据信号变化得到分析检测结果。
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