[發明專利]一種液滴或液流的分選控制系統及其控制方法

無效

• 申請號: 201310259981.7
• 申請日: 2013-06-27
• 公開（公告）號: CN104252143A
• 公開（公告）日: 2014-12-31
• 發明（設計）人: 李木
• 申請（專利權）人: 李木
• 主分類號: G05B19/042
• 分類號: G05B19/042
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種液滴或液流的分選控制系統。

背景技術

當今，國民經濟中的很多領域，如藥品研發、醫學檢測、食品開發、生物催化、化工材料提純、DNA測序等，都涉及到樣品的篩選環節，該環節的效率直接影響整個產品的研發周期與生產周期。隨著科技的進步以及時代的發展，很多領域的樣品制備、篩選、反應以及相關實驗都可以在幾平方厘米甚至更小的芯片上實現，這就是被稱為“改變世界”的七種技術之一的微流控技術，微流控技術具備將一個生物或化學實驗室濃縮為幾平方厘米甚至更小的芯片上的能力，是科技領域中世界各國科技工作者青睞的“前沿陣地”。

當今，在很多研發、生產領域的樣品篩選環節仍然采用傳統方法，包括使用取液器、取液槍、試劑盒等工具，效率低下且浪費嚴重，使得試劑、人力、管理等方面相關成本居高不下，很多發達國家使用了機器人控制，使得篩選效率得到一定程度的提高，但高昂的附加成本使其推廣遇到瓶頸，并且，樣品在篩選過程中的浪費并沒有顯著降低，篩選效率也還有很大的提高空間。

微流控技術在當前主要還處于研發階段，應用上相對有限，有很多技術難題等待全球的微流控領域研究者逐一解決，還有一些既有的技術方案有待完善與改進。

本發明的液滴或液流的分選控制系統，在液滴或液流的實驗過程中引入微控制器或微處理器的智能控制，并借助電場、磁場的作用，實現微小液滴的高速篩選，液滴的體積可以低至皮升級，相對于人工和機器人的篩選方式，它使藥品研發、醫學檢測、生物及化學實驗的成本大幅降低，效率顯著提高，并兼具便捷性。

流式細胞儀是一種成熟、高效的針對細胞的分選儀器，其局限性為所控制的目標必須是連續液流內的細胞，如果樣本的代謝物沒有與細胞“黏合”在一起，那么無法根據樣本的代謝物的特質進行篩選與評價；其它如針對病毒、細菌、酶、蛋白等需要以液滴型微反應器進行研究的實驗，流式細胞儀都不能勝任，而本發明尤其適合以液滴型微反應器作為篩選對象，液滴的體積可以低至皮升級，是傳統篩選試驗試劑用量的千萬分之一，而篩選速度達到當今世界上最高端機器人操作速度的一千倍以上。

本發明是一種革命性產品，具有非常好的應用前景與市場預期。

發明內容

本發明涉及一種液滴或液流的分選控制系統及其控制方法。本發明的液滴或液流的分選控制系統由主控部分、整流變壓部分、逆變部分、信號反饋部分、端口等組成，具體電氣連接方式包括：

1.?逆變部分、信號反饋部分、端口分別與主控部分電氣連接；

2.?整流變壓部分、逆變部分、信號反饋部分分別與端口直接電氣連接或經濾波電路間接電氣連接；

3.?整流變壓部分與逆變部分直接電氣連接或經濾波電路間接電氣連接；

4.?整流變壓部分與主控部分之間，在整流變壓部分采用“先經變壓器或調壓器變壓，再經二極管整流”方案時無電氣連接，其它方案直接電氣連接或經濾波電路間接電氣連接。

本發明涉及的液滴或液流的分選控制系統中，主控部分包含微處理器、微控制器中的一種或多種，其中微控制器的類型包括但不限于單片機、DSP、CPLD、FPGA、PLC，主控部分是整個系統的控制中樞，負責系統的信號采集、數據處理、實時分析以及快速決策。

本發明涉及的液滴或液流的分選控制系統中，逆變部分的電路有兩種構成方式，一種包含若干個變流橋臂，另一種包含若干個集成功率模塊。

對于包含變流橋臂的情況：每個橋臂由多個全控開關器件串聯構成，每個全控開關器件都反并聯一個續流二極管。該全控開關器件指既能控制開通又能控制關斷的電力電子開關器件，類型包括但不限于晶體管、IGBT、MOSFET、IGCT、IEGT、GTO、SET。

對于包含集成功率模塊的情況：集成功率模塊的類型包括但不限于IPM功率模塊。

本發明涉及的液滴或液流的分選控制系統的控制對象包括：微流控芯片以及其它可容納液滴或液流的儀器、設備、裝置、芯片或部件。控制對象具有如下特征：

1.?具有供液體流動的通道；

2.?通道附近有若干個電極。

對于具備上述特征的控制對象，本發明的液滴或液流的分選控制系統，通過在不同電極上分別接通或斷開特定的電信號，進而實現對控制對象通道內液滴或液流的實時控制。

本發明的液滴或液流的分選控制系統有如下多種可選的控制方案：