[發(fā)明專利]一種離心式便攜微流控分析裝置及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910500114.5
• 申請日: 2019-06-11
• 公開（公告）號(hào): CN110361552B
• 公開（公告）日: 2023-06-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 程振;岳城亮;朱文超;趙倩云;盛濤;潘良斌
• 申請（專利權(quán)）人: 北京博奧晶典生物技術(shù)有限公司
• 主分類號(hào): G01N35/00
• 分類號(hào): G01N35/00;G01N21/75;G01N33/50;G01N33/68
• 代理公司: 北京紀(jì)凱知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11245
• 代理人: 冀志華

1.一種離心式便攜微流控分析裝置，其特征在于其包括：主控器部件、協(xié)調(diào)處理部件、光學(xué)系統(tǒng)部件、微流體芯片和電源管理部件；

所述微流體芯片為便攜分析裝置的核心載體，用于不同生物指標(biāo)的類別、含量分析；

所述主控器部件、光學(xué)系統(tǒng)部件和協(xié)調(diào)處理部件通過數(shù)據(jù)總線相連，進(jìn)行數(shù)據(jù)交換；

所述主控器部件用于對整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制和顯示；

所述光學(xué)系統(tǒng)部件用于對檢測過程或最終檢測結(jié)果進(jìn)行光學(xué)信號(hào)讀??；

所述協(xié)調(diào)處理部件用于協(xié)調(diào)和管理便攜分析裝置中的電機(jī)驅(qū)動(dòng)、溫度控制以及其他外設(shè)部件；

所述電源管理部件與所述主控器部件、協(xié)調(diào)處理部件和光學(xué)系統(tǒng)部件相連，為整個(gè)便攜分析裝置提供直流電源；

所述主控器部件包括嵌入式系統(tǒng)部件和顯示部件，所述嵌入式系統(tǒng)部件用于控制反應(yīng)流程、指令執(zhí)行、信息處理、條件判斷、任務(wù)調(diào)度、數(shù)據(jù)交互和資源分配；所述顯示部件與所述嵌入式系統(tǒng)部件相連，用于人機(jī)交互、信息輸入、結(jié)果輸出及上報(bào)功能；

所述嵌入式系統(tǒng)部件包括嵌入式核心件、第一電源管理模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、有線連通器、無線連通器和傳感器；所述嵌入式核心件與所述第一電源管理模塊、實(shí)時(shí)時(shí)鐘、有線連通器、無線連通器、傳感器連接，用于運(yùn)行嵌入式實(shí)時(shí)操作系統(tǒng)；所述嵌入式核心件包括嵌入式處理器、存儲(chǔ)器和內(nèi)存器；所述嵌入式處理器用于運(yùn)行嵌入式系統(tǒng)，所述存儲(chǔ)器用于存儲(chǔ)待執(zhí)行的指令，所述內(nèi)存器用于存儲(chǔ)臨時(shí)數(shù)據(jù)；所述第一電源管理模塊用于將所述電源管理部件輸入的電壓轉(zhuǎn)換為適用于所述嵌入式系統(tǒng)部件的固定電壓；所述實(shí)時(shí)時(shí)鐘用于提供穩(wěn)定的時(shí)間基準(zhǔn)；所述有線連通器用于所述嵌入式系統(tǒng)部件與外界的有線聯(lián)通，包括用于與便攜分析裝置內(nèi)其他部件聯(lián)通的數(shù)據(jù)總線、并行總線以及與便攜分析裝置外其他部件的通訊協(xié)議連接；所述無線連通器用于所述嵌入式系統(tǒng)部件與外界的無線數(shù)據(jù)連接；所述傳感器用于監(jiān)測便攜分析裝置內(nèi)部或周圍的環(huán)境及狀態(tài)信息，用于指示儀器的運(yùn)行情況；

所述協(xié)調(diào)處理部件包括微型控制器、照明光源、位置與激發(fā)部件、激發(fā)光源、溫度控制部件、電磁鐵部件和電機(jī)驅(qū)動(dòng)部件；所述微型控制器用于接收和執(zhí)行所述嵌入式系統(tǒng)部件發(fā)送的指令，并執(zhí)行相應(yīng)部件的驅(qū)動(dòng)和控制任務(wù)；所述照明光源用于儀器狀態(tài)顯示、或者艙室內(nèi)的照明；所述位置與激發(fā)部件用于為光學(xué)檢測提供位置信息并探測儀器倉門、上下蓋的狀態(tài)，同時(shí)激發(fā)所述激發(fā)光源；所述激發(fā)光源用于提供生物實(shí)驗(yàn)檢測所需要的穩(wěn)定光源；所述溫度控制部件用于調(diào)整、維持所述微流控芯片所處腔室內(nèi)的區(qū)域溫度至設(shè)定的溫度；所述電磁鐵部件用于控制便攜分析裝置的開關(guān)蓋或者進(jìn)倉狀態(tài)；所述電機(jī)驅(qū)動(dòng)部件用于控制載有所述微流控芯片的旋轉(zhuǎn)電機(jī)進(jìn)行勻速、加速和減速的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)；

所述光學(xué)系統(tǒng)部件包括光電探測器陣列、前級放大部件和邏輯處理部件；所述光電探測器陣列與所述前級放大部件電氣連接，所述前級放大部件與所述邏輯處理部件電氣連接；所述光電探測器陣列用于檢測不同反應(yīng)過程中所述微流體芯片的光學(xué)信號(hào)強(qiáng)度變化；所述前級放大部件用于對所述光電探測器陣列檢測的信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理；所述邏輯處理部件用于將前級放大后的光電電壓信號(hào)處理至適合模數(shù)轉(zhuǎn)換器采集的電壓范圍，并對采集到的多個(gè)通道的數(shù)字脈沖信號(hào)進(jìn)行邏輯運(yùn)算；

所述邏輯處理部件包括FPGA控制器、第一級放大、程控增益調(diào)節(jié)、第三級放大、末級放大、多路選擇器、模數(shù)轉(zhuǎn)換器、第三電源管理模塊；所述FPGA控制器用于探測和判斷所述微流控芯片所處的位置，并控制所述激發(fā)光源的開啟，同時(shí)記錄下處于檢測反應(yīng)孔內(nèi)的光學(xué)信號(hào)，進(jìn)而判斷出對應(yīng)的物質(zhì)類別、計(jì)算出其含量；所述第一級放大用于將所述前級放大部件輸出的電壓信號(hào)按照固定倍數(shù)進(jìn)行放大，使得放大后的電壓信號(hào)處于所述程控增益調(diào)節(jié)的范圍；所述程控增益調(diào)節(jié)用于根據(jù)所述FPGA控制器發(fā)送的信號(hào)對所述第一級放大的輸出信號(hào)進(jìn)行衰減調(diào)節(jié)；所述第三級放大用于將所述程控增益調(diào)節(jié)衰減后的電壓信號(hào)按照固定倍數(shù)進(jìn)行放大；所述末級放大用于將所述第三級放大輸出的電壓經(jīng)過阻抗匹配后與所述多路選擇器連接；所述多路選擇器用于根據(jù)所述FPGA發(fā)送的選擇信號(hào)將多通道電壓信號(hào)中的一個(gè)或數(shù)個(gè)，有選擇性地連接至所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器；所述模數(shù)轉(zhuǎn)換器用于將經(jīng)所述多路選擇器切換選擇后的電壓信號(hào)，轉(zhuǎn)化為能被所述FPGA控制器處理的二進(jìn)制數(shù)字信號(hào)。