当前位置: 首页 > 专利查询>清华大学专利>正文

微流控生物芯片智能控制系统及基于该系统的控制方法技术方案

技术编号:19423042 阅读:40 留言:0更新日期:2018-11-14 09:51
本发明专利技术实施例公开一种微流控生物芯片智能控制系统及基于该系统的控制方法,能实现对微流控生物芯片工作状态的自动化控制。系统包括:传感器、控制器和芯片调节装置;其中,所述传感器,用于实时获取待控制的微流控生物芯片的状态信息,并将所述状态信息发送给所述控制器;所述控制器与所述传感器通信连接,用于接收所述传感器发送的所述微流控生物芯片的状态信息,根据所述状态信息,计算得到第一控制信号,并将所述第一控制信号发送给所述芯片调节装置;所述芯片调节装置与所述控制器通信连接,用于接收所述控制器发送的第一控制信号,利用所述第一控制信号对所述微流控生物芯片进行控制,以使所述微流控生物芯片工作在目标状态。

【技术实现步骤摘要】
微流控生物芯片智能控制系统及基于该系统的控制方法
本专利技术实施例涉及微电子与自动化控制领域,具体涉及一种微流控生物芯片智能控制系统及基于该系统的控制方法。
技术介绍
近年来,微流控生物芯片技术在生化实验中得到广泛应用,相比于传统的试验方式,借助于微流控生物芯片的生化试验具有效率高、试剂消耗量少、准确度高等优势。正因如此,该技术正被广泛应用于个人健康诊断、基因分析、药品测试等领域。然而,芯片工艺偏差、芯片老化和故障、以及物理环境因素,造成流体控制效果的不稳定,往往对微流控芯片的试验结果造成误差甚至错误。当所执行的试验状态与预期不符时,往往需要试验人员手动调节芯片的控制参数。在试验规模较大、样本较多时,手工调节的效率非常低,且容易进一步引入错误。有鉴于此,如何提供一种方法,以实现对微流控生物芯片工作状态的自动化控制,成为亟待解决的技术问题。
技术实现思路
针对现有技术存在的缺陷,本专利技术实施例提供一种微流控生物芯片智能控制系统及基于该系统的控制方法。一方面,本专利技术实施例提出一种微流控生物芯片智能控制系统,包括:传感器、控制器和芯片调节装置;其中,所述传感器,用于实时获取待控制的微流控生物芯片的状态信息,并将所述状态信息发送给所述控制器;所述控制器与所述传感器通信连接,用于接收所述传感器发送的所述微流控生物芯片的状态信息,根据所述状态信息,计算得到第一控制信号,并将所述第一控制信号发送给所述芯片调节装置;所述芯片调节装置与所述控制器通信连接,用于接收所述控制器发送的第一控制信号,利用所述第一控制信号对所述微流控生物芯片进行控制,以使所述微流控生物芯片工作在目标状态。另一方面,本专利技术实施例提出一种基于前述微流控生物芯片智能控制系统的控制方法,包括:所述传感器实时获取待控制的微流控生物芯片的状态信息,并将所述状态信息发送给所述控制器;所述控制器接收所述传感器发送的所述微流控生物芯片的状态信息,根据所述状态信息,计算得到第一控制信号,并将所述第一控制信号发送给所述芯片调节装置;所述芯片调节装置接收所述控制器发送的第一控制信号,利用所述第一控制信号对所述微流控生物芯片进行控制,以使所述微流控生物芯片工作在目标状态。本专利技术实施例提供的微流控生物芯片智能控制系统及基于该系统的控制方法,经由传感器获取传感器采集的微流控生物芯片实时状态信息,并对用于控制微流控生物芯片的第一控制信号进行实时反馈调节,从而实现对微流控生物芯片工作状态的自动化控制,相较于现有技术,本专利技术实施例改善了传统的手工操作效率较低、结果不稳定的缺陷,可以有效提高微流控芯片的工作效率,提高生化试验结果的可靠性和准确性。附图说明图1为本专利技术微流控生物芯片智能控制系统一实施例的结构示意图;图2为本专利技术微流控生物芯片智能控制系统另一实施例的结构示意图;图3为图2所述的结构控制的微流控生物芯片的示意图;图4为本专利技术基于微流控生物芯片智能控制系统的控制方法一实施例的流程示意图。具体实施方式为使本专利技术实施例的目的、技术方案和优点更加清楚,下面将结合本专利技术实施例中的附图,对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚地描述,显然,所描述的实施例是本专利技术一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本专利技术实施例保护的范围。首先需要说明的是,本专利技术实施例所涉及的微流控生物芯片的材质可以是玻璃、硅、纸、PMMA(polymethylmethacrylate,聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(Polycarbonate,聚碳酸酯)、PDMS(聚二甲基硅氧烷)或其他高分子聚合物。参看图1,本实施例公开一种微流控生物芯片智能控制系统,包括:传感器1、控制器2和芯片调节装置3;其中,所述传感器1,用于实时获取待控制的微流控生物芯片的状态信息,并将所述状态信息发送给所述控制器2;所述控制器2与所述传感器1通信连接,用于接收所述传感器1发送的所述微流控生物芯片的状态信息,根据所述状态信息,计算得到第一控制信号,并将所述第一控制信号发送给所述芯片调节装置3;所述芯片调节装置3与所述控制器2通信连接,用于接收所述控制器2发送的第一控制信号,利用所述第一控制信号对所述微流控生物芯片进行控制,以使所述微流控生物芯片工作在目标状态。本实施例中,所述的控制器和传感器、芯片调节装置的通信形式可以是串口数据,也可以是电信号。所述的传感器需实时监控所述的微流控生物芯片的状态,并将其状态发送给所述的控制器。所述的芯片调节装置接收从所述的控制器发来的第一控制信号,并对所述的微流控生物芯片进行实时控制调节。在控制调节过程中,所述的传感器仍在不断获取芯片状态并发送给所述的控制器,使所述控制器实时调整发给所述的芯片调节装置的第一控制信号,从而实现动态的负反馈调节机制。本专利技术实施例提供的微流控生物芯片智能控制系统,经由传感器获取传感器采集的微流控生物芯片实时状态信息,并对用于控制微流控生物芯片的第一控制信号进行实时反馈调节,从而实现对微流控生物芯片工作状态的自动化控制,相较于现有技术,本专利技术实施例改善了传统的手工操作效率较低、结果不稳定的缺陷,可以有效提高微流控芯片的工作效率,提高生化试验结果的可靠性和准确性。在前述系统实施例的基础上,所述系统还可以包括:用户交互装置;其中,所述控制器与所述用户交互装置通信连接,用于将所述状态信息发送给所述用户交互装置;所述用户交互装置,用于接收从所述控制器发送的状态信息,对所述状态信息进行显示,以及用于感应输入信息,根据所述输入信息生成第二控制信号,将所述第二控制信号通过所述控制器发送给所述芯片调节装置,以使所述芯片调节装置根据所述第二控制信号对所述微流控生物芯片的状态进行控制。本实施例中,所述的用户交互装置需接收从所述的控制器发来的状态信息,并将其以视觉信息、听觉信息等方式显示给用户。所述的用户交互装置还可以接收用户输入的信息,并将其传输给所述的控制器,按照用户的意图对所述微流控生物芯片的状态进行控制。所述的用户交互装置可以是向用户展示信息的显示器,也可以是用于输入信息的按键、触摸屏等装置,还可以是使用蓝牙、wifi(WIreless-FIdelity,无线保真)等方式与所述控制器进行无线连接的移动终端(手机、平板电脑等)。在前述系统实施例的基础上,所述传感器可以为光学传感器或电学传感器或化学传感器。本实施例中,光学传感器可以为显微镜。在前述系统实施例的基础上,所述控制器可以为单片机或微处理器。本实施例中,单片机可以为STM32等,微处理器可以为Arduino、树莓派等。在前述系统实施例的基础上,所述芯片调节装置可以为液压装置或气压装置。本实施例中,液压装置可以为实验室用推拉注射泵(SyringePump),气压装置可以为接有电子恒压阀的气泵。在前述系统实施例的基础上,所述数码显微镜实时采集所述微流控生物芯片的视频信息,将所述视频信息发送给所述微处理器和所述用户交互装置,所述用户交互装置显示所述视频信息,所述微处理器利用传感器信息处理算法识别出所述视频信息中的液滴,计算所述液滴的大小与速度,并根据所述液滴的大小与速度,利用负反馈控制算法计算出第一控制信号,将所述第一控制信号发送给所述液压装置,所述液压装置接收所本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控生物芯片智能控制系统,其特征在于,包括:传感器、控制器和芯片调节装置;其中,所述传感器,用于实时获取待控制的微流控生物芯片的状态信息,并将所述状态信息发送给所述控制器;所述控制器与所述传感器通信连接,用于接收所述传感器发送的所述微流控生物芯片的状态信息,根据所述状态信息,计算得到第一控制信号,并将所述第一控制信号发送给所述芯片调节装置;所述芯片调节装置与所述控制器通信连接,用于接收所述控制器发送的第一控制信号,利用所述第一控制信号对所述微流控生物芯片进行控制,以使所述微流控生物芯片工作在目标状态。

【技术特征摘要】
1.一种微流控生物芯片智能控制系统,其特征在于,包括:传感器、控制器和芯片调节装置;其中,所述传感器,用于实时获取待控制的微流控生物芯片的状态信息,并将所述状态信息发送给所述控制器;所述控制器与所述传感器通信连接,用于接收所述传感器发送的所述微流控生物芯片的状态信息,根据所述状态信息,计算得到第一控制信号,并将所述第一控制信号发送给所述芯片调节装置;所述芯片调节装置与所述控制器通信连接,用于接收所述控制器发送的第一控制信号,利用所述第一控制信号对所述微流控生物芯片进行控制,以使所述微流控生物芯片工作在目标状态。2.根据权利要求1所述的系统,其特征在于,还包括:用户交互装置;其中,所述控制器与所述用户交互装置通信连接,用于将所述状态信息发送给所述用户交互装置;所述用户交互装置,用于接收从所述控制器发送的状态信息,对所述状态信息进行显示,以及用于感应输入信息,根据所述输入信息生成第二控制信号,将所述第二控制信号通过所述控制器发送给所述芯片调节装置,以使所述芯片调节装置根据所述第二控制信号对所述微流控生物芯片的状态进行控制。3.根据权利要求2所述的系统,其特征在于,所述传感器为光学传感器或电学传感器或化学传感器。4.根据权利要求3所述的系统,其特征在于,所述控制器为单片机或微处理器。5.根据权利要求4所述的系统,其特征在于,所述芯片调节装置为液压装置或气压装置。6.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员:姚海龙卫翔宇
申请(专利权)人:清华大学
类型:发明
国别省市:北京,11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1