基于微流控的流体控制方法技术

本申请提供了基于微流控的流体控制方法

【技术实现步骤摘要】
基于微流控的流体控制方法、装置和微流控系统


[0001]本申请涉及微流控
，尤其涉及一种基于微流控的流体控制方法
、
装置和微流控系统
。

技术介绍

[0002]微流控是指采用微米级的微流道处理或操作微小流体的技术，涉及化学
、
流体物理
、
微电子
、
新材料
、
生物学和生物医学工程的知识交叉，在生物医学研究等领域具有巨大的发展潜力和广泛的应用前景
。
微流控装置应用中，为确保检测效果，需对流道内的液体的流速进行精准调控，以达到检测需求，但鉴于微流控体系的微量特性，待测液的流速检测和流速控制难度大，调控精度较低，不利于检测准确性
。
鉴于此，需提供一种改进方案，以解决上述现存问题的至少之一
。

技术实现思路

[0003]本申请提供了一种基于微流控的流体控制方法
、
装置和微流控系统，可以显著降低微流控的流体调控精度要求
、
调控难度和复杂度，提升检测准确性和检测效率
。
[0004]一方面，本申请提供了一种基于微流控的流体控制方法，应用于微流控装置，所述微流控装置设置有第一分支流道
、
第二分支流道和交汇流道，所述交汇流道分别与所述第一分支流道和所述第二分支流道连通，所述方法包括：
[0005]监测所述交汇流道中层流分界面的当前界面位置信息，自所述第一分支流道流出的第一液体和自所述第二分支流道流出的第二液体在所述交汇流道中汇合形成层流，所述层流分界面为所述交汇流道中的第一液体与第二液体间的分界面；
[0006]若所述当前界面位置信息与当前工作模式对应的目标界面位置信息不匹配，调节所述第一液体的流速和所述第二液体的流速中的至少之一，至更新的当前界面位置信息与目标界面位置信息匹配，以在所述交汇流道中形成目标流体，所述目标界面位置信息用于指示所述当前工作模式下所述层流分界面在所述交汇流道中的期望位置
。
[0007]可能的实施方式中，所述目标界面位置信息采用下述方式确定：基于第一预设对应关系确定所述当前工作模式对应的目标界面位置信息，所述第一预设对应关系用于表征所述微流控装置的多个工作模式与预设位置信息间的对应关系
。
[0008]可能的实施方式中，所述调节所述第一液体的流速和所述第二液体的流速中的至少之一，至更新的当前界面位置信息与目标界面位置信息匹配包括：
[0009]基于所述目标界面位置信息和所述当前界面位置信息，确定所述层流分界面相对于所述期望位置的偏移方向；
[0010]若所述偏移方向为所述层流分界面朝向所述第一分支流道侧偏移，调节所述第一液体的流速和所述第二液体的流速中的至少之一，以调高所述第一液体和所述第二液体间的流速比，至所述层流分界面朝向第二分支流道侧移动至更新的当前界面位置信息与所述目标界面位置信息匹配
。
[0011]可能的实施方式中，所述方法还包括：若所述偏移方向为所述层流分界面朝向所述第二分支流道侧偏移，调节所述第一液体的流速和所述第二液体的流速中的至少之一，以调低所述第一液体和所述第二液体间的流速比，至所述层流分界面朝向所述第一分支流道侧移动至更新的当前界面位置信息与目标界面位置信息匹配
。
[0012]可能的实施方式中，在所述调节所述第一液体的流速和所述第二液体的流速中的至少之一，至更新的当前界面位置信息与目标界面位置信息匹配之前，所述方法还包括：
[0013]获取所述第二液体的当前流速；基于所述当前流速比和所述第二液体的当前流速，确定所述第一液体的当前流速
。
[0014]可能的实施方式中，所述调节所述第一液体的流速和所述第二液体的流速中的至少之一，至更新的当前界面位置信息与目标界面位置信息匹配包括：
[0015]基于第二预设对应关系，确定所述当前界面位置信息对应的当前流速比和所述目标界面位置信息对应的目标流速比，所述第二预设对应关系用于表征预设流速比与所述交汇流道中所述层流分界面的多个界面位置信息间的对应关系；
[0016]基于所述第二液体的当前流速和所述第一液体的当前流速，进行所述第一液体和所述第二液体中至少其一的流速调节，至所述第二液体与所述第一液体的流速比达到所述目标流速比，以使所述更新的当前界面位置信息与目标界面位置信息匹配
。
[0017]可能的实施方式中，所述微流控装置还包括光传感器，所述光传感器的信号采集区域覆盖所述交汇流道的至少部分区域，用于生成所述交汇流道中层流的感光信息；所述当前界面位置信息采用下述方式确定：
[0018]获取所述光传感器采集的感光信息；
[0019]基于所述感光信息进行界面位置分析，得到所述当前界面位置信息
。
[0020]可能的实施方式中，所述光传感器为摄像头，所述感光信息为针对所述交汇流道所采集的流道图像；所述基于所述感光信息进行界面位置分析，得到所述当前界面位置信息包括：
[0021]对所述流道图像进行所述交汇流道的流道壁以及所述交汇流道中层流分界面的边缘检测，得到第一侧壁对应的第一边缘
、
第二侧壁对应的第二边缘和所述层流分界面对应的第三边缘，所述第一侧壁和所述第二侧壁为所述交汇流道上相对设置的两壁面；
[0022]基于所述第一边缘与所述第三边缘间的第一距离，以及所述第二边缘与所述第三边缘间的第二距离，确定所述当前界面位置信息
。
[0023]可能的实施方式中，所述光传感器为摄像头，所述感光信息为针对所述交汇流道所采集的流道图像；所述基于所述感光信息进行界面位置分析，得到所述当前界面位置信息包括：
[0024]基于所述流道图像获取所述层流分界面对应的分界线上多个特征点的坐标信息；
[0025]基于所述多个特征点的坐标信息，确定所述分界线的斜率；
[0026]基于所述分界线的斜率确定所述当前界面位置信息
。
[0027]可能的实施方式中，所述流速比采用下述方式调控：
[0028]控制所述第一分支流道中第一液体的流速稳定，调节所述第二分支流道中第二液体的流速，以调控所述流速比；
[0029]若所述第二分支流道中的第二液体的流速达到第二液体流速上限或者第二液体
流速下限，控制所述第二分支流道中的第二液体的流速稳定，调节所述第一分支流道中第一液体的流速，以调控所述流速比
。
[0030]可能的实施方式中，所述流速比采用下述方式调控：
[0031]控制所述第二分支流道中第二液体的流速稳定，调节所述第一分支流道中第一液体的流速，以调控所述流速比；
[0032]若所述第一分支流道中的第一液体的流速达到第一液体流速上限或者第一液体流速下限，控制所述第一分支流道中的第一液体的流速稳定，调节所述第二分支流道中第二液体的流速，以调控所述流速比
。
...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种基于微流控的流体控制方法，应用于微流控装置，所述微流控装置设置有第一分支流道
、
第二分支流道和交汇流道，所述交汇流道分别与所述第一分支流道和所述第二分支流道连通，其特征在于，所述方法包括：监测所述交汇流道中层流分界面的当前界面位置信息，自所述第一分支流道流出的第一液体和自所述第二分支流道流出的第二液体在所述交汇流道中汇合形成层流，所述层流分界面为所述交汇流道中的第一液体与第二液体间的分界面；若所述当前界面位置信息与当前工作模式对应的目标界面位置信息不匹配，调节所述第一液体的流速和所述第二液体的流速中的至少之一，至更新的当前界面位置信息与目标界面位置信息匹配，以在所述交汇流道中形成目标流体，所述目标界面位置信息用于指示所述当前工作模式下所述层流分界面在所述交汇流道中的期望位置
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述目标界面位置信息采用下述方式确定：基于第一预设对应关系确定所述当前工作模式对应的目标界面位置信息，所述第一预设对应关系用于表征所述微流控装置的多个工作模式与预设位置信息间的对应关系
。3.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述调节所述第一液体的流速和所述第二液体的流速中的至少之一，至更新的当前界面位置信息与目标界面位置信息匹配包括：基于所述目标界面位置信息和所述当前界面位置信息，确定所述层流分界面相对于所述期望位置的偏移方向；若所述偏移方向为所述层流分界面朝向所述第一分支流道侧偏移，调节所述第一液体的流速和所述第二液体的流速中的至少之一，以调高所述第一液体和所述第二液体间的流速比，至所述层流分界面朝向第二分支流道侧移动至更新的当前界面位置信息与所述目标界面位置信息匹配
。4.
根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：若所述偏移方向为所述层流分界面朝向所述第二分支流道侧偏移，调节所述第一液体的流速和所述第二液体的流速中的至少之一，以调低所述第一液体和所述第二液体间的流速比，至所述层流分界面朝向所述第一分支流道侧移动至更新的当前界面位置信息与目标界面位置信息匹配
。5.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述调节所述第一液体的流速和所述第二液体的流速中的至少之一，至更新的当前界面位置信息与目标界面位置信息匹配之前，所述方法还包括：获取所述第二液体的当前流速；基于所述当前流速比和所述第二液体的当前流速，确定所述第一液体的当前流速
。6.
根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述调节所述第一液体的流速和所述第二液体的流速中的至少之一，至更新的当前界面位置信息与目标界面位置信息匹配包括：基于第二预设对应关系，确定所述当前界面位置信息对应的当前流速比和所述目标界面位置信息对应的目标流速比，所述第二预设对应关系用于表征预设流速比与所述交汇流道中所述层流分界面的多个界面位置信息间的对应关系；基于所述第二液体的当前流速和所述第一液体的当前流速，进行所述第一液体和所述第二液体中至少其一的流速调节，至所述第二液体与所述第一液体的流速比达到所述目标
流速比，以使所述更新的当前界面位置信息与目标界面位置信息匹配
。7.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述微流控装置还包括光传感器，所述光传感器的信号采集区域覆盖所述交汇流道的至少部分区域，用于生成所述交汇流道中层流的感光信息；所述当前界面位置信息采用下述方式确定：获取所述光传感器采集的感光信息；基于所述感光信息进行界面位置分析，得到所述当前界面位置信息
。8.
根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述光传感器为摄像头，所述感光信息为针对所述交汇流道所采集的流道图像；所述基于所述感光信息进行界面位置分析，得到所述当前界面位置信息包括：对所述流道图像进行所述交汇流道的流道壁以及所述交汇流道中层流分界面的边缘检测，得到第一侧壁对应的第一边缘
、
第二侧壁对应的第二边缘和所述层流分界面对应的第三边缘，所述第一侧壁和所述第二侧壁为所述交汇流道上相对设置的两壁面；基于所述第一边缘与所述第三边缘间的第一距离，以及所述第二边缘与所述第三边缘间的第二距离，确定所述当前界面位置信息
。9.
根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：田婧璇，
申请(专利权)人：心擎医疗苏州股份有限公司，
类型：发明
国别省市：