一种用于分子诊断设备的微阀驱动模块的制作方法

本发明属于医疗器械，具体是一种用于分子诊断设备的微阀驱动模块。

背景技术：

1、分子诊断是指应用分子生物学方法检测患者体内遗传物质的结构或表达水平的变化，从而进行疾病诊断的技术。这种技术以其高灵敏度和特异性，在疾病的早期发现、病情监测以及治疗指导等方面发挥着重要作用。

2、微流控技术则是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。它通过使用微管道处理和操纵微小流体，实现了检测过程的微型化和自动化。微流控芯片作为微流控技术的核心载体，能够将样品添加、混合、反应以及结果检测和分析等操作集成在厘米至微米级的芯片上，从而极大地降低了对场地、人员和设备的要求，实现了“样本进、结果出”的一步法检测。

3、微流控芯片具有微型化、集成化、可控化及自动化等优点，自20世纪90年代诞生以来，就引起了科研工作者们的广泛关注。微流控芯片以其微纳米级尺度的微管道结构特点，实现了试剂量消耗少、分析检测速度快的目标，极大地提高了实验的集成化和可控化程度。

4、然而，在微流控芯片的实际使用过程中，对微流体的控制是整个系统的核心，而微泵驱动技术则是实现该操作的关键。尽管现有的微流体的控制和驱动方式有多种，如压电、气动、热动、电流体和磁流体等，但每种方式都有其局限性和不足。特别是气动型微泵，虽然具有体积小、重量轻、便携、流量稳定和可调节等优点，但在实际应用中仍存在控制精度不高的问题。所以本发明提出一种用于分子诊断设备的微阀驱动模块，以解决上述问题。

技术实现思路

1、本发明提出了一种用于分子诊断设备的微阀驱动模块，通过精确控制电磁线圈的电流强度，实现对液体相的流动速度和方向的精确控制，从而带动微流控芯片中液体的流动，不仅具有高度的灵活性和适应性，能够适应不同尺寸和形状的微流控芯片，而且其自动化和智能化设计使得操作更为便捷和准确。

2、为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种用于分子诊断设备的微阀驱动模块，包括驱动模块主体和控制器，驱动模块主体包括箱体，箱体从上至下依次设有放置槽和安装腔，放置槽内灌装有液体相，放置槽侧壁固定连接有固定组件，固定组件用于将微流控芯片固定在液体相表面，安装腔内固定连接有若干电磁线圈，电磁线圈连接有电源。

3、控制器用于预设阈值，电磁线圈均与控制器信号连接，控制器根据阈值转换为电磁线圈的电流强度，通过液体相的流动来带动微流控芯片中液体的流动。

4、采用上述方案后实现了以下有益效果：

5、1、通过电磁线圈与液体相的相互作用，控制器能够精确地控制液体相的流动。这种控制不仅准确度高，而且响应速度快，为分子诊断实验中的液体操作提供了可靠的技术支持。通过调整电磁线圈的电流强度，可以精确控制液体相在微流控芯片中的流动。这种精确控制对于分子诊断实验至关重要，因为它能够确保试剂的准确混合和反应条件的精确控制，从而提高实验结果的准确性和可靠性。

6、2、驱动模块可以适应不同尺寸和形状的微流控芯片，通过调整固定组件和电磁线圈的配置，可以实现对不同芯片的精确控制。这种灵活性使得该驱动模块具有更广泛的应用范围，能够满足不同实验需求。

7、3、固定组件的设计使得微流控芯片能够稳定地固定在液体相表面，从而确保在实验过程中芯片的位置不会发生变化。同时，通过液体相的流动来带动微流控芯片中液体的流动，实现了对芯片内部液体的精确操控。

8、4、微阀驱动模块将驱动模块主体和控制器集成在一起，使得整个系统更为紧凑，便于安装和携带。同时，控制器能够预设阈值，并根据阈值自动调整电磁线圈的电流强度，从而实现了对液体流动的精确控制。这种自动化控制大大提高了操作的便捷性和准确性。

9、综上所述，该微阀驱动模块的设计在分子诊断设备中实现了精确的液体控制、微流控芯片的固定与操作、智能化与自动化以及模块化设计等多项有益效果。

10、进一步，微流控芯片内部设有微流通道和储液腔，微流通道与储液腔连通，储液腔中安装有mems压力传感器，mems压力传感器与控制器信号连接，控制器根据mems压力传感器的监测数据对电磁线圈进行启闭控制。

11、有益效果：微流控芯片内部的微流通道和储液腔允许液体在芯片内部按照预设的路径进行流动，从而实现对液体流动的精确控制。微流通道与储液腔之间的连通性确保了液体能够顺利地从储液腔流入微流通道，实现液体的有效传输。mems压力传感器能够实时监测储液腔中的压力变化，并将这些变化转化为电信号传输给控制器。控制器接收到这些信号后，可以根据预设的算法对电磁线圈进行启闭控制。这种基于实时监测数据的控制方法使得液体流动的控制更加精确和灵活。

12、进一步，电磁线圈包括第一电磁线圈、第二电磁线圈和第三电磁线圈，第一电磁线圈和第二电磁线圈用于驱动放置槽中的液体相，第三电磁线圈处设有置物槽，置物槽中安装有压力传感器，压力传感器与控制器信号连接，控制器对压力传感器和mems压力传感器的数据进行收集对比分析。

13、有益效果：第一电磁线圈和第二电磁线圈主要用于驱动放置槽中的液体相。通过调整这两个电磁线圈的电流强度，可以控制液体相在微流控芯片中的流动速度和方向。通过多个电磁线圈的协同工作，以及对不同位置压力传感器的数据收集和分析，控制器能够实现对液体流动和压力的更加精确的控制。这有助于提高分子诊断实验的准确性和可靠性。通过对压力数据的对比分析，实验人员可以更加深入地了解液体在微流控芯片中的流动特性，从而优化实验条件，提高实验的效率和成功率。

14、进一步，箱体顶部还设有循环腔，放置槽设有进液口和出液口，进液口和出液口均连通有管道且与循环腔连通，管道与放置槽连通处均设有电动阀，进液口处的管道位于循环腔一端连通有驱动件，循环腔中灌设有与放置槽中相同的液体相，驱动件和电动阀均与控制器信号连接，控制器对驱动件和电动阀进行启闭控制。

15、有益效果：通过进液口和出液口与管道的连通，循环腔与放置槽形成了一个闭合的液体循环系统。这使得液体相可以在两者之间循环流动，避免了不必要的液体浪费。同时，由于循环腔中灌设的是与放置槽中相同的液体相，确保了微流控芯片中的液体环境的一致性，提高了实验的可靠性。控制器可以根据实验需求，精确控制电动阀和驱动件的启闭，从而实现对液体流动的精确调控，有助于提高实验的准确性和效率。

16、进一步，固定组件包括机械爪，机械爪上安装有电子水平仪，机械爪和电子水平仪均与控制器信号连接，控制器通过电子水平仪的实时监测数据对机械爪进行调整。

17、有益效果：机械爪能够适应不同尺寸和形状的微流控芯片。电子水平仪则用于实时监测机械爪的水平状态，确保机械爪在固定微流控芯片时处于水平位置。控制器通过接收电子水平仪的实时监测数据，对机械爪进行精确的调整。当电子水平仪检测到机械爪不在水平位置时，控制器会立即发送指令，驱动机械爪进行微调，直至达到水平状态。这种实时调整机制确保了机械爪在固定微流控芯片时的准确性和稳定性。

18、进一步，放置槽一侧内侧壁设有限位槽，机械爪上固定连接有防护层。

19、有益效果：限位槽的设计为机械爪提供了一个明确的定位点，使得机械爪在固定微流控芯片时能够更准确地放置在预定位置，有助于减少因位置偏差导致的固定不牢固或芯片倾斜等问题，从而提高了实验结果的准确性。机械爪上的防护层起到了缓冲和保护的作用，避免了机械爪在夹持微流控芯片时对其造成划伤或压伤。这对于保护微流控芯片的完整性和延长其使用寿命具有重要意义，同时也确保了实验结果的可靠性。

20、进一步，驱动模块还包括温度控制单元，温度控制单元包括第一温度传感器和加热器，第一温度传感器和加热器均安装在放置槽内，第一温度传感器和加热器均与控制器信号连接，控制器通过第一温度传感器的实时监测数据对加热器的启闭进行控制。

21、有益效果：通过第一温度传感器的实时监测，控制器能够准确获取放置槽内的温度数据。能够根据实验需求实时调整加热器的工作状态，从而实现对放置槽内液体相温度的精确控制。温度控制单元的设计还增强了系统的灵活性和适应性。实验人员可以根据不同的实验需求设定不同的温度参数，从而满足不同类型分子诊断实验的要求。

22、进一步，驱动模块还包括报警单元，报警单元包括蜂鸣器和指示灯，蜂鸣器和指示灯均与控制器信号连接，当控制器监测到驱动模块出现故障时，控制器会立即触发报警，向蜂鸣器发送信号使其发出警报声，向指示灯发送信号使其亮起或闪烁。

23、有益效果：报警单元能够实时监测驱动模块的运行状态。一旦控制器检测到任何故障或异常情况，它会立即触发报警单元，通过蜂鸣器的警报声和指示灯的亮起或闪烁，迅速向实验人员发出警告，有助于实验人员迅速采取行动，防止故障扩大或造成更严重的后果。通过声光双重报警，实验人员能够清晰地感知到故障的发生，即使在嘈杂的环境中或实验人员注意力不集中的情况下，也能有效提醒他们注意并采取相应措施，有助于降低操作风险，保护实验人员的安全。

24、进一步，驱动模块还包括散热单元，散热单元包括冷却器和冷却介质循环回路，冷却器安装在箱体外部，冷却介质循环回路连接冷却器，冷却介质循环回路安装在安装腔内侧壁，安装腔内侧壁还安装有第二温度传感器，冷却器和第二温度传感器均与控制器信号连接，控制器通过第二温度传感器的实时监测数据对冷却器的启闭进行控制。

25、有益效果：散热单元能够有效地降低微阀驱动模块在运行过程中产生的热量，确保各组件在适宜的温度范围内工作。冷却器安装在箱体外部，通过冷却介质循环回路将热量带走，从而避免模块内部温度过高，提高了模块的稳定性和可靠性。第二温度传感器的实时监测数据为控制器提供了关键的温度信息，使得控制器能够根据实际温度情况精准地控制冷却器的启闭。这种智能温控机制既保证了散热效果，又避免了不必要的能源浪费，提高了能效。

26、进一步，放置槽两侧顶部均开设有滑槽，滑槽中滑动配合有透明盖体。

27、有益效果：在放置槽两侧顶部开设滑槽，并与之滑动配合有透明盖体，这样的设计允许实验人员方便地打开和关闭放置槽，从而轻松地进行微流控芯片的放置和取出操作。透明盖体的滑动配合方式使得操作过程更加流畅和简单，提高了工作效率。透明盖体的使用为放置槽提供了良好的保护。它可以有效地防止灰尘、杂物或其他污染物进入放置槽，从而确保微流控芯片在实验过程中的清洁和纯净。这对于保持实验结果的准确性和可靠性至关重要。透明盖体还允许实验人员在不打开盖体的情况下观察放置槽内的实验状态。这种可视性使得实验人员能够实时监控实验的进展，及时发现潜在问题或异常情况，并采取相应措施进行处理。