無線遙控微量注射裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種無線遙控微量注射裝置，屬于微流控領(lǐng)域和醫(yī)藥注射領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]微小流量系統(tǒng)一般用于微量液體注射或輸送，應(yīng)用于醫(yī)療、生物化學(xué)分析、微流控芯片等領(lǐng)域。目前，市場上廣泛應(yīng)用的微小流量系統(tǒng)分為三類:蠕動(dòng)栗式微小流量系統(tǒng)、注射栗式微小流量系統(tǒng)和壓力式微小流量系統(tǒng)。蠕動(dòng)栗式微小流量系統(tǒng)控制精度高，但是體積較大，實(shí)現(xiàn)原理復(fù)雜，大多無法同時(shí)獨(dú)立產(chǎn)生多個(gè)流量輸出。注射栗式微小流量系統(tǒng)性能可靠，控制精度高，但是體積大，同時(shí)其容腔內(nèi)不可避免地存在死體積，不適用于超微量的試劑源與珍貴的試劑的輸送。壓力式微小流量系統(tǒng)兼有蠕動(dòng)栗式微小流量系統(tǒng)和注射栗室的優(yōu)點(diǎn)，又可避免被控液體浪費(fèi)。另外，采用壓力式流小流量系統(tǒng)能同時(shí)進(jìn)行多通道的液體流量操作，并且由于氣體壓力的連續(xù)性可保證操作過程中各個(gè)通道中的液體達(dá)到相同的性質(zhì)。但是常規(guī)的壓力式微小流量系統(tǒng)成本較高，體積較大，難以實(shí)現(xiàn)微小流量系統(tǒng)的小型化，家庭化的發(fā)展趨勢。同時(shí)，在德國大力發(fā)展《工業(yè)4.0》和我國提出《中國制造2025》計(jì)劃之際，網(wǎng)絡(luò)控制和智能化成為工業(yè)產(chǎn)品和技術(shù)的重要發(fā)展方向。微小流量系統(tǒng)的智能化和網(wǎng)絡(luò)化，也是一種重要的發(fā)展方向。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是為解決現(xiàn)有微小流量系統(tǒng)存在死體積、體積大、價(jià)格昂貴、制作工藝復(fù)雜、難以實(shí)現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)化和智能化的問題，本發(fā)明基于壓力式微小流量系統(tǒng)和微流控芯片中的快速成形技術(shù)，結(jié)合無線控制技術(shù)，提出一種無線遙控微量注射裝置。
[0004]本發(fā)明所述無線遙控微量注射裝置，它包括液體發(fā)生裝置、氣壓源、結(jié)構(gòu)層和控制層；氣壓源為結(jié)構(gòu)層提供氣體；結(jié)構(gòu)層和控制層可上下布局，通過四個(gè)支撐柱連接，液體發(fā)生裝置設(shè)置在結(jié)構(gòu)層和控制層之間；液體發(fā)生裝置用于輸出注射用液體；
所述結(jié)構(gòu)層包括流道與基座封裝模塊、流道外接接頭、微閥驅(qū)動(dòng)單元、流量傳感器和軟管；流道與基座封裝模塊包括四個(gè)支撐柱安裝孔、微流道、凹膜、平膜、流道基板；流道基板上表面設(shè)置有平膜，平膜上表面設(shè)置有凹膜，凹膜向上的凹槽中設(shè)置有線型流道和h型流道；流道外接接頭包括二次出液接頭、一次進(jìn)氣接頭、泄氣接頭、出氣接頭、二次進(jìn)氣接頭、一次出液接頭和一次進(jìn)液接頭；微閥驅(qū)動(dòng)單元包括第一微閥驅(qū)動(dòng)部件和第二微閥驅(qū)動(dòng)部件；軟管包括第一軟管、第二軟管和第三軟管；
所述控制層包括電路基板、控制電路和上位機(jī)；所述電路基板上有四個(gè)支撐柱安裝孔、液體發(fā)生裝置定位孔和控制電路，四個(gè)支撐柱安裝孔和四個(gè)支撐柱安裝孔用于上下配合安裝四個(gè)支撐柱，液體發(fā)生裝置定位孔用于與液體發(fā)生裝置連接；所述控制電路包括控制器、驅(qū)動(dòng)器、無線通訊模塊和濾波電路模塊；
液體發(fā)生裝置包括塞子、進(jìn)氣管、殼體、出液管和待輸送液體；殼體的上端用塞子密封，塞子插有出液管，出液管置于待輸送液體中，待輸送液體的液體平面高于出液管的底端且低于進(jìn)氣管的底端；出液管的上端口與一次出液接頭相連通；
氣壓源和一次進(jìn)氣接頭通過第一軟管連接，出氣接頭和二次進(jìn)氣接頭通過第二軟管連接，一次出液接頭和一次進(jìn)液接頭通過第三軟管連接；第一微閥驅(qū)動(dòng)部件設(shè)置于h型流道的旁路出口處，靠近泄氣接頭；第二微閥驅(qū)動(dòng)部件設(shè)置于h型流道的主干入口處，靠近一次進(jìn)氣接頭；流量傳感器設(shè)置于線型流道的出口處，靠近二次出液接頭；
h型流道中的介質(zhì)為第一介質(zhì)，線型流道中的介質(zhì)為第二介質(zhì)，液體發(fā)生裝置中的盛裝待輸送液體上半部分為第一介質(zhì)，下半部分為第二介質(zhì)；
流量傳感器采集線型流道的第二介質(zhì)流量信號，流量傳感器的第二介質(zhì)流量信號輸出端與濾波電路模塊的第二介質(zhì)流量信號輸入端相連，濾波電路模塊的第二介質(zhì)流量信號輸出端與控制器的第二介質(zhì)流量信號輸入端相連；控制器將第二介質(zhì)流量信號通過無線通訊模塊與上位機(jī)進(jìn)行數(shù)據(jù)交互；
控制器根據(jù)采集的第二介質(zhì)流量信號輸出驅(qū)動(dòng)指令，并通過驅(qū)動(dòng)器分別發(fā)送到第一微閥驅(qū)動(dòng)部件和第二微閥驅(qū)動(dòng)部件的驅(qū)動(dòng)指令輸入端；第一微閥驅(qū)動(dòng)部件和第二微閥驅(qū)動(dòng)部件根據(jù)驅(qū)動(dòng)指令調(diào)節(jié)h型流道中的第一介質(zhì)流量或壓力。
[0005]本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn):1)常規(guī)的壓力式微小流量系統(tǒng)中所采用的元件為常規(guī)尺寸的氣壓元件、氣壓管道、液體管道，體積大。而本發(fā)明中基于微流控芯片的原理，利用PDMS的快速成形技術(shù)制作微米級的氣體流道和液體流道，流道的尺寸和結(jié)構(gòu)形狀可以自由設(shè)計(jì)。流道的尺寸越小，系統(tǒng)的控制精度越高。2)同時(shí)，無線遙控微量注射裝置采用微流控芯片領(lǐng)域的微閥驅(qū)動(dòng)部件，其結(jié)構(gòu)簡單，易于加工，成本低，產(chǎn)品整體體積大大減小，可進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)流量系統(tǒng)的產(chǎn)品化、集成化、家庭化。3)采用兩個(gè)微閥協(xié)調(diào)控制實(shí)現(xiàn)輸出高精度的壓力氣體輸出，進(jìn)而驅(qū)動(dòng)液體定量流出，控制方法簡單；3)將無線控制方法應(yīng)用到微小流量系統(tǒng)中，有利于實(shí)現(xiàn)微小流量系統(tǒng)的智能化與網(wǎng)絡(luò)化。
【附圖說明】
[0006]圖1是本發(fā)明所述無線遙控微量注射裝置的系統(tǒng)集成結(jié)構(gòu)示意圖；
圖2是流道層平面圖；
圖3是電路層平面圖；
圖4是系統(tǒng)原理圖；
圖5是圖1中流道與基座封裝模塊1的前視圖；
圖6是液體發(fā)生裝置的內(nèi)部結(jié)構(gòu)圖。
【具體實(shí)施方式】
[0007]【具體實(shí)施方式】一:下面結(jié)合圖1至圖6說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述無線遙控微量注射裝置，它包括液體發(fā)生裝置10、氣壓源11、結(jié)構(gòu)層和控制層；氣壓源11為結(jié)構(gòu)層提供氣體；結(jié)構(gòu)層和控制層可上下布局，通過四個(gè)支撐柱8連接，液體發(fā)生裝置10設(shè)置在結(jié)構(gòu)層和控制層之間；液體發(fā)生裝置10用于輸出注射用液體；
所述結(jié)構(gòu)層包括流道與基座封裝模塊1、流道外接接頭2、微閥驅(qū)動(dòng)單元3、流量傳感器4和軟管9 ;流道與基座封裝模塊1包括四個(gè)支撐柱安裝孔1-1、微流道1-2、凹膜1-3、平膜
1-4、流道基板1-5 ;流道基板1-5上表面設(shè)置有平膜1-4，平膜1-4上表面設(shè)置有凹膜1_3，凹膜向上的凹槽中設(shè)置有線型流道1-2-1和h型流道1-2-2 ;流道外接接頭2包括二次出液接頭2-1、一次進(jìn)氣接頭2-2、泄氣接頭2-3、出氣接頭2-4、二次進(jìn)氣接頭2_5、一次出液接頭2-6和一次進(jìn)液接頭2-7 ;微閥驅(qū)動(dòng)單元3包括第一微閥驅(qū)動(dòng)部件3-1和第二微閥驅(qū)動(dòng)部件3-2 ;軟管9包括第一軟管9-1、第二軟管9-2和第三軟管9-3 ;
所述控制層包括電路基板5、控制電路6和上位機(jī)7 ;所述電路基板5上有四個(gè)支撐柱安裝孔5-1、液體發(fā)生裝置定位孔5-2和控制電路6，四個(gè)支撐柱安裝孔1-1和四個(gè)支撐柱安裝孔5-1用于上下配合安裝四個(gè)支撐柱8，液體發(fā)生裝置定位孔5-2用于與液體發(fā)生裝置10連接；所述控制電路6包括控制器6-1、驅(qū)動(dòng)器6-2、無線通訊模塊6-3和濾波電路模塊 6-5 ;
液體發(fā)生裝置10包括塞子10-1、進(jìn)氣管10-2、殼體10-3、出液管10-4和待輸送液體
10-5 ;殼體10-3的上端用塞子10-1密封，塞子10-1插有出液管10_4，出液管10_4置于待輸送液體10-5中，待輸送液體10-5的液體平面高于出液管10-4的底端且低于進(jìn)氣管10-2的底端；出液管10-4的上端口與一次出液接頭2-6相連通；
氣壓源11和一次進(jìn)氣接頭2-2通過第一軟管9-1連接，出氣接頭2-4和二次進(jìn)氣接頭
2-5通過第二軟管9-2連接，一次出液接頭2-6和一次進(jìn)液接頭2