驱动微流体的稳压气源研制及应用

来源 :东南大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:piglolo1987
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随着科学的不断发展,高度集成化的微流道芯片已经成为高灵敏度,高通量,低消耗的生物化学物质分析实验平台。近年来通过与其他先进技术的结合,微流道芯片在细胞学,诊断学,生物物理学等领域得到了广泛的应用,也影响着试剂驱动系统仪器和高通量测序仪的发展。因此研发能够应用到微流体驱动中的稳压气源也非常的必要。本文设计了一个体积小、成本低、精度高、稳定性好、方便可调的用于驱动微量液体的稳压气源系统。  本系统分为前端气源和精密气源两部分,前端气源由微量泵、可调压力开关和气罐组成,无需电路控制即能自动补充气体至所需值。精密气源由气压传感器、VHS阀、气罐、电路控制部分组成,精密气源通过VHS阀的控制可以从前端气源中精准补气,误差为2 mbar。  电路控制部分是根据模块化的思想而建立,以ATmega128芯片为核心,分为六大模块,控制电路模块,通信电路模块,电源模块,传感器电路模块,阀隔离模块,峰值保持电路模块。软件部分分为上位机软件和下位机固件设计,上位机通过串口通信对下位机进行控制。本系统上位机是用C拌语言进行编程,在上位机界面中,操作者可以观察到气源气压的变化,并根据需要而改变气源气压稳定值,本系统会根据用户的设定进行气压的调节。下位机固件分为主程序模块、初始化模块、串口通信处理模块、SPI发送模块、SPI接收模块、调压程序模块、抗干扰程序设计模块(看门狗、数值优化、C值校验)。  本系统拟应用于试剂驱动系统仪器中,以及高通量测序仪AG200。经过液滴出液的稳定性实验,证实了本稳压气源性能优于注射泵,精度更高,稳定性更好,持续长久出液精度不变,安全性更高,后续只需要有合适的流量传感器即可完全实现应用。
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