[发明专利]一种微流控自动分选及组分智能鉴定系统

说明书

本发明公开了一种微流控自动分选及组分智能鉴定系统。该系统包括液滴芯片、上样和储存单元、颗粒图像检测单元、颗粒组分鉴定单元和载物台自动移位装置；上样和储存单元的上方依次设置颗粒图像检测单元和多个颗粒组分鉴定单元；载物台自动移位装置包括载物台和芯片位移轨道，载物台上搭载液滴芯片，载物台设置在芯片位移轨道上，芯片位移轨道分别和上样和储存单元、颗粒图像检测单元及颗粒组分鉴定单元相连；本发明的系统可实现对微量溶液中颗粒的连续自动化计数，粒度分布和图像识别，分选和收集，以及组分智能多功能分析鉴定。

技术领域

本发明颗粒分析技术领域，具体的说，涉及一种微流控自动分选及组分智能鉴定系统。

背景技术

液体产品中颗粒控制的要求在医疗健康环保等领域逐渐加强，如血液样品分析，食品及制药研发与生产质量控制，以及纯水处理等。颗粒检测也成为了产品质量控制中至关重要的一环。了解和掌握颗粒的粒度分布，形态特征和结构组成，对各相关领域的产品工艺开发与过程优化，产品质量控制以及产品问题调查研究均提供了直接有力的思路和解决方案。

基于图像分析的颗粒粒度分析仪已有广泛报道。从美国专利号US 7064826 B2已知，一种数字光学颗粒粒度检测方法利用减少的放大倍率，对获得的颗粒图像像素阵列进行像素点差异分析，从而得到颗粒粒度分布和形态的检测结果。从美国专利号US 9360410B2已知，一种颗粒检测仪可覆盖较宽颗粒粒径范围。其中，较低尺寸范围和中等尺寸范围是基于颗粒暗图像区域检测得到的，而颗粒的较大尺寸范围是基于颗粒较明亮图像区域检测得到。该颗粒检测仪包括一个样品流动池，一个暗区域光源，一个亮区域光源，一个图像系统，一个过程系统，和一个泵系统。液体样品在蠕动泵的驱动下流经样品流动池，液体中的颗粒被显微镜和相机系统捕获。

颗粒检测由于应用领域的广泛性，有诸多领域均要求尽量减少检测样品的体积。利用微流控芯片技术制作的样品处理系统可实现液体样品的微量及高通量检测的目标。从CN 104846400 B 已知，一种基于介质层上电润湿原理的电解器件，通过对电解过程及液滴分裂过程的控制，得到了含有特定浓度不同极性电解产物的液滴。从CN 104994955 B 已知，液滴操纵系统通过电极阵列中向个别电极提供电压脉冲以实现电润湿来操纵液滴。

目前的颗粒检测仪仅可以分析液体中颗粒的粒度分布和形态，而不能更深入的提供颗粒的结构组成信息。对于颗粒的形态分析，目前尚处于图像的初步应用阶段。仪器分析得到的颗粒图像信息，还不能用来准确判断颗粒的属性，即内生性，内源性和异源性。这一局限使得颗粒图像分析往往只能用作颗粒分析的辅助和参考手段。如果想要知道颗粒的真实结构和来源，只有将颗粒图像分析和其他颗粒组分鉴定方法联合使用。然而，目前的颗粒组分鉴定方法纯粹依赖于液体中颗粒的手动过滤分离，相当耗时耗力。一个培训合格的研究员4小时只能完成一个液体样品中颗粒的分离和组分鉴定。基于样品手动操作的大体积要求，对样品的破坏性，和样品检测过程中不可避免的被环境污染的风险，以及单独鉴定检测及数据分析的高技术难度，颗粒组分鉴定尚不能在工业界大范围推广使用。

发明内容

为了克服现有技术的不足，本发明的目的是提供一种微流控自动分选及组分智能鉴定系统。该系统自动化程度高，其利用微流控技术制作的液滴芯片和进行颗粒图像检测和颗粒组分鉴定的光学检测器，可实现对微量溶液中颗粒的连续自动化计数，图像和粒度识别，分选和收集，以及组分多功能智能分析鉴定。

本发明将含有颗粒的液体在电润湿技术的牵引下自动分离成液滴，经液滴芯片的数字液滴微流控流路到达可视的检测窗，液滴被安置在检测窗正上方外部的光学检测器所探测，基于检测到的颗粒图像和光谱信息，实现颗粒组分的自动智能鉴定。本发明的技术方案具体介绍如下。

一种微流控自动分选及组分智能鉴定系统，其包括液滴芯片、上样和储存单元、颗粒图像检测单元、颗粒组分鉴定单元和载物台自动移位装置；上样和储存单元包括温度控制