[0031] 以下将结合附图，对本实用新型进行更为详细的描述，需要说明的是，下参照附图对本实用新型进行的描述仅是示意性的，而非限制性的。各个不同实施例之间可以进行相互组合，以构成未在以下描述中示出的其他实施例。
[0032] 实施例一
[0033] 实施例一提供了一种气动微流控芯片控制系统，旨在通过控制模块根据工作参数控制驱动模块中各通道状态，驱动模块基于通道状态驱动与其连接的真空泵阵列产生正压和负压，以交替作用于气动微流控芯片上，该控制系统结构简单、控制方便，模块化的电路设计易于制造和维护。
[0034] 请参照图1所示，一种气动微流控芯片控制系统，用于控制真空泵阵列和气动微流控芯片，包括依次连接的工控主板、通信模块、控制模块和驱动模块，以及用于为工控主板、通信模块、控制模块和驱动模块提供工作电源的供电模块；其中，工控主板用于将工作参数通过通信模块发送至控制模块；控制模块用于根据工作参数控制驱动模块的通道状态；驱动模块连接真空泵阵列，根据通道状态驱动真空泵阵列产生正压和负压，正压和负压交替作用于气动微流控芯片上。
[0035] 工控主板根据用户需求可以适应宽温环境，适应恶劣环境，能够进行长时间高负荷工作。工控主板将工作参数通过通信模块发送到控制模块，根据用户对微流控芯片的分析阶段需求得到或者预设的工作参数，包括正负压交替参数、通道状态参数等。控制模块基于正负压交替参数和通道状态参数，控制驱动模块的通道状态。通道状态包括常开状态和常闭状态，常开状态进一步包括常开交替状态，根据正负压交替参数设置驱动模块通道中正负压的交替状态。驱动模块根据通道状态驱动真空泵阵列产生正压和负压，以交替作用于气动微流控芯片上。该控制系统电路结构简单，电路模块化设计，易于制造和维护，并且具有过流、短路和电磁干扰防护等保护措施，能够长期稳定工作性，可靠性高。
[0036] 当驱动模块中的某一通道对应用户需要使用的微流控芯片通道，通道状态参数为开，控制模块控制该通道状态为常开状态；当驱动模块中的某一通道对应用户需要使用的真空泵，通道状态参数为开，正负压交替参数为正压和负压分别占一个周期的二分之一，则控制模块控制该通道状态为常开交替状态且交替状态为每过半个周期交换正、负压，与该常开交替状态通道连接的真空泵持续产生正压和负压，且正压和负压每半个周期交替作用于微流控芯片上的芯片通道。
[0037] 供电模块的电路请参照图2所示，供电模块包括电阻R1、发光二极管D2、电阻R2、电阻R4、连接器P1、共模滤波电感L2、电阻R7、电容C7、电阻R5、电容C8、芯片U1、电容C1、二极管D1、电感L1、电容C2、电容C3、电容C4、电容C5、电容C6、电阻R3、电阻R6、电容C9、电容C10、电容C11、芯片U2、电容C12。共模滤波电感L2的1脚、3脚与连接器P1相连，共模滤波电感L2的2脚与电阻R1的一端、电阻R2的一端、芯片U1的2脚、电容C9的正极、电容C10的一端相连，作为供电电源V1；电阻R1的另一端连接发光二极管D2的正极，电阻R2的另一端与电阻R4的一端、芯片U1的3脚相连，共模滤波电感L2的4脚与发光二极管D2的负极、电阻R4的另一端、电阻R7的一端、芯片U1的9脚和7脚、电容C9的负极、电容C10的一端、电容C2的一端、电容C3的一端、电容C4的一端、电容C5的一端、电容C6的一端、电容C7的一端、电容C8的一端、电容C11的一端、电容C12的一端、电阻R6的一端、芯片U2的1脚相连，作为供电负极GND；电阻R7的另一端与芯片U1的4脚相连，电容C7的另一端和芯片U1的6脚相连，电容C8的另一端与电阻R5的一端相连，芯片U1的5脚与电阻R3的一端、电阻R6的另一端相连，电容C2的另一端与电容C3的另一端、电容C4的另一端、电容C5的另一端、电容C6的另一端、电感L1的一端、电容C11的一端、电阻R3的另一端、芯片U2的3脚相连，作为供电电源V2；电阻R5的另一端和芯片U1的6脚相连，芯片U1的1脚与电容C1的一端相连，电容C1的另一端分别于芯片U1的8脚、二极管D1的负极、电感L1的另一端相连，芯片U2的2脚与电容C12的另一端相连，作为供电电源V3。供电模块提供电源V1、电源V2、电源V3和负极GND，为控制系统中的各个电路模块提供相应的工作电源，保证控制系统稳定工作。
[0038] 通信模块的电路请参照图3所示，通信模块包括芯片U5、电容C25、电容C26、电容C27和电容C28。芯片U5的7脚和13脚相连，芯片U5的12脚和16脚相连，芯片U5的11脚、14脚、15脚、电容C25的一端、电容C26的一端与电感L4的一端连接，电感L4的另一端、电容C27的一端、电容C28的一端连接供电电源V3，芯片U5的10脚、19脚、20脚、电容C25的另一端、电容C26的另一端、电容C27的另一端、电容C28的另一端连接供电负极GND，芯片U5的4脚、8脚和9脚连接控制模块，向控制模块发送工作参数。通信模块预留通信接口，用户可以通过通信接口对控制系统进行远程控制和监控。
[0039] 控制模块的电路请参照图4所示，控制模块包括电容C14、电容C15、电容C16、电容C17、电感L3、电容C18、电容C19、芯片U3B、芯片U3A、电阻R8、按键S1、电阻R10、晶振Y1、电容C13、电容C20、电阻R11、电容C21、电容C22、电阻R12和电容C23。电容C14、电容C15、电容C16、电容C17的两端分别连接供电电源V3和供电负极GND，电感L3的一端连接供电电源V3，电感L3的另一端与电容C18的一端、电容C19的一端、芯片U3B的13脚连接，电容C18的另一端和电容C19的另一端连接供电负极GND，芯片U3B的19脚、32脚、48脚、64脚与供电电源V3连接，芯片U3B的18脚、63脚、12脚连接供电负极GND，电阻R9的一端与供电电源V3连接，电阻R9的另一端与芯片U3A的43脚连接，芯片U3A的55脚与电阻R8的一端相连，电阻R8的另一端与按键S1的一端相连，按键S1的另一端连接供电负极GND，芯片U3A的5脚与电阻R10的一端、晶振Y1的一端、电容C13的一端相连，芯片U3A的6脚与电阻R10的另一端、晶振Y1的另一端、电容C20的一端相连，电容C13的另一端和电容C20的另一端连接供电负极GND，芯片U3A的60脚与电阻R11的一端相连，电阻R11的另一端连接供电负极GND，电容C21串联于芯片U3A的47脚与供电负极GND之间，电容C22串联于芯片U3A的31脚与供电负极GND之间，电阻R12的一端与供电电源V3连接，电阻R12的另一端与电容C23的一端、芯片U3A的7脚相连，电容C23的另一端连接供电负极GND。芯片U3A的27脚、29脚、30脚连接通信模块，芯片U3A的62脚、61脚、37脚、38脚、11脚、10脚、9脚、8脚、17脚、16脚、15脚、14脚、23脚、22脚、21脚、20脚连接驱动模块；控制模块接收通信模块发送的工作参数，并根据工作参数按照设定程序控制驱动模块的各通道状态。
[0040] 实施例二
[0041] 实施例二是在实施例一的基础上进行的改进，请参照图5所示，控制系统还包括触摸屏和调试模块，触摸屏连接工控主板，用于获取用户配置的工作参数；调试模块连接控制模型，用于监控控制系统状态。供电模块为调试模块提供工作电源。
[0042] 用户根据对芯片通道分析过程的不同需求对工作参数进行配置，触摸屏获取微流控芯片通道分析的各种工作参数，包括正负压交替参数、通道状态参数等，控制模块基于这些工作参数控制驱动模块通道的开关状态以及常开时的交替状态，驱动模块根据通道状态驱动真空泵持续产生的正压和负压交替作用于气动微流控芯片上，满足用户对于微流控芯片不同分析阶段的需求。
[0043] 调试模块的电路请参照图6所示，调试模块包括电阻R29、电阻R30、电阻R34、电阻R35、发光二极管D11、发光二极管D13、发光二极管D14、发光二极管D15、电容C24、SD卡座CON1、电阻R31、电阻R32、电阻R33、二极管D12和USB连接器P6。电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R35的一端分别与发光二极管D11、发光二极管D13、发光二极管D14、发光二极管D15的正极连接，电阻R29、电阻R30、电阻R31、电阻R35的另一端与控制模块相连，发光二极管D11、发光二极管D13、发光二极管D14、发光二极管D15的负极连接供电负极GND，USB连接器P6的1脚与二极管D12的正极、电阻R31的一端相连，电阻R31的另一端与控制模块连接，电阻R32、电阻R33的一端分别与USB连接器P6的2脚、3脚连接，电阻R32、电阻R33的另一端与控制模块连接，二极管D12的负极连接供电电源V2，USB连接器P6的4脚连接供电负极GND，电容C24串联于供电电源V3和供电负极GND之间，SD卡座CON1的4脚连接供电电源V3，SD卡座CON1的1脚、2脚、5脚、7脚、8脚、9脚、10脚与控制模块连接，SD卡座CON1的3脚、6脚、11脚、12脚、13脚、14脚、15脚连接供电负极GND。调试模块监控控制系统的运行状态，并通过发光二极管显示该状态，并且可以通过SD卡座CON1和USB连接器P6烧录控制系统中的固件。
[0044] 实施例三
[0045] 实施例三是一种气动微流控系统，包括上述实施例中的气动微流控芯片控制系统，与气动微流控芯片控制系统的驱动模块连接的真空泵阵列，以及与真空泵阵列连接的气动微流控芯片。控制系统电路结构简单，模块化的电路设计易于制造及维护，能够长期稳定工作，可靠性高。
[0046] 控制系统通过控制模块根据工作参数控制驱动模块中各通道状态，驱动模块根据通道状态驱动真空泵阵列产生正压和负压，正压和负压交替作用于气动微流控芯片的受控元件，实现对芯片通道的液体驱动。受控元件为软质硅胶阀门时，正压和负压控制硅胶阀门的开关；受控元件为膜片时，正压和负压控制膜片的舒张和拉伸。
[0047] 优选的方案，请参照图7所示，气动微流控系统还包括电磁阀阵列和散热风扇，电磁阀阵列连接驱动模块和气动微流控芯片，驱动模块按照预设的周期和顺序控制电磁阀阵列的开关，使得真空泵产生的正压和负压按照开关的周期和顺序对气动微流控芯片作用，可以根据工作参数持续、自主地控制芯片进行不同阶段的分析。散热风扇与驱动模块连接，为控制系统和真空泵阵列散热，确保控制系统正常工作。
[0048] 工作参数根据用户需求还包括电磁阀开关参数，开关参数进一步地包括开关周期和开关顺序。当驱动模块中的多个通道对应用户需要使用的微流控芯片通道上设置的电磁阀，通道状态参数为开，开关参数由用户根据需要微流控芯片通道发生的分析阶段和分析时间设置获得，控制模块控制这些通道状态为常开交替状态，且交替状态根据开关周期和顺序设置。连接这些通道的多个电磁阀阵列根据通道的开关顺序发生开关动作，开关动作根据开关周期交替发生，真空泵产生的正压和负压按照开关的周期和顺序交替作用于气动微流控芯片的芯片通道。按照用户对芯片各个通道分析阶段和分析时间的不同需求，电磁阀阵列中的各个电磁阀根据工作参数中的周期和顺序进行开关，使微流控芯片中各个通道的分析可以持续、自主地进行，有效提高了微流控芯片的分析效率。
[0049] 实施例四
[0050] 实施例四是在实施例三基础上进行的改进，请参照图8所示，驱动模块包括四个结构相同的驱动单元M1、M2、M3、M4，每个驱动单元具有4个输出端IN_1、IN_2、IN_3、IN_4，每个驱动单元具有4个输出端OUT_1、OUT_2、OUT_3、OUT_4；驱动单元M1、驱动单元M2、驱动单元M3的4个输入端连接控制模块，驱动单元M1、驱动单元M2、驱动单元M3的4个输出端连接电磁阀阵列，驱动单元M4的输出端OUT_1、OUT_2连接真空泵阵列，驱动单元M4的输出端OUT_3连接散热风扇，为控制系统和真空泵散热。驱动单元M4的输出端OUT_4作为预留驱动输出，可以连接其它外部设备。
[0051] 驱动单元的电路请参照图9所示，驱动单元包括电阻R17、电阻R20、电阻R21、电阻R24、光电耦合器U4、电阻R14、MOSFET管Q1、电阻R15、电阻R13、发光二极管D4、二极管D3、连接器P2、电阻R18、MOSFET管Q2、电阻R19、电阻R16、发光二极管D6、二极管D5、连接器P3、电阻R23、MOSFET管Q3、电阻R25、电阻R22、发光二极管D8、二极管D7、连接器P4、电阻R27、MOSFET管Q4、电阻R28、电阻R26、发光二极管D10、二极管D9和连接器P5。光电耦合器U4的1脚、3脚、5脚、7脚、10脚、12脚、14脚、16脚分别与电阻R17的一端、电阻R20的一端、电阻R21的一端、电阻R24的一端、电阻R28的一端、电阻R25的一端、电阻R19的一端、电阻R15的一端相连，光电耦合器U4的2脚、4脚、6脚、8脚、9脚、11脚、13脚、15脚与供电负极GND相连，电阻R17的另一端、电阻R20的另一端、电阻R21的另一端、电阻R24的另一端连接控制模块，电阻R15的另一端与电阻R14的一端、MOSFET管Q1的栅极连接，电阻R19的另一端与电阻R18的一端、MOSFET管Q2的栅极连接，电阻R25的另一端与电阻R23的一端、MOSFET管Q3的栅极连接，电阻R28的另一端与电阻R27的一端、MOSFET管Q4的栅极连接；电阻R14的另一端、电阻R18的另一端、电阻R23的另一端、电阻R27的另一端、MOSFET管Q1的源极、MOSFET管Q2的源极、MOSFET管Q3的源极、MOSFET管Q4的源极连接供电电源V1，MOSFET管Q1的漏极与电阻R13的一端、二极管D3的负极、连接器P2的1脚相连，作为驱动单元的输出端OUT_1，电阻R13的另一端与发光二极管D4的正极相连；MOSFET管Q2的漏极与电阻R16的一端、二极管D5的负极、连接器P3的1脚相连，作为驱动单元的输出端OUT_2，电阻R16的另一端与发光二极管D6的正极相连；MOSFET管Q3的漏极与电阻R22的一端、二极管D7的负极、连接器P4的1脚相连，作为驱动单元的输出端OUT_3，电阻R22的另一端与发光二极管D8的正极相连；MOSFET管Q4的漏极与电阻R26的一端、二极管D9的负极、连接器P5的1脚相连，作为驱动单元的输出端OUT_4，电阻R26的另一端与发光二极管D10的正极相连；发光二极管D4的负极、发光二极管D6的负极、发光二极管D8的负极、发光二极管D10的负极、二极管D3的正极、二极管D5的正极、二极管D7的正极、二极管D9的正极、连接器P2的2脚、连接器P3的2脚、连接器P4的2脚、连接器P5的2脚与供电负极GND相连。
[0052] 4个驱动单元结构相同，驱动单元M1、驱动单元M2、驱动单元M3的4个输入端连接控制模块，驱动单元M1、驱动单元M2、驱动单元M3的4个输出端连接电磁阀阵列，驱动单元M4的输出端OUT_1、OUT_2连接真空泵阵列，驱动单元M4的输出端OUT_3连接散热风扇，驱动单元M4的输出端OUT_4作为预留驱动输出。这种单元设计易于制造及维护，有任一单元损坏时方便维修更换。
[0053] 对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本实用新型权利要求的保护范围之内。
