[發明專利]基于光度檢測的旋轉碟式微流控濃度測量裝置與方法

有效

• 申請號: 201510034271.3
• 申請日: 2015-01-23
• 公開（公告）號: CN104849222B
• 公開（公告）日: 2018-01-16
• 發明（設計）人: 楊寧;黃余;項昌華;張榮標;孫俊
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

1. 一種基于光度檢測的旋轉碟式微流控濃度測量方法，采用基于光度檢測的旋轉碟式微流控濃度測量裝置，該裝置具有一個密封暗室（37），在密封暗室（37）內部設置旋轉碟式微流控芯片（1）、光度檢測裝置支架（16）以及交流伺服電機（13），光度檢測裝置支架（16）底端垂直固定在密封暗室（37）靠近左邊緣的中心位置，交流伺服電機（13）固定設置在密封暗室（37）靠近右邊緣的中心位置，交流伺服電機（13）的輸出軸電機軸（14）垂直向上且同軸裝有水平的旋轉碟式微流控芯片（1），靠近旋轉碟式微流控芯片（1）的中心且相對該中心前后對稱地各設置一個原試液池（3），旋轉碟式微流控芯片（1）上設有N級試液相互滲透帶（6），3≤N≤100，每級試液相互滲透帶（6）均是以旋轉碟式微流控芯片（1）的中心為圓心的圓弧形，兩個原試液池（3）分別通過一小段直流道連接且連通于最內側的第一級試液相互滲透帶（6），相鄰兩級試液相互滲透帶（6）之間彈簧狀試液流道（2）連接且連通，最外側最后一級試液相互滲透帶（6）是寬度大于前級試液相互滲透帶（6）的混合試液測量帶4；在混合試液測量帶（4）的兩端之間是上下貫通的激光測量定位孔（8），光度檢測裝置支架（16）通過第一個支架裝載臂（24）的右端連接處于激光測量定位孔（8）正上方的激光光源（23）、通過第二個支架裝載臂（29）的右端連接處于激光測量定位孔（8）正下方的光電倍增管（18）；激光光源（23）和光電倍增管（18）各通過導線分別與位于密封暗室（37）外部的光源控制模塊（34）連接，光源控制模塊（34 ）經信號轉換模塊（35）與計算機（36）連接；交流伺服電機（13）通過電機控制線（20）與位于密封暗室（37）之外的電機控制模塊（33）連接，電機控制模塊（33）與計算機（36）連接，其特征是依次按以下步驟；

1）將濃度為0的稀釋液注入一個原試液池（3）中，待測液注入另一個原試液池（3）中，計算機（36）控制旋轉碟式微流控芯片（1）轉動，兩種不同的試液受到離心力從兩個原試液池（3）流出，在各級試液相互滲透帶（6）和彈簧狀試液流道（2）中混合，計算機（36）根據激光光源（23）所發射的光信號通過激光測量定位孔（8）直接照射到光電倍增管（18）上的次數C以及計時器測量的時間t算出旋轉碟式微流控芯片（1）的實時轉動速度V_now=C/t，調節交流伺服電機（13）轉速直到實時轉動速度V_now穩定在目標轉速V_set為止；

2）當時間達到T₁/2時記錄當前信號轉換模塊（35）傳遞給計算機（36）的光強值I，計算此處的吸光度A₀=I₀-I， I₀是原始光強信號，T₁是旋轉碟式微流控芯片（1）轉動的周期，T₁=2π/V_set，計算機（36）多次檢測并判斷吸光度A₀的值是否有變化，若有變動則繼續檢測，若穩定則混合試液測量帶（4）內的試液濃度擴散已穩定；

3）計算機（36）依次計算從第一時刻到第n時刻得到的吸光度A，并逐次與最佳吸光度A_OPT作差即A_OPT-A，將差值最小時的吸光度值A_d和周期T₁內得到吸光度值A_d的相對時間t_d記錄下來，經多個周期取平均得到平均吸光度值A_a和平均時間t_a，若每個周期T₁內的吸光度A的最大值A_max均小于A_OPT時，則混合試液濃度過低，根據吸光度最大值A_max與最佳吸光度A_OPT的差距量計算出濃縮倍數Q=2×A_OPT/A_max，需將初始檢測試液濃縮后再檢測；若A_a-A_OPT>A_ss時，則試液相互滲透帶（6）的級數N配置不足，需逐級增大級數再次檢測，直到A_a-A_OPT≤A_ss為止，A_ss是計算機（36）預設的吸光度檢測誤差最小允許值；

4）計算機（36）按式L₀=t_a×L/T₁計算出激光測量定位孔（8）與距離最佳吸光度值A_OPT距離最近的吸光度值平均位置之間的弧長L₀，再根據公式C_x=C₀×L/L₀計算出待測試液C_x的濃度，其中，C₀=L_h/0.434α，L_h為激光透過旋轉碟式微流控芯片（1）經過的光程長，α為吸光系數，L為混合試液測量帶（4）的弧長。