[發(fā)明專利]基于光度檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)碟式微流控濃度測(cè)量裝置與方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510034271.3
• 申請(qǐng)日: 2015-01-23
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104849222B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-01-16
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊寧;黃余;項(xiàng)昌華;張榮標(biāo);孫俊
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇大學(xué)
• 主分類號(hào): G01N21/31
• 分類號(hào): G01N21/31
• 代理公司: 南京經(jīng)緯專利商標(biāo)代理有限公司32200
• 代理人: 樓高潮

1. 一種基于光度檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)碟式微流控濃度測(cè)量方法，采用基于光度檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)碟式微流控濃度測(cè)量裝置，該裝置具有一個(gè)密封暗室（37），在密封暗室（37）內(nèi)部設(shè)置旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片（1）、光度檢測(cè)裝置支架（16）以及交流伺服電機(jī)（13），光度檢測(cè)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(jī)（13）固定設(shè)置在密封暗室（37）靠近右邊緣的中心位置，交流伺服電機(jī)（13）的輸出軸電機(jī)軸（14）垂直向上且同軸裝有水平的旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片（1），靠近旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片（1）的中心且相對(duì)該中心前后對(duì)稱地各設(shè)置一個(gè)原試液池（3），旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片（1）上設(shè)有N級(jí)試液相互滲透帶（6），3≤N≤100，每級(jí)試液相互滲透帶（6）均是以旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片（1）的中心為圓心的圓弧形，兩個(gè)原試液池（3）分別通過(guò)一小段直流道連接且連通于最內(nèi)側(cè)的第一級(jí)試液相互滲透帶（6），相鄰兩級(jí)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(cè)最后一級(jí)試液相互滲透帶（6）是寬度大于前級(jí)試液相互滲透帶（6）的混合試液測(cè)量帶4；在混合試液測(cè)量帶（4）的兩端之間是上下貫通的激光測(cè)量定位孔（8），光度檢測(cè)裝置支架（16）通過(guò)第一個(gè)支架裝載臂（24）的右端連接處于激光測(cè)量定位孔（8）正上方的激光光源（23）、通過(guò)第二個(gè)支架裝載臂（29）的右端連接處于激光測(cè)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(guò)導(dǎo)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(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊（35）與計(jì)算機(jī)（36）連接；交流伺服電機(jī)（13）通過(guò)電機(jī)控制線（20）與位于密封暗室（37）之外的電機(jī)控制模塊（33）連接，電機(jī)控制模塊（33）與計(jì)算機(jī)（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(gè)原試液池（3）中，待測(cè)液注入另一個(gè)原試液池（3）中，計(jì)算機(jī)（36）控制旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片（1）轉(zhuǎn)動(dòng)，兩種不同的試液受到離心力從兩個(gè)原試液池（3）流出，在各級(jí)試液相互滲透帶（6）和彈簧狀試液流道（2）中混合，計(jì)算機(jī)（36）根據(jù)激光光源（23）所發(fā)射的光信號(hào)通過(guò)激光測(cè)量定位孔（8）直接照射到光電倍增管（18）上的次數(shù)C以及計(jì)時(shí)器測(cè)量的時(shí)間t算出旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片（1）的實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)速度V_now=C/t，調(diào)節(jié)交流伺服電機(jī)（13）轉(zhuǎn)速直到實(shí)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)速度V_now穩(wěn)定在目標(biāo)轉(zhuǎn)速V_set為止；

2）當(dāng)時(shí)間達(dá)到T₁/2時(shí)記錄當(dāng)前信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊（35）傳遞給計(jì)算機(jī)（36）的光強(qiáng)值I，計(jì)算此處的吸光度A₀=I₀-I， I₀是原始光強(qiáng)信號(hào)，T₁是旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片（1）轉(zhuǎn)動(dòng)的周期，T₁=2π/V_set，計(jì)算機(jī)（36）多次檢測(cè)并判斷吸光度A₀的值是否有變化，若有變動(dòng)則繼續(xù)檢測(cè)，若穩(wěn)定則混合試液測(cè)量帶（4）內(nèi)的試液濃度擴(kuò)散已穩(wěn)定；

3）計(jì)算機(jī)（36）依次計(jì)算從第一時(shí)刻到第n時(shí)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(shí)的吸光度值A_d和周期T₁內(nèi)得到吸光度值A_d的相對(duì)時(shí)間t_d記錄下來(lái)，經(jīng)多個(gè)周期取平均得到平均吸光度值A_a和平均時(shí)間t_a，若每個(gè)周期T₁內(nèi)的吸光度A的最大值A_max均小于A_OPT時(shí)，則混合試液濃度過(guò)低，根據(jù)吸光度最大值A_max與最佳吸光度A_OPT的差距量計(jì)算出濃縮倍數(shù)Q=2×A_OPT/A_max，需將初始檢測(cè)試液濃縮后再檢測(cè)；若A_a-A_OPT>A_ss時(shí)，則試液相互滲透帶（6）的級(jí)數(shù)N配置不足，需逐級(jí)增大級(jí)數(shù)再次檢測(cè)，直到A_a-A_OPT≤A_ss為止，A_ss是計(jì)算機(jī)（36）預(yù)設(shè)的吸光度檢測(cè)誤差最小允許值；

4）計(jì)算機(jī)（36）按式L₀=t_a×L/T₁計(jì)算出激光測(cè)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(zhǎng)L₀，再根據(jù)公式C_x=C₀×L/L₀計(jì)算出待測(cè)試液C_x的濃度，其中，C₀=L_h/0.434α，L_h為激光透過(guò)旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片（1）經(jīng)過(guò)的光程長(zhǎng)，α為吸光系數(shù)，L為混合試液測(cè)量帶（4）的弧長(zhǎng)。