[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（公告）號(hào): CN104849222B
• 公開（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

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微流控光度檢測(cè)技術(shù)，具體是一種基于光度檢測(cè)的微流控混合溶液濃度測(cè)量裝置與方法。

背景技術(shù)

微流控光度檢測(cè)技術(shù)是目前普適性最廣的微流控檢測(cè)方法，然而微流控芯片的光度檢測(cè)池往往是固定的，其光程并不能根據(jù)待檢測(cè)液的濃度而隨意變化。但是根據(jù)分光光度誤差理論，測(cè)量中的最佳吸光度A_OPT為1/ln10，相應(yīng)的最佳光程長(zhǎng)為0.434αC₀(C₀為溶液中吸收物的濃度,α為吸收物的吸光系數(shù))。因此只有濃度與檢測(cè)光程相適應(yīng)時(shí)，光度檢測(cè)噪聲才最小，檢測(cè)誤差也最小。

目前，為了減少光程不適應(yīng)引起的光度檢測(cè)噪聲，中國(guó)專利申請(qǐng)?zhí)枮?01210109396.4、名稱為“用于COD吸光度檢測(cè)的比色皿光程自適應(yīng)調(diào)整方法與裝置”所公開的裝置能夠在調(diào)節(jié)范圍內(nèi)精確調(diào)整到要求的光程值，實(shí)現(xiàn)對(duì)比色皿光程的自動(dòng)調(diào)節(jié)。然而，實(shí)際檢測(cè)過(guò)程中，對(duì)于待檢測(cè)物濃度值往往并不能提前知曉，因此對(duì)于最佳光程值的選擇很難提前判斷。此外，該裝置只適用于傳統(tǒng)尺度下的光度檢測(cè)，對(duì)于對(duì)光程要求更高的微流控光度檢測(cè)系統(tǒng)往往不能適用。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對(duì)目前微流控光度檢測(cè)設(shè)備存在的光程固定引起的檢測(cè)誤差，提出的一種基于光度檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)碟式微流控高精度濃度測(cè)量裝置與方法，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，進(jìn)樣、檢測(cè)以及濃度計(jì)算過(guò)程均為自動(dòng)化完成，操作方便，能實(shí)現(xiàn)稀釋濃度的有效定位和快速計(jì)算出稀釋比例，通過(guò)已知光程與最佳濃度產(chǎn)生吸光度的對(duì)應(yīng)關(guān)系，乘以稀釋比例反推待檢測(cè)液的精確濃度。

本發(fā)明基于光度檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)碟式微流控高精度濃度測(cè)量裝置采用技術(shù)方案是：具有一個(gè)密封暗室，在密封暗室內(nèi)部設(shè)置旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片、光度檢測(cè)裝置支架以及交流伺服電機(jī)，光度檢測(cè)裝置支架底端垂直固定在密封暗室靠近左邊緣的中心位置，交流伺服電機(jī)固定設(shè)置在密封暗室靠近右邊緣的中心位置，交流伺服電機(jī)的輸出軸電機(jī)軸垂直向上且同軸裝有水平的旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片，靠近旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片的中心且相對(duì)該中心前后對(duì)稱地各設(shè)置一個(gè)原試液池，旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片上設(shè)有N級(jí)試液相互滲透帶，3≤N≤100，每級(jí)試液相互滲透帶均是以旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯片的中心為圓心的圓弧形，兩個(gè)原試液池分別通過(guò)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，相鄰兩級(jí)試液相互滲透帶之間彈簧狀試液流道連接且連通，最外側(cè)最后一級(jí)試液相互滲透帶是寬度大于前級(jí)試液相互滲透帶的混合試液測(cè)量帶；在混合試液測(cè)量帶的兩端之間是上下貫通的激光測(cè)量定位孔，光度檢測(cè)裝置支架通過(guò)第一個(gè)支架裝載臂的右端連接處于激光測(cè)量定位孔正上方的激光光源、通過(guò)第二個(gè)支架裝載臂的右端連接處于激光測(cè)量定位孔正下方的光電倍增管；激光光源和光電倍增管各通過(guò)導(dǎo)線分別與位于密封暗室外部的光源控制模塊連接，光源控制模塊 經(jīng)信號(hào)轉(zhuǎn)換模塊與計(jì)算機(jī)連接；交流伺服電機(jī)通過(guò)電機(jī)控制線與位于密封暗室之外的電機(jī)控制模塊連接，電機(jī)控制模塊與計(jì)算機(jī)連接。

本發(fā)明基于光度檢測(cè)的旋轉(zhuǎn)碟式微流控高精度濃度測(cè)量方法采用技術(shù)方案是：依次按以下步驟；

1）將濃度為0的稀釋液注入一個(gè)原試液池中，待測(cè)液注入另一個(gè)原試液池中，計(jì)算機(jī)控制旋轉(zhuǎn)碟式微流控芯轉(zhuǎn)動(dòng)，兩種不同的試液受到離心力從兩個(gè)原試液池流出，在各級(jí)試液相互滲透帶和彈簧狀試液流道中混合，計(jì)算機(jī)根據(jù)激光光源所發(fā)射的光信號(hào)通過(guò)激光測(cè)量定位孔直接照射到光電倍增管上的次數(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)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)換模塊傳遞給計(jì)算機(jī)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)碟式微流控芯片轉(zhuǎn)動(dòng)的周期，T₁=2π/V_set，計(jì)算機(jī)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)量帶內(nèi)的試液濃度擴(kuò)散已穩(wěn)定；