[发明专利]基于光度检测的旋转碟式微流控浓度测量装置与方法

说明书

技术领域

本发明涉及微流控光度检测技术，具体是一种基于光度检测的微流控混合溶液浓度测量装置与方法。

背景技术

微流控光度检测技术是目前普适性最广的微流控检测方法，然而微流控芯片的光度检测池往往是固定的，其光程并不能根据待检测液的浓度而随意变化。但是根据分光光度误差理论，测量中的最佳吸光度A_OPT为1/ln10，相应的最佳光程长为0.434αC₀(C₀为溶液中吸收物的浓度,α为吸收物的吸光系数)。因此只有浓度与检测光程相适应时，光度检测噪声才最小，检测误差也最小。

目前，为了减少光程不适应引起的光度检测噪声，中国专利申请号为201210109396.4、名称为“用于COD吸光度检测的比色皿光程自适应调整方法与装置”所公开的装置能够在调节范围内精确调整到要求的光程值，实现对比色皿光程的自动调节。然而，实际检测过程中，对于待检测物浓度值往往并不能提前知晓，因此对于最佳光程值的选择很难提前判断。此外，该装置只适用于传统尺度下的光度检测，对于对光程要求更高的微流控光度检测系统往往不能适用。

发明内容

本发明的目的是针对目前微流控光度检测设备存在的光程固定引起的检测误差，提出的一种基于光度检测的旋转碟式微流控高精度浓度测量装置与方法，结构简单，进样、检测以及浓度计算过程均为自动化完成，操作方便，能实现稀释浓度的有效定位和快速计算出稀释比例，通过已知光程与最佳浓度产生吸光度的对应关系，乘以稀释比例反推待检测液的精确浓度。

本发明基于光度检测的旋转碟式微流控高精度浓度测量装置采用技术方案是：具有一个密封暗室，在密封暗室内部设置旋转碟式微流控芯片、光度检测装置支架以及交流伺服电机，光度检测装置支架底端垂直固定在密封暗室靠近左边缘的中心位置，交流伺服电机固定设置在密封暗室靠近右边缘的中心位置，交流伺服电机的输出轴电机轴垂直向上且同轴装有水平的旋转碟式微流控芯片，靠近旋转碟式微流控芯片的中心且相对该中心前后对称地各设置一个原试液池，旋转碟式微流控芯片上设有N级试液相互渗透带，3≤N≤100，每级试液相互渗透带均是以旋转碟式微流控芯片的中心为圆心的圆弧形，两个原试液池分别通过直流道连接且连通于最内侧的第一级试液相互渗透带，相邻两级试液相互渗透带之间弹簧状试液流道连接且连通，最外侧最后一级试液相互渗透带是宽度大于前级试液相互渗透带的混合试液测量带；在混合试液测量带的两端之间是上下贯通的激光测量定位孔，光度检测装置支架通过第一个支架装载臂的右端连接处于激光测量定位孔正上方的激光光源、通过第二个支架装载臂的右端连接处于激光测量定位孔正下方的光电倍增管；激光光源和光电倍增管各通过导线分别与位于密封暗室外部的光源控制模块连接，光源控制模块 经信号转换模块与计算机连接；交流伺服电机通过电机控制线与位于密封暗室之外的电机控制模块连接，电机控制模块与计算机连接。

本发明基于光度检测的旋转碟式微流控高精度浓度测量方法采用技术方案是：依次按以下步骤；

1）将浓度为0的稀释液注入一个原试液池中，待测液注入另一个原试液池中，计算机控制旋转碟式微流控芯转动，两种不同的试液受到离心力从两个原试液池流出，在各级试液相互渗透带和弹簧状试液流道中混合，计算机根据激光光源所发射的光信号通过激光测量定位孔直接照射到光电倍增管上的次数C以及计时器测量的时间t算出旋转碟式微流控芯片的实时转动速度V_now=C/t，调节交流伺服电机转速直到实时转动速度V_now稳定在目标转速V_set为止；

2）当时间达到T₁/2时记录当前信号转换模块传递给计算机的光强值I，计算此处的吸光度A₀=I₀-I， I₀是原始光强信号，T₁是旋转碟式微流控芯片转动的周期，T₁=2π/V_set，计算机多次检测并判断吸光度A₀的值是否有变化，若有变动则继续检测，若稳定则混合试液测量带内的试液浓度扩散已稳定；