一種基于內(nèi)腔結(jié)構(gòu)光流控傳感器的生化分析儀的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及光學(xué)檢測領(lǐng)域，特別是一種基于內(nèi)腔結(jié)構(gòu)光流控傳感器的生化分析儀。
【背景技術(shù)】
[0002]光學(xué)檢測技術(shù)和微流控芯片技術(shù)的融合，催生了 “光流控”傳感器。利用光流控傳感器對液體或氣體樣品進行分析檢測，具有高靈敏度、實時動態(tài)、以及微量樣品需求的優(yōu)勢。目前，基于光學(xué)檢測方法的光流控傳感器和比色計，普遍用于檢測樣品的折射率和吸光度。而且，基于表面等離子體共振效應(yīng)(SPR)的光流控傳感器已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化。但是，SPR檢測儀的結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴、并且檢測精度還有待于提高(檢測極限約10-6折射率單位)。而且，目前通常采用機械泵來驅(qū)動樣品流動，機械振動會使得樣品流速不穩(wěn)定，影響測試精度。
[0003]同時，對于比色計，則需要將待測樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品分別置于不同的比色皿中，通過更換比色皿進行對比測試。因此，通常需要來回更換比色皿，這增加了測試時間、影響測試精度，而且比色皿的體積較大、需要的樣品量也較多。因此設(shè)計研發(fā)新的測試方法，從而簡化測試系統(tǒng)、提高樣品流動的穩(wěn)定性、減少測試時間、并提高檢測精度，是本發(fā)明的動機。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服以上所述的缺點，提供具備低成本、結(jié)構(gòu)緊湊，使用方便，并且測試時間短、檢測精度高的特點。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的具體方案如下:
[0006]一種基于內(nèi)腔結(jié)構(gòu)光流控傳感器的生化分析儀，包括:樣品池、光流控傳感器、廢液池以及管道，其特征在于:所述光流控傳感器內(nèi)設(shè)有空腔，所述空腔通過所述管道與所述樣品池和所述廢液池連通，在所述光流控傳感器的一側(cè)或者在所述光流控傳感器的兩側(cè)之間存在有液面高度差，所述液面高度差產(chǎn)生的壓力差驅(qū)動所述樣品池內(nèi)的樣品通過所述管道流經(jīng)所述光流控傳感器并流向所述廢液池。
[0007]其中，所述液面高度差是所述樣品池內(nèi)液體的液面所在平面與所述廢液池內(nèi)液體的液面所在平面之間的高度差。
[0008]其中，還包括緩沖池，所述緩沖池為密封的，所述緩沖池通過所述管道與所述光流控傳感器和所述廢液池連通，所述液面高度差是所述緩沖池內(nèi)液體液面所在平面與所述廢液池內(nèi)液體液面所在平面之間的高度差。
[0009]其中，所述樣品池為密封的，所述樣品池上設(shè)有與空氣流通的閥門。
[0010]其中，所述樣品池通過活塞密封，所述活塞根據(jù)所述樣品池或所述廢液池內(nèi)的壓強變化向上或向下運動。
[0011]其中，所述樣品池為可伸縮的氣袋。
[0012]其中，所述液面高度差的范圍是0.2cm-200cm。
[0013]其中，所述樣品池和所述緩沖池以及所述廢液池的容積大于或者等于所述空腔容積的一千倍。
[0014]其中，所述樣品池的數(shù)目至少為2個，所述樣品池上連接有與所述管道相連通的支路。
[0015]其中，所述支路與所述管路的匯聚處設(shè)有三通、四通等多通閥門。
[0016]其中，所述管道和/或所述支路上設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥，所述流量調(diào)節(jié)閥控制樣品流動的速率。
[0017]其中，所述光流控傳感器包括:蓋層、襯底、以及蓋層與襯底之間的夾層，所述空腔設(shè)在所述夾層內(nèi)。
[0018]其中，所述蓋層與所述夾層之間設(shè)有光學(xué)介質(zhì)膜和/或所述夾層與所述襯底之間設(shè)有光學(xué)介質(zhì)膜。
[0019]本發(fā)明的有益效果是:首先，本發(fā)明的結(jié)構(gòu)簡單、緊湊，使用方便；其次，本發(fā)明通過調(diào)節(jié)樣品池與廢液池之間的液位高度差，或者通過調(diào)節(jié)緩沖池與廢液池之間的液位高度差，使樣品以穩(wěn)定的流速通過所述光流控傳感器，有效的消除了由于流速不穩(wěn)定引起的測量誤差，提高了測試精度；再次，本發(fā)明的采用多個樣品池連通管道，并可以利用閥門直接切換流入傳感器的樣品，節(jié)省了測試時間。
【附圖說明】
[0020]圖1為檢測液體樣品的生化分析儀結(jié)構(gòu)示意圖
[0021]圖2為檢測液體樣品的生化分析儀的工作原理圖
[0022]圖3為檢測氣體樣品的生化分析儀結(jié)構(gòu)示意圖
[0023]圖4為檢測氣體樣品的生化分析儀的工作原理圖
[0024]圖5為通過活塞密封樣品池的生化分析儀的工作原理圖
[0025]圖6具有內(nèi)腔結(jié)構(gòu)的光流控傳感器結(jié)構(gòu)示意圖
[0026]圖7具有疊層結(jié)構(gòu)的光流控傳感器結(jié)構(gòu)示意圖
[0027]圖8具有疊層結(jié)構(gòu)的諧振腔光流控傳感器結(jié)構(gòu)示意圖
[0028]圖1至圖8中的附圖標(biāo)記說明:1-樣品池，2-光流控傳感器，21-空腔，22-蓋層，23-襯底，24-夾層，25-光學(xué)介質(zhì)薄膜，3-廢液池，4-管道，5-流量調(diào)節(jié)閥，6-緩沖池，7-閥門，8-多通閥門，9-活塞。
【具體實施方式】
[0029]下面結(jié)合附圖和具體實施例對本發(fā)明作進一步詳細(xì)的說明，并不是把本發(fā)明的實施范圍局限于此。
[0030]采用如圖1所示的生化分析儀結(jié)構(gòu)，用于檢測液體樣品折射率和吸光度。包括:樣品池1、光流控傳感器2、廢液池3以及管道4，所述光流控傳感器2內(nèi)設(shè)有空腔21，所述空腔21通過所述管道4與所述樣品池I和所述廢液池3連通，所述樣品池I至少為2個，分別用于承載液體標(biāo)準(zhǔn)樣品和待測樣品。所述樣品池I連接有與所述管道4連通的支路，其中，所述管道4和/或所述支路上設(shè)有流量調(diào)節(jié)閥5，所述流量調(diào)節(jié)閥5控制樣品流動的速率。優(yōu)選的，所述支路與所述管路4的匯聚處設(shè)有三通、四通等多通閥門。
[0031]所述樣品池I內(nèi)分別裝有待測樣品和標(biāo)準(zhǔn)樣品。所述樣品池I與所述廢液池3分別位于所述光流控傳感器2的兩側(cè)，且所述樣品池I內(nèi)的液體液面所在的平面與所述廢液池3內(nèi)液體液面所在的平面之間存在有液面高度差ΛΗ，由于虹吸作用，所述液面高度差ΔH產(chǎn)生的壓力差驅(qū)動所述樣品池I內(nèi)的樣品通過所述管道4流經(jīng)所述光流控傳感器2的空腔21，并流入所述廢液3中。
[0032]其中，所述液面高度差八!1的范圍是0.2(^-200(^，本實施例中的液面高度差Λ H為10cm。所述樣品池I和所述廢液池3的容積大于或者等于所述空腔容積21的一千倍，本實施例中由于所述光流控傳感器2的空腔21體積很小(約I微升的量級)，樣品的流動速很低(約0.1毫升每分鐘的量級)。因此，如果選用體積較大的樣品池和廢液池(大于10毫升)，并且每次的測試時間僅需幾分鐘，在測試時間內(nèi)液面高度差△ H的變化很小，從而可以保持樣品流速的穩(wěn)定，而且，通過改變液面高度差△ H或管道4的尺寸或者調(diào)節(jié)流量調(diào)節(jié)閥5，都可以調(diào)節(jié)樣品的流速，使樣品平緩的流通。隨著樣品的流動，所述液面高度差ΛΗ是緩慢的線性減小的，與機械振動導(dǎo)致的隨機噪聲相比，這種液面高度差ΛΗ的線性變化所導(dǎo)致的信號漂移更易于處理和消除。
[0033]如圖2液體檢測工作原理圖所示，檢測過程中，調(diào)節(jié)多通閥門8，在所述樣品池I和所述廢液池3之間的液面高度差ΛΗ驅(qū)動下，使樣品池I內(nèi)的標(biāo)準(zhǔn)樣品流通導(dǎo)入到所述光流控傳感器2的空腔21，并流入所述廢液池3中。調(diào)節(jié)控制標(biāo)準(zhǔn)樣品的流量調(diào)節(jié)閥5，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)樣品流通的速率，使液體樣品緩慢平穩(wěn)的流通。當(dāng)入射光照射到所述光流控傳感器2后，透射光的強度和相位則與腔長、樣品的吸光度、以及樣品折射率有關(guān)；因此，入射光透過含有液體樣品的空腔21后，形成與之前入射光相位和光強度存在差異的透射光，所述透射光匯聚到光電探測器中，并記錄匯聚之后的光強度和相位。再調(diào)節(jié)多通閥門8，使待測樣品流通導(dǎo)入所述到光流控傳感器2的空腔21，并流入所述廢液池3中。調(diào)節(jié)控制待測樣品的流量調(diào)節(jié)閥5，調(diào)節(jié)待測樣品流通的速率，使待測樣品緩慢平穩(wěn)的流通，入射光透過所述光流控傳感器2，并匯聚到光電探測器中，對透過標(biāo)準(zhǔn)樣品和待測樣品的透射光進行光強度和光相位的對比分析，得出待測樣品的折射率與吸光度等特性。優(yōu)選的，所述入射光在進入所述光流控傳感器2之前，經(jīng)過光纖準(zhǔn)直器或者光學(xué)透鏡的平行處理，同樣的，所述透射光經(jīng)過光學(xué)透鏡匯聚處理后進入所述光電探測器中，從而進一步優(yōu)化檢測結(jié)果，提高檢測精度。
[0034]如圖3所示的生化分析儀，用于檢測氣體樣品折射率和吸光度。包括樣品池1、光流控傳感器2、廢液池3、緩沖池6以及管道4。所述光流控傳感器2內(nèi)設(shè)有空腔21，所述空腔21通過所述管道4與所述樣品池I和所述緩沖池6以及所述廢液池3連通，所述樣品池I至少為2個，分別用于承載氣體標(biāo)準(zhǔn)樣品和待測樣品。所述樣品池I連接有與所述管道4連通