CN104849222A - 基于光度检测的旋转碟式微流控浓度测量装置与方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种基于光度检测的旋转碟式微流控浓度测量装置与方法，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，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，旋转碟式微流控芯片上设有N级试液相互渗透带，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，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；采用了旋转碟式微流控芯片并结合旋转稀释定位技术实现稀释浓度的有效定位，从而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，进样、检测以及浓度计算过程均为自动化完成。

Description

基于光度检测的旋转碟式微流控浓度测量装置与方法

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0.434αC ₀(C ₀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A ₀=I ₀-I， I ₀是原始光强信号，T ₁是旋转碟式微流控芯片转动的周期，T ₁=2π/V _set，计算机多次检测并判断吸光度A ₀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；

3）计算机依次计算从第一时刻到第n时刻得到的吸光度A，并逐次与最佳吸光度A _OPT作差即A _OPT-A，将差值最小时的吸光度值A _d和周期T ₁内得到吸光度值A _d的相对时间t _d记录下来，经多个周期取平均得到平均吸光度值A _a和平均时间t _a，若每个周期T ₁内的吸光度A的最大值A _max 均小于A _OPT时，则混合试液浓度过低，根据吸光度最大值A _max 与最佳吸光度A _OPT的差距量计算出浓缩倍数Q=2×A _OPT/A _max，需将初始检测试液浓缩后再检测；若A _a -A _OPT>A _ss时，则试液相互渗透带的级数N配置不足，需逐级增大级数再次检测，直到A _a -A _OPT≤A _ss为止，A _ss是计算机预设的吸光度检测误差最小允许值；

4）计算机按式L ₀=t _a×L/T ₁计算出激光测量定位孔与距离最佳吸光度值A _OPT距离最近的吸光度值平均位置之间的弧长L ₀，再根据公式C _x =C ₀×L/L ₀计算出待测试液C _x 的浓度，其中，C ₀ =L _h /0.434α，L _h为激光透过旋转碟式微流控芯片经过的光程长，α为吸光系数，L为混合试液测量带的弧长。

本发明与已有方法和技术相比，具有如下优点：

（1）本发明采用了一种新颖的旋转碟式微流控芯片并结合旋转稀释定位技术，实现稀释浓度的有效定位，从而快速计算出稀释比例，通过在噪声最小的最佳吸光度所在位置乘以稀释比例的方法来反推待测液浓度，有效降低了光程固定所引起检测误差，弥补了光程固定所引起的检测精度缺陷。

（2）该装置基于旋转离心进样技术，无需外加进样泵和复杂的进样设备，进样和检测装置均由一套结构完成，并且进样、检测以及浓度计算过程均为计算机自动化控制完成，自动化程度高。

（3）本发明所述溶液浓度测量装置，具备具自动等比例稀释功能，圆形碟式结构能够提高稀释次数，从而保证较高的稀释均匀度。

（4）本发明所述溶液浓度测量装置，微流控芯片采用圆形碟式结构，使得进样和检测均在旋转模式下进行，工作模式的均一性保证了进样和检测装置的统一性，从而使得整个装置结构简单。

（5）本发明所述溶液浓度测量装置，所需进样和检测设备都比较常见，易于便携化、商品化，可使用于所有微流控光度检测，普适性强。

附图说明

图1是本发明一种基于光度检测的旋转碟式微流控浓度测量装置的结构示意图；

 图2是图1中旋转碟式微流控芯片1的结构俯视放大图；

 图3是图1中旋转碟式微流控芯片1与交流伺服电机13的连接结构放大示意图；

图4是图3的左视图；

图5是图1中安装光电倍增管18及激光光源23的支撑及连接结构示意图；

图6是本发明一种基于光度检测的旋转碟式微流控溶液浓度测量方法的具体工作流程图。

附图中各部件的序号和名称：1.旋转碟式微流控芯片；2.试液流道；3.原试液池；4.混合试液测量带；5.旋转碟式微流控芯片中心孔；6.试液相互渗透带；7.旋转碟式微流控的芯片固定凹槽；8.激光测量定位孔；9.微流控芯片废液池；10.轴固定六角螺母；11.芯片固定垫片；12.电机轴定位固定套筒；13.交流伺服电机；14.电机轴；15.微流控芯片定位键；16.光度检测装置支架；17.支架上装载臂的定位固定旋钮；18.光电倍增管；19.导线；20.电机控制线；21.伺服电机固定底座；22.检测装置底座；23.激光光源；24、29. 支架装载臂；25、30.固定螺丝；26.可调伸缩连接臂；27.激光光源安装孔；28.固定螺纹孔；31.可调伸缩光电倍增管连接臂；32.光电倍增管固定螺纹孔；33.电机控制模块；34.光源控制模块；35.信号转换模块；36.计算机；37.密封暗室。

具体实施方式

参见图1，为本发明一种基于光度检测的旋转碟式微流控浓度测量装置的整体结构图。在一个密封暗室37内部设置旋转碟式微流控芯片1、实验装置底座22、光度检测装置支架16、交流伺服电机13等部件。其中，实验装置底座22固定在密封暗室37的底壁上，光度检测装置支架16与实验装置底座22相垂直，也与密封暗室37的底面相垂直，光度检测装置支架16的底端垂直焊接固定在实验装置底座22以及密封暗室37的靠近左边缘的中心位置。实验装置底座22与光度检测装置支架16组成整个装置的最基本支撑框架。伺服电机固定底座21固定在实验装置底座22以及密封暗室37靠近右边缘的中心位置，交流伺服电机13固定于电机底座21的中心位置，交流伺服电机13的输出轴电机轴14垂直向上，并且电机轴14的中心与光度检测装置支架16的中心对齐，在电机轴14上同轴安装水平的旋转碟式微流控芯片1。在光度检测装置支架16上通过两个定位固定旋钮17分别固定连接两个水平的支架装载臂24、29，支架装载臂24、29均沿实验装置底座22的左右方向的横向中心线向右水平伸出。在支架装载臂24上的右端安装激光光源23，使支架装载臂24以及激光光源23处于旋转碟式微流控芯片1的上方，与旋转碟式微流控芯片1相平行；在支架装载臂29上的右端安装光电倍增管18，使支架装载臂29以及光电倍增管18处于旋转碟式微流控芯片1的下方，也与旋转碟式微流控芯片1相平行。通过调节两个定位固定旋钮17，可沿光度检测装置支架16移动两个支架装载臂24、29以调节上下高度。激光光源23和光电倍增管18各通过导线19分别与位于密封暗室37外部的光源控制模块34连接，光源控制模块34连接信号转换模块35，信号转换模块35与计算机36连接；交流伺服电机13通过电机控制线20与位于密封暗室37之外的电机控制模块33连接，电机控制模块33则与计算机36连接。

参见图1和图2，旋转碟式微流控芯片1是本发明的关键部件，该芯片的厚度是一定的，假设厚度为5mm时，那么激光透过芯片经过的光程长L _h=5mm，所以可以知道在最佳吸光度位置对应的溶液浓度C ₀一定，即C ₀ =L _h /0.434α，α为吸光系数。旋转碟式微流控芯片1的中心孔5位于芯片的圆心位置，在中心孔5处开有芯片固定凹槽7，芯片固定凹槽7是一个矩形凹槽，芯片固定凹槽7的中心与中心孔5的中心保持一致，芯片固定凹槽7的宽度与中心孔5的直径相等，芯片固定凹槽7的长度约为其宽度的3倍。在芯片的中心孔5以及芯片固定凹槽7两侧旁且紧靠着中心孔5及芯片固定凹槽7处各设一个原试液池3，两个原试液池3规格一样，均是立方体。两个原试液池3的中心均在旋转碟式微流控芯片1的前后方向水平中心轴上，并且相对于中心孔5前后对称。

 在旋转碟式微流控芯片1上设有N级试液相互渗透带6，3≤N≤100。每级试液相互渗透带6均是以旋转碟式微流控芯片1的中心为圆心的圆弧形状，试液相互渗透带6沿旋转碟式微流控芯片1的径向等距离布置。

两个原试液池3分别通过一小段直流道连接且连通于最内侧的第一级试液相互渗透带6，这两个直流道相互平行并且相对于旋转碟式微流控芯片1的左右方向的横向水平中心轴对称。因流过这两小段直流道的试液还未经过混合，故不需要制成像弹簧状试液流道2那样子的弹簧状来促进两种试液的混合。第一级试液相互渗透带6的中点与旋转碟式微流控芯片1的左右方向的横向水平中心轴相交于B点，第一级试液相互渗透带6的两端点分别是A、B点，两个直流道分别连接于第一级试液相互渗透带6的AB、BC弧段的中点处。第一级试液相互渗透带6的A、C两端点以及中点B处各通过一条弹簧状试液流道2连接第二级试液相互渗透带6，这三条弹簧状试液流道2与第二级试液相互渗透带6的连接点将第二级试液相互渗透带6分成四等分。 从第二级试液相互渗透带6的两端点处以及其上相邻两个弹簧状试液流道2连接点的中心点处各通过一条弹簧状试液流道2连接第三级试液相互渗透带6，这样，第二级试液相互渗透带6与第三级试液相互渗透带6之间共连接了四条弹簧状试液流道2，这四条弹簧状试液流道2将第三级试液相互渗透带6分成五等分。从第三级试液相互渗透带6的两端点处以及其上相邻两个弹簧状试液流道2连接点的中心点处各通过一条弹簧状试液流道2连接第四级试液相互渗透带6，第三级试液相互渗透带6与第四级试液相互渗透带6之间共连接了五条弹簧状试液流道2，这五条弹簧状试液流道2将第四级试液相互渗透带6分成六等分。按照此规律依次往后一级试液相互渗透带6连接弹簧状试液流道2，直至连接到最后一级试液相互渗透带6为止。最后一级试液相互渗透带6称之为混合试液测量带4，在混合试液测量带4的两端点之间是激光测量定位孔8，激光测量定位孔8是上下贯通的通孔，该混合试液测量带4的两端尽可能靠近但不接触于激光测量定位孔8，激光测量定位孔8的中心位于中心孔5的左右方向的横向水平中心轴上。激光测量定位孔8是混合试液测量带4两端之间留有的一个矩形狭缝，激光测量定位孔8的径向上的长度比试液测量带4的径向上的宽度大一些，但激光测量定位孔8的宽度很小。激光光源23处于激光测量定位孔8的正上方位置，光电倍增管18处于激光测量定位孔8的正下方位置。所述左右方向的横向水平中心轴对称即指同时经过旋转碟式微流控芯片1的中心孔5和经过激光测量定位孔8的中心直径轴，每级试液相互渗透带6均以经过旋转碟式微流控芯片1的中心孔5和经过激光测量定位孔8的中心的左右方向的横向中心轴对称。

每一级试液相互渗透带6所对应的扇角都比上一级试液相互渗透带6增加                                                度，其中表示混合试液测量带4的扇角，表示第一级试液相互渗透带6所对应的扇角, 而在30°~ 60°之间。

为了方便后面检测，混合试液测量带4比前级的试液相互渗透带6更宽一些，混合试液测量带4的外侧按照前面的等分关系通过流道连接N+2个废液池9，N+2个废液池9沿着混合试液测量带4的弧形均匀布置，其中的两个废液池9分别连接于混合试液测量带4的两端。

旋转碟式微流控芯片1采用PDMS（聚二甲基硅氧烷）材料制成，质地均匀，透光度良好。通过其中心孔5和芯片固定凹槽7很好地固定在电机轴14上；待测未知浓度溶液和稀释液分别注入两个原试液池3，当旋转碟式微流控芯片1绕中心匀速转动之后，两个原试液池3里面的两种试液将会在离心力的作用下先通过弹簧状试液流道2以及各级试液相互渗透带6缓慢向旋转碟式微流控芯片1的边缘流出；由于两种试液之间存在浓度差，所以两种试液在每一级试液相互渗透带6（试液相互渗透带6的级数可以按浓度的梯度变化要求增大）中互相扩散，当试液最终进入混合试液测量带4一段时间后，会在试液相互渗透带6和混合试液测量带4中形成浓度均匀变化的浓度梯度环，其中芯片最外侧的混合试液测量带4为检测提供了固定的检测光程，且浓度梯度环变化最均匀，分辨率最高，最适于吸收光度检测。

  参见图3和图4所示的旋转碟式微流控芯片1与交流伺服电机13的连接结构。旋转碟式微流控芯片1通过其中心孔5和芯片固定凹槽7再配合定位键15，使得电机轴14与旋转碟式微流控芯片1稳固连接。其中采用六角螺母10和垫片11安装在电机轴14上能够进一步提高旋转碟式微流控芯片1和电机轴14 的连接效果。在电机主体和旋转碟式微流控芯片1之间的电机轴14上固定安装定位套筒12，可以确定旋转碟式微流控芯片1和电机主体之间的距离，从而使旋转碟式微流控芯片1能够水平稳定地固定在电机轴14上旋转。

  参加图5所示的光电倍增管18及激光光源23的支撑及连接结构。支架装载臂24依靠定位固定旋钮17可有效固定在光度检测装置支架16上，并与光度检测装置支架16相垂直。支架装载臂24为空心管状，其内套装有用于安装激光光源23的伸缩式连接臂26，伸缩式连接臂26通过固定螺丝25确定伸缩长度和起固定作用。通过伸缩式连接臂26右端的激光光源安装孔27和固定螺纹孔28把激光光源23固定在混合试液测量带4的正上方位置，使激光光源23发射激光束。同理，支架装载臂29通过可调伸缩光电倍增管连接臂31确定伸缩长度和其末端的光电倍增管固定螺纹孔32稳固地把光电倍增管18固定在混合试液测量带4的正下方，使光电倍增管18用于接收激光光源23透射过来的光信号。

参见图1-6，本发明一种基于光度检测的旋转碟式微流控溶液浓度测量装置工作时，整个工作流程可分为转速调节阶段、试液扩散稳定阶段以及光度检测判断阶段。具体如下：

转速调节阶段：

先准备一种浓度为0的稀释液，将其注入一个原试液池3中， 另一个原试液池3中注入待测液，然后根据待测液的不同在计算机36上设定交流伺服电机13的目标转速V _set；计算机36初始化信号转换模块35，该信号转换模块35可以把模拟电信号转化为高精度的数字信号传输给计算机36；接着通过光源控制模块34打开激光光源23，然后通过电机控制模块33控制交流伺服电机13由静止状态逆时针开始转动。为了避免加速过大对两种试液的扩散过程造成影响，计算机36控制交流伺服电机13转动加速是一个缓慢的加速调节过程，以保证旋转碟式微流控芯片1内试液的横向受力几乎为零；随着旋转碟式微流控芯片1转速的增加，两种不同的试液将会受到离心力的影响，从而开始从两个原试液池3流出，在第一级试液相互渗透带6中首次进行混合；试液在混合的同时将会通过弹簧状试液流道2进一步混合，并继续流入第二级试液相互渗透带6中进行相互渗透，并再次通过弹簧状试液流道2流向下一级试液相互渗透带6，随着时间的增加，旋转碟式微流控芯片1的转动速度将会稳定，且试液的流动和相互渗透也会处于一个稳定不变的状态。在旋转碟式微流控芯片1转动时，激光光源23每次通过激光测量定位孔8直接照射到光电倍增管18上时，均会产生光脉冲信号并通过信号转换模块35转化为数字脉冲信号传递给计算机36，计算机根据脉冲信号的个数来记得次数C。同时，计算机36自电机控制模块33驱动交流伺服电机13旋转时，即检测过程正式开始时，调用计算机36内的计时器开始计时，根据激光光源23所发射的光信号通过激光测量定位孔8直接照射到光电倍增管18上的次数C以及计时器测量的时间t可算出旋转碟式微流控芯片1的实时转动速度V _now=C/t(rad/s)，计算机36根据目标转速V _set和实时转动速度V _now的比较关系，借助电机控制模块33调节交流伺服电机13转速，直到旋转碟式微流控芯片1转动速度稳定在目标转速V _set，至此转速调节阶段完成。

试液扩散稳定阶段：

旋转碟式微流控芯片1转动速度稳定后，那么旋转碟式微流控芯片1转动的周期T ₁=2π/V _set，而且激光检测的速率远大于旋转碟式微流控芯片1的转动速率，所以计算机36在激光测量定位孔8刚好转动到激光光源23正下方时开始计时，当时间达到T₁/2时记录当前信号转换模块35转换传递给计算机36的光强值I，计算机36将所得到的光强值I与计算机36内所预先设定的原始光强信号I ₀作差，即A ₀=I ₀-I，便得到混合试液测量带4与旋转碟式微流控芯片1在旋转碟式微流控芯片1转动T₁/2时，即在激光测量定位孔8正对面的点，也就是混合试液测量带4的弧形中间点处所对应的吸光度A ₀。所述的原始光强信号I ₀是当旋转碟式微流控芯片1中没有试液时，激光光源23透过无试液的空的混合试液测量带4的光强信号。之后，计算机36多次检测判断吸光度A ₀的值是否还会发生变化，若有变动，则继续等待并检测，若稳定，则说明旋转碟式微流控芯片1上混合试液测量带4内的浓度扩散过程已经稳定，至此试液扩散稳定阶段完成。

光度检测判断阶段：

试液渗透稳定之后，计算机36把周期T ₁均分成n=T ₁ /Tt等分(t₁~t_n)，Tt是信号转换模块35将光强信号转换并传递给计算机36最终计算转换为吸光度A所需要的时间，由于光电转换速度以及计算机计算速度均很高，Tt的值很小，整个采样过程可以看作是连续的。当激光测量定位孔8刚好转动到激光光源23下面时开始计时，计算机36依次计算从第一时刻到第n时刻得到的吸光度A，并逐次与最佳吸光度A _OPT进行作差即A _OPT-A，将差值最小时的吸光度值A _d和周期T ₁内得到吸光度值A _d的相对时间t _d记录下来，经多个周期取平均得到平均吸光度值A _a和平均时间t _a。最佳吸光度A _OPT为计算机36中预先定值即1/ln10。

1） 若出现每个周期内的吸光度A的最大值A _max 均小于A _OPT的情况时，计算机36提示混合试液浓度过低，此时需要将初始检测试液浓缩后再检测，可以根据吸光度最大值A _max 与最佳吸光度A _OPT的差距量计算出浓缩倍数即Q=2×A _OPT/A _max，尽量使得所检测的最佳吸光度的点出现在混合试液测量带4的的弧形中间点位置。因为在混合试液测量带4的中间点位置的试液渗透效果最好，浓度梯度小，精度高，所以检测的误差最小。

2） 若出现A _a -A _OPT>A _ss的情况时，其中A _ss是计算机36预设的吸光度检测误差最小允许值。计算机36提示试液相互渗透带6的级数N配置不足，未达到要求分辨率。需要逐级增大所选用的旋转碟式微流控芯片1级数再次检测，直到A _a -A _OPT≤A _ss为止。

得到平均时间t _a后，计算机36按公式L ₀=t _a×L/T ₁计算出激光测量定位孔8与测量出距离最佳吸光度值A _OPT距离最近的吸光度值平均位置之间的弧长L ₀，其中L为混合试液测量带4的弧长、T ₁为旋转碟式微流控芯片1转动的周期。而吸光度A _a处对应的溶液浓度C ₀为已知浓度值C ₀ =L _h /0.434α，其中α为吸收物的吸光系数，L _h为激光透过芯片经过的光程长，因此可根据弧长L ₀与混合试液测量带4的弧长L之间的比例关系确定浓度C ₀和待测试液浓度C _x 之间的稀释倍数n ₂，即C _x =C ₀×n ₂=C ₀×L/L ₀，从而计算出待测试液C _x 的精确浓度。实现了在微流控系统中对光程固定引起检测误差的有效补偿。

Claims (7)

1.一种基于光度检测的旋转碟式微流控浓度测量装置，具有一个密封暗室（37），其特征是：在密封暗室（37）内部设置旋转碟式微流控芯片（1）、光度检测装置支架（16）以及交流伺服电机（13），光度检测装置支架（16）底端垂直固定在密封暗室（37）靠近左边缘的中心位置，交流伺服电机（13）固定设置在密封暗室（37）靠近右边缘的中心位置，交流伺服电机（13）的输出轴电机轴（14）垂直向上且同轴装有水平的旋转碟式微流控芯片（1），靠近旋转碟式微流控芯片（1）的中心且相对该中心前后对称地各设置一个原试液池（3），旋转碟式微流控芯片（1）上设有N级试液相互渗透带（6），3≤N≤100，每级试液相互渗透带（6）均是以旋转碟式微流控芯片（1）的中心为圆心的圆弧形，两个原试液池（3）分别通过一小段直流道连接且连通于最内侧的第一级试液相互渗透带（6），相邻两级试液相互渗透带（6）之间弹簧状试液流道（2）连接且连通，最外侧最后一级试液相互渗透带（6）是宽度大于前级试液相互渗透带（6）的混合试液测量带4；在混合试液测量带（4）的两端之间是上下贯通的激光测量定位孔（8），光度检测装置支架（16）通过第一个支架装载臂（24）的右端连接处于激光测量定位孔（8）正上方的激光光源（23）、通过第二个支架装载臂（29）的右端连接处于激光测量定位孔（8）正下方的光电倍增管（18）；激光光源（23）和光电倍增管（18）各通过导线分别与位于密封暗室（37）外部的光源控制模块（34）连接，光源控制模块（34 ）经信号转换模块（35）与计算机（36）连接；交流伺服电机（13）通过电机控制线（20）与位于密封暗室（37）之外的电机控制模块（33）连接，电机控制模块（33）与计算机（36）连接。

2.根据权利要求1所述基于光度检测的旋转碟式微流控浓度测量装置，其特征是：每级试液相互渗透带（6）均以经过旋转碟式微流控芯片（1）的中心孔（5）和经过激光测量定位孔（8）的中心的左右方向的横向中心轴对称，第一级试液相互渗透带（6）的两端点及中点处各通过一条弹簧状试液流道（2）连接第二级试液相互渗透带（6）且将第二级试液相互渗透带（6）分成四等分，第二级试液相互渗透带（6）的两端点处以及其上相邻两个弹簧状试液流道（2）连接点的中心点处各通过一条弹簧状试液流道（2）连接第三级试液相互渗透带（6）且将第三级试液相互渗透带（6）分成五等分，按照此规律依次往后直至连接到最后一级试液相互渗透带（6）为止。

3.根据权利要求2所述基于光度检测的旋转碟式微流控浓度测量装置，其特征是：每一级试液相互渗透带（6）所对应的扇角比上一级试液相互渗透带（6）增加                                               度，是混合试液测量带（4）的扇角，是第一级试液相互渗透带（6）所对应的扇角, 在30°~ 60°之间。

4.根据权利要求2所述基于光度检测的旋转碟式微流控浓度测量装置，其特征是：混合试液测量带（4）连接N+2个废液池（9），其中两个废液池（9）分别连接于混合试液测量带（4）的两端，N+2个废液池（9）沿混合试液测量带（4）均匀分布。

5.根据权利要求1所述基于光度检测的旋转碟式微流控浓度测量装置，其特征是：第一个支架装载臂（24）支架装载臂（24）为空心管状，其内套装有伸缩式连接臂（26），伸缩式连接臂（26）右端固定连接激光光源（23），第二支架装载臂（29）的右端通过可调伸缩光电倍增管连接臂（31）连接光电倍增管（18）。

6.根据权利要求1所述基于光度检测的旋转碟式微流控浓度测量装置，其特征是：激光测量定位孔（8）是一个矩形狭缝，其径向长度比试液测量带（4）的径向宽度大。

7.一种如权利要求1所述旋转碟式微流控浓度测量装置的液浓度测量方法，其特征是依次按以下步骤；

1）将浓度为0的稀释液注入一个原试液池（3）中，待测液注入另一个原试液池（3）中，计算机（36）控制旋转碟式微流控芯片（1）转动，两种不同的试液受到离心力从两个原试液池（3）流出，在各级试液相互渗透带（6）和弹簧状试液流道（2）中混合，计算机（36）根据激光光源（23）所发射的光信号通过激光测量定位孔（8）直接照射到光电倍增管（18）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（1）的实时转动速度V _now=C/t，调节交流伺服电机（13）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（35）传递给计算机（36）的光强值I，计算此处的吸光度A ₀=I ₀-I， I ₀是原始光强信号，T ₁是旋转碟式微流控芯片（1）转动的周期，T ₁=2π/V _set，计算机（36）多次检测并判断吸光度A ₀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（4）内的试液浓度扩散已稳定；

3）计算机（36）依次计算从第一时刻到第n时刻得到的吸光度A，并逐次与最佳吸光度A _OPT作差即A _OPT-A，将差值最小时的吸光度值A _d和周期T ₁内得到吸光度值A _d的相对时间t _d记录下来，经多个周期取平均得到平均吸光度值A _a和平均时间t _a，若每个周期T ₁内的吸光度A的最大值A _max 均小于A _OPT时，则混合试液浓度过低，根据吸光度最大值A _max 与最佳吸光度A _OPT的差距量计算出浓缩倍数Q=2×A _OPT/A _max，需将初始检测试液浓缩后再检测；若A _a -A _OPT>A _ss时，则试液相互渗透带（6）的级数N配置不足，需逐级增大级数再次检测，直到A _a -A _OPT≤A _ss为止，A _ss是计算机（36）预设的吸光度检测误差最小允许值；

4）计算机（36）按式L ₀=t _a×L/T ₁计算出激光测量定位孔（8）与距离最佳吸光度值A _OPT距离最近的吸光度值平均位置之间的弧长L ₀，再根据公式C _x =C ₀×L/L ₀计算出待测试液C _x 的浓度，其中，C ₀ =L _h /0.434α，L _h为激光透过旋转碟式微流控芯片（1）经过的光程长，α为吸光系数，L为混合试液测量带（4）的弧长。