CN115541514B - 基于吸收光谱法的检测装置及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于吸收光谱技术领域，具体涉及一种基于吸收光谱法的检测装置及其检测方法，包括：搭载有微流控芯片的PCB板；所述微流控芯片包括自上而下依次层叠的上层芯片、中层芯片和下层芯片；所述中层芯片上开设有中层圆孔与下层芯片的葫芦状腔体的前腔垂直贯通；所述葫芦状腔体的后腔还与下层圆腔水平连通；所述微流控芯片的上层芯片的另一侧装载有小板；其中所述小PCB板与PCB板从两侧夹持固定微流控芯片，以及所述小PCB板上分别设有光谱传感器正对葫芦状腔体的后腔和光敏电阻传感器正对下层圆腔；通过改进光谱传感器所检测样品血液腔室的结构，从而可在保证光谱传感器准确性的前提下尽可能多的降低流体的需求量。

Description

基于吸收光谱法的检测装置及其检测方法

技术领域

本发明属于吸收光谱技术领域，具体涉及一种基于吸收光谱法的检测装置及其检测方法。

背景技术

采用光谱分析技术，能够对液体的吸收光谱特性进行分析，从而基于光谱的不同波段的吸光度差别，分析数据得到进一步的结论，在现有液体分析技术中越加追求液体检测量的微量化。

现有技术中为了实现微流体的运动通常需要外加一个动力源来推动流体。比较大型的比如注射泵能够很好的控制流体的移动达到微升级别的控制，但是使用该方法首先得保证有足够多的液体存放在注射器中然后通过推动注射器中的液体进行检测；如果参与反应的液体只有几十微升级别则不适用于该方法。其他的一些小型外源动力泵比如压电泵，蠕动泵可以通过推动液体或者气体来提供动力，也可以达到每分钟微升级别的液体控制。但是即便每次输入相同的动力参数，如果芯片中的液体阻力不同的话，液体被推动的距离也不相同，为了保证光谱传感器能够对足够量的液体进行吸收光谱检测，仍需较大量的液体以避免阻力误差。

因此微量液体的吸收光谱法检测仍旧是当前亟需解决的技术问题，若光谱传感器采集的液体量过少会极大影响检测结果的准确性。

发明内容

本发明提供了一种基于吸收光谱法的检测装置及其检测方法，以解决吸收光谱法无法对流动阻力不可控的微量液体精准检测的问题。

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种基于吸收光谱法的检测装置，包括：搭载有微流控芯片的PCB板；所述微流控芯片包括自上而下依次层叠的上层芯片、中层芯片和下层芯片；所述中层芯片上开设有中层圆孔与下层芯片的葫芦状腔体的前腔垂直贯通；所述葫芦状腔体的后腔还与下层圆腔水平连通；所述微流控芯片的上层芯片的另一侧装载有小板；其中所述小PCB板与PCB板从两侧夹持固定微流控芯片，以及所述小PCB板上分别设有光谱传感器正对葫芦状腔体的后腔和光敏电阻传感器正对下层圆腔。

第二方面，本发明还提供了一种如前所述的基于吸收光谱法的检测装置的检测方法，包括如下步骤：步骤S1，对待检测液体进行预处理，得到预处理液体；步骤S2，启动压力泵推动预处理液体，待光敏电阻传感器产生电信号变化后停止压力泵；步骤S3，启动光谱传感器对预处理液体进行吸收光谱法检测；步骤S4，启动压力泵，推动并排出预处理液体。

本发明的有益效果是，本发明的基于吸收光谱法的检测装置及其检测方法通过改进光谱传感器所检测样品液体腔室的结构，利用光敏电阻传感器产生的电信号变化对动力泵进行实时反馈，对于不同粘度和阻力的液体都可以实现几十微升级的精准微量流体控制，从而可在保证光谱传感器准确性的前提下尽可能多的降低流体的需求量，有效解决了吸收光谱法无法对微量液体进行精准检测的问题。

本发明的其他特征和优点将在随后的说明书中阐述，并且，部分地从说明书中变得显而易见，或者通过实施本发明而了解。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明的基于吸收光谱法的检测装置的微流控芯片在PCB板上装配后的结构示意图；

图2是本发明的基于吸收光谱法的检测装置的微流控芯片的结构示意图；

图3是本发明的基于吸收光谱法的检测装置的微流控芯片的局部爆炸视图；

图4是本发明的基于吸收光谱法的检测装置的微流控芯片的局部透视图；

图5是本发明的基于吸收光谱法的检测装置的小PCB板的俯视图。

图中：

小PCB板1、光谱传感器11、光敏电阻传感器12；

PCB板2；

上层芯片31、上层出液孔313、中层芯片32、中层圆孔321、中层出液孔323、下层芯片33、葫芦状腔体331、下层圆腔332、下层出液孔333。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

吸收光谱法通过微流控芯片为液体检测提供了大幅降低液体需求量的可能性，一滴液体通常为50微升，常规的吸收光谱法液体检测设备无法精准检测，会出现较大的结果偏差。

但微流控芯片在现有技术中大多还是在实验室中使用比较多，实验室条件下通常有足够的反应试剂来注入芯片中不断的反应，因此精准的流控可以通过注射泵来解决。

实际产品中用于反应的试剂量有限，生物微反应更是只需要几十微升的液体。在注入液体进入微流控芯片之后，通过压电泵或者蠕动泵泵入空气产生压力来推动液体是比较常见的做法。但是每个芯片的加工有误差，液体的粘度不同，特别样本是液体反应中出现沉淀使得前进的阻力都各不相同。管道内流体的阻力越大，相同泵的推力下前进的速度越慢。因此仅靠气动的方式来推动液体很难实现微流体在芯片内位置的控制，为了让光谱传感器得出准确结果需要数倍实际检测量的液体来饱和式检测。

如图1-5所示，本发明提供了一种基于吸收光谱法的检测装置，包括：搭载有微流控芯片的PCB板2；所述微流控芯片包括自上而下依次层叠的上层芯片31、中层芯片32和下层芯片33；所述中层芯片上开设有中层圆孔321与下层芯片的葫芦状腔体331的前腔垂直贯通；所述葫芦状腔体331的后腔还与下层圆腔332水平连通；所述微流控芯片的上层芯片31的另一侧装载有小PCB板1；其中所述小PCB板1与PCB板2从两侧夹持固定微流控芯片，以及所述小PCB板1上分别设有光谱传感器11正对葫芦状腔体331的后腔和光敏电阻传感器12正对下层圆腔332。

在本实施例中，具体的，流体在经过前置反应后由中层芯片32的中层圆孔321进入下层芯片31中，并在注满葫芦状腔体331的后腔后进入下层圆腔332内，当正对下层圆腔332的光敏电阻传感器12检测到下层圆腔332内因流体流入而发生电信号变化，此时光谱传感器11正对葫芦状腔体331的后腔进行光谱检测流体颜色，得到检测结果。

在本实施例中，具体的，所述葫芦状腔体331的后腔与下层圆腔332设有底部高度差，以使葫芦状腔体331的后腔内注满液体后再由水平通道流至下层圆腔332，几微升的流体若数量过少将会导致光谱传感器11采集数据不准确，因此待葫芦状腔体331的后腔被流体完全注满后再进行检测方可保证检测结果的准确，而在设置高度差后下层圆腔332也只需有流体流入即可代表葫芦状腔体331的后腔已完全注满，无需加大腔室深度提高进液量。

在本实施例中，具体的，所述微流控芯片为亚克力透明材质，以使光谱传感器11和光敏电阻传感器12分别对下层芯片33不同腔室内的流体实现光电传感。

在本实施例中，具体的，所述光敏电阻传感器12电性连接有为微流控芯片内流体提供动力的压电泵，由光敏电阻传感器12通过下层圆腔332内流体变化产生电信号变化并反馈至压电泵，当压电泵接收到电信号变化即停止工作控制流体在葫芦状腔体331的后腔内进行光谱传感检测。

在本实施例中，具体的，所述中层圆孔321与下层芯片33的葫芦状腔体331的前腔间设置有小孔径滤膜，以避免流体内的大分子杂质和沉淀，特别是液体样本中极易出现各种沉淀影响检测结果的准确性。

在本实施例中，具体的，所述下层圆腔332的另一侧设置有下层出液孔333；所述下层出液孔333与中层芯片32上的中层出液孔323和上层芯片31上的上层出液孔313依次垂直贯通，进入微流控芯片内的流体最终由上层出液孔313流出。

在本实施例中，具体的，因光敏电阻传感器与光谱传感器均依赖于外界光线的变化，若外界光线太暗易发生流体流过而光敏电阻传感器未产生电信号变化的情况，若发生光线遮挡也易产生电信号变化，因此所述搭载有微流控芯片的PCB板设置在不与外界透光的环境内；其中所述微流控芯片的下层圆腔332的底部设置有白色LED光源，以有效降低外界光变化所带来的干扰。

本发明还提供了一种如前所述的基于吸收光谱法的检测装置的检测方法，包括如下步骤：步骤S1，对待检测液体进行预处理，得到预处理液体；步骤S2，启动压力泵推动预处理液体，待光敏电阻传感器12产生电信号变化后停止压力泵；步骤S3，启动光谱传感器11对预处理液体进行吸收光谱法检测；步骤S4，启动压力泵，推动并排出预处理液体。

综上所述，本发明的基于吸收光谱法的检测装置及其检测方法通过改进光谱传感器所检测样品液体腔室的结构，利用光敏电阻传感器产生的电信号变化对动力泵进行实时反馈，对于不同粘度和阻力的液体都可以实现几十微升级的精准微量流体控制，从而可在保证光谱传感器准确性的前提下尽可能多的降低流体的需求量，有效解决了吸收光谱法无法对微量液体进行精准检测的问题。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (8)

1.一种基于吸收光谱法的检测装置，其特征在于，包括：

搭载有微流控芯片的PCB板（2）；

所述微流控芯片包括自上而下依次层叠的上层芯片（31）、中层芯片（32）和下层芯片（33）；

所述中层芯片（32）上开设有中层圆孔（321）与下层芯片（33）的葫芦状腔体（331）的前腔垂直贯通；

所述葫芦状腔体（331）的后腔还与下层圆腔（332）水平连通；

所述微流控芯片的上层芯片（31）的另一侧装载有小PCB板（1）；其中

所述小PCB板（1）与PCB板（2）从两侧夹持固定微流控芯片，以及

所述小PCB板（1）上分别设有光谱传感器（11）正对葫芦状腔体（331）的后腔和光敏电阻传感器（12）正对下层圆腔（332）。

2.如权利要求1所述的基于吸收光谱法的检测装置，其特征在于，

所述葫芦状腔体（331）的后腔与下层圆腔（332）设有底部高度差，以使葫芦状腔体（331）的后腔内注满液体后再由水平通道流至下层圆腔（332）。

3.如权利要求1所述的基于吸收光谱法的检测装置，其特征在于，

所述微流控芯片为亚克力透明材质，以使光谱传感器（11）和光敏电阻传感器（12）分别对下层芯片（33）不同腔室内的流体实现光电传感。

4.如权利要求3所述的基于吸收光谱法的检测装置，其特征在于，

所述光敏电阻传感器（12）电性连接有为微流控芯片内流体提供动力的压电泵，由光敏电阻传感器（12）通过下层圆腔（332）内流体变化产生电信号变化并反馈至压电泵。

5.如权利要求1所述的基于吸收光谱法的检测装置，其特征在于，

所述中层圆孔（321）与下层芯片（33）的葫芦状腔体（331）的前腔间设置有小孔径滤膜。

6.如权利要求1所述的基于吸收光谱法的检测装置，其特征在于，

所述下层圆腔（332）的另一侧设置有下层出液孔（333）；

所述下层出液孔（333）与中层芯片（32）上的中层出液孔（323）和上层芯片（31）上的上层出液孔（313）依次垂直贯通，进入微流控芯片内的流体最终由上层出液孔（313）流出。

7.如权利要求1所述的基于吸收光谱法的检测装置，其特征在于，

所述搭载有微流控芯片的PCB板设置在不与外界透光的环境内；其中

所述微流控芯片的下层圆腔（332）的底部设置有白色LED光源。

8.一种如权利要求1-7任一项所述的基于吸收光谱法的检测装置的检测方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤S1，对待检测液体进行预处理，得到预处理液体；

步骤S2，启动压力泵推动预处理液体，待光敏电阻传感器（12）产生电信号变化后停止压力泵；

步骤S3，启动光谱传感器（11）对预处理液体进行吸收光谱法检测；

步骤S4，启动压力泵，推动并排出预处理液体。

Images