一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪的制作方法
一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学检测领域，特别是一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪。
【背景技术】
[0002]光学检测技术和微流控芯片技术的融合，催生了 “光流控”传感器。利用光流控传感器对液体或气体样品进行分析检测，具有高灵敏度、实时动态、以及微量样品需求的优势。目前，基于光学检测方法的光流控传感器和比色计，普遍用于检测样品的折射率和吸光度。而且，基于表面等离子体共振效应(SPR)的光流控传感器已经产业化。但是，SPR检测仪的结构复杂、价格昂贵、并且检测精度还有待于提高(检测极限约10-6折射率单位)。而且，目前通常采用机械泵来驱动样品流动，机械振动会使得样品流速不稳定，影响测试精度。
[0003]同时，对于比色计，则需要将待测样品和标准样品分别置于不同的比色皿中，通过更换比色皿进行对比测试。因此，通常需要来回更换比色皿，这增加了测试时间、影响测试精度，而且比色皿的体积较大、需要的样品量也较多。因此设计研发新的测试方法，从而简化测试系统、提高样品流动的稳定性、减少测试时间、并提高检测精度，是本发明的动机。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供具备低成本、结构紧凑，使用方便，并且测试时间短、检测精度高的特点。
[0005]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0006]一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，包括:样品池、光流控传感器、废液池以及管道，其特征在于:所述光流控传感器内设有空腔，所述空腔通过所述管道与所述样品池和所述废液池连通，在所述光流控传感器的一侧或者在所述光流控传感器的两侧之间存在有液面高度差，所述液面高度差产生的压力差驱动所述样品池内的样品通过所述管道流经所述光流控传感器并流向所述废液池。
[0007]其中，所述液面高度差是所述样品池内液体的液面所在平面与所述废液池内液体的液面所在平面之间的高度差。
[0008]其中，还包括缓冲池，所述缓冲池为密封的，所述缓冲池通过所述管道与所述光流控传感器和所述废液池连通，所述液面高度差是所述缓冲池内液体液面所在平面与所述废液池内液体液面所在平面之间的高度差。
[0009]其中，所述样品池为密封的，所述样品池上设有与空气流通的阀门。
[0010]其中，所述样品池通过活塞密封，所述活塞根据所述样品池或所述废液池内的压强变化向上或向下运动。
[0011]其中，所述样品池为可伸缩的气袋。
[0012]其中，所述液面高度差的范围是0.2cm-200cm。
[0013]其中，所述样品池和所述缓冲池以及所述废液池的容积大于或者等于所述空腔容积的一千倍。
[0014]其中，所述样品池的数目至少为2个，所述样品池上连接有与所述管道相连通的支路。
[0015]其中，所述支路与所述管路的汇聚处设有三通、四通等多通阀门。
[0016]其中，所述管道和/或所述支路上设有流量调节阀，所述流量调节阀控制样品流动的速率。
[0017]其中，所述光流控传感器包括:盖层、衬底、以及盖层与衬底之间的夹层，所述空腔设在所述夹层内。
[0018]其中，所述盖层与所述夹层之间设有光学介质膜和/或所述夹层与所述衬底之间设有光学介质膜。
[0019]本发明的有益效果是:首先，本发明的结构简单、紧凑，使用方便；其次，本发明通过调节样品池与废液池之间的液位高度差，或者通过调节缓冲池与废液池之间的液位高度差，使样品以稳定的流速通过所述光流控传感器，有效的消除了由于流速不稳定引起的测量误差，提高了测试精度；再次，本发明的采用多个样品池连通管道，并可以利用阀门直接切换流入传感器的样品，节省了测试时间。
【附图说明】
[0020]图1为检测液体样品的生化分析仪结构示意图
[0021]图2为检测液体样品的生化分析仪的工作原理图
[0022]图3为检测气体样品的生化分析仪结构示意图
[0023]图4为检测气体样品的生化分析仪的工作原理图
[0024]图5为通过活塞密封样品池的生化分析仪的工作原理图
[0025]图6具有内腔结构的光流控传感器结构示意图
[0026]图7具有叠层结构的光流控传感器结构示意图
[0027]图8具有叠层结构的谐振腔光流控传感器结构示意图
[0028]图1至图8中的附图标记说明:1-样品池，2-光流控传感器，21-空腔，22-盖层，23-衬底，24-夹层，25-光学介质薄膜，3-废液池，4-管道，5-流量调节阀，6-缓冲池，7-阀门，8-多通阀门，9-活塞。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
[0030]采用如图1所示的生化分析仪结构，用于检测液体样品折射率和吸光度。包括:样品池1、光流控传感器2、废液池3以及管道4，所述光流控传感器2内设有空腔21，所述空腔21通过所述管道4与所述样品池I和所述废液池3连通，所述样品池I至少为2个，分别用于承载液体标准样品和待测样品。所述样品池I连接有与所述管道4连通的支路，其中，所述管道4和/或所述支路上设有流量调节阀5，所述流量调节阀5控制样品流动的速率。优选的，所述支路与所述管路4的汇聚处设有三通、四通等多通阀门。
[0031]所述样品池I内分别装有待测样品和标准样品。所述样品池I与所述废液池3分别位于所述光流控传感器2的两侧，且所述样品池I内的液体液面所在的平面与所述废液池3内液体液面所在的平面之间存在有液面高度差ΛΗ，由于虹吸作用，所述液面高度差ΔH产生的压力差驱动所述样品池I内的样品通过所述管道4流经所述光流控传感器2的空腔21，并流入所述废液3中。
[0032]其中，所述液面高度差八!1的范围是0.2(^-200(^，本实施例中的液面高度差Λ H为10cm。所述样品池I和所述废液池3的容积大于或者等于所述空腔容积21的一千倍，本实施例中由于所述光流控传感器2的空腔21体积很小(约I微升的量级)，样品的流动速很低(约0.1毫升每分钟的量级)。因此，如果选用体积较大的样品池和废液池(大于10毫升)，并且每次的测试时间仅需几分钟，在测试时间内液面高度差△ H的变化很小，从而可以保持样品流速的稳定，而且，通过改变液面高度差△ H或管道4的尺寸或者调节流量调节阀5，都可以调节样品的流速，使样品平缓的流通。随着样品的流动，所述液面高度差ΛΗ是缓慢的线性减小的，与机械振动导致的随机噪声相比，这种液面高度差ΛΗ的线性变化所导致的信号漂移更易于处理和消除。
[0033]如图2液体检测工作原理图所示，检测过程中，调节多通阀门8，在所述样品池I和所述废液池3之间的液面高度差ΛΗ驱动下，使样品池I内的标准样品流通导入到所述光流控传感器2的空腔21，并流入所述废液池3中。调节控制标准样品的流量调节阀5，调节标准样品流通的速率，使液体样品缓慢平稳的流通。当入射光照射到所述光流控传感器2后，透射光的强度和相位则与腔长、样品的吸光度、以及样品折射率有关；因此，入射光透过含有液体样品的空腔21后，形成与之前入射光相位和光强度存在差异的透射光，所述透射光汇聚到光电探测器中，并记录汇聚之后的光强度和相位。再调节多通阀门8，使待测样品流通导入所述到光流控传感器2的空腔21，并流入所述废液池3中。调节控制待测样品的流量调节阀5，调节待测样品流通的速率，使待测样品缓慢平稳的流通，入射光透过所述光流控传感器2，并汇聚到光电探测器中，对透过标准样品和待测样品的透射光进行光强度和光相位的对比分析，得出待测样品的折射率与吸光度等特性。优选的，所述入射光在进入所述光流控传感器2之前，经过光纤准直器或者光学透镜的平行处理，同样的，所述透射光经过光学透镜汇聚处理后进入所述光电探测器中，从而进一步优化检测结果，提高检测精度。
[0034]如图3所示的生化分析仪，用于检测气体样品折射率和吸光度。包括样品池1、光流控传感器2、废液池3、缓冲池6以及管道4。所述光流控传感器2内设有空腔21，所述空腔21通过所述管道4与所述样品池I和所述缓冲池6以及所述废液池3连通，所述样品池I至少为2个，分别用于承载气体标准样品和待测样品。所述样品池I连接有与所述管道4连通 的支路，其中，所述管道4和/或所述支路上设有流量调节阀5，所述流量调节阀5控制样品流动的速率，优选的，所述支路与所述管路4的汇聚处设有三通、四通等多通阀门。
[0035]所述样品池I内的样品为气体样品，且所述样品池I为密封型，所述样品池I上设有控制与空气流通的阀门7。所述样品池I在所述光流控传感器2的一侧，所述缓冲池6和所述废液池3在所述光流控传感器2的另一侧。所述缓冲池6为密闭型，所述缓冲池6 —端与所述光流控传感器连通，另一端与所述废液池3连通，所述缓冲池6内液体的液面所在的平面与所述废液池3内液体液面所在平面之间存在液面高度差ΛΗ。由于虹吸作用，所述液面高度差ΛH产生的压力驱动所述缓冲池6内的液体进入到所述废液池3中，由此使得所述缓冲池6内的压强降低，驱动所述样品池I内的气体样品流经所述光流控传感器2，并进入所述缓冲池6中。由于所述样品池I上设有与空气流通的阀门7，当打开阀门7时，所述样品池内的气压始终与外界气压保持相同，即可保证气体样品持续在所述光流控传感器中流通。优选的，所述样品池I为可伸缩的气袋，所述气袋可根据所述气袋内气体的压强变化扩张或收缩，从而保证所述气袋内压强不变。优选的，所述样品池I通过活塞密封，所述活塞根据所述样品池I内的压强变化向上或向下运动，保持与外界相同的压强。
[0036]其中，所述液面高度差八!1的范围是0.2(^-200(^，本实施例中的液面高度差Λ H为10cm。所述缓冲池6和所述废液池3的容积大于或者等于所述空腔容积的一千倍，本实施例中由于所述光流控传感器2的空腔21体积很小(约I微升的量级)，样品的流动速率可以很低(约0.1毫升每分钟的量级)。因此，如果选用体积较大的缓冲池和废液池(大于10毫升)，并且每次的测试时间仅需几分钟，在测试时间内液面高度差△ H的变化很小，从而可以保持样品流速的稳定。而且，通过改变所述液位高度差ΛΗ或管道4的尺寸或者流量调节阀5，都可以调节样品的流速，随着样品的流动，液面高度差ΛΗ是缓慢的线性减小。与机械振动导致的随机噪声相比，这种液面高度差△ H的线性变化所导致的信号漂移更易于处理和消除。
[0037]如图4气体检测工作原理图所示，检测过程中，调节多通阀门8，在所述缓冲池6和所述废液池3之间的液面高度差△ H驱动下，使标准样品流通导入到所述光流控传感器2的空腔21中，并流入所述缓冲池6中。调节所述控制标准样品的流量调节阀5，调节样品流通的速率，使液体样品缓慢平稳的流通。当入射光照射到所述光流控传感器2，透射光的强度和相位则与腔长、气体样品的吸光度、以及气体样品折射率有关，因此，入射光透过含有气体样品的空腔21后，形成与之前入射光相位和光强度存在差异的透射光，所述透射光汇聚到光电探测器中。调节多通阀门8，使待测样品流通导入所述到光流控传感器2的空腔21中，并流入所述缓冲池6中。调节所述控制待测样品的流量调节阀5，调节样品流通的速度，使气体样品缓慢平稳的流通，入射光透过所述光流控传感器2，并汇聚到光电探测器中，对透过标准样品和待测样品的透射光，进行光强度和光相位的对比分析，得出待测样品的折射率与吸光度等特性。优选的，所述入射光在进入所述光流控传感器2之前，经过光纤准直器或者光学透镜的平行处理，同样的，所述透射光经过光学透镜汇聚处理后进入所述光电探测器中，从而进一步优化检测结果，提高检测精度。
[0038]对于上述2个实施例中，如图6所示，所述光流控传感器2包括:盖层22和衬底23，所述盖层22可通过腐蚀或压印工艺，在衬底上制备空腔结构；将所述衬底23与所述盖层22粘合在一起，形成具有内腔结构的光流控传感器2。
[0039]优选的，如图7所示，所述的光流控传感器2采用叠层结构，所述叠层结构包括:盖层22、衬底23以及在盖层和衬底之间的夹层24，所述空腔21设置在所述夹层上、并与所述盖层22和所述衬底23粘合在一起。
[0040]优选的，如图8所示，所述盖层22和/或所述衬底24上，镀有光学介质膜25，如Si/Si02,从而构成具有光学谐振效应的内腔结构光流控传感器2。
[0041]所述光流控传感器2中的所述盖层22、衬底23、夹层24采用玻璃材料、有机材料或晶体材料等透光性材料。
[0042]综上所述，本发明提供的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，通过采用液面高度差的驱动方式驱动样品流动，使液体保持缓慢平稳的流速，提高从测试精度；同时，采用流量控制阀门控制样品的切换和流速，节约检测时间，也避免了更换样品池所产生的误差，进一步提闻测试精度。
[0043]以上所述仅是本发明的两个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。
【主权项】
1.一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，包括:样品池、光流控传感器、废液池以及管道，其特征在于:所述光流控传感器内设有空腔，所述空腔通过所述管道与所述样品池和所述废液池连通，在所述光流控传感器的一侧或者在所述光流控传感器的两侧之间存在有液面高度差，所述液面高度差产生的压力差驱动所述样品池内的样品通过所述管道流经所述光流控传感器并流向所述废液池。2.根据权利要求1所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述液面高度差是所述样品池内液体的液面所在平面与所述废液池内液体的液面所在平面之间的高度差。3.根据权利要求1所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:还包括缓冲池，所述缓冲池为密封的，所述缓冲池通过所述管道与所述光流控传感器和所述废液池连通，所述液面高度差是所述缓冲池内液体液面所在平面与所述废液池内液体液面所在平面之间的高度差。4.根据权利要求3所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述样品池为密封的，所述样品池上设有与空气流通的阀门。5.根据权利要求3所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述样品池通过活塞密封，所述活塞根据所述样品池或所述废液池内的压强变化向上或向下运动。6.根据权利要求3所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述样品池为可伸缩的气袋。7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述液面高度差的范围是0.2cm-200cmo8.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述样品池和所述缓冲池以及所述废液池的容积大于或者等于所述空腔容积的一千倍。9.根据权利要求1所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述样品池的数目至少为2个，所述样品池上连接有与所述管道相连通的支路。10.根据权利要求9所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述支路与所述管路的汇聚处设有三通、四通等多通阀门。11.根据权利要求1、9或10所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述管道和/或所述支路上设有流量调节阀，所述流量调节阀控制样品流动的速率。12.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述光流控传感器包括:盖层、衬底、以及盖层与衬底之间的夹层，所述空腔设在所述夹层内。13.根据权利要求12所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述盖层和/或所述衬底上镀有光学介质膜。
【专利摘要】本发明涉及光学检测领域，特别是一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪；包括：样品池、光流控传感器、废液池以及管道，其特征在于：所述光流控传感器内设有空腔，所述空腔通过所述管道与所述样品池和所述废液池连通，在所述光流控传感器的一侧或者在所述光流控传感器的两侧之间存在有液面高度差，所述液面高度差产生的压力差驱动所述样品池内的样品通过所述管道流经所述光流控传感器并流向所述废液池；本发明的生化分析仪，具有测试简单、测试时间短、以及检测精度高的特点。
【IPC分类】G01N21/41, G01N21/31
【公开号】CN104897611
【申请号】CN201410175394
【发明人】黄辉, 渠波, 刘蓬勃, 白敏 , 吴海波
【申请人】黄辉, 渠波, 刘蓬勃, 白敏 , 吴海波
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年4月28日
【技术领域】
[0001]本发明涉及光学检测领域，特别是一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪。
【背景技术】
[0002]光学检测技术和微流控芯片技术的融合，催生了 “光流控”传感器。利用光流控传感器对液体或气体样品进行分析检测，具有高灵敏度、实时动态、以及微量样品需求的优势。目前，基于光学检测方法的光流控传感器和比色计，普遍用于检测样品的折射率和吸光度。而且，基于表面等离子体共振效应(SPR)的光流控传感器已经产业化。但是，SPR检测仪的结构复杂、价格昂贵、并且检测精度还有待于提高(检测极限约10-6折射率单位)。而且，目前通常采用机械泵来驱动样品流动，机械振动会使得样品流速不稳定，影响测试精度。
[0003]同时，对于比色计，则需要将待测样品和标准样品分别置于不同的比色皿中，通过更换比色皿进行对比测试。因此，通常需要来回更换比色皿，这增加了测试时间、影响测试精度，而且比色皿的体积较大、需要的样品量也较多。因此设计研发新的测试方法，从而简化测试系统、提高样品流动的稳定性、减少测试时间、并提高检测精度，是本发明的动机。
【发明内容】
[0004]本发明的目的在于克服以上所述的缺点，提供具备低成本、结构紧凑，使用方便，并且测试时间短、检测精度高的特点。
[0005]为实现上述目的，本发明的具体方案如下:
[0006]一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，包括:样品池、光流控传感器、废液池以及管道，其特征在于:所述光流控传感器内设有空腔，所述空腔通过所述管道与所述样品池和所述废液池连通，在所述光流控传感器的一侧或者在所述光流控传感器的两侧之间存在有液面高度差，所述液面高度差产生的压力差驱动所述样品池内的样品通过所述管道流经所述光流控传感器并流向所述废液池。
[0007]其中，所述液面高度差是所述样品池内液体的液面所在平面与所述废液池内液体的液面所在平面之间的高度差。
[0008]其中，还包括缓冲池，所述缓冲池为密封的，所述缓冲池通过所述管道与所述光流控传感器和所述废液池连通，所述液面高度差是所述缓冲池内液体液面所在平面与所述废液池内液体液面所在平面之间的高度差。
[0009]其中，所述样品池为密封的，所述样品池上设有与空气流通的阀门。
[0010]其中，所述样品池通过活塞密封，所述活塞根据所述样品池或所述废液池内的压强变化向上或向下运动。
[0011]其中，所述样品池为可伸缩的气袋。
[0012]其中，所述液面高度差的范围是0.2cm-200cm。
[0013]其中，所述样品池和所述缓冲池以及所述废液池的容积大于或者等于所述空腔容积的一千倍。
[0014]其中，所述样品池的数目至少为2个，所述样品池上连接有与所述管道相连通的支路。
[0015]其中，所述支路与所述管路的汇聚处设有三通、四通等多通阀门。
[0016]其中，所述管道和/或所述支路上设有流量调节阀，所述流量调节阀控制样品流动的速率。
[0017]其中，所述光流控传感器包括:盖层、衬底、以及盖层与衬底之间的夹层，所述空腔设在所述夹层内。
[0018]其中，所述盖层与所述夹层之间设有光学介质膜和/或所述夹层与所述衬底之间设有光学介质膜。
[0019]本发明的有益效果是:首先，本发明的结构简单、紧凑，使用方便；其次，本发明通过调节样品池与废液池之间的液位高度差，或者通过调节缓冲池与废液池之间的液位高度差，使样品以稳定的流速通过所述光流控传感器，有效的消除了由于流速不稳定引起的测量误差，提高了测试精度；再次，本发明的采用多个样品池连通管道，并可以利用阀门直接切换流入传感器的样品，节省了测试时间。
【附图说明】
[0020]图1为检测液体样品的生化分析仪结构示意图
[0021]图2为检测液体样品的生化分析仪的工作原理图
[0022]图3为检测气体样品的生化分析仪结构示意图
[0023]图4为检测气体样品的生化分析仪的工作原理图
[0024]图5为通过活塞密封样品池的生化分析仪的工作原理图
[0025]图6具有内腔结构的光流控传感器结构示意图
[0026]图7具有叠层结构的光流控传感器结构示意图
[0027]图8具有叠层结构的谐振腔光流控传感器结构示意图
[0028]图1至图8中的附图标记说明:1-样品池，2-光流控传感器，21-空腔，22-盖层，23-衬底，24-夹层，25-光学介质薄膜，3-废液池，4-管道，5-流量调节阀，6-缓冲池，7-阀门，8-多通阀门，9-活塞。
【具体实施方式】
[0029]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的说明，并不是把本发明的实施范围局限于此。
[0030]采用如图1所示的生化分析仪结构，用于检测液体样品折射率和吸光度。包括:样品池1、光流控传感器2、废液池3以及管道4，所述光流控传感器2内设有空腔21，所述空腔21通过所述管道4与所述样品池I和所述废液池3连通，所述样品池I至少为2个，分别用于承载液体标准样品和待测样品。所述样品池I连接有与所述管道4连通的支路，其中，所述管道4和/或所述支路上设有流量调节阀5，所述流量调节阀5控制样品流动的速率。优选的，所述支路与所述管路4的汇聚处设有三通、四通等多通阀门。
[0031]所述样品池I内分别装有待测样品和标准样品。所述样品池I与所述废液池3分别位于所述光流控传感器2的两侧，且所述样品池I内的液体液面所在的平面与所述废液池3内液体液面所在的平面之间存在有液面高度差ΛΗ，由于虹吸作用，所述液面高度差ΔH产生的压力差驱动所述样品池I内的样品通过所述管道4流经所述光流控传感器2的空腔21，并流入所述废液3中。
[0032]其中，所述液面高度差八!1的范围是0.2(^-200(^，本实施例中的液面高度差Λ H为10cm。所述样品池I和所述废液池3的容积大于或者等于所述空腔容积21的一千倍，本实施例中由于所述光流控传感器2的空腔21体积很小(约I微升的量级)，样品的流动速很低(约0.1毫升每分钟的量级)。因此，如果选用体积较大的样品池和废液池(大于10毫升)，并且每次的测试时间仅需几分钟，在测试时间内液面高度差△ H的变化很小，从而可以保持样品流速的稳定，而且，通过改变液面高度差△ H或管道4的尺寸或者调节流量调节阀5，都可以调节样品的流速，使样品平缓的流通。随着样品的流动，所述液面高度差ΛΗ是缓慢的线性减小的，与机械振动导致的随机噪声相比，这种液面高度差ΛΗ的线性变化所导致的信号漂移更易于处理和消除。
[0033]如图2液体检测工作原理图所示，检测过程中，调节多通阀门8，在所述样品池I和所述废液池3之间的液面高度差ΛΗ驱动下，使样品池I内的标准样品流通导入到所述光流控传感器2的空腔21，并流入所述废液池3中。调节控制标准样品的流量调节阀5，调节标准样品流通的速率，使液体样品缓慢平稳的流通。当入射光照射到所述光流控传感器2后，透射光的强度和相位则与腔长、样品的吸光度、以及样品折射率有关；因此，入射光透过含有液体样品的空腔21后，形成与之前入射光相位和光强度存在差异的透射光，所述透射光汇聚到光电探测器中，并记录汇聚之后的光强度和相位。再调节多通阀门8，使待测样品流通导入所述到光流控传感器2的空腔21，并流入所述废液池3中。调节控制待测样品的流量调节阀5，调节待测样品流通的速率，使待测样品缓慢平稳的流通，入射光透过所述光流控传感器2，并汇聚到光电探测器中，对透过标准样品和待测样品的透射光进行光强度和光相位的对比分析，得出待测样品的折射率与吸光度等特性。优选的，所述入射光在进入所述光流控传感器2之前，经过光纤准直器或者光学透镜的平行处理，同样的，所述透射光经过光学透镜汇聚处理后进入所述光电探测器中，从而进一步优化检测结果，提高检测精度。
[0034]如图3所示的生化分析仪，用于检测气体样品折射率和吸光度。包括样品池1、光流控传感器2、废液池3、缓冲池6以及管道4。所述光流控传感器2内设有空腔21，所述空腔21通过所述管道4与所述样品池I和所述缓冲池6以及所述废液池3连通，所述样品池I至少为2个，分别用于承载气体标准样品和待测样品。所述样品池I连接有与所述管道4连通 的支路，其中，所述管道4和/或所述支路上设有流量调节阀5，所述流量调节阀5控制样品流动的速率，优选的，所述支路与所述管路4的汇聚处设有三通、四通等多通阀门。
[0035]所述样品池I内的样品为气体样品，且所述样品池I为密封型，所述样品池I上设有控制与空气流通的阀门7。所述样品池I在所述光流控传感器2的一侧，所述缓冲池6和所述废液池3在所述光流控传感器2的另一侧。所述缓冲池6为密闭型，所述缓冲池6 —端与所述光流控传感器连通，另一端与所述废液池3连通，所述缓冲池6内液体的液面所在的平面与所述废液池3内液体液面所在平面之间存在液面高度差ΛΗ。由于虹吸作用，所述液面高度差ΛH产生的压力驱动所述缓冲池6内的液体进入到所述废液池3中，由此使得所述缓冲池6内的压强降低，驱动所述样品池I内的气体样品流经所述光流控传感器2，并进入所述缓冲池6中。由于所述样品池I上设有与空气流通的阀门7，当打开阀门7时，所述样品池内的气压始终与外界气压保持相同，即可保证气体样品持续在所述光流控传感器中流通。优选的，所述样品池I为可伸缩的气袋，所述气袋可根据所述气袋内气体的压强变化扩张或收缩，从而保证所述气袋内压强不变。优选的，所述样品池I通过活塞密封，所述活塞根据所述样品池I内的压强变化向上或向下运动，保持与外界相同的压强。
[0036]其中，所述液面高度差八!1的范围是0.2(^-200(^，本实施例中的液面高度差Λ H为10cm。所述缓冲池6和所述废液池3的容积大于或者等于所述空腔容积的一千倍，本实施例中由于所述光流控传感器2的空腔21体积很小(约I微升的量级)，样品的流动速率可以很低(约0.1毫升每分钟的量级)。因此，如果选用体积较大的缓冲池和废液池(大于10毫升)，并且每次的测试时间仅需几分钟，在测试时间内液面高度差△ H的变化很小，从而可以保持样品流速的稳定。而且，通过改变所述液位高度差ΛΗ或管道4的尺寸或者流量调节阀5，都可以调节样品的流速，随着样品的流动，液面高度差ΛΗ是缓慢的线性减小。与机械振动导致的随机噪声相比，这种液面高度差△ H的线性变化所导致的信号漂移更易于处理和消除。
[0037]如图4气体检测工作原理图所示，检测过程中，调节多通阀门8，在所述缓冲池6和所述废液池3之间的液面高度差△ H驱动下，使标准样品流通导入到所述光流控传感器2的空腔21中，并流入所述缓冲池6中。调节所述控制标准样品的流量调节阀5，调节样品流通的速率，使液体样品缓慢平稳的流通。当入射光照射到所述光流控传感器2，透射光的强度和相位则与腔长、气体样品的吸光度、以及气体样品折射率有关，因此，入射光透过含有气体样品的空腔21后，形成与之前入射光相位和光强度存在差异的透射光，所述透射光汇聚到光电探测器中。调节多通阀门8，使待测样品流通导入所述到光流控传感器2的空腔21中，并流入所述缓冲池6中。调节所述控制待测样品的流量调节阀5，调节样品流通的速度，使气体样品缓慢平稳的流通，入射光透过所述光流控传感器2，并汇聚到光电探测器中，对透过标准样品和待测样品的透射光，进行光强度和光相位的对比分析，得出待测样品的折射率与吸光度等特性。优选的，所述入射光在进入所述光流控传感器2之前，经过光纤准直器或者光学透镜的平行处理，同样的，所述透射光经过光学透镜汇聚处理后进入所述光电探测器中，从而进一步优化检测结果，提高检测精度。
[0038]对于上述2个实施例中，如图6所示，所述光流控传感器2包括:盖层22和衬底23，所述盖层22可通过腐蚀或压印工艺，在衬底上制备空腔结构；将所述衬底23与所述盖层22粘合在一起，形成具有内腔结构的光流控传感器2。
[0039]优选的，如图7所示，所述的光流控传感器2采用叠层结构，所述叠层结构包括:盖层22、衬底23以及在盖层和衬底之间的夹层24，所述空腔21设置在所述夹层上、并与所述盖层22和所述衬底23粘合在一起。
[0040]优选的，如图8所示，所述盖层22和/或所述衬底24上，镀有光学介质膜25，如Si/Si02,从而构成具有光学谐振效应的内腔结构光流控传感器2。
[0041]所述光流控传感器2中的所述盖层22、衬底23、夹层24采用玻璃材料、有机材料或晶体材料等透光性材料。
[0042]综上所述，本发明提供的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，通过采用液面高度差的驱动方式驱动样品流动，使液体保持缓慢平稳的流速，提高从测试精度；同时，采用流量控制阀门控制样品的切换和流速，节约检测时间，也避免了更换样品池所产生的误差，进一步提闻测试精度。
[0043]以上所述仅是本发明的两个较佳实施例，故凡依本发明专利申请范围所述的构造、特征及原理所做的等效变化或修饰，包含在本发明专利申请的保护范围内。
【主权项】
1.一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，包括:样品池、光流控传感器、废液池以及管道，其特征在于:所述光流控传感器内设有空腔，所述空腔通过所述管道与所述样品池和所述废液池连通，在所述光流控传感器的一侧或者在所述光流控传感器的两侧之间存在有液面高度差，所述液面高度差产生的压力差驱动所述样品池内的样品通过所述管道流经所述光流控传感器并流向所述废液池。2.根据权利要求1所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述液面高度差是所述样品池内液体的液面所在平面与所述废液池内液体的液面所在平面之间的高度差。3.根据权利要求1所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:还包括缓冲池，所述缓冲池为密封的，所述缓冲池通过所述管道与所述光流控传感器和所述废液池连通，所述液面高度差是所述缓冲池内液体液面所在平面与所述废液池内液体液面所在平面之间的高度差。4.根据权利要求3所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述样品池为密封的，所述样品池上设有与空气流通的阀门。5.根据权利要求3所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述样品池通过活塞密封，所述活塞根据所述样品池或所述废液池内的压强变化向上或向下运动。6.根据权利要求3所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述样品池为可伸缩的气袋。7.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述液面高度差的范围是0.2cm-200cmo8.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述样品池和所述缓冲池以及所述废液池的容积大于或者等于所述空腔容积的一千倍。9.根据权利要求1所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述样品池的数目至少为2个，所述样品池上连接有与所述管道相连通的支路。10.根据权利要求9所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述支路与所述管路的汇聚处设有三通、四通等多通阀门。11.根据权利要求1、9或10所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述管道和/或所述支路上设有流量调节阀，所述流量调节阀控制样品流动的速率。12.根据权利要求1、2、3、4、5或6所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述光流控传感器包括:盖层、衬底、以及盖层与衬底之间的夹层，所述空腔设在所述夹层内。13.根据权利要求12所述的一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪，其特征在于:所述盖层和/或所述衬底上镀有光学介质膜。
【专利摘要】本发明涉及光学检测领域，特别是一种基于内腔结构光流控传感器的生化分析仪；包括：样品池、光流控传感器、废液池以及管道，其特征在于：所述光流控传感器内设有空腔，所述空腔通过所述管道与所述样品池和所述废液池连通，在所述光流控传感器的一侧或者在所述光流控传感器的两侧之间存在有液面高度差，所述液面高度差产生的压力差驱动所述样品池内的样品通过所述管道流经所述光流控传感器并流向所述废液池；本发明的生化分析仪，具有测试简单、测试时间短、以及检测精度高的特点。
【IPC分类】G01N21/41, G01N21/31
【公开号】CN104897611
【申请号】CN201410175394
【发明人】黄辉, 渠波, 刘蓬勃, 白敏 , 吴海波
【申请人】黄辉, 渠波, 刘蓬勃, 白敏 , 吴海波
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2014年4月28日
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