專利名稱：微量光度計的制作方法
技術領域：
本發明涉及測量技術領域，特別涉及一種微量光度計。
背景技術：
紫外-可見光分光光度計是一種使光線透射樣品，分析其的吸收光譜而對成分定性或定量分析的儀器。一般由光源、單色器、樣品池及檢測器組成。傳統的紫外-可見光分光光度計產品，使用標準的IOmm光程液體樣品池，待測液體用量一般為2mL以上。當用于生命科學時，特別是測量蛋白、DNA和RNA含量時，樣品一般珍貴，濃度相對較高，因而在使用IOmm樣品池時必須先稀釋。稀釋消耗溶劑，操作繁瑣， 而且稀釋后樣品無法再回收利用。近些年出現了針對這一應用的超微量樣品池的分光光度計，可直接對微升級樣品進行光度分析。市面上大部分微量光度計的光度池，一般由兩個具有一定間隙(一般0. 2mm、 0. 5mm或者1mm)的玻璃或石英平面構成。測量時，兩平面分開，將微量液滴滴在其中一個平面上的特定位置(常用疏水面或微型凹面來固定液體)，然后合上平面，液滴被兩平面擠壓形成具有特定厚度的薄層或者微型圓柱。在兩玻璃平面后安裝有兩個相互對準的光纖，光源光線從一個光纖出射，穿過玻璃，再穿過液體薄層，再穿過玻璃平面，進入檢測光纖。檢測光纖另一端連接至單色器和光電轉換器，以分析液體的吸收光譜。某些設計中一個玻璃平面可以替換為鏡面，并將發射和檢測光纖安裝在同側，光線經鏡面反射，二次穿過玻璃和液體，進入接收光纖。由于光線兩次穿過液體，等效光程加倍，可以使機構實際間隙更薄，消耗液體更少。上述方法中，都需要一個機械開合機構，閉合以后的平面間距離即為測量光程，一般依靠機械定位銷或定位面來保證該距離，從打開至合上動作中，機械定位銷或定位面如果磨損、摻入灰塵或液體，會影響定位精度，進而影響光程，引起測量誤差。另一方面液體滴在玻璃或石英面上，測量完成后，需要手工將液滴擦除，這會帶來一系列問題人工擦拭動作慢，無法實現高通量和自動化測量；人手操作有誤差，容易擦除不凈，特別是蛋白類樣品有較強的粘附性，容易殘留在玻璃表面，影響吸光度測量，并污染下一次滴入的樣品；長期擦拭表面，表面磨損變花，不僅光學性能惡化，疏水性和抗粘附性都會下降，需定期維護否則影響儀器性能。
發明內容
本發明所要解決的技術問題是提供一種測量精度高、并實現高通量、自動化和免清洗的微量液體吸收光度測量的微量光度計。為解決上述技術問題，本發明提供了一種微量光度計包括微量光度池、前支撐件、后支撐件、前卷輪、后卷輪、點樣機構；纏繞在所述前卷輪上的塑料薄膜帶依次通過所述前支撐件、所述點樣機構、所述微量光度池、所述后支撐件與所述后卷輪連接。
進一步地，所述微量光度池包括本體、限位塊及光纖；所述本體上開有狹縫，所述本體與所述光纖連接；所述本體上設置有所述限位塊。進一步地，所述狹縫兩端是帶有逐漸變寬的弧面。進一步地，所述狹縫的寬度等于兩倍的塑料薄膜厚度加測量光程。進一步地，所述微量光度池還包括檢測器，所述檢測器根據所述光纖的吸光度，分析滴在所述塑料薄膜帶上液滴的成分和濃度，實現光度測量。進一步地，所述光纖包括出射光纖及入射光纖；所述出射光纖及入射光纖分設在所述狹縫兩端。進一步地，微量光度計還包括回收器，設置在所述后支撐件處，回收所述塑料薄膜帶上的液滴。進一步地，微量光度計還包括液體清除裝置，設置在所述后支撐件處，清除所述塑料薄膜帶上的液滴。進一步地，微量光度計所述前支撐件和后支撐件是滾輪或支桿。進一步地，所述點樣機構是手動移液槍，多通道移液槍或機械臂上的移液器移液
ο本發明提供的微量光度計，可實現樣品的高通量篩選，可以晝夜自動運行無需維護，只需要定期補充薄膜帶。
圖1為本發明實施例提供的微量光度計的結構示意圖。圖2為圖1所示微量光度計結構中微量光度池的結構示意圖。圖3是圖2所示微量光度池的剖視圖。
具體實施例方式參見圖1，本發明實施例提供的一種微量光度計包括微量光度池1、前支撐件2、后支撐件3、塑料薄膜帶4、前卷輪5、后卷輪6及點樣機構7。纏繞在前卷輪5上的塑料薄膜帶4依次通過前支撐件2、點樣機構7、微量光度池1、后支撐件3與后卷輪6連接。塑料薄膜帶4應為光學透明，并具有一定彈性可彎曲變形，某些種類塑料經擠壓成型制成的塑料薄膜帶可滿足此要求。前支撐件2和后支撐件3是滾輪或支桿。點樣機構7可以是手動移液槍，多通道移液槍，機械臂上的移液器等，用于向塑料薄膜帶滴入液滴。例如，點樣機構7 可以是4通道移液槍或12通道移液槍。本發明將塑料薄膜帶4成卷纏繞于前卷輪5上，再通過前支撐件2、微量光度池1和后支撐件3，最終固定在后卷輪6處，后卷輪6由電機驅動旋轉帶動薄膜移動，類似于磁帶的運動。參見圖2所示，微量光度池1包括本體11、限位塊13及光纖15。本體11上開有狹縫14。本體11與光纖15連接。本體11上設置有限位塊13。狹縫14兩端是帶有逐漸變寬的弧面，當塑料薄膜帶4進入微量光度池時，受到弧面作用，將會被對折。由于薄膜上存在一定拉伸力，該拉伸力在狹縫處沿AB方向向外側，受到該力作用力塑料薄膜帶4將緊貼在狹縫14壁上，狹縫14寬度大于兩倍的塑料膜厚度，因此塑料膜內部還將留有一個縫隙。 限位塊13用于維持對折時薄膜保持中心線對稱，避免一側高一側低的折疊或者旋轉。
參見圖3所示，光纖15包括出射光纖151及入射光纖152。出射光纖151及入射光纖152分設在狹縫14兩端。出射光纖151用于引入光源。入射光纖152用于接受檢測光。液滴8通過狹縫14時，已形成扁圓柱狀。光源光線從出射光纖151端面照射，穿過薄膜和液滴8，進入入射光纖152，引致檢測器。液滴中待測成分吸收了部分透射光線，根據朗伯比爾定律A=Ig^= KbC其中，A為吸光度，I0為入射光強，I為透射光強，K為吸光系數，
C為溶液濃度，b為光程，本設計中等于狹縫寬度減去2倍薄膜厚度。檢測器(圖中未示出) 根據吸光度，分析滴在塑料薄膜帶上液滴的成分和濃度，實現光度測量。下面對微量光度計的工作原理進行詳細介紹微量光度計工作時，在圖1點樣機構7首先將零點幾至幾微升的樣品滴在薄膜中央。此時由于塑料膜表面的疏水作用，液滴將呈球形。后卷輪6轉動，帶動塑料薄膜帶4向前運動，至狹縫的弧面處，被逐漸對折，該處的液滴受到擠壓變形，至狹縫14狹窄處會形成扁圓柱狀，通過的光纖探頭，如圖3所示。液滴體積應經過計算，使壓縮后的圓柱直徑大于光纖出射端面高度，又小于塑料帶高度，以保證全部光線能夠透射液體，同時液滴不會溢出塑料帶并污染微量光度池。光源光線在狹縫14處通過光纖耦合透射液體，最后進入檢測器。測量完成后，傳送帶繼續運動，將液體送出狹縫14的狹窄處，塑料帶隨弧面展開，液體由于疏水作用，再次變為液滴，來到后滾輪處。此時可使用移液槍回收，或者直接丟棄。整個過程中液滴不接觸塑料帶以外的部件，因而機構無需擦拭。滴液時，需控制一定的樣品間距，使樣品間不會相互接觸和污染。當使用生化實驗室常用的12通道的多頭移液器時，該移液器可以按一定間隔一次性滴入12份樣品，系統根據該間隔控制卷輪電機的轉角，樣品依次通過光纖探頭，并和檢測器時序同步，順序執行12個樣品的吸收光度測量， 可實現高通量檢測。機構也可以配合自動機械臂，構成自動檢測工作站，特別適用于基因篩選等生物實驗。當液體需要回收時，可用移液器在后滾輪處收集。如不需要回收，可在后滾輪處加一塊海綿直接擦除樣品。在一個典型的設計中，用塑料制成的薄膜帶寬5mm，厚度0. 1mm，狹縫寬度1mm。光纖芯徑0. 4mm,液滴在探頭處形成Imm直徑0. 8mm厚的圓柱，所需樣品體積為0. 6uL。樣品間最小間距以4mm來計算，一卷薄膜帶為100米，則足夠測量25000個樣品。以塑料密度為約2000Kg/m3來計算，僅消耗塑料約100g，在經濟上是完全可行的。在電腦控制下系統全自動運行，每個樣品僅需約2秒時間，因而可以實現每小時最高1800樣品的高通量篩選，并且可以晝夜運行無需維護，只需要定期補充薄膜帶。大部分生物學實驗使用紫外-可見分光光度法檢測樣品，因而需要薄膜帶對220nm至900nm波長光譜透明，并不與常用溶劑反應。 氟化乙烯丙烯共聚物(FEP)是一種化學惰性的軟性塑料，有良好的耐腐蝕能力；光學上透明度優異，折射率低，有較強的抗輻照能力，在可見光區有較好的透明度，在220-300nm深紫外區也有良好的透射率，因而是制作本發明所述薄膜帶的首選材料。聚苯乙烯(PS)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)對可見光也有較好的透明度，但270nm 波長以下的透射率較低，適用于可見光光譜分析。這兩種材料價格比FEP低，也可用于制作薄膜帶。上述材料可用擠出成型或拉伸工藝制成帶狀。制作微量池的狹縫和弧面時，若使用金屬材料，可采用數控銑床，弧面應打磨光滑。也可以加工模具，用塑料或鋁材鑄造此部件。成型后，用激光制作光纖微孔，將光纖芯穿過微孔后，用膠固化，然后用一個薄磨盤打磨狹縫內側光纖端面直至達到光學表面要求。 另一種加工方法是將微量池縱向分為兩半分別加工后再拼合，可避免加工狹縫的困難。
最后所應說明的是，以上具體實施方式
僅用以說明本發明的技術方案而非限制， 盡管參照實例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和范圍，其均應涵蓋在本發明的權利要求范圍當中。
權利要求
1.一種微量光度計，其特征在于，包括微量光度池、前支撐件、后支撐件、前卷輪、后卷輪、點樣機構；纏繞在所述前卷輪上的塑料薄膜帶依次通過所述前支撐件、所述點樣機構、所述微量光度池、所述后支撐件與所述后卷輪連接。
2.根據權利要求1所述的微量光度計，其特征在于，所述微量光度池包括本體、限位塊及光纖；所述本體上開有狹縫，所述本體與所述光纖連接；所述本體上設置有所述限位塊。
3.根據權利要求2所述的微量光度計，其特征在于 所述狹縫兩端是帶有逐漸變寬的弧面。
4.根據權利要求2所述的微量光度計，其特征在于 所述狹縫的等于兩倍的塑料薄膜厚度加光程。
5.根據權利要求2所述的微量光度計，其特征在于，還包括檢測器，所述檢測器根據所述光纖的吸光度，分析滴在所述塑料薄膜帶上液滴的成分和濃度，實現光度測量。
6.根據權利要求2所述的微量光度計，其特征在于，所述光纖包括 出射光纖及入射光纖；所述出射光纖及入射光纖分設在所述狹縫兩側。
7.根據權利要求1所述的微量光度計，其特征在于，還包括回收器，設置在所述后支撐件處，回收所述塑料薄膜帶上的液滴。
8.根據權利要求1所述的微量光度計，其特征在于，還包括液體清除裝置，設置在所述后支撐件處，清除所述塑料薄膜帶上的液滴。
9.根據權利要求1-8任一項所述的微量光度計，其特征在于 所述前支撐件和后支撐件是滾輪或支桿。
10.根據權利要求1-8任一項所述的微量光度計，其特征在于 所述點樣機構是手動移液槍，多通道移液槍或機械臂上的移液器。
11.根據權利要求1-8任一項所述的微量光度計，其特征在于所述塑料薄膜帶采用氟化乙烯丙烯共聚物、聚苯乙烯或聚甲基丙烯酸甲酯。
全文摘要
本發明公開了一種微量光度計包括微量光度池、前支撐件、后支撐件、前卷輪、后卷輪、點樣機構；纏繞在所述前卷輪上的塑料薄膜帶依次通過所述前支撐件、所述點樣機構、所述微量光度池、所述后支撐件與所述后卷輪連接。本發明提供的微量光度計，可實現樣品的高通量篩選，可以自動運行無需人工維護，只需要定期補充薄膜帶。
文檔編號G01N35/00GK102435569SQ20111038826
公開日2012年5月2日 申請日期2011年11月29日 優先權日2011年11月29日
發明者李振涵, 郭瑞 申請人:中國科學院微電子研究所