本發(fā)明涉及流體速度測(cè)定裝置，更具體來(lái)講涉及一種利用兩個(gè)光源發(fā)出的光的折射率測(cè)定流體的速度的流體速度測(cè)定裝置。

背景技術(shù)：

隨著現(xiàn)代人們的期望壽命增大，伴隨而來(lái)的疾病種類也越來(lái)越多，因此在不斷地開發(fā)用于疾病的預(yù)防及診斷的各種診斷裝置和診斷系統(tǒng)。

其中，體外診斷裝置以血液、小便等人體的體液等為樣本檢測(cè)欲分析的物質(zhì)，能夠通過(guò)定量分析迅速判斷有無(wú)疾病，因此具有迅速性、效率性、準(zhǔn)確性等優(yōu)點(diǎn)。

另外，能夠在妊娠診斷到檢查癌癥和多發(fā)性硬化癥等各種疾病方面廣泛采用的生物傳感器利用抗體之類的微蛋白質(zhì)、dna等，因此生物傳感器的準(zhǔn)確度至關(guān)重要。相關(guān)現(xiàn)有文獻(xiàn)有韓國(guó)公開專利公報(bào)第2009-0108428號(hào)。

尤其，在體外診斷時(shí)，由于各患者的血漿黏度差使得在微流體流道內(nèi)部的流速各異。另外，這種流速測(cè)定在流式細(xì)胞術(shù)(flowcytometry)、細(xì)胞分選(cellsorting)、微流量開關(guān)(microflowswitch)等方面也非常重要。而用于測(cè)定流體速度的裝置復(fù)雜或大型化，因此價(jià)格高或準(zhǔn)確度低。

因此，需要開發(fā)出價(jià)格低且能夠準(zhǔn)確地測(cè)定微流體的速度的技術(shù)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

技術(shù)問(wèn)題

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠用低生產(chǎn)成本生產(chǎn)且測(cè)定準(zhǔn)確度高的流體速度測(cè)定裝置。

本發(fā)明的目的在于提供一種用戶容易安裝及使用、測(cè)定準(zhǔn)確度高的流體速度測(cè)定裝置。

本發(fā)明的目的在于提供一種能夠利用從兩個(gè)光源發(fā)出的光的折射率準(zhǔn)確地測(cè)定流體的速度，根據(jù)測(cè)定結(jié)果調(diào)節(jié)流體的速度的流體速度測(cè)定裝置。

技術(shù)方案

為達(dá)成上述目的，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例公開一種流體速度測(cè)定裝置包括：流道，其具有流體能夠流動(dòng)的通路；第一光源及第二光源，其位于所述流道的上部及下部中任意一個(gè)區(qū)域；傳感器，其以所述流道為基準(zhǔn)設(shè)置于所述第一光源及第二光源所在區(qū)域的相反區(qū)域受光從所述第一光源及所述第二光源發(fā)出的光；速度算出部，其利用所述傳感器受光的光的強(qiáng)度變化時(shí)間點(diǎn)算出所述流體的速度；及調(diào)節(jié)部，其連接于所述流道根據(jù)算出的所述流體的速度調(diào)節(jié)流體的流速。

技術(shù)效果

本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體速度測(cè)定裝置利用低生產(chǎn)成本的兩個(gè)光源和傳感器使得所有用戶都可以容易安裝、容易使用。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，生產(chǎn)成本低且測(cè)定準(zhǔn)確度高。

附圖說(shuō)明

圖1至圖2為顯示本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體速度測(cè)定裝置的示意圖；

圖3為用于說(shuō)明通過(guò)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體速度測(cè)定裝置測(cè)定流體速度的原理的曲線圖；

圖4為顯示本發(fā)明另一實(shí)施例的流體速度測(cè)定裝置的示意圖；

圖5至圖7為用于說(shuō)明通過(guò)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體速度測(cè)定裝置測(cè)定流體的速度及控制流速的原理的曲線圖。

附圖標(biāo)記說(shuō)明

100、200：流體速度測(cè)定裝置

110、210：流道

121、122、221、222：光源

130、230：傳感器

140、240：速度算出部

250：調(diào)節(jié)部

251：通氣孔部

252：管

253：閥

254：控制部

具體實(shí)施方式

以下參照附圖說(shuō)明與本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例相關(guān)的流體速度測(cè)定裝置。

本說(shuō)明書中使用的單數(shù)的表現(xiàn)在文章脈絡(luò)中沒(méi)有其他明確限定的前提下包括多種表示。不得將本說(shuō)明書中“構(gòu)成”或“包括”等用語(yǔ)解釋為必須包括說(shuō)明書上記載的各構(gòu)成要素或各步驟，而是應(yīng)該解釋為可以不包括其中部分構(gòu)成要素或部分步驟也無(wú)妨，或者還可以進(jìn)一步包括其他構(gòu)成要素或步驟。

本說(shuō)明書中記載的流體的速度可表示流體填充流道的速度。另外，本說(shuō)明書中的流體控制可表示控制流體填充流道的過(guò)程的流速。

圖1至圖2為顯示本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的流體速度測(cè)定裝置的示意圖。

如圖所示，流體速度測(cè)定裝置100可包括流道110、第一光源121、第二光源122、傳感器130及速度算出部140。

所述流道110上具有流體能夠流動(dòng)的通路。所述流體可包括微流體，可作為檢測(cè)體。檢測(cè)體是指檢測(cè)對(duì)象溶液，表示被懷疑含有分析物質(zhì)的物質(zhì)。例如，檢測(cè)體可以是包括血液、唾液、腦脊液、汗、小便、乳、腹水、粘液、鼻腔流體(nasalfluid)、咯血、關(guān)節(jié)血液、腹腔液及其他等的生理流體之類的任何生物學(xué)供應(yīng)源(例如，人體、動(dòng)物等)。

另外，關(guān)于檢測(cè)體，可從生物學(xué)供應(yīng)源直接獲得使用，或者經(jīng)過(guò)改性檢測(cè)體特性的預(yù)先處理后使用。預(yù)先處理可包括過(guò)濾、沉淀、稀釋、混合、濃縮、干擾成分鈍化、溶解(lysis)、添加試劑等方法。作為一個(gè)例子，可以執(zhí)行從血液分離血漿等措施。

所述第一光源121及第二光源122位于所述流道110的上部區(qū)域，傳感器130可設(shè)置在所述流道的下部區(qū)域。

附圖雖然沒(méi)有示出，但可以使第一光源121及第二光源122位于所述流道110的下部區(qū)域，傳感器130設(shè)置在所述流道的上部區(qū)域。即，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，只要以所述流道110為基準(zhǔn)將傳感器130設(shè)置在第一光源121及第二光源122所在區(qū)域的相反區(qū)域即可。

第一光源121及第二光源122可以配置成光相對(duì)于所述流道110以非90度的預(yù)定角入射。從第一光源121及第二光源122發(fā)出的光相對(duì)于所述流道110構(gòu)成90度入射的情況下，因光的反射或散射等而發(fā)生光發(fā)散現(xiàn)象，從而可能造成測(cè)定敏感度下降。

另外，第一光源121及第二光源122可以配置成彼此構(gòu)成的角度不平行。第一光源121及第二光源122彼此構(gòu)成的角度為180度的情況下(即，平行的情況下)，必須增大用于受光從所述第一光源121及第二光源122發(fā)出的光的傳感器130的尺寸，因此費(fèi)用上升。

另外，可以調(diào)節(jié)所述第一光源121和所述第二光源相對(duì)于所述流道110構(gòu)成的角度及方向。圖2顯示調(diào)節(jié)了圖1中第一光源121及第二光源122相對(duì)于流道110構(gòu)成的角度的例子。

例如，可以根據(jù)從第一光源121及第二光源122發(fā)光的激光種類調(diào)節(jié)第一光源121及第二光源122的角度及方向。另外，可根據(jù)芯片支架(未示出)的結(jié)構(gòu)或芯片形狀調(diào)節(jié)第一光源121及第二光源122的角度及方向。

所述傳感器130可以設(shè)置在流道110的下部區(qū)域受光從所述第一光源121及第二光源122發(fā)出的光。所述傳感器130可以設(shè)置成能夠受光從兩個(gè)光源121、122發(fā)出的光。即，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體速度測(cè)定裝置具有兩個(gè)光源的光均被一個(gè)傳感器受光的結(jié)構(gòu)，因此能夠節(jié)省費(fèi)用。

另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以將所述第一光源121、所述第二光源122及所述傳感器130設(shè)置成從所述第一光源121及所述第二光源122發(fā)出的光在所述流道110的下部區(qū)域彼此交叉后被所述傳感器130受光。如上所述，在流道110下部區(qū)域交叉的光被所述傳感器130受光，因此能夠縮小傳感器130的尺寸。

另外，所述傳感器130和所述流道110之間的距離k越大，傳感器130受光的光的強(qiáng)度越弱，因此測(cè)定的準(zhǔn)確度可能會(huì)下降。因此可考慮微流體的種類及和光源之間的距離等而將距離k定為0.1mm～10mm。

另外，所述傳感器130的大小可以因從所述第一光源121發(fā)出的光和所述流道110相遇的第一入射地點(diǎn)與從所述第二光源122發(fā)出的光和所述流道110相遇的第二入射地點(diǎn)之間的距離d而異。因此可以考慮被測(cè)定的是微流體等而將所述距離d定為1mm～10mm。

速度測(cè)定部140可利用所述傳感器130受光的光的強(qiáng)度測(cè)定流體的速度。

圖3為用于說(shuō)明通過(guò)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體速度測(cè)定裝置測(cè)定流體的速度的原理的曲線圖。

可根據(jù)縱軸虛線將所示曲線圖劃分為三個(gè)區(qū)域。左側(cè)區(qū)域是因最初流道110內(nèi)部沒(méi)有流體流動(dòng)使得從第一光源121及第二光源122發(fā)出的兩個(gè)光均未發(fā)生折射的情況下被所述傳感器130受光的狀態(tài)。中間區(qū)域表示流道110內(nèi)部的流體只流到部分區(qū)域使得從第一光源121發(fā)出的光發(fā)生折射并被傳感器130受光，而第二光源122發(fā)出的光均未發(fā)生折射的情況下被所述傳感器130受光的狀態(tài)。右側(cè)區(qū)域顯示最初流體在流道110內(nèi)部充分流動(dòng)使得從第一光源121及第二光源122發(fā)出的兩個(gè)光均發(fā)生折射并被所述傳感器130受光的狀態(tài)。

由圖3的曲線圖可知，光的強(qiáng)度在第一折射時(shí)間點(diǎn)(第一光源的光開始折射的時(shí)間點(diǎn))及第二折射時(shí)間點(diǎn)(第二光源的光開始發(fā)生折射的時(shí)間點(diǎn))發(fā)生光強(qiáng)度的變化。

可根據(jù)所述折射時(shí)間點(diǎn)的差異(timedifference)測(cè)定流體流過(guò)距離d的時(shí)間t。

速度算出部140可利用所述時(shí)間t和距離d算出流體的速度。

另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，流體速度測(cè)定裝置可根據(jù)測(cè)定的流體的速度調(diào)節(jié)流體的流速。

圖4為顯示本發(fā)明另一個(gè)實(shí)施例的流體速度測(cè)定裝置的示意圖。

如圖所示，流體速度測(cè)定裝置200可包括流道210、第一光源221、第二光源222、傳感器230、速度算出部240及調(diào)節(jié)部250。

所述流道210上具有流體能夠流動(dòng)的通路。所述流體可包括微流體，可作為檢測(cè)體。

所述第一光源221及第二光源222位于所述流道210的上部區(qū)域，傳感器230可設(shè)置于所述流道的下部區(qū)域。

附圖雖然沒(méi)有示出，但可以使第一光源221及第二光源222位于所述流道210的下部區(qū)域，傳感器230設(shè)置在所述流道的上部區(qū)域。即，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，只要以所述流道210為基準(zhǔn)將傳感器230設(shè)置在第一光源221及第二光源222所在區(qū)域的相反區(qū)域即可。

第一光源221及第二光源222可以配置成光相對(duì)于所述流道210以非90度的預(yù)定角入射。從第一光源221及第二光源222發(fā)出的光相對(duì)于所述流道210構(gòu)成90度入射的情況下因光的反射或散射等而發(fā)生光發(fā)散現(xiàn)象，從而可能造成測(cè)定敏感度下降。

另外，第一光源221及第二光源222可以配置成彼此構(gòu)成的角度不平行。第一光源221及第二光源222彼此構(gòu)成的角度為180度的情況下(即，平行的情況下)，必須增大用于受光從所述第一光源221及第二光源222發(fā)出的光的傳感器230的尺寸，因此費(fèi)用上升。

另外，可以調(diào)節(jié)所述第一光源221和所述第二光源相對(duì)于所述流道210構(gòu)成的角度及方向。

例如，可以根據(jù)從第一光源221及第二光源222發(fā)出的激光種類調(diào)節(jié)第一光源221及第二光源222的角度及方向。另外，可根據(jù)芯片支架(未示出)的結(jié)構(gòu)或芯片形狀調(diào)節(jié)第一光源221及第二光源222的角度及方向。

所述傳感器230可以設(shè)置在流道210的下部區(qū)域受光從所述第一光源221及第二光源222發(fā)出的光。所述傳感器230可以設(shè)置成能夠受光從兩個(gè)光源221、222發(fā)出的光。即，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體速度測(cè)定裝置具有兩個(gè)光源的光均被一個(gè)傳感器受光的結(jié)構(gòu)，因此能夠節(jié)省費(fèi)用。

另外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例，可以將所述第一光源221、所述第二光源222及所述傳感器230設(shè)置成從所述第一光源221及所述第二光源222發(fā)出的光在所述流道210的下部區(qū)域彼此交叉后被所述傳感器130受光。如上所述，在流道210下部區(qū)域交叉的光被所述傳感器230受光，因此能夠縮小傳感器230的尺寸。

速度測(cè)定部240可利用被所述傳感器130受光的光的強(qiáng)度測(cè)定流體的速度。測(cè)定流體的速度可以照搬適用圖3的說(shuō)明。

調(diào)節(jié)部250可根據(jù)算出的流體的速度調(diào)節(jié)流動(dòng)的流體的流速。所述調(diào)節(jié)部250可包括通氣孔部251、管252、閥253及控制部254。

所述通氣孔部251連接于所述流道210的外部，可以向外部排出所述流道210內(nèi)部的空氣。

閥253可以通過(guò)管252連接于所述通氣孔部251的入口部，按照預(yù)先設(shè)定的時(shí)間開閉所述通氣孔部251的入口部。

另外，控制部254可控制所述閥253的工作。例如，控制部254可以根據(jù)算出的所述流體的速度向所述閥253施加打開(on)信號(hào)及關(guān)閉(off)信號(hào)。具體地，控制部254可確定所述打開信號(hào)和所述關(guān)閉信號(hào)的施加時(shí)間、施加次數(shù)、施加順序等。尤其，控制部254可以以查找表形式存儲(chǔ)對(duì)應(yīng)于所述流體的向閥253施加所述打開信號(hào)和所述關(guān)閉信號(hào)的時(shí)間、施加次數(shù)、施加順序等。

另外，如上所述，根據(jù)所述流體的流速確定閥253的所述打開信號(hào)和所述關(guān)閉信號(hào)的情況下，控制部254可控制閥253。具體地，控制部254可以向閥253交替施加所述打開信號(hào)和所述關(guān)閉信號(hào)。

另外，控制部254可以將施加所述打開信號(hào)的時(shí)間和施加所述關(guān)閉信號(hào)的設(shè)成互異。具體地，施加所述打開信號(hào)的時(shí)間可以小于施加所述關(guān)閉信號(hào)的信號(hào)。

例如，所述流體的流速為第一流速時(shí)，控制部254可以向閥253施加所述打開信號(hào)達(dá)第一時(shí)間長(zhǎng)度。另外，控制部254可以向閥253施加所述關(guān)閉信號(hào)達(dá)第二時(shí)間長(zhǎng)度。其中，如上所述，所述第一時(shí)間和所述第二時(shí)間可以互異。

圖5為用于說(shuō)明通過(guò)本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體速度測(cè)定裝置控制流速的原理的曲線圖。

tp用閥開閉時(shí)間之和表示單位周期時(shí)間。tp＝閥打開時(shí)間to+閥關(guān)閉時(shí)間tc，v表示測(cè)定的流速。

連接于流道210的通氣孔部251關(guān)閉的情況下，在流道210內(nèi)部流動(dòng)的物質(zhì)因流道210內(nèi)部的空氣而被施加空氣壓力，空氣壓力引起的阻力達(dá)到與流道的毛細(xì)管力相同的情況下，流道內(nèi)部的物質(zhì)將可能無(wú)法發(fā)生移動(dòng)。并且，由于流體的黏度隨時(shí)間的流逝發(fā)生變化，因此可考慮變化的流體的粘度調(diào)節(jié)流速。

圖6顯示tp保持一定時(shí)流速和時(shí)間的關(guān)系，圖7顯示測(cè)定的流速和流體的移動(dòng)距離之間的關(guān)系。

流速快時(shí)打開時(shí)間內(nèi)移動(dòng)距離增大，因此需要減小打開時(shí)間，增加關(guān)閉時(shí)間。另外，流速越快，單位時(shí)間內(nèi)移動(dòng)距離越大，因此應(yīng)該調(diào)節(jié)打開時(shí)間使流速達(dá)到預(yù)定水平。

如上所述，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流體的速度測(cè)定利用光的折射率，因此也能夠適用于透明流體。

上述流體速度測(cè)定及流速控制方法可以以能夠通過(guò)多種計(jì)算機(jī)設(shè)備執(zhí)行的程序命令形態(tài)存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)中。所述計(jì)算機(jī)可讀介質(zhì)可包括程序命令、數(shù)據(jù)文件、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等中的一種或其組合。另外，存儲(chǔ)在所述存儲(chǔ)介質(zhì)中的程序命令可以是為本發(fā)明而專門設(shè)計(jì)和構(gòu)成的或計(jì)算機(jī)軟件領(lǐng)域普通技術(shù)人員所公知和常用的技術(shù)手段。

計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)例如可以包括硬盤、軟盤及磁帶等磁介質(zhì)(magneticmedia)、cdrom、dvd等光存儲(chǔ)介質(zhì)(opticalmedia)、軟磁盤(flopticaldisk)等磁-光介質(zhì)(magneto-opticalmedia)及rom、ram、閃存儲(chǔ)器等用于存儲(chǔ)和執(zhí)行程序命令的特殊構(gòu)成的硬件裝置。

所述存儲(chǔ)介質(zhì)可以是包括傳輸用于指定程序命令、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)等的信號(hào)的載波的光或金屬線、導(dǎo)波管等傳送介質(zhì)。

另外，程序命令例如不僅包括通過(guò)編譯器得到的機(jī)械代碼，還包括利用解釋器等能夠通過(guò)計(jì)算機(jī)執(zhí)行的高級(jí)語(yǔ)言代碼。所述硬件裝置可以構(gòu)建成為以一個(gè)以上軟件模塊的方式執(zhí)行本發(fā)明的動(dòng)作，反之相同。

以上說(shuō)明的流體速度測(cè)定裝置的適用不局限于以上說(shuō)明的實(shí)施例的構(gòu)成和方法，可以組合各實(shí)施例的全部或一些部分對(duì)實(shí)施例進(jìn)行多種變形。