促进流体混合的芯片和水质多参量检测设备制造技术

本实用新型专利技术涉及微全分析芯片领域，公开了一种促进流体混合的芯片和包括本实用新型专利技术的促进流体混合的芯片的水质多参量检测设备。本实用新型专利技术的芯片包括依次连通的进样口(5)、预混池(1)、混合区(2)和检测池(3)；其中，所述混合区(2)包括2个以上的混合单元，该混合单元用于使样品在所述混合区(2)形成局部湍流。本实用新型专利技术的芯片具有独特的混合区结构，使得样品在芯片中流动的过程中即能够充分混合。

Chips for Promoting Fluid Mixing and Multiparameter Testing Equipment for Water Quality

The utility model relates to the field of micro total analysis chip, and discloses a chip for promoting fluid mixing and a water quality multi-parameter detection device for the chip including the utility model for promoting fluid mixing. The chip of the utility model comprises a sequentially connected sample inlet (5), a pre-mixing pool (1), a mixing zone (2) and a detection pool (3), wherein the mixing zone (2) comprises more than two mixing units for forming local turbulence of the sample in the mixing zone (2). The chip of the utility model has a unique mixing zone structure, so that the sample can be fully mixed in the process of flowing in the chip.

【技术实现步骤摘要】
促进流体混合的芯片和水质多参量检测设备
本技术涉及微全分析芯片领域，具体涉及一种促进流体混合的芯片和水质多参量检测设备。
技术介绍
随着经济的飞速发展，我国水资源污染问题日趋严重。工业废水是影响水环境的最大因素，对工业废水污染进行防治是影响国民经济的可持续性发展的重要战略。所以我国一直都把防治工业污染作为环境保护的重中之重。水质检测是治理的必要前序步骤，只有准确获知水体组成的具体情况，才能对症下药采用对应的治理方法。同时，水质检测也是环境监督部门判断污水排放是否达标的唯一手段。开发针对复杂水体的快速、准确的现场检测技术势在必行。在使用微流控芯片分析检测的过程中，微流控芯片上经常需要实现两种流体的均匀混合，而由于微流控芯片尺寸和操作的需要，希望使两种流体在尽可能短的时间和尽可能小的空间上的均匀分布。由于微通道内流体雷诺数低，目前已公开了采用微阀、微泵等模块外加动力源促进混合方法，但是上述方法必须引进特殊结构或操作。而在某些不具备外加动力源的场合下(也即，不存在微阀、微泵等模块)，如何需要依靠芯片结构实现被动混合，或者是利用简单的手动操作实现快速混合，仍没有较好的解决方案。
技术实现思路
本技术的目的是为了克服现有技术存在的上述问题，提供一种促进流体混合的芯片和水质多参量检测设备，该芯片具有独特的混合区结构，使得样品在芯片中流动的过程中即能够充分混合。为了实现上述目的，本技术一方面提供一种促进流体混合的芯片，该芯片包括依次连通的进样口、预混池、混合区和检测池；其中，所述混合区包括2个以上的混合单元，该混合单元用于使样品在所述混合区形成局部湍流。优选地，所述混合区包括2-50个混合单元优选地，所述芯片为圆形，所述进样口位于所述芯片的圆心；所述预混池、混合区和检测池沿着所述芯片的半径方向依次分布。优选地，所述混合单元包括混合池和设置在所述混合池中的混合柱，所述混合单元沿所述芯片的半径方向呈轴对称，所述混合柱使得样品从所述混合柱的两侧流过并在所述混合柱的另一侧汇合。优选地，所述混合单元包括弯曲的流道结构。优选地，所述流道的截面积不断变化，并在弯曲处达到最小。优选地，所述芯片还包括位于靠近所述芯片外周的环状流道，所述环状流道与所述检测池连通。优选地，所述混合单元绕所述芯片的圆心分布；所述混合单元包括两条以上分流流道和混合池，样品在分别通过所述分流流道进入所述混合池混合。本技术第二方面提供一种水质多参量检测设备，该水质多参量检测设备包括上述本专利技术的促进流体混合的芯片。优选地，该水质多参量检测设备还包括一个以上检测部件；所述检测部件为色度检测部件、吸光度检测部件、荧光信号检测部件、拉曼信号检测部件和红外光谱检测部件中的一种或多种。优选地，该水质多参量检测设备还包括带动芯片转动的驱动部件、信号采集部件、数据处理部件、数据输出部件和数据传输部件中的一种或多种。通过上述技术方案，本技术通过使芯片具有独特的混合区结构，使得样品在芯片中流动的过程中产生湍流流动，完成快速、充分的混合，特别适用于实现芯片上多种试剂的原位混合。由于芯片上流体的流动以层流为主，在无特殊设计时混合主要依靠扩散完成，效率低；在引进混合区结构后，利用原本驱动液体流动的动力即可方便、快速、高效地实现多种液体的混合。此外，将混合区设置在预混区下游，可以直接在预混区中完成简单混合后(如固体的溶解)立即在混合区中进行彻底混合。附图说明图1是本技术一种具体实施方式的芯片的结构示意图；图2是本技术另一种具体实施方式的芯片的结构示意图；图3是本技术的不同结构的混合区的结构示意图。附图标记说明1、预混池2、混合区3、检测池4、环状流道5、进样口具体实施方式在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。本技术提供的促进流体混合的芯片，该芯片包括依次连通的进样口5、预混池1、混合区2和检测池3；其中，所述混合区2包括2个以上的混合单元，该混合单元用于使样品在所述混合区2形成局部湍流。在本技术的芯片中，通过样品在形成局部湍流，可以使未得到均匀混合的样品能够混合均匀从而使得后续的样品的检测等操作更为精准和便捷。在本技术中，通过在所述混合区2中包括多个混合单元，可以在混合区2充分进行混合过程，优选所述混合区2包括2-50个混合单元，例如可以为2-20个、3-8个、3-5个等。根据本技术的一个优选的实施方式，所述芯片为圆形，所述进样口位于所述芯片的圆心；所述预混池1、混合区2和检测池3沿着所述芯片的半径方向依次分布。通过将芯片设置为圆形，可以通过离心驱动样品在本技术的芯片中的混合过程，操作简便，混合效率高。使用上述圆形的芯片结构时，优选不同组的预混池1、混合区2和检测池3在所述芯片上均匀分布，即不同组预混池1、混合区2和检测池3之间的夹角相等。作为使样品在所述混合区2形成局部湍流的方法，根据本技术的一个优选的实施方式，所述混合单元包括混合池和设置在所述混合池中的混合柱，所述混合单元沿所述芯片的半径方向呈轴对称，所述混合柱使得样品从所述混合柱的两侧流过并在所述混合柱的另一侧汇合。优选该具有混合柱的芯片使用在上述圆形的芯片中。作为上述混合柱，其形状和数量没有特别的限定，可以为一个以上，例如可以为2、3、4或5个等，形状可以为直线形、折线形、梭形等，只要垂直于流体原流动方向即可。如图1和图3中的A所示，所述混合池为五边形，所述混合柱为折线形，从而使样品在流出混合池时必须从该混合柱的两侧流过并在混合柱的另一侧汇合，从而达到混合样品的目的。如图3中的C和D所示，所述混合柱为3个，其中一个(混合柱I)设置在靠近混合池入口的一侧，另两个(混合柱II和III)对称设置在靠近混合池出口的一侧，样品在进入混合池后，先绕混合柱I两侧流动，再分别绕混合柱II和III流动，最终在从混合池流出前汇合。作为混合柱的形状，没有特别的限定，只要能达到上述调节样品流动过程的目的即可。例如可以为圆形、椭圆形或者多边形，从调节样品流动的效率角度，优选为具有尖角的形状。所述混合柱与混合池之间用于样品流动的区域优选较小，例如占混合池面积的60％以下，优选50％以下、40％以下，从而强制样品混合；从便于样品流过的角度考虑，所述混合柱与混合池之间用于样品流动的区域例如可以占混合池面积的10％以上、20以上或者30％以上。所述混合柱可以为设置在所述混合池底面上的凸起结构，也可以为上端与所述混合池的顶面相接的柱状结构，其中优选为后者。作为使样品在所述混合区2形成局部湍流的方法，例如可以使样品在所述混合区2改变流速。根据本技术的另一个优选的实施方式，所述混合单元包括弯曲的流道结构。通过在弯曲的流道中流动，使得样品的流动速度不断改变，从而位于流体不同区域的样品之间进行混合。上述弯曲的方式没有特别的限定，可以为弧形(如图2)，也可以为折线形(如图3中的B)。上述弯曲的流道可以具有均一的截面积(如图2)，也可以具有不断变化的截面积(如图3中本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种促进流体混合的芯片，其特征在于，该芯片包括依次连通的进样口(5)、预混池(1)、混合区(2)和检测池(3)；其中，所述混合区(2)包括2个以上的混合单元，该混合单元用于使样品在所述混合区(2)形成局部湍流。

【技术特征摘要】
1.一种促进流体混合的芯片，其特征在于，该芯片包括依次连通的进样口(5)、预混池(1)、混合区(2)和检测池(3)；其中，所述混合区(2)包括2个以上的混合单元，该混合单元用于使样品在所述混合区(2)形成局部湍流。2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述混合区(2)包括2-50个混合单元。3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于，所述芯片为圆形，所述进样口位于所述芯片的圆心；所述预混池(1)、混合区(2)和检测池(3)沿着所述芯片的半径方向依次分布。4.根据权利要求1-3中任意一项所述的芯片，其特征在于，所述混合单元包括混合池和设置在所述混合池中的混合柱，所述混合单元沿所述芯片的半径方向呈轴对称，所述混合柱使得样品从所述混合柱的两侧流过并在所述混合柱的另一侧汇合。5.根据权利要求1-3中任意一项所述的芯片，其特征在于，所述混合单元包括弯曲的流道结构。6.根据权利要求5所述的芯片，其中，所述流道的截面积不断变化，并在弯...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜慧芸，孙冰，金艳，朱红伟，石宁，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司青岛安全工程研究院，
类型：新型
国别省市：山东,37