一种以双蠕动泵体系为核心的微流控氨氮监测流路体系制造技术

本发明专利技术涉及水质监测领域。一种以双蠕动泵体系为核心的微流控氨氮监测流路体系，包括输液系统、微流控芯片和氨氮监测装置；输液系统包括清水管程、水样管程、试剂管程、主蠕动泵和次蠕动泵；主蠕动泵分别与水样管程和试剂管程连接，次蠕动泵的进液端分别与清水管程和水样管程连接，次蠕动泵的出液端与水样管程连接；微流控芯片包括玻璃芯片本体，玻璃芯片本体的内部设有芯片流道，芯片流道分别与第一水样管程和试剂管程连接，芯片流道包括进液段、混合段和出液段；混合段内设有曲线管程；出液段与氨氮监测装置相连接。本发明专利技术的有益效果是：以达到小型化，微型化，便捷化，微量进样，快速检测的目的对水质氨氮进行全自动在线监测。

【技术实现步骤摘要】
一种以双蠕动泵体系为核心的微流控氨氮监测流路体系
本专利技术涉及水质监测领域，尤其涉及一种以双蠕动泵体系为核心的微流控氨氮监测流路体系。
技术介绍
环境水质在线监测已经成为我国环保领域的重点工作。氨氮作为常规水质监测中的营养盐类的重要指标之一，更是得到了广泛的应用。但现阶段设备均以大机箱顺序进样监测为主，试剂消耗量均在1-2mL/次。试剂消耗量较大，运维成本高，并且对运行站房条件要求较高，难以用于如海上，湖面，河滩等复杂工况。并且在现有的小型便携式水质在线监测设备中，以水质氨氮为例。已有电化学离子选择电极设备、试剂盒类检测器。但均有不同程度弱点。其中电化学设备抗干扰能力及平行稳定性较差，数据置信度不高。试剂盒类测试手段精度不足，且以肉眼观察显色产生误差很大，更需要手动操作，无法进行无人在线监测。所以需要更加精确，稳定，小型化的水质在线监测仪器。微流控芯片技术是用微机电技术在一张微芯片上通过一定的加工手段，实现包括采样，稀释，加试剂，反应，分离，检测等功能。具有广泛的适用性及应用前景。微流控分析系统具有极高的效率，芯片可以在数秒至数十秒时间内自动完成测定，分离或其他更复杂的操作。分析和分离速度常高于宏观分析方法一至两个数量级。以氨氮测试为例，常规在线监测氨氮仪器测试时间通常需要20min，而微流控分析系统可以在2分钟之内即可完成检测。并且微流控分析试样与试剂消耗极小。常规仪器消耗试剂通常为1-2mL每次，而微流控技术每次进样不超过100μL。由于芯片进样，结构可缩小至可便捷携带的水平。现有在线监测技术通常为蠕动泵动力-多通阀进样-石英检测池检测技术手段作为全自动在线检测的技术核心。该技术成熟稳定，且应用广泛。但依然存在体积过大，试剂消耗量高，废液量大，测试时间长等缺陷。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种以双蠕动泵体系为核心的微流控氨氮监测流路体系：以微流控芯片技术为核心，构建一套微型全分析系统对水质氨氮进行全自动在线监测。以达到小型化，微型化，便捷化，微量进样，快速检测的目的。为了实现上述的目的，本专利技术采用了以下的技术方案：一种以双蠕动泵体系为核心的微流控氨氮监测流路体系，包括输液系统、微流控芯片和氨氮监测装置；微流控芯片设置在输液系统和氨氮监测装置之间，其特征在于，所述的输液系统包括清水管程、第一水样管程、第二水样管程、试剂管程、主蠕动泵和次蠕动泵；主蠕动泵分别与第一水样管程和试剂管程连接，次蠕动泵的进液端通过三通阀分别与清水管程和第二水样管程连接，次蠕动泵的出液端与主蠕动泵出液端中的第一水样管程连接；所述的微流控芯片包括玻璃芯片本体，玻璃芯片本体的内部设有芯片流道，芯片流道分别与第一水样管程和试剂管程连接，芯片流道包括沿流体输送方向依次连接的进液段、混合段和出液段；所述的混合段内设有曲线管程，所述的出液段与氨氮监测装置相连接。以微流控芯片技术为核心，构建一套微型全分析系统对水质氨氮进行全自动在线监测。以达到小型化，微型化，便捷化，微量进样，快速检测的目的。作为优选，所述的试剂管程包括第一试剂管程和第二试剂管程；第一试剂管程与主蠕动泵连接，第二试剂管程与主蠕动泵连接。作为优选，所述的第一试剂管程和第二试剂管程与芯片流道的进液段的管程交汇于同一点；所述的第一水样管程与芯片流道的混合段管程的中前部相连接。第一试剂和第二试剂先行混合后再与水样混合，水样单独替换过程中由于长距离隔绝不会反向污染第一试剂和第二试剂的管路，增加流路系统稳定性。作为优选，所述的输液系统还包括清水源、水样液源、第一试剂液源和第二试剂液源；所述的清水源与清水管程相连接；所述的水样液源一端与第一水样管程相连接，水样液源另一端与第二水样管程相连接；所述的第一试剂液源与第一试剂管程相连接；所述的第二试剂液源与第二试剂管程相连接。作为优选，所述的芯片流道的孔径为0.5~1mm。用于更好的连接输送。作为优选，所述的氨氮监测装置包括基座，以及设置在基座上的流通池、进水管路、出水管路、LED灯源和光电检测组件；所述的流通池包括由黑色不透光有机玻璃构成的主体，主体内部设有流道，流道包括输入段、检测段和输出段；输入段、检测段和输出段的两端部均开设在主体侧壁上，输入段的末端部及输出段的起始端部分别与检测段的两端部相连通，且连通部位的主体侧壁通过透明玻璃片封闭；所述的检测段呈直线形设置，输入段、输出段与检测段所构成的夹角为锐角；进水管路的始端连接在微流控芯片的输出端上，末端连接在流通池的输入段始端部上，出水管路连接在输出段的末端部；所述的LED灯源和光电检测组件分别对应于检测段的两端部，并且LED灯源的投射方向沿检测段指向光电检测组件。可以保证试剂可以在流动中快速替换，快速检测得出所测数据。作为优选，所述的流通池的主体为长方体，流道的输入段、检测段和输出段处于同一平面上；检测段的两端部分别开设在相对两侧壁中心处，输入段的始端部及输出段的末端部开设在另外两相对侧壁的中心处。采用了Z型流通进样设计，可以有效的避免气泡产生和液体滞留的现象。作为优选，所述的流通池四周的基座上还设有两个管接头固定座和两个光纤固定座，进水管路和出水管路通过管接头固定座固定，LED灯源和光电检测组件通过光纤固定座固定。有利于固定光纤及水路接头，防止液体泄漏。作为优选，所述的述氨氮监测装置还包括上盖，上盖覆盖在流通池、管接头固定座和光纤固定座上方。更好的起到固定作用。与现有技术相比较，本专利技术的有益效果是：（1）检测速度快，现有产品需要20min，本产品仅需4min；（2）试剂消耗量小，试剂使用量约100微升，常规仪器耗量为1mL。约在十分之一左右。试剂耗量小，成本降低，污染减小；（3）结构小巧且可便携携带。由于体积及重量的整体减小。可以实现便携携带。并且可适用于海洋、湖泊浮漂等恶劣工况；（4）双蠕动泵在保证整体结构尽可能小的情况下，实现了水样中氨氮指标的测试，水样的实时替换，水样数据的空白检测。扣除水样色浊度对测试数据的影响。提高了测试精度，稳定性，重复性及，减小了测试过程中的记忆效应；（5）以多联蠕动泵为核心的流路体系，使对多通阀的要求大幅降低，微流控芯片的使用大幅减少对三通阀等多通阀数量上的需求。使得整体流路大为简洁，不仅降低成本，而且精简流路可以减小结构，便于海洋，湖泊等恶劣工况使用。附图说明图1为本专利技术的结构示意图。图2为微流控芯片的结构示意图。图3为氨氮监测装置（无上盖）的结构示意图。图4为氨氮监测装置（有上盖）的结构示意图。图5为流通池的结构示意图。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，配合附图作详细说明如下。如图1所示，一种以双蠕动泵体系为核心的微流控氨氮监测流路体系，包括输液系统1、微流控芯片2和氨氮监测装置3，微流控芯片2设置在输液系统1和氨氮监测装置3之间。输液系统1包括清水管程11、第一水样管程12、第二水样管程121、试剂管程13、主蠕动泵14和次蠕动泵15，试剂管程13包括第一试剂管程131和第二试剂管程132。主蠕动泵14为三联蠕动泵，大幅减少对三通阀151等多通阀数量上的需求，使得整体流路大为简洁，不仅降低成本，而且精简流路可以减小结构。主蠕动泵14与第一水样管程12、第一试剂管程131、第二试剂管程132分别连接，次蠕动泵15的进液本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以双蠕动泵体系为核心的微流控氨氮监测流路体系，包括输液系统（1）、微流控芯片（2）和氨氮监测装置（3）；微流控芯片（2）设置在输液系统（1）和氨氮监测装置（3）之间，其特征在于，所述的输液系统（1）包括清水管程（11）、第一水样管程（12）、第二水样管程（121）、试剂管程（13）、主蠕动泵（14）和次蠕动泵（15）；主蠕动泵（14）分别与第一水样管程（12）和试剂管程（13）连接，次蠕动泵（15）的进液端通过三通阀（151）分别与清水管程（11）和第二水样管程（121）连接，次蠕动泵（15）的出液端与主蠕动泵（14）出液端中的第一水样管程（12）连接；所述的微流控芯片（2）包括玻璃芯片本体（21），玻璃芯片本体（21）的内部设有芯片流道（22），芯片流道（22）分别与第一水样管程（12）和试剂管程（13）连接，芯片流道（22）包括沿流体输送方向依次连接的进液段（23）、混合段（24）和出液段（25）；所述的混合段（24）内设有曲线管程，所述的出液段（25）与氨氮监测装置（3）相连接。

【技术特征摘要】
1.一种以双蠕动泵体系为核心的微流控氨氮监测流路体系，包括输液系统（1）、微流控芯片（2）和氨氮监测装置（3）；微流控芯片（2）设置在输液系统（1）和氨氮监测装置（3）之间，其特征在于，所述的输液系统（1）包括清水管程（11）、第一水样管程（12）、第二水样管程（121）、试剂管程（13）、主蠕动泵（14）和次蠕动泵（15）；主蠕动泵（14）分别与第一水样管程（12）和试剂管程（13）连接，次蠕动泵（15）的进液端通过三通阀（151）分别与清水管程（11）和第二水样管程（121）连接，次蠕动泵（15）的出液端与主蠕动泵（14）出液端中的第一水样管程（12）连接；所述的微流控芯片（2）包括玻璃芯片本体（21），玻璃芯片本体（21）的内部设有芯片流道（22），芯片流道（22）分别与第一水样管程（12）和试剂管程（13）连接，芯片流道（22）包括沿流体输送方向依次连接的进液段（23）、混合段（24）和出液段（25）；所述的混合段（24）内设有曲线管程，所述的出液段（25）与氨氮监测装置（3）相连接。2.根据权利要求1所述的一种以双蠕动泵体系为核心的微流控氨氮监测流路体系，其特征在于，所述的试剂管程（13）包括第一试剂管程（131）和第二试剂管程（132）；第一试剂管程（131）与主蠕动泵（14）连接，第二试剂管程（132）与主蠕动泵（14）连接。3.根据权利要求2所述的一种以双蠕动泵体系为核心的微流控氨氮监测流路体系，其特征在于，所述的第一试剂管程（131）和第二试剂管程（132）与芯片流道（22）的进液段（23）的管程交汇于同一点；所述的第一水样管程（12）与芯片流道（22）的混合段（23）管程的中前部相连接。4.根据权利要求2或3所述的一种以双蠕动泵体系为核心的微流控氨氮监测流路体系，其特征在于，所述的输液系统（1）还包括清水源（111）、水样液源（120）、第一试剂液源（133）和第二试剂液源（134）；所述的清水源（111）与清水管程（11）相连接；所述的水样液源（120）一端与第一水样管程（12）相连接，水样液源（122）另一端与第二水样管程（121）相连接；所述的第一试剂液源（133）与第一试剂管程（131）相连接；所述的第二试剂液源（134）与第二试剂管程（132）相连接。5.根据权利要求1所述的一种以双蠕动泵体系为核心的微流控氨氮监测流路体...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱坚磊，曾令春，孙世烨，张健旗，王康伟，林志群，
申请(专利权)人：浙江微兰环境科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江,33