用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片及方法技术

本发明专利技术涉及用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片及方法，微流控芯片包括盖板层和通道层。通道层包括通道层主体、待测液主存储池和沿待测液主存储池外周均匀分布的若干通道分支。通道分支包括待测液副存储池、检测液存储池、反应池、主通道和检测池。待测液副存储池与待测液主存储池相连通。待测液副存储池和检测液存储池之间设有毛细微阀一，待测液副存储池和检测液储存池通过毛细微阀一连接后与反应池的一端相连，反应池的另一端与主通道的一端相连通，主通道的另一端通过毛细微阀二与检测池相连。本发明专利技术利用离心力驱动和控制反应，实现了多种土壤离子的同步检测，减少了人工参与过程，具有高效简便、精准快速的特点。精准快速的特点。精准快速的特点。

【技术实现步骤摘要】
用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片及方法


[0001]本专利技术涉及土壤离子检测
，具体涉及一种用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片及方法。

技术介绍

[0002]在现代农业生产中，土壤传感器因土壤组成的复杂性，发展较为缓慢，成为目前农业传感器领域研究的重点。国内外农业传感器研究机构，希望解决的关键性问题就是利用传感器对土壤进行低成本、大面积、快速、原位土壤肥力速测。采用电子以及电磁学等方法对土壤的电阻以及电容等参数进行测量，很容易受土壤组成的影响。利用电磁波对土壤进行测量可以对土壤的结构以及物理化学性质等进行测量，但土壤成分对电磁波的吸收往往导致测量误差较大。电化学方法可以对土壤中的某些离子等进行测量，但是这些测量方法都有所局限，因而，原位测量传感器在国际范围中都是研究的难点。想要对其信息进行精准的探测，就必须在其测量技术、计量模型上有一定程度上的突破。
[0003]光学检测技术具有高灵敏、宽量程、系统集成度高等特点，尤其纳米荧光检测材料技术能够针对不同目标离子，合成具有荧光宽色度演变和宽光谱发射能力的纳米材料，基于纳米材料探针的设计能够发展出剂量敏感、选择性和灵敏性好、稳定可重复的土壤离子痕量检测技术。但这种检测方式目前主要依赖实验室操作，使用光学仪器读取信号，操作繁琐，自动化程度低。
[0004]因此，如何构建一种自动化程度高、高效简便、精准快速的土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片是土壤离子原位检测研究中亟待解决的问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片及方法，该用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片及方法能够解决现有技术中的不足，利用离心力驱动和控制反应，实现了多种土壤离子的同步检测，减少了人工参与过程，具有高效简便、精准快速的特点。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
[0007]本专利技术涉及一种用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片，包括依次设置的盖板层和通道层。
[0008]所述通道层包括通道层主体、设置在通道层主体顶部中间的待测液主存储池以及设置在通道层主体顶部且沿待测液主存储池外周均匀分布的若干通道分支；所述通道分支包括待测液副存储池、检测液存储池、反应池、主通道和检测池；所述待测液副存储池与待测液主存储池相连通；所述待测液副存储池和检测液存储池之间设有毛细微阀一，待测液副存储池和检测液储存池通过毛细微阀一连接后与反应池的一端相连，反应池的另一端与主通道的一端相连通，主通道的另一端通过毛细微阀二与检测池相连。
[0009]进一步的，所述盖板层和通道层键合连接。
[0010]进一步的，所述检测液存储池中预置有检测溶液。
[0011]进一步的，所述盖板层包括盖板层主体和开设在盖板层主体中间的待测液定量进样孔；所述待测液定量进样孔与待测液主存储池相连通。
[0012]所述盖板层主体上还开设有待测液导流槽、检测液进样孔和可视窗；所述待测液导流槽、检测液进样孔、可视窗以及通道分支的数量相等；所述检测液进样孔与反应池一一对应设置，且检测液进样孔与对应的反应池相连通；所述可视窗与检测池一一对应设置，可视窗位于对应的检测池的正上方；所述待测液导流槽的一端与待测液定量进样孔相连通，另一端设有存储池，存储池的一侧设有与存储池相连通的通气孔。
[0013]进一步的，所述主通道为螺旋形或蜿蜒形状，所述蜿蜒形状由连续的多个折返形状形成。
[0014]进一步的，所述检测池的一侧设有与检测池相连通的通气通道；所述通气通道与通气孔一一对应设置，且通气通道与对应的通气孔相连通。
[0015]进一步的，所述通道层主体的背部中间开设有芯片固定孔。
[0016]进一步的，所述可视窗包括开设在盖板层主体上的贯穿孔和安装在贯穿孔中的光学透性薄膜。
[0017]本专利技术还涉及一种上述微流控芯片的工作方法，该方法包括以下步骤：
[0018](1)微流控芯片的安装：将离心式微流控芯片安装在离心检测仪上。
[0019](2)待测液的注入及流动：向待测液定量进样孔中加入待测液，启动离心检测仪，离心检测仪带动微流控芯片以转速A1旋转T1秒，在微流控芯片转动过程中，待测液先由待测液定量进样孔流动到待测液主存储池中，再由待测液主存储池流动到各个待测液副存储池中，待测液定量进样孔中多余的待测液沿着各个待测液导流槽流动到各个待测液导流槽末端的存储池中；A1的取值为200转/分钟，T1的取值为30。
[0020](3)一次混合与反应：增加离心检测仪转速，离心检测仪带动微流控芯片以转速A2旋转T2秒，在微流控芯片转动过程中，待测液和检测溶液分别由待测液副存储池和检测液存储池通过毛细微阀一流动到反应池中，在反应池中，待测液与检测溶液混合得到混合液，待测液中的待检测离子与检测溶液发生反应；A2的取值为800转/分钟，T2的取值为10。
[0021](4)二次混合与反应：离心检测仪停止工作，反应池中的混合液流入主通道中，在主通道中混合液中的待测液与检测溶液进一步混合与反应，并流动到主通道与检测池之间的毛细微阀二处。
[0022](5)混合与反应完成：再次启动离心检测仪，离心检测仪带动微流控芯片以转速A3旋转T3秒，在微流控芯片转动过程中，位于主通道与检测池之间的混合液穿过毛细微阀二流入到检测池中。A3的取值为1500转/分钟，T3的取值为20。
[0023]进一步的，不同的检测液存储池中预置有检测不同离子的检测溶液。
[0024]和现有技术相比，本专利技术的优点为：
[0025]本专利技术所述的用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片及方法，利用多级毛细微阀结构解决待测液与检测液的流动控制问题，利用离心力驱动实现反应和检测过程的精准可控，解决原位检测难以自动简便、精准快速的问题，从而能够实现样品注入系统后即时获取检测数据的现场快检技术效果。本专利技术中的探针采用纳米材料制成，将该探针与微流控相结合来对土壤中的多种离子进行同步检测，利用纳米材料对离子的特异性反应和
反应前后的荧光变化，就可以即时获得土壤中离子种类和浓度信息。这种技术具有离子特异性识别能力，有效解决了土壤中多种离子同步检测问题，同时荧光检测方法能够消除可见光波段干扰，提高离子检测的灵敏度和可靠性。本专利技术所述的离心式微流控芯片实现了土壤多种离子的同步检测，能够高效简便、精准快速地获得土壤中离子种类和浓度信息，丰富和发展了现代农业传感器自动化获取和感知技术。
附图说明
[0026]图1是本专利技术中离心式微流控芯片的结构示意图；
[0027]图2是本专利技术中盖板层的结构示意图；
[0028]图3是本专利技术中通道层的结构示意图。
[0029]其中：
[0030]1、盖板层，11、待测液定量进样孔，12、待测液导流槽，13、检测液进样孔，14、通气孔，15、可视窗，2、通道层，21、待测液主存储池，22、待测液副存储池，本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片，其特征在于：包括依次设置的盖板层和通道层；所述通道层包括通道层主体、设置在通道层主体顶部中间的待测液主存储池以及设置在通道层主体顶部且沿待测液主存储池外周均匀分布的若干通道分支；所述通道分支包括待测液副存储池、检测液存储池、反应池、主通道和检测池；所述待测液副存储池与待测液主存储池相连通；所述待测液副存储池和检测液存储池之间设有毛细微阀一，待测液副存储池和检测液储存池通过毛细微阀一连接后与反应池的一端相连，反应池的另一端与主通道的一端相连通，主通道的另一端通过毛细微阀二与检测池相连。2.根据权利要求1所述的用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片，其特征在于：所述盖板层和通道层键合连接。3.根据权利要求1所述的用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片，其特征在于：所述检测液存储池中预置有检测溶液。4.根据权利要求1所述的用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片，其特征在于：所述盖板层包括盖板层主体和开设在盖板层主体中间的待测液定量进样孔；所述待测液定量进样孔与待测液主存储池相连通；所述盖板层主体上还开设有待测液导流槽、检测液进样孔和可视窗；所述待测液导流槽、检测液进样孔、可视窗以及通道分支的数量相等；所述检测液进样孔与反应池一一对应设置，且检测液进样孔与对应的反应池相连通；所述可视窗与检测池一一对应设置，可视窗位于对应的检测池的正上方；所述待测液导流槽的一端与待测液定量进样孔相连通，另一端设有存储池，存储池的一侧设有与存储池相连通的通气孔。5.根据权利要求1所述的用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片，其特征在于：所述主通道为螺旋形或蜿蜒形状，所述蜿蜒形状由连续的多个折返形状形成。6.根据权利要求4所述的用于土壤多种离子同步检测的离心式微流控芯片，其特征在于：所述检测池的一侧设有与检测池相连通的通气通道...

【专利技术属性】
技术研发人员：常永嘉，王儒敬，陈翔宇，张俊卿，陈江宁，刘洋，宿宁，肖家浩，苏阳阳，李梦雅，张家宝，刘鹏，陆勤雯，
申请(专利权)人：中科合肥智慧农业协同创新研究院，
类型：发明
国别省市：