一种微流控芯片及其检测污水中多种污染物的应用制造技术

本发明专利技术涉及水质检测精密设备技术领域，具体涉及一种微流控芯片及其检测污水中多种污染物的应用；本发明专利技术芯片制作材料选用聚二甲基硅氧烷，该材料透光性、生物相容性良好以及具有良好的化学惰性、韧性和弹性等特点

【技术实现步骤摘要】
一种微流控芯片及其检测污水中多种污染物的应用


[0001]本专利技术涉及水质检测精密设备
，具体涉及一种微流控芯片及其检测污水中多种污染物的应用。

技术介绍

[0002]当前，水环境事件频发，已成为全球性环境问题之一。污水中常见的污染物主要分为固体悬浮物、有机物、微生物、溶解无机物和重金属等。水质污染问题由于水源分布广泛、污染物种类繁多等特点，对于检测仪器的便携高效集成方面有较高要求，近年来研究者们将微流控芯片技术引入水质检测中，但存在一些缺点：
[0003]1、需要单向阀和泵来控制流体，成本高难控制。
[0004]2、对操作工要求具备较高的专业能力，不利于现场诊断检测。
[0005]3、芯片重复多次利用，不便清洗，容易造成通道堵塞。
[0006]4、同一块芯片上不能同时检测多种类型污染物。
[0007]5、试剂用量大，产生的废液量大，测试成本高，对环境造成一定程度污染。
[0008]6、检测周期长，速度慢，设备昂贵，不利于广泛使用。

技术实现思路

[0009]本专利技术针对现有技术存在的上述缺点和不足，提供了一种便携、高效、集成、能同时检测多种污染物的芯片设计，包括可以检测氨氮、农药、细菌、微塑料和重金属等指标的微流控芯片。
[0010]为了达到上述技术目的，本专利技术是通过以下技术方案实现的：
[0011]一种微流控芯片，包括芯片基底、芯片盖片、芯片本体，所述芯片基底、芯片盖片、芯片本体都为圆盘形；其特征在于：
[0012]所述芯片本体分为五组扇形芯片，所述芯片本体包括液体通道、进样口、圆形试剂区、方形试剂区、椭圆试剂区、检测池、出气口、混合通道、进气口；
[0013]所述芯片本体均分为若干大小相同的扇形芯片，多组所述扇形芯片分别用于检测污水中多种污染物。
[0014]优选的，所述芯片基底、芯片盖片、芯片本体直径均为100mm，进样口、出气口、进气口、圆形试剂区直径均为0.80mm，混合通道宽度为0.5mm，混合通道两侧锯齿形结构由边长为50um正方体组成，检测池直径为3mm，方形试剂区边长均为0.6mm，椭圆试剂区长轴直径0.6mm，短轴直径0.2mm。
[0015]优选的，所述芯片本体均分为5个大小相同、角度均为72
°
的扇形芯片，五组所述扇形芯片分别为用于检测污水中微塑料的芯片Ⅰ、用于检测污水中氨氮的芯片Ⅱ，用于检测污水中农药的芯片Ⅲ，用于检测污水中细菌的芯片Ⅳ，用于检测污水中金属离子的芯片
Ⅴ
。
[0016]优选的，所述芯片基底、芯片盖片、芯片本体都采用聚二甲基硅氧烷材料制成，加工方式包括但不限于软光刻、高温；所述检测池与各组试剂区相应预埋有经过冻干处理的
各种检测试剂；所述混合通道都设有锯齿形结构；圆盘形芯片盖片对应的进样口和进气口、出气口都设置有相应的开口。
[0017]进一步的，提出一种微流控芯片在同时检测污水中多种污染物的应用。
[0018]优选的，所述微流控芯片检测污水中微塑料的方法，包括以下步骤：
[0019]S1.1：以扇形芯片Ⅰ上的液体微通道作为实验基管，并在离检测池1mm贴上长10mm、宽3mm的铜片，形成单电极TENG传感器；
[0020]S1.2：将采集到的污水通过液体注射器从进样口注入液体微通道，当液体已经完全经过该液体微通道时，在气体注射器中通过进气口注入空气，同时启动微量注射泵一和微量注射泵二；
[0021]S1.3：当气体和液体同时移动，经过液滴发生器时形成了一段液柱、一段气体；
[0022]S1.4：将铜片贴于离检测池1mm处采集信息，水分子在气液混合液体通道通过铜片时，由于摩擦起电和静电感应原理，一个水分子会分解成一个H+、OH
‑
并携带一个电子，电子被铜片所吸附，从液体微通道内壁转移到外壁；
[0023]S1.5：通过TENG将采集到的电信号合成有规律的线谱，通过采集卡NIusb
‑
6211传递到电脑中进行分析；
[0024]S1.6：液体产生的电信号是基于摩擦起电和静电感应原理，微塑料进入液体时会吸附水中电子，从而导致输出电信号发生变化；
[0025]S1.7：根据输出的电压信号的变化趋势和幅值来检测污水中是否含有微塑料的存在。
[0026]优选的，所述微流控芯片检测污水中氨氮的方法，包括以下步骤：
[0027]S2.1：在扇形芯片Ⅱ设有的第一圆形试剂区内预置冻干后的催化剂亚硝基铁氰化钠试剂；
[0028]S2.2：在扇形芯片Ⅱ设有的第二圆形试剂区内预置冻干后的柠檬酸钠混合试剂；
[0029]S2.3：在扇形芯片Ⅱ设有的方形试剂区内预置冻干后的水杨酸钠试剂；
[0030]S2.4：在扇形芯片Ⅱ设有的椭圆试剂区内预置冻干后的次氯酸钠试剂；
[0031]S2.5：用微量注射器将待测水样在一定速度下不断地从进样口泵入芯片本体；
[0032]S2.6：待溶液与试剂充分混合反应后，再在检测池观测颜色变化，判断污水中是否含有氨氮。
[0033]优选的，所述微流控芯片检测污水中农药的方法，包括以下步骤：
[0034]S3.1：在扇形芯片Ⅲ设有的方形试剂区内预置冻干后的乙酰胆碱酯酶液和显色剂2
‑
硝基苯甲酸；
[0035]S3.2：在扇形芯片Ⅲ设有的圆形试剂区内预置冻干后的乙酰胆碱硫化物；
[0036]S3.3：用微量注射器将待测水样在一定速度下不断地从进样口泵入芯片本体；
[0037]S3.4：待溶液与试剂充分混合反应后，再在检测池通过颜色深浅的区别判断农药的存在情况。
[0038]优选的，所述微流控芯片检测污水中细菌的方法，包括以下步骤：
[0039]S4.1：在扇形芯片Ⅳ设有的圆形试剂区内预置冻干后的质量分数为2％二水合柠檬酸三钠次甲基蓝染液；
[0040]S4.2：用微量注射器将待测水样在一定速度下不断地从进样口泵入芯片；
[0041]S4.3：待溶液与试剂充分混合反应后，再在检测池通过颜色变化情况来判断细菌的存在情况。
[0042]优选的，所述微流控芯片检测污水中金属离子的方法，包括以下步骤：
[0043]S5.1：在扇形芯片
Ⅴ
设有的方形试剂区内预置冻干后的氯化铵
‑
氨水试剂；
[0044]S5.2：在扇形芯片
Ⅴ
设有的圆形试剂区内预置冻干后的双环己酮草酰二腙试剂；
[0045]S5.3：用微量注射器将待测水样在一定速度下不断地从进样口泵入芯片本体；
[0046]S5.4：待溶液与试剂充分混合反应后，再在检测池通过颜色变化判断金属离子的存在情况。
[0047]本专利技术的有益效果是：
[0048]本专利技术提供的一种微流控芯片及其检测污水中多种污染物的应用，检测污水中的重金属、农药、细菌和氨氮时需在本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，包括芯片基底、芯片盖片、芯片本体，所述芯片基底、芯片盖片、芯片本体都为圆盘形；其特征在于：所述芯片本体分为五组扇形芯片，所述芯片本体包括液体通道、进样口、圆形试剂区、方形试剂区、椭圆试剂区、检测池、出气口、混合通道、进气口；所述芯片本体均分为若干大小相同的扇形芯片，多组所述扇形芯片分别用于检测污水中多种污染物。2.如权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述芯片基底、芯片盖片、芯片本体直径均为100mm，进样口、出气口、进气口、圆形试剂区直径均为0.80mm，混合通道宽度为0.5mm，混合通道两侧锯齿形结构由边长为50um正方体组成，检测池直径为3mm，方形试剂区边长均为0.6mm，椭圆试剂区长轴直径0.6mm，短轴直径0.2mm。3.如权利要求2所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述芯片本体均分为5个大小相同、角度均为72
°
的扇形芯片，五组所述扇形芯片分别为用于检测污水中微塑料的芯片Ⅰ、用于检测污水中氨氮的芯片Ⅱ，用于检测污水中农药的芯片Ⅲ，用于检测污水中细菌的芯片Ⅳ，用于检测污水中金属离子的芯片
Ⅴ
。4.如权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于：所述芯片基底、芯片盖片、芯片本体都采用聚二甲基硅氧烷材料制成，加工方式包括但不限于软光刻、高温；所述检测池与各组试剂区相应预埋有经过冻干处理的各种检测试剂；所述混合通道都设有锯齿形结构。5.基于权利要求1
‑
4任意一项所述的微流控芯片在同时检测污水中多种污染物的应用。6.如权利要求5所述的应用，其特征在于：所述微流控芯片检测污水中微塑料的方法，包括以下步骤：S1.1：以扇形芯片Ⅰ上的液体微通道作为实验基管，并在离检测池1mm贴上长10mm、宽3mm的铜片，形成单电极TENG传感器；S1.2：将采集到的污水通过液体注射器从进样口注入液体微通道，当液体已经完全经过该液体微通道时，在气体注射器中通过进气口注入空气，同时启动微量注射泵一和微量注射泵二；S1.3：当气体和液体同时移动，经过液滴发生器时形成了一段液柱、一段气体；S1.4：将铜片贴于离检测池1mm处采集信息，水分子在气液混合液体通道通过铜片时，由于摩擦起电和静电感应原理，一个水分子会分解成一个H+、OH
‑
并携带一个电子，电子被铜片所吸附，从液体微通道内壁转移到外壁；S1.5：通过TENG将采集到的电信号合成有规律的线谱，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王小华，龙威，林婷婷，刘文楷，向琴，冯朗，桂浦腾，王杰，印玉廷，乔妍，王萍，王鹏洋，刘云龙，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：