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专利名称：一种离心式微流控水质检测装置及方法
技术领域：
本发明属水质检测技术领域，特别是涉及ー种离心式微流控水质检测装置及方法。
背景技术：
随着现代エ业的快速发展，各种污染事件层出不穷，污染现象越来越严重，环境污染问题的频频出现，环境监测的含义不断扩大，逐步由エ业污染源监测发展到大环境的监测，即监测的对象不仅仅是污染物、污染因子，还延伸到环境行为，如环境生物、生态监测
等o环境样品的监测包括对环境样品，如土壌、水体、大气，以及固体废弃物、电子垃圾、生物等等的前处理和检测技木。环境样品中水质检测具有样品数量大、需重复操作等特点，水质检测的方法主要有传统的化学方法和现代仪器分析检测。现代生活生产中要求快速地提供污染物的定性定量分析，对检测技术也提出更高的要求，现场、快速、便携、低成本的水质样品分析预处理和检测技术已成为当今水质检测的热点。近年来，分析仪器的微型化已经成为ー个重要的研究方向，微流控技术的发展也因此得到广泛重视。微流控(miCTofluidics)技术是ー种结合样品前处理和检测手段的新兴分析技术，是目前迅速发展的高新技术和多学科交叉科技前沿领域之一，是生命科学、化学科学与信息科学信号检测和处理方法研究的重要技术平台。离心式微流控系统是以微机电加工技术为依托，将化学分析的采样、预处理、衍化、混合及检测等过程中涉及的阀、流动管道、混合反应器、加热器、分离装置、检测器等部件微型化，集成到CD形状的芯片上，以离心カ为液流驱动力，实现对液流检测分析的微流控体系。离心系统能够完成很多操作，例如混合、色谱分离、精确体积的分离和沉淀等。除此之外，透明塑料CD可以制造较大体积的样品室，易于实现吸收或荧光检测。近年来，离心式微流控CD系统以其高通量、高集成化、多重平行分析、便携、易操作、成本低等优点获得了快速发展，在生物医学、药物筛选、卫生检疫、环境检测等领域展示了良好的应用前景。

发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种离心式微流控水质检测装置及方法，用于检测水质样品中的硝酸盐、亚硝酸盐、磷酸盐、硫酸盐、硫化物、总氯、农药、重金属六价铬、钴、铜、银、钾等，所解决的关键技术问题是在离心式微流控芯片上实现水质的多个样品同时检测。本发明解决其技术问题所采用的技术方案是提供一种离心式微流控水质检测装置，包括样品池、检测池、离心式微流控芯片，所述的样品池与检测池之间通过连接通道相连，所述的连接通道内粘贴毛细管，所述的样品池、检测池分别设有通气ロ ；所述的离心式微流控芯片从上到下依次为DVD层A、⑶层、DVD层B，所述的DVD层A与⑶层之间、⑶层与DVD层B之间分别通过双面粘胶薄膜A和双面粘胶薄膜B封合。所述的连接通道宽度为1mm，所述的毛细管内径为75 ii m,采用石英材料制成。所述的双面粘胶薄膜A、双面粘胶薄膜B厚度均为100 u m。所述的DVD层A、⑶层、DVD层B均为未涂层的空白光盘，直径均为120mm，DVD层A、DVD层B厚度为0. 6mm, CD层厚度为I. 2mm。一种离心式微流控水质检测方法，包括下列步骤(I)使用计算机软件SolidWorks、Adobe Illustrator设计离心式微流控芯片的DVD层A、⑶层、DVD层B、双面粘胶薄膜A、双面粘胶薄膜B的结构图形；(2)使用微加工技术加工离心式微流控水质检测装置，刮去机械加工残留的毛刺、 碎屑，使用刻字机加工双面粘胶薄膜A、双面粘胶薄膜B ；(3)将离心式微流控芯片的DVD层A与⑶层之间、⑶层与DVD层B之间分别通过双面粘胶薄膜A、双面粘胶薄膜B封合，并采用冷压技术压紧，固体试剂在DVD层B封合前称量并放入样品池或放入样品池、检测池；(4)将标准溶液和待测水样加入各样品处理单元，并在离心机上与试剂混合、反应、分离；(5)在分光光度计上測定吸光度，并计算結果。所述的步骤2中，微加工技术为计算机数控。所述的步骤3中，固体试剂为NitriVer 3或NitraVer 6或Chromaver 3或PhosVer 3。所述的步骤4中，试剂与标准溶液混合时离心机转速为150转/分，溶液分离时离心机转速为700转/分。有益效果本发明在离心式微流控芯片上实现水质的多个样品同时检测，減少了试剂与样品量的消耗，降低了检测成本，加快了水质样品处理和检测的速度，具有便携、经济、快速的特点。


图I为离心式微流控水质检测装置结构示意图；图2为离心式微流控芯片DVD层A(第一层)不意图；图3为离心式微流控芯片双面粘胶薄膜A示意图；图4为离心式微流控芯片⑶层(第二层)示意图；图5为离心式微流控芯片双面粘胶薄膜B示意图；图6为离心式微流控芯片DVD层B(第三层)示意图；I.样品池2.检测池3.毛细管4.通气ロ
具体实施例方式下面结合具体实施例，进ー步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。如图I至图6所示，本发明ー种离心式微流控水质检测装置，包括样品池I、检测池
2、离心式微流控芯片，所述的样品池I与检测池2之间通过连接通道相连，所述的连接通道内粘贴毛细管3，所述的样品池I、检测池2分别设有通气ロ 4 ;所述的离心式微流控芯片从上到下依次为DVD层A、⑶层、DVD层B，所述的DVD层A与⑶层之间、⑶层与DVD层B之间分别通过双面粘胶薄膜A和双面粘胶薄膜B封合。所述的连接通道宽度为1mm，所述的毛细管3内径为75 ii m,采用石英材料制成。所述的双面粘胶薄膜A、双面粘胶薄膜B厚度均为100 u m。所述的DVD层A、⑶层、DVD层B均为未涂层的空白光盘，直径均为120mm，DVD层A、DVD层B厚度为0. 6mm, CD层厚度为I. 2mm。一种离心式微流控水质检测方法，包括下列步骤(I)使用计算机软件SolidWorks、Adobe Illustrator设计离心式微流控芯片的DVD层A、⑶层、DVD层B、双面粘胶薄膜A、双面粘胶薄膜B的结构图形；(2)使用微加工技术加工离心式微流控水质检测装置，刮去机械加工残留的毛刺、碎屑，使用刻字机加工双面粘胶薄膜A、双面粘胶薄膜B ；(3)将离心式微流控芯片的DVD层A与⑶层之间、⑶层与DVD层B之间分别通过双面粘胶薄膜A、双面粘胶薄膜B封合，并采用冷压技术压紧，固体试剂在DVD层B封合前称量并放入样品池I或放入样品池I、检测池2 ；(4)将标准溶液和待测水样加入各样品处理单元，并在离心机上与试剂混合、反应、分离；(5)在分光光度计上測定吸光度，并计算結果。所述的步骤2中，微加工技术为计算机数控。所述的步骤3中，固体试剂为NitriVer 3或NitraVer 6或Chromaver 3或PhosVer 3。所述的步骤4中，试剂与标准溶液混合时离心机转速为150转/分，溶液分离时离心机转速为700转/分。下面通过4个具体的实施例来进ー步说明本发明实施例I :使用计算机软件SolidWorks、Adobe Illustrator设计离心式微流控水质检测亚硝酸盐的芯片图形。使用计算机数控(CNC)加工各样品池I、检测池2，通气孔4等，用小刀刮去机械加工残留的毛刺、碎屑，分别用自来水、蒸馏水清洗光盘，并用こ醇擦拭光盘表面残留的指纹、油溃等，使用刻字机加工双面粘胶薄膜。将各层小心对齐，粘合，并采用冷压技术压紧。称量NitriVer 3并放入各样品池I中，封合最后ー层DVD，制成检测水中亚硝酸盐的离心式微流控芯片。在样品注入孔处加入IOOii L标准溶液和待测水样，在离心机上150转/分混合,反应IOmin后,在分光光度计上507nm最大吸收波长处测定吸光度，并计算结果。实施例2 :使用计算机软件SolidWorks、Adobe Illustrator设计离心式微流控水质检测硝酸盐的芯片图形。使用计算机数控(CNC)加工各样品池I、检测池2，通气孔4等， 用小刀刮去机械加工残留的毛刺、碎屑，分别用自来水、蒸馏水清洗光盘，并用こ醇擦拭光盘表面残留的指纹、油溃等，使用刻字机加工双面粘胶薄膜。将各层小心对齐，粘合，并采用冷压技术压紧。称量NitraVer 6并放入各样品池I中，NitriVer 3放入各检测池2中，封合最后ー层DVD，制成检测水中硝酸盐的离心式微流控芯片。在样品注入孔处加入IOOyL标准溶液和待测水样，在离心机上150转/分混合、反应，再700转/分离心，将样品池中溶液全部转移至检测池2,混合反应IOmin后,在分光光度计上507nm最大吸收波长处测定吸光度，并计算结果。实施例3 :使用计算机软件SolidWorks、Adobe Illustrator设计离心式微流控水质检测重金属六价铬的芯片图形。使用计算机数控(CNC)加工各样品池I、检测池2，通气孔4等，用小刀刮去机械加工残留的毛刺、碎屑，分别用自来水、蒸馏水清洗光盘，并用こ醇擦拭光盘表面残留的指纹、油溃等，使用刻字机加工双面粘胶薄膜。将各层小心对齐，粘合，并采用冷压技术压紧。称量Chromaver 3并放入各样品池I中,封合最后ー层DVD，制成检 测水中重金属六价铬的离心式微流控芯片。在样品注入孔处加入100 UL标准溶液和待测水样，在离心机上150转/分混合,反应IOmin后,在分光光度计上540nm最大吸收波长处測定吸光度，并计算結果。实施例4 :使用计算机软件SolidWorks、Adobe Illustrator设计离心式微流控水质检测磷酸盐的芯片图形。使用计算机数控(CNC)加工各样品池I、检测池2，通气孔4等，用小刀刮去机械加工残留的毛刺、碎屑，分别用自来水、蒸馏水清洗光盘，并用こ醇擦拭光盘表面残留的指纹、油溃等，使用刻字机加工双面粘胶薄膜。将各层小心对齐，粘合，并采用冷压技术压紧。称量PhosVer 3并放入各样品池I中，封合最后ー层DVD，制成检测水中磷酸盐的离心式微流控芯片。在样品注入孔处加入IOOy L标准溶液和待测水样，在离心机上150转/分混合,反应IOmin后,在分光光度计上880nm最大吸收波长处测定吸光度,并计算结果。
权利要求
1.一种离心式微流控水质检测装置，包括样品池(I)、检测池(2)、离心式微流控芯片，其特征在于所述的样品池(I)与检测池(2)之间通过连接通道相连，所述的连接通道内粘贴毛细管(3)，所述的样品池(I)、检测池(2)分别设有通气ロ(4);所述的离心式微流控芯片从上到下依次为DVD层A、⑶层、DVD层B，所述的DVD层A与⑶层之间、⑶层与DVD层B之间分别通过双面粘胶薄膜A和双面粘胶薄膜B封合。
2.如权利要求I所述的ー种离心式微流控水质检测装置，其特征在于所述的连接通道宽度为1mm，所述的毛细管⑶内径为75 iim,采用石英材料制成。
3.如权利要求I所述的ー种离心式微流控水质检测装置，其特征在于所述的双面粘胶薄膜A、双面粘胶薄膜B厚度均为100 u m。
4.如权利要求I所述的ー种离心式微流控水质检测装置，其特征在于所述的DVD层A、CD层、DVD层B均为未涂层的空白光盘，直径均为120mm，DVD层A、DVD层B厚度为0. 6mm,⑶层厚度为1.2mm。
5.—种离心式微流控水质检测方法，使用如权利要求I所述的ー种离心式微流控水质检测装置，其特征在于，包括下列步骤 (1)使用计算机软件SolidWorks、AdobeIllustrator设计离心式微流控芯片的DVD层A、CD层、DVD层B、双面粘胶薄膜A、双面粘胶薄膜B的结构图形； (2)使用微加工技术加工离心式微流控水质检测装置，刮去机械加工残留的毛刺、碎屑，使用刻字机加工双面粘胶薄膜A、双面粘胶薄膜B ； (3)将离心式微流控芯片的DVD层A与⑶层之间、⑶层与DVD层B之间分别通过双面粘胶薄膜A、双面粘胶薄膜B封合，并采用冷压技术压紧，固体试剂在DVD层B封合前称量并放入样品池(I)或放入样品池(I)、检测池⑵； (4)将标准溶液和待测水样加入各样品处理单元，并在离心机上与试剂混合、反应、分离； (5)在分光光度计上測定吸光度，并计算結果。
6.如权利要求5所述的ー种离心式微流控水质检测方法，其特征在于所述的步骤2中，微加工技术为计算机数控。
7.如权利要求5所述的ー种离心式微流控水质检测方法，其特征在于所述的步骤3中，固体试剂为NitriVer 3 或NitraVer 6 或Chromaver 3 或PhosVer 3。
8.如权利要求5所述的ー种离心式微流控水质检测方法，其特征在于所述的步骤4中，试剂与标准溶液混合时离心机转速为150转/分，溶液分离时离心机转速为700转/分。
全文摘要
本发明涉及一种离心式微流控水质检测装置，包括样品池、检测池、离心式微流控芯片，所述的样品池与检测池之间通过连接通道相连，所述的连接通道内粘贴毛细管；检测方法为设计芯片各层的结构图形；加工离心式微流控水质检测装置，加工双面粘胶薄膜；将芯片各层之间通过双面粘胶薄膜封合并压紧，固体试剂在最后一层封合前称量并放入样品池；将标准溶液和待测水样加入各样品处理单元，并在离心机上与试剂混合、反应、分离；在分光光度计上测定吸光度，并计算结果。本发明在离心式微流控芯片上实现水质的多个样品同时检测，减少了试剂与样品量的消耗，降低了检测成本，加快了水质样品处理和检测的速度，具有便携、经济、快速的特点。
文档编号G01N21/31GK102645413SQ20121008873
公开日2012年8月22日 申请日期2012年3月29日 优先权日2012年3月29日
发明者席永清, 杨昌斌, 杨明 申请人:东华大学