[發(fā)明專利]水下實時微流控芯片生化檢測裝置及其檢測方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410198636.1
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103954736A
• 公開（公告）日: 2014-07-30
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 王俊生;李冬青;潘新祥;孫野青
• 申請（專利權(quán)）人: 大連海事大學
• 主分類號: G01N33/18
• 分類號: G01N33/18;G01N27/26;G01N21/00;G01N1/10
• 代理公司: 大連東方專利代理有限責任公司 21212
• 代理人: 李洪福

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及海洋生態(tài)環(huán)境檢測技術(shù)，特別是一種水下實時微流控芯片生化檢測裝置及其檢測方法。

背景技術(shù)

隨著陸地資源的不斷緊張和環(huán)境的不斷惡化，開發(fā)海洋資源和保護海洋環(huán)境已成為世界各國海洋事業(yè)的重要任務(wù)。海洋環(huán)境是海洋生物生存和發(fā)展的基本條件，海洋環(huán)境的任何改變都有可能導(dǎo)致海洋生態(tài)系統(tǒng)和生物資源的變化。目前，海洋環(huán)境污染日趨嚴重，重金屬、有機物、營養(yǎng)鹽和大量的放射性物質(zhì)等進入海洋，導(dǎo)致海洋生態(tài)系統(tǒng)和生物資源和能量分布狀態(tài)發(fā)生巨大變化，赤潮、厄爾尼諾、海岸侵蝕、海平面升降等災(zāi)害也頻頻出現(xiàn)。因此必須積極發(fā)展海洋生態(tài)環(huán)境監(jiān)測技術(shù)，及時了解海洋生態(tài)系統(tǒng)的演替趨勢。

目前海洋生態(tài)環(huán)境的監(jiān)測平臺及方法主要有：實驗室測量法、直接測量法和微型實驗室法。

實驗室測量法是把海水樣品帶到實驗室等環(huán)境下利用實驗室內(nèi)的設(shè)備對海水樣品進行檢測的一種方法，該方法參數(shù)測量準確、測量參數(shù)較多，但在海水樣品運輸途中易受到周圍環(huán)境的影響，改變海水樣品原來的狀態(tài)，其檢測結(jié)果不如水下實時在線檢測儀器的可靠性高。

直接測量法是利用傳感器技術(shù)在水下直接測量污染參數(shù)，該方法具有結(jié)構(gòu)比較簡單、可以快速檢測、耗電較低和使用方便等優(yōu)點。但由于傳感器技術(shù)上的原因，傳感器技術(shù)無論其種類、測量參數(shù)、測量準確度仍停留在水文氣象等常規(guī)參數(shù)測量水平上，反映海洋環(huán)境污染程度的水質(zhì)生物狀態(tài)及物理化學參數(shù)測量的傳感器還有待于發(fā)展。

微型實驗室法是把目前實驗室內(nèi)行之有效的分析方法搬到水下，研制類似于水下微型實驗室的儀器，把海水抽到儀器內(nèi)進行檢測。如美國蒙特雷灣水族館(MBARI)研制的滲透式分析儀、德國ME公司研制的APP4004型壓力平衡式分析儀、英國WIS公司研制的壓力平衡NAS-2EN型分析儀、英國Chelsea儀器有限公司研制的采用流動分析技術(shù)的監(jiān)測儀等，這些儀器雖然可以在水下自動監(jiān)測，但這些儀器結(jié)構(gòu)龐大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、價格昂貴、不能集成便攜。

綜上分析，目前海洋環(huán)境監(jiān)測的大部分方法存在著只能對水文氣象和水質(zhì)等常規(guī)參數(shù)進行測量，不能對水質(zhì)生物狀態(tài)及物理化學參數(shù)進行檢測的問題。而且設(shè)備龐大、價錢昂貴、耗時費力、受許多外界條件制約、鑒定指標不穩(wěn)定。一種簡單便捷、水下實時現(xiàn)場水質(zhì)生物狀態(tài)及物理化學參數(shù)在線檢測、并同時能對水文和水質(zhì)等基本參數(shù)進行檢測的技術(shù)是海洋生態(tài)環(huán)境檢測方法領(lǐng)域中急需解決的關(guān)鍵問題。

發(fā)明內(nèi)容

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本發(fā)明要設(shè)計一種可以實現(xiàn)水下現(xiàn)場實時檢測、設(shè)備成本低廉、工作量小且鑒定指標穩(wěn)定的水下實時微流控芯片生化檢測裝置及其檢測方法。

為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的技術(shù)方案如下：一種水下實時微流控芯片生化檢測裝置，包括微流控芯片承載平臺、微流控芯片、檢測組件、數(shù)據(jù)處理組件、水下環(huán)境信息采集組件、自動采樣組件、水下密封艙、數(shù)據(jù)傳輸組件和數(shù)據(jù)顯示組件；所述的微流控芯片承載平臺為無光封閉式結(jié)構(gòu)，所述的微流控芯片和檢測組件固定在微流控芯片承載平臺內(nèi)；所述的自動采樣組件與微流控芯片連接；所述的檢測組件與微流控芯片連接，所述的檢測組件還與數(shù)據(jù)處理組件連接；所述的數(shù)據(jù)處理組件還分別與水下環(huán)境信息采集組件和數(shù)據(jù)傳輸組件連接；所述的數(shù)據(jù)傳輸組件還與數(shù)據(jù)顯示組件連接；所述的微流控芯片承載平臺、微流控芯片、檢測組件、數(shù)據(jù)處理組件、水下環(huán)境信息采集組件和自動采樣組件均封裝在水下密封艙內(nèi)；

所述的微流控芯片由基片和蓋片組成，所述的基片是聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯，所述的蓋片是玻璃片或聚甲基丙烯酸甲酯，二者粘合到一起形成儲液孔、廢液孔、微通道和檢測區(qū)域；

所述的檢測組件包括光電檢測器件和電化學檢測器件；檢測組件信號輸出端與數(shù)據(jù)處理組件連接；

所述的數(shù)據(jù)處理組件包括微弱信號檢測電路、電源驅(qū)動電路、數(shù)據(jù)采集電路和微處理器及其接口電路；

所述的自動采樣組件包括控制閥、導(dǎo)管A、導(dǎo)管B、過濾網(wǎng)和控制閥驅(qū)動電路，所述的導(dǎo)管A的輸出端和導(dǎo)管B的輸入端分別與控制閥連接，導(dǎo)管A的輸入端穿透水下密封艙外殼與海水連接，導(dǎo)管B的輸出端與微流控芯片的儲液孔連接；導(dǎo)管A內(nèi)設(shè)有過濾網(wǎng)；

所述的水下環(huán)境信息采集組件包括溫度傳感器、深度傳感器、鹽度傳感器、定位傳感器和PH傳感器，所述的水下環(huán)境信息采集組件與數(shù)據(jù)處理組件連接。

一種水下實時微流控芯片生化檢測裝置的檢測方法，包括如下步驟：

A、將封裝好的水下密封艙放入海水目標檢測區(qū)域中；