[發(fā)明專利]一種基于微流控芯片的樹木生長狀態(tài)實時檢測裝置與方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201610084877.2
• 申請日: 2016-02-15
• 公開（公告）號: CN105717166B
• 公開（公告）日: 2019-08-27
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 楊寧;沈凱;毛罕平;孫俊;周曉迪
• 申請（專利權(quán)）人: 江蘇大學
• 主分類號: G01N27/07
• 分類號: G01N27/07;B01L3/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明公開一種涉及微流控技術(shù)和樹木檢測技術(shù)的基于微流控芯片的樹木生長狀態(tài)實時檢測裝置與方法，毫米級導管從微流控芯片的主通道引出，引出端各固定連接一個針頭，兩個針頭一上一下插入樹木中的樹木導管內(nèi)；在微流控芯片的主通道上部一側(cè)沿主通道的軸向由上至下等距離設(shè)置三個檢測電級，在主通道下部引出與主通道垂直的壓力檢測通道，在壓力檢測通道的端口設(shè)置一個壓力傳感器；液體流經(jīng)三個檢測電極和供電電極之間，電路板選擇三個檢測電極中的其中一個檢測電極，求出離子濃度；本發(fā)明可以實時檢測樹木導管中的水量，以電導法檢測離子濃度，數(shù)據(jù)準確，可以了解樹木無機鹽濃度是否不正常，檢測數(shù)據(jù)更精確有效。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及微流控技術(shù)和樹木檢測技術(shù).，具體是基于微流控芯片的樹木生長狀態(tài)實時檢測技術(shù)。

背景技術(shù)

樹木生長過程中，其內(nèi)部水分和無機鹽濃度是保障樹木健康生長的必須要素，通過檢測這兩個指標就可以很好的把握樹木生長的情況。然而目前對樹木內(nèi)部水分和無機鹽濃度的檢測方式是先通過人工采樣，再靠人工進行檢測。這種檢測方式不僅效率低下，成本高，而且檢測結(jié)果缺乏實時性，數(shù)據(jù)價值不高，甚至不及時的檢測導致疏于管理，影響樹木生長。

目前，中國發(fā)明專利申請?zhí)枮?01520224038.7的文獻中提出了一種樹木生長狀態(tài)檢測器，使用水氣檢測模塊和PH檢測模塊的組合檢測樹木內(nèi)部水分和PH值來檢測樹木狀況，由于是通過樹木內(nèi)部水分轉(zhuǎn)化的水氣進行檢測，所以外界溫度、濕度等因素會對檢測結(jié)果產(chǎn)生極大影響，數(shù)據(jù)并不能準確表示樹木內(nèi)部的水量。同時該檢測器的檢測并不涉及樹木的離子濃度，忽略了無機鹽對樹木生長的重要影響，對樹木生長狀態(tài)的檢測并不充分。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是針對目前樹木生長檢測存在的問題，提出一種基于微流控芯片的樹木生長狀態(tài)實時檢測裝置與方法，實時檢測樹木內(nèi)部的水量和檢測離子濃度，了解樹木無機鹽濃度是否影響樹木正常生長，檢測結(jié)果精確，結(jié)構(gòu)簡單，操作容易且自動化程度高。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明一種基于微流控芯片的樹木生長狀態(tài)實時檢測裝置采用的技術(shù)方案是：包括殼體和將殼體固定在樹木外表面上的固定裝置，殼體內(nèi)部設(shè)有電路板和微流控芯片，毫米級導管從微流控芯片的主通道引出，引出端各固定連接一個針頭，兩個針頭一上一下插入樹木中的樹木導管內(nèi)；在微流控芯片的主通道上部一側(cè)沿主通道的軸向由上至下等距離設(shè)置三個檢測電級，在第三檢測電極的下方設(shè)置一個供電電極，在主通道下部引出與主通道垂直的壓力檢測通道，在壓力檢測通道的端口設(shè)置一個壓力傳感器；所述三個檢測電級和所述壓力傳感器均連接于電路板。

殼體上設(shè)置開關(guān)和USB2接口，電路板由單片機部分、USB接口模塊、自檢測模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、電導檢測電路、GSM短信模塊和供電與開關(guān)模塊組成，單片機部分分別與USB接口模塊、自檢測模塊、A/D轉(zhuǎn)換模塊、GSM短信模塊和供電與開關(guān)模塊相連，USB接口模塊連接USB接口，A/D轉(zhuǎn)換模塊連接電導檢測電路和壓力傳感器，電導檢測電路分別與供電電極 和三個檢測電極相連，供電與開關(guān)模塊連接開關(guān)。

本發(fā)明一種基于微流控芯片的樹木生長狀態(tài)實時檢測裝置的檢測方法采用的技術(shù)方案是包括以下步驟：

A、樹木的液體通過針頭沿毫米級導管進入微流控芯片的主通道內(nèi)，微流控芯片內(nèi)部的壓力由壓力傳感器檢測傳送電路板，當壓力不正常時，電路板發(fā)送壓力不正常信息報告，當壓力正常時，液體繼續(xù)流動；

B、液體流經(jīng)三個檢測電極和供電電極之間，電路板選擇三個檢測電極中的其中一個檢測電極，只接收所選電極所檢測到的溶液的電導率；

C、電路板根據(jù)式L = A ∑ (Xi * Ci) / I 求出離子濃度Ci，L為液體的電導率，A為電極面積，I為兩個電極之間的垂直距離，Ci為離子i的濃度，Xi為離子i的摩爾電導率，將所求的離子濃度Ci與正常離子濃度范圍相比較，如果離子濃度Ci在正常離子濃度范圍內(nèi)，電路板不發(fā)送信息報告，液體繼續(xù)流動，反之，則發(fā)送信息報告。