[發明專利]一種PM2.5顆粒收集及實驗觀測的微流控芯片通道裝置

有效

• 申請號: 201811653231.7
• 申請日: 2018-12-29
• 公開（公告）號: CN109569753B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 申峰;閆成金;劉趙淼;韓姝曼;杜靜怡;馬泓博
• 申請（專利權）人: 北京工業大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N15/06
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 沈波

1.一種用于實現空氣中PM2.5顆粒收集及觀測的微流控芯片通道裝置，其特征在于：該通道裝置包括主體固體結構(1)、共用入口(2)、凹槽捕獲結構(3)、對稱凹槽陣列(4)、氣體總入口(5)、氣體初步觀測通道(6)、氣體總出口(7)和下底板(8)；

共用入口(2)、凹槽捕獲結構(3)、對稱凹槽陣列(4)、氣體總入口(5)、氣體初步觀測通道(6)、氣體總出口(7)為主體固體結構(1)上凹槽或孔洞結構，且各結構為微流控芯片工作時氣體流動區域；

各個對稱凹槽陣列(4)呈周向分布，各個對稱凹槽陣列(4)的一端連接圓心即氣體總出口(7)；氣體總入口(5)和氣體初步觀測通道(6)對稱布置在兩條對稱凹槽陣列(4)的端部；

凹槽捕獲結構(3)寬度范圍設定在600微米，高度設置在100微米，以充分利用凹槽內渦胞結構實現PM2.5固體顆粒捕獲，凹槽內置有用于捕獲PM2.5固體顆粒的渦胞結構；共用入口(2)與凹槽陣列(4)及凹槽捕獲結構(3)連接；

對稱凹槽陣列(4)上至少設有六個凹槽捕獲結構(3)以實現對PM2.5固體顆粒的多次捕獲，各個凹槽捕獲結構(3)為對稱凹槽陣列(4)的分支結構；

氣體初步觀測通道(6)長度大于0.5厘米，以實現氣體在未進入凹槽捕獲結構(3)前的總固體顆粒含量初步檢測；

通過氣體回抽管連接氣體總出口(7)和微流泵，并利用微流泵均勻回抽大氣；氣體回抽管選用含氟管或聚醚醚酮樹脂管以避免PM2.5固體顆粒粘附，微流泵選用5-30ml醫用注射器，通過氣體回抽管連接通道裝置，并利用微流泵均勻回抽大氣氣體從共用入口(2)進入凹槽捕獲結構(3)；

所述主體固體 結構(1)和下底板(8)通過氧離子上下鍵合固定，下底板(8)置于主體固體結構(1)底部，以支撐微流控芯片主體結構并提供流動空間。

2.根據權利要求1所述的一種用于實現空氣中PM2.5顆粒收集及觀測的微流控芯片通道裝置，其特征在于：所述主體固體結構(1)和下底板(8)由聚二甲基硅烷制成。

3.根據權利要求1所述的一種用于實現空氣中PM2.5顆粒收集及觀測的微流控芯片通道裝置，其特征在于：本裝置的工作過程如下，在霧霾天氣或實驗環境下，將本裝置置于大氣環境中；通過氣體回抽管連接氣體總出口(7)和微流泵，并利用微流泵均勻回抽大氣；由于微流泵回抽作用，對稱凹槽陣列(4)中氣壓降低，引起大氣環境中氣體通過共用入口(2)，再經過氣體初步觀測通道(6)進入對稱凹槽陣列(4)；氣體通過初步觀測通道(6)時，利用高速顯微系統對其中固體顆粒進行拍攝，并通過MATLAB并行分析算法對氣體初步觀測通道(6)中所通過PM2.5固體顆粒進行初步計算；氣體通過初步觀測通道(6)后直接進入凹槽捕獲結構(3)，由于凹槽內存在渦胞結構，當PM2.5固體顆粒運行到凹槽捕獲結構(3)前端附近時將會在凹槽捕獲結構(3)內渦胞作用下直接進入凹槽，實現對PM2.5固體顆粒的捕獲；本裝置設有6組對稱凹槽陣列(4)，可同時滿足多組實驗的進行，收集完氣體后可從氣體總入口(5)通入不同實驗試劑與PM2.5顆粒進行反應實驗，即可滿足同樣工況下不同入口試劑與PM2.5的實驗。