[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

本發明公開了一種PM2.5顆粒收集及實驗觀測的微流控芯片通道裝置，該芯片可以實現各種氣體及其中PM2.5顆粒的收集，實驗裝置與收集裝置的結合有效減少了氣體在收集后的儲存及運輸過程中泄露，滿足了氣體收集和實驗的一體化操作要求。該裝置由主體固體結構、共用入口、凹槽捕獲結構、對稱凹槽陣列、氣體總入口、氣體初步觀測通道、氣體總出口和下底板組成，可在霧霾天氣或實驗環境下通過抽氣裝置直接完成所需氣體及其中PM2.5顆粒的收集及檢測，克服了傳統霧霾收集裝置的復雜和難操作的缺點，其結構簡單，提高了實驗的精確性，增加了實驗方案的靈活性。本發明有利于進行PM2.5含量的精準測量，繼而減小和有效控制汽車尾氣改善環境。

技術領域

本發明涉及一種新型的可用于PM2.5顆粒收集及實驗觀測的微流控芯片通道裝置。本發明屬于微流控技術研究領域。

背景技術

近年來，隨著社會經濟的快速發展，我國環境空氣污染特征發生了顯著變化，由PM2.5所引起的區域性大氣污染問題日趨嚴重，影響人體健康和生態安全，乃至社會經濟的和諧發展。大氣顆粒物是最重要的大氣污染物之一，是大氣中固體和液體顆粒物的總稱。PM2.5對重金屬以及氣態污染物等的吸附作用明顯，對污染物有明顯的富集作用，同時還可成為病毒和細菌的載體，為呼吸道傳染病推波助瀾，對人體健康產生極大危害，且其在大氣中的停留時間長、輸送距離遠，空氣質量引人關注，而汽車尾氣中排放微小顆粒物PM2.5含量對環境的作用一直是人們爭論的焦點。在汽車排放的尾氣中，如何進行PM2.5含量的精準測量，繼而減小和有效控制汽車尾氣改善環境是我們關注的問題。

實驗開展的前提是PM2.5氣體的收集，基于PM2.5顆粒的微流控檢測實驗裝置，增加氣體收集通道，使其在充分收集氣體后可直接開展實驗工作，省去中間氣體運輸更換步驟，保證實驗便捷可靠，極大的節省時間，降低實驗成本。對稱增設多組微凹槽結構，保證了氣體收集的數量。一次性同時進行多組實驗，避免了實驗的偶然性，降低實驗誤差，提高數據的有效可靠性。

發明內容

本發明的目的是實現一種用于PM2.5顆粒收集及實驗觀測微流控芯片裝置，該裝置將各種氣體及其中PM2.5固體顆粒的收集和實驗一體化，其操作簡單，應用范圍廣，具有較高的科研應用價值，其采用的技術方案如下：

一種用于實現PM2.5顆粒收集及實驗觀測微流控芯片裝置，該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和氣體總出口7為主體固體結構1上凹槽或孔洞結構，且各結構為芯片工作時氣體流動區域；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，凹槽內用于捕獲PM2.5固體顆粒的渦胞結構如圖2所示；對稱凹槽陣列4上至少由六個凹槽捕獲結構3組成以實現對PM2.5固體顆粒的多次捕獲；氣體初步觀測通道6長度應大于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；氣體回抽管選用含氟管或聚醚秘酯管以避免PM2.5固體顆粒粘附，氣體回抽裝置選用5-30ml醫用注射器，通過氣體回抽管連接實驗裝置，并利用微流泵均勻回抽大氣，使其氣體從共用入口2進入凹槽捕獲結構3。

所述主體結構1和下底板8均由聚二甲基硅氧烷制作，并通過氧離子上下鍵合固定，下底板8置于主體結構1底部，以支撐芯片主體結構并提供流動空間；

本發明總體工作過程如下：