[實用新型]一種微流控分選測量可吸入顆粒物的裝置

有效

• 申請號: 201820684246.9
• 申請日: 2018-05-09
• 公開（公告）號: CN208125571U
• 公開（公告）日: 2018-11-20
• 發明（設計）人: 徐鵬;劉寧;李彬
• 申請（專利權）人: 南京安控易創計算機科技有限公司
• 主分類號: G01N15/06
• 分類號: G01N15/06;B01L3/00
• 代理公司: 南京經緯專利商標代理有限公司 32200
• 代理人: 樓高潮

本實用新型公開了一種微流控分選測量可吸入顆粒物的裝置，該裝置包括射流泵、氣液分離裝置、微流控分選芯片、測量裝置、過濾器和液化劑池；所述微流控分選芯片包括順次連通的進樣口、多級回字形微通道和多個出樣口，所述多個出樣口在多級回字形微通道出口端的分布位置分別與不同粒徑的可吸入顆粒物在多級回字形微通道內所處的平衡位置對應。本實用新型能夠實時準確測量空氣中可吸入顆粒物粒徑的濃度分布譜，裝置結構簡單、集成化程度高，成本低。

技術領域

本實用新型屬于空氣污染物檢測技術領域，涉及一種對可吸入顆粒物進行分選和測量的裝置。

背景技術

環境保護已成為當下社會極為關注的重大議題。近年來，中國不少地區頻頻出現霧霾天氣。霧霾主要由大氣中的二氧化硫、氮氧化合物和可吸入顆粒物所導致，其中可吸入顆粒物是形成霧霾的最主要原因。可吸入顆粒物，簡稱PM10，是指大氣中粒徑小于10微米的顆粒物。當可吸入顆粒物被人體吸入體內后，會沉積在人體的呼吸道、肺泡等位置。顆粒物的粒徑越小，則進入呼吸道的深度越深。粒徑小于等于2.5微米的可吸入顆粒物稱為PM2.5。與PM10相比，PM2.5更容易進入支氣管、肺泡，直至人體的循環系統。PM2.5在肺泡內沉淀后無法排除，會引起和加重呼吸系統和心血管系統方面的疾病。此外，可吸入顆粒物不光本身是一種污染物，它還可以成為重金屬、多環芳烴等有毒有害物質的載體漂浮在空氣中，對人的健康造成嚴重威脅。因而，對空氣中可吸入顆粒物的監測和控制成為人們日益重視的環保課題。

現有的可吸入顆粒物測量方法主要分為重量法、β射線吸收法、光散射法和振蕩天平法。(1)重量法首先收集空氣中粒徑小于10微米的顆粒物而排除粒徑大于10微米的顆粒物。顆粒物被收集在預先恒重的濾膜上，根據采樣前后濾膜重量的變化及采樣空氣體積兩個數值經計算得出原始空氣中顆粒物濃度。(2)β射線是一類具有很強穿透能力的帶電粒子。其穿過一定厚度的吸收層時，射線強度會隨著吸收層厚度的增加而逐漸減弱。(3)光散射法的基本原理是：光照在顆粒物上的反射強度與懸浮顆粒物的質量濃度成正比。(4)振蕩天平法利用了錐形元件振蕩微量天平原理。當濾膜上附著有顆粒物后，錐形元件的振蕩頻率便受到影響。可以通過測量振蕩頻率的變化量來計算顆粒物質量濃度。

目前這四種主流方法各自存在一定的缺陷。重量法雖然是經典方法，但其操作過程工作量大，濾膜需要烘干稱重和人工換紙，自動化程度低。β射線吸收法需要專業人士對輸出信號進行解析。光散射法對于小顆粒的散射信號微弱，測量穩定性不夠理想。振蕩天平法需要對含塵氣流進行除濕處理，但除濕過程會產生由于濕度變化而導致的測量誤差。此外，這幾種方法所用到的儀器設備都比較復雜和昂貴。

實用新型內容

本實用新型所要解決的技術問題是：克服上述現有技術的不足，提出一種基于微流控技術的高通量、高精度、低成本、自動化的可吸入顆粒物分選測量裝置，可將大氣中可吸入顆粒物按粒徑大小進行高精度分選，并利用圖像分析軟件對分選后的顆粒物進行計數，能夠實時準確測量空氣中可吸入顆粒物粒徑的濃度分布譜，裝置結構簡單、集成化程度高，同時有效的降低了設備成本。

本實用新型為解決上述技術問題采用以下技術方案：

一種微流控分選測量可吸入顆粒物的裝置，包括射流泵、氣液分離裝置、微流控分選芯片、測量裝置、過濾器和液化劑池，

其中，所述射流泵的液體入口與液化劑池連通，液體出口與氣液分離裝置的液體入口連通，

所述氣液分離裝置的液體出口與微流控分選芯片的進樣口連通，

所述微流控分選芯片包括順次連通的所述進樣口、多級回字形微通道和多個出樣口，所述多個出樣口在多級回字形微通道出口端的分布位置分別與不同粒徑的可吸入顆粒物在多級回字形微通道內所處的平衡位置對應，所述多個出樣口與測量裝置連通，

所述測量裝置包括樣品池和測量模塊，樣品池收集來自所述出樣口的液體，測量模塊用于對所述液體內的可吸入顆粒物進行測量，樣品池的液體出口與過濾器連通，