[實用新型]微流控化學發光檢測裝置

有效

• 申請號: 202021874014.3
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN212780531U
• 公開（公告）日: 2021-03-23
• 發明（設計）人: 林金明;張強
• 申請（專利權）人: 清華大學
• 主分類號: G01N21/76
• 分類號: G01N21/76;B01L3/00
• 代理公司: 北京鴻元知識產權代理有限公司 11327
• 代理人: 王迎;袁文婷

本實用新型提供一種微流控化學發光檢測裝置，其中的裝置包括化學發光檢測系統以及設置在化學發光檢測系統內的微流控系統；其中，微流控系統包括微流控芯片、與微流控芯片連接的待測水樣，以及與微流控芯片連接且與待測水樣對應的反應檢測物；待測水樣及反應檢測物均注入微流控芯片內，在微流控芯片內發生反應并產生發光信號；化學發光檢測系統用于實時監測發光信號，以實現對待測水樣的在線BOD檢測。利用上述實用新型能夠實現水樣的在線實時BOD₅監測，檢測速度快、質量高。

技術領域

本實用新型涉及水體生化需氧量測量技術領域，更為具體地，涉及一種微流控化學發光檢測裝置。

背景技術

有機物質是水體中的重要污染物之一，他們能在微生物的催化作用下被氧氣氧化，導致水體缺氧，進而造成水中生物的死亡引起水體腐敗。因此，生化需氧量(BOD)是評價水體有機物污染的重要指標，由于自然水體中氧氣消耗是一個緩慢的過程，衡量BOD總量需要幾十乃至上百天的時間，操作不便。因此研究者們采用一定時間內的BOD來衡量水質，包括五日生化需氧量BOD₅，七日化學需氧量BOD₇，相應的還有BOD₁₀及BOD₂₀等。目前廣泛使用的標準是BOD₅。

現有的BOD₅的測定方法主要包括接種稀釋法、升溫法、活性污泥曝氣降解法、生化傳感器法等。其中，接種稀釋法作為標準測定方法，其雖然準確度高，但需要5天的測量時常并始終保持恒溫(20℃)及氣密性，不便于快速實時檢測。另外，升溫法雖然可以在一定程度上加速反應過程，以2-3天的 BOD即可估算20℃的BOD₅，但所用時間仍然較長。活性污泥曝氣降解法主要是利用過量的活性污泥和不斷通入的氧氣快速分解樣品中的有機物，然后測定樣品反應前后的化學需氧量(未經過活性污泥曝氣樣品的化學需氧量： CODi，活性污泥曝氣后樣品的化學需氧量：CODf)，以此計算生化需氧量 (BOD＝CODi-CODf)，但這種方法操作較為復雜，且需要耗時2h左右。

此外，生化傳感器法作為相對簡便快捷的方法，其主要是通過一系列化學體系的設計，將有機物氧化過程轉化為光電信號：典型的方法有生物熒光法、微生物燃料電池法、生化反應器法。目前，這些方法雖然為快速估測水質BOD打下了重要基礎，但仍需要進一步發展以實現便捷快速分析，為水樣實時監測提供有力工具。

但是，上述各生化傳感器法，需要大型的質譜分析儀器，操作不便；熒光分析需要外界激光系統，結構復雜，光源穩定性(光強、波長等)影響分析過程；此外，電化學分析需要外界電器件，電極污染等不穩定性也會導致分析結果受到影響。

實用新型內容

鑒于上述問題，本實用新型的目的是提供一種微流控化學發光檢測裝置，以解決目前水樣BOD檢測存在的周期長、成本高、效果差等問題。

本實用新型提供的微流控化學發光檢測裝置，包括化學發光檢測系統以及設置在化學發光檢測系統內的微流控系統；其中，微流控系統包括微流控芯片、與微流控芯片連接的待測水樣，以及與微流控芯片連接且與待測水樣對應的反應檢測物；待測水樣及反應檢測物均注入微流控芯片內，在微流控芯片內發生反應并產生發光信號；化學發光檢測系統用于實時監測發光信號，以實現對待測水樣的在線BOD檢測。

此外，優選的結構特征是，反應檢測物包括酵母懸浮液和魯米諾反應體系溶液。

此外，優選的結構特征是，微流控芯片包括相互導通的反應區域和化學發光區域；待測水樣與酵母懸浮液同時注入反應區域，混合并充分反應后輸入化學發光區域；魯米諾反應體系溶液注入化學發光區域并與待測水樣與酵母懸浮液的混合液發生化學反應，以產生發光信號。

此外，優選的結構特征是，反應區域包括類特斯拉閥結構的管路；管路包括至少兩個混合部以及連接相鄰兩混合部的彎折部；混合部包括規則分布的分流節點和對撞混合節點。