[發(fā)明專利]一種基于微流控芯片觀測絮體污泥的裝置及方法

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• 申請?zhí)枺?/td>: 202110459661.0
• 申請日: 2021-04-27
• 公開（公告）號: CN113484496A
• 公開（公告）日: 2021-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蘇饋足;劉紅生;胡真虎;王偉;袁守軍;汪炎;周偉;梅紅;錢軍
• 申請（專利權(quán)）人: 合肥工業(yè)大學;東華工程科技股份有限公司
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24;B01L3/00
• 代理公司: 安徽省合肥新安專利代理有限責任公司 34101
• 代理人: 何梅生

1.一種基于微流控芯片觀測絮體污泥的裝置，其特征在于，包括營養(yǎng)基質(zhì)裝置(1)、第一給料機構(gòu)(3)、蠕動管(2)、第二給料機構(gòu)(4)、原液儲放容器(5)、進樣管(6)、微流控芯片(12)、觀測件(7)、上位計算機(10)、出液管(8)、收集裝置(9)、數(shù)據(jù)傳輸線(11)，其中：

微流控芯片(12)具有第一入口、第二入口和出口，營養(yǎng)基質(zhì)裝置(1)用于儲放營養(yǎng)基質(zhì)，營養(yǎng)基質(zhì)裝置(1)通過蠕動管(2)與微流控芯片(12)的第一入口連通，第一給料機構(gòu)(3)用于將營養(yǎng)基質(zhì)裝置(1)中的營養(yǎng)基質(zhì)傳送至微流控芯片(12)的第一入口；

原液儲放容器(5)用于儲放污泥絮體樣本，原液儲放容器(5)通過進樣管(6)與第二入口連通，第二給料機構(gòu)(4)用于將污泥絮體樣本從原液儲放容器(5)中傳送至微流控芯片(12)的第二入口；

出液管(8)的一端與微流控芯片(12)的出口連接，另一端連入收集裝置(9)；

觀測件(7)用于對微流控芯片(12)內(nèi)物質(zhì)進行觀測，上位計算機(10)與觀測件(7)通過數(shù)據(jù)傳輸線(11)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微流控芯片觀測絮體污泥的裝置，其特征在于，營養(yǎng)基質(zhì)裝置(1)還包括給氧機構(gòu)，給氧機構(gòu)用于對燒杯內(nèi)的營養(yǎng)基質(zhì)給氧。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的基于微流控芯片觀測絮體污泥的裝置，其特征在于，給氧機構(gòu)為曝氣泵。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微流控芯片觀測絮體污泥的裝置，其特征在于，第一給料機構(gòu)(3)為蠕動泵，蠕動管(2)通過聚四氟細管與微流控芯片(12)的第一入口連接。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微流控芯片觀測絮體污泥的裝置，其特征在于，原液儲放容器(5)為注射器，第二給料機構(gòu)(4)為微型注射泵。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于微流控芯片觀測絮體污泥的裝置，其特征在于，觀測件(7)為奧林巴斯熒光倒置顯微鏡。

7.一種基于微流控芯片觀測絮體污泥的方法，其特征在于，探究污泥絮體初始顆粒化受剪切力的影響包括如下步驟：

步驟1在原液儲放容器(5)中放置污泥絮體樣本，在營養(yǎng)基質(zhì)裝置(1)中放置營養(yǎng)基質(zhì)；

步驟2通過第一給料機構(gòu)(3)使營養(yǎng)基質(zhì)裝置(1)中的營養(yǎng)基質(zhì)輸送至微流控芯片(12)中并填滿微流控芯片通道(13)，隨后關(guān)閉第一給料機構(gòu)(3)；

步驟3打開奧林巴斯熒光倒置顯微鏡，選擇顯微鏡明場模式，使奧林巴斯熒光倒置顯微鏡的物鏡對準微流控芯片(12)，打開連接熒光倒置顯微鏡的上位計算機(10)，在計算機上運行cellSensStandard軟件；

步驟4通過第二給料機構(gòu)(4)將污泥絮體樣本勻速推入微流控芯片(12)中，然后關(guān)閉第二給料機構(gòu)(4)，通過移動微流控芯片(12)、調(diào)節(jié)熒光倒置顯微鏡的焦距以及物鏡倍數(shù)，觀察到芯片內(nèi)部通道5處成功捕獲到大小合適、成像清晰的污泥絮體；

步驟5啟動第一給料機構(gòu)(3)，使營養(yǎng)基質(zhì)勻速進入微流控芯片(12)中，隨后每隔1h通過計算機軟件cellSensStandard對監(jiān)測的5處污泥絮體進行編號并拍照；

步驟6重復(fù)上述步驟，獲得50處污泥絮體對象連續(xù)12小時的生長圖像；

步驟7重復(fù)上述步驟1-步驟6，并通過改變?nèi)鋭颖帽幂S轉(zhuǎn)速改變步驟5中營養(yǎng)基質(zhì)進入微流控芯片(12)的速度，獲得在不同流速下污泥絮體的生長圖像；

步驟8將所有污泥絮體對象在步驟6中不同流速下的所有時間點上的照片進行圖像處理，觀察并分析污泥絮體初始顆粒化受剪切力的影響。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于微流控芯片觀測絮體污泥的方法，其特征在于，第一給料機構(gòu)(3)為蠕動泵。

9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于微流控芯片觀測絮體污泥的方法，其特征在于，步驟5中蠕動泵泵軸轉(zhuǎn)速分別為0.5rmp、1rmp、1.5rpm、2.0rmp、2.5rmp和3.0rmp。

10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于微流控芯片觀測絮體污泥的方法，其特征在于，營養(yǎng)基質(zhì)溶液為按照COD：N：P＝100：5：1的比例配制COD濃度為500mg/L的營養(yǎng)基質(zhì)溶液，且基質(zhì)所含溶解氧為7-8mg/L。