CN108704684A - 一种检测用多层微流控芯片的使用方法 - Google Patents

一种检测用多层微流控芯片的使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种检测用多层微流控芯片的使用方法，其特征在于，使用方法包含如下步骤：第一步选择芯片规格；第二步芯片准备；第三步组装密闭；第四步加样检测；第五步拆卸清洗。本发明的有益效果是，芯片规格多，能够满足多种重金属同时检测的需要，芯片组装方便，实验方法简单；芯片拆卸操作容易，方便清洗和更换过滤装置等，有利于现场检测。

Description

一种检测用多层微流控芯片的使用方法
技术领域
本发明涉及一种多层微流控芯片的使用方法，具体讲是一种利用显色法快速检测石油废水中重金属离子浓度的多层微流控芯片的使用方法。
技术背景
随着社会经济的发展，社会环境所受到的污染也越来越多，石油废水是当今社会的污染源之一。在石油废水中含有大量的油物质、重金属等有毒有害物质，会间接的对人体健康造成危害。当今社会，石油废水中重金属的检测倍受欢迎。由于目前此类检测的仪器体积大，操作复杂，大多存在不能满足现场快速检测的缺点。
因此，为实现现场取样，快速样品除杂、纯化，一体化检测的目的，利用微流控芯片技术，发明设计一种能够一次检测多种重金属离子的芯片及其使用方法，是及其需要的。
发明内容
本发明的目的在于提供一种检测用多层微流控芯片的使用方法。以满足石油废水中的多种重金属离子的快速检测，方便环境保护的现场检测和现场监测控制。
本使用新型的技术方案为：一种检测用多层微流控芯片的使用方法，使用的芯片主要由第一层基片过滤装置、第二层基片吸收装置、第三层基片反应装置三部分组成。所述芯片呈圆形或矩形，由三层形状和尺寸大小一致的、透明材质的基片贴合在一起，用固定针通过固定孔固定，并能够拆卸。
所述第一层基片，在圆形或矩形的基片一侧上面加工有进样口，进样通道的一端连接进样口。进样通道依次穿过、围绕芯片边缘加工的波浪沉淀池、网格沉淀池、和凹坑沉淀池后，其另一端与漫流池连通。漫流池的底部水平面低于进样通道的底部水平面。在圆形或矩形第一层基片的中间部位加工有贯通第一层基片底部的出样口，出样口内加工有滤网卡槽，滤网卡槽安装有凹面型的过滤网。所述进样口的直径尺寸大于进样通道的宽度尺寸，进样口的底面水平面低于进样通道的底面水平面。出样口通过漫流通道与漫流池相连通。漫流通道的底部水平面高于漫流池的底部水平面，低于进样通道的底部水平面。漫流通道的端头伸入在漫流池的中间部位，其端头加工成一个直径尺寸大于漫流通道宽度尺寸近似圆柱形的漫流柱。漫流柱顶部上加工有一个高于漫流通道底部水平面的环形壁，即为漫流通道的漫流入口。漫流入口的环形壁漫流结构的顶部水平面高度接近进样通道底部水平面高度。第一层基片的上表面的加工开口均密闭，在漫流入口和漫流通道的密闭层下，都安装有一层吸油材料。所述第一层基片上加工的所有功能区构件，均在圆形或矩形的基片一侧，不超过第一层基片总上表面积的2/3。所述第一层基片的另外一种规格，在基片上表面的一侧没有加工进样通道、和围绕芯片边缘加工的波浪沉淀池、网格沉淀池、以及凹坑沉淀池，样品直接在漫流池进样。
所述第二层基片在对应第一层基片的出样口的位置加工有二层进样口。二层进样口是上下贯通第二层基片的圆柱状通道。在二层进样口的上半部圆柱状侧壁上加工有一个圆筒卡槽，能够安装固定配合使用的固定圆筒，固定圆筒固定二层进样口中部位置的一个有机物吸收过滤网。二层进样口朝向第一层基片没有加工部件这一侧的中间方向上，在第二层基片底部加工有滤液通道，在滤液通道的顶部，都安装有一层吸油材料。滤液通道通往滤液排出口。滤液排出口是一个开口向下圆柱形，与第三层基片的滤液收集池相通，位置对应在第一层基片没有加工部件这一侧的中心区。
所述第三层基片在对应第一层基片没有加工部件这一侧的中心处，加工有一个圆形滤液收集池，滤液收集池与滤液排出口之间安装有一个过滤网。滤液收集池的圆周上均匀分布加工有3条以上的向外呈花瓣状发散的分液通道。每条分液通道的各项尺寸参数一致，其端头都连通到一个反应检测池。反应检测池和滤液收集池的底部水平面都低于分液通道的底部水平面。其特征在于，使用方法包含如下步骤。
（1）选择芯片规格。根据实验设计的重金属种类和数量，以及对应的实验对照组的数量，选择具有合适反应检测池数量的芯片。芯片要求洁净干燥。
（2）芯片准备。将实验前制备好的对应检测重金属离子的比色纸和标准色阶卡，取出。首先将比色纸放入第三层基片的反应检测池中，在滤液收集池的口上安装好过滤网。在第二层基片的滤液通道的顶部，安装吸油材料，在二层进样口安装有机物吸收过滤网，并用固定圆筒固定。在第一层基片的出样口内滤网卡槽上，安装好凹面型的过滤网，在漫流入口和漫流通道的密闭层下，安装好吸油材料。
（3）组装密闭。然后在第一层基片与第二层基片，第二层基片与第三层基片之间垫上密封垫，用固定针通过固定孔，将第一层基片、第二层基片、第三层基片依次串联，将其合并压在一起，并固定。
（4）加样检测。将石油废水样液从进样口加入，样液最终通过分液通道到达反应检测池中，与对应的比色纸发生反应，通过与标准色阶卡对比得出各个重金属离子的浓度大小。
（5）拆卸清洗。实验结束后，取出固定针，分开芯片的三层基片，取下密封垫，取出比色纸弃去，更换各层的过滤网和吸油材料，清洗微流控芯片，自然晾干，保存备用。
上述技术方案中，所述有波浪沉淀池、网格沉淀池、和凹坑沉淀池的芯片，每个芯片至少各有1个波浪沉淀池、网格沉淀池、和凹坑沉淀池。每个芯片根据芯片规格，能够有不同的波浪沉淀池、网格沉淀池、和凹坑沉淀池的数量。所述波浪沉淀池、网格沉淀池、和凹坑沉淀池的底部水平面均低于进样通道的底部水平面。所述波浪沉淀池的底部安装有竖直、横向进样通道流向的挡板。挡板的高度由低到高排列，最高挡板的顶部与进样通道的底部水平面平齐。所述网格沉淀池是由数个水平放置的网格组成，最高的网格顶部与进样通道的底部水平面平齐。所述凹坑沉淀池的底部加工有密布的小凹坑。
上述技术方案中，所述第一层基片、第二层基片、第三层基片固定时，相互之间都安装有密封垫。
与现有技术相比，本发明具有下列有益效果：芯片规格多，能够满足多种重金属同时检测的需要，芯片组装方便，操作简单，有利于现场检测。微流控芯片结构的设计采用了多层过滤吸收系统，使石油废水的除杂更有效，尽可能的排除了其它干扰物质对实验的影响。第三层反应装置设计有滤液均分装置和防倒流装置，提高了微流控检测的准确性。该微流控芯片还配有固定孔，能实现微流控芯片的可拆卸，方便清洗和换取过滤装置、比色纸等；而且本发明体积小，可用于环境的实时、连续监测。
附图说明
图1为本发明的一种俯视结构示意图。
图2为本发明图1的一种第一层俯视结构示意图。
图3为本发明图1的一种第二层俯视结构示意图。
图4为本发明图1的一种第三层俯视结构示意图。
图5为本发明的一种第一层局部省略俯视结构示意图。
图6为本发明的一种第二层俯视结构示意图。
图7为本发明的一种第三层俯视结构示意图。
图8为本发明的一种从漫流池开始的局部主视示意图。
图9本发明的一种漫流池的主视图和A-A剖视示意图。
图10本发明的一种波浪沉淀池剖视示意图。
图11本发明的一种网格沉淀池剖视示意图。
图12本发明的一种凹坑沉淀池剖视示意图。
图中：1.进样口；2.进样通道；3.滤网卡槽；4.固定孔；5.出样口；6.二层进样口；7.固定圆筒；8.滤液通道；9.滤液排出口；10.反应检测池；11.滤液收集池；12.分液通道；13.密封垫；14. 圆筒卡槽；15.固定针；16.波浪沉淀池；17.网格沉淀池；18.凹坑沉淀池；19.漫流池；20.漫流入口；21.漫流通道；22.吸油材料；23.漫流柱；24.挡板；25.网格；26.小凹坑；27.第一层基片；28.第二层基片；29.第三层基片。
具体实施例
参照图1至图12中的形状结构，一种检测用多层微流控芯片的使用方法，使用的芯片由第一层基片27、第二层基片28和第三层基片29三部分组成。所述芯片呈圆形或矩形，由三层形状和尺寸大小一致的、透明材质的基片贴合在一起，用固定针15通过固定孔4固定，并能够拆卸。
所述第一层基片27，在圆形或矩形的基片一侧上面加工有进样口1，进样通道2的一端连接进样口1。进样通道2依次穿过、围绕芯片边缘加工的波浪沉淀池16、网格沉淀池17、和凹坑沉淀池18后，其另一端与漫流池19连通。漫流池19的底部水平面低于进样通道2的底部水平面。在圆形或矩形第一层基片27的中间部位加工有贯通第一层基片27底部的出样口5，出样口5内加工有滤网卡槽3，滤网卡槽3安装有凹面型的过滤网。所述进样口1的直径尺寸大于进样通道2的宽度尺寸，进样口1的底面水平面低于进样通道2的底面水平面。进样口1的直径大于进样通道2的宽，防止了样品的溢出。过滤网是选用铜质的、凹面型的过滤网，用于过滤石油废水中的大颗粒杂质，防止其堵塞微通道，而且凹面型铜网防止加样过快导致回流。并且在出样口5设计滤网卡槽3，用于过滤网的固定。出样口5通过漫流通道21与漫流池19相连通。漫流通道21的底部水平面高于漫流池19的底部水平面，低于进样通道2的底部水平面。漫流通道21的端头伸入在漫流池19的中间部位，其端头加工成一个直径尺寸大于漫流通道21宽度尺寸近似圆柱形的漫流柱23。漫流柱23顶部上加工有一个高于漫流通道21底部水平面的环形壁，即为漫流通道21的漫流入口20。漫流入口20的环形壁的漫流结构，其顶部水平面高度接近进样通道2底部水平面高度。第一层基片27的上表面的加工开口均密闭，在漫流入口20和漫流通道21的密闭层下，都安装有一层吸油材料22。例如，去脂毡垫。所述第一层基片27上加工的所有功能区构件，均在圆形或矩形的基片一侧，不超过第一层基片27总上表面积的2/3。第一层基片27上加工的所有功能区构件的集中布置，有利于给第三层基片29的检测功能构件留出便于上下观察的检测区域。所述第一层基片27的另外一种规格，在基片上表面的一侧没有加工进样通道2、和围绕芯片边缘加工的波浪沉淀池16、网格沉淀池17、以及凹坑沉淀池18，样品直接在漫流池19进样。
所述第二层基片28在对应第一层基片27的出样口5的位置加工有二层进样口6。二层进样口6是上下贯通第二层基片28的圆柱状通道。在二层进样口6的上半部圆柱状侧壁上加工有一个圆筒卡槽14，能够安装固定配合使用的固定圆筒7，固定圆筒7固定二层进样口6中部位置的一个有机物吸收过滤网。例如：通过安装碳海绵吸收油污、有机物。有机物吸收过滤网由碳海绵和固定圆筒7构成。碳海绵用于石油废水中的油污和有机物的吸收，并且吸附强度非常好，固定圆筒7的外直径等于碳海绵的直径。首先将碳海绵放入圆筒卡槽14，再将固定圆筒7放在碳海绵上，固定圆筒7的高度等于圆筒卡槽14的高度，有利于碳海绵的固定。二层进样口6朝向第一层基片27没有加工部件这一侧的中间方向上，在第二层基片28底部加工有滤液通道8，在滤液通道8的顶部，都安装有一层吸油材料22。滤液通道8通往滤液排出口9。滤液排出口9是一个开口向下圆柱形，与第三层基片29的滤液收集池11相通，位置对应在第一层基片27没有加工部件这一侧的中心处。
所述第三层基片29在对应第一层基片27没有加工部件这一侧的中心处，加工有一个圆形滤液收集池11，滤液收集池11与滤液排出口9之间安装有一个过滤网。滤液收集池11的圆周上均匀分布加工有3条以上的向外呈花瓣状发散的分液通道12。每条分液通道12的各项尺寸参数一致，其端头都连通到一个反应检测池10。反应检测池10用来放置与重金属离子反应显色的比色纸。反应检测池10和滤液收集池11的底部水平面都低于分液通道12的底部水平面。滤液收集池11的深度低于分液通道12，当滤液填满滤液收集池11滤液收集池11与分液通道12有高度差时，滤液通过溢出的方式流入各个反应检测池10中，保证了每个分液通道12的流量到达反应检测池10的量相同，使实验结果更准确。反应检测池10的深度也低于分液通道12。防止了进入反应检测池10的滤液回流污染了滤液收集池11。例如，当滤液流入反应检测池10与池中的比色纸反应显色后，防止滤液将显色的滤液回流到滤液收集池中。反应检测池10放置的重金属离子反应显色的比色纸，显色反应后，与制作的标准色阶板进行对比，来确定石油废水中重金属的浓度。本发明具有微量、快速、方便，可携带的特点。其特征在于，使用方法包含如下步骤。
（1）选择芯片规格。根据实验设计的重金属种类和数量，以及对应的实验对照组的数量，选择具有合适反应检测池10数量的芯片。芯片要求洁净干燥。
（2）芯片准备。将实验前制备好的对应检测重金属离子的比色纸和标准色阶卡，取出。首先将比色纸放入第三层基片29的反应检测池10中，在滤液收集池11的口上安装好过滤网。在第二层基片28的滤液通道8的顶部，安装吸油材料22，在二层进样口6安装有机物吸收过滤网，并用固定圆筒7固定。在第一层基片27的出样口5内滤网卡槽3上，安装好凹面型的过滤网，在漫流入口20和漫流通道21的密闭层下，安装好吸油材料22。
（3）组装密闭。然后在第一层基片27与第二层基片28，第二层基片28与第三层基片29之间垫上密封垫13，用固定针15通过固定孔4，将第一层基片27、第二层基片28、第三层基片29依次串联，将其合并压在一起，并固定。
（4）加样检测。将石油废水样液从进样口1加入，经过进样通道2、波浪沉淀池16、网格沉淀池17、和凹坑沉淀池18、漫流池19，到达出样口5内过滤网，过滤掉石油废水中的大颗粒物质。样液经吸油材料22和有机物吸收过滤网吸掉滤液中的油物、有机物等。样液经滤液通道8、滤液排出口9流进滤液收集池11中。当滤液收集池11中的样液达到一定量时，样液最终通过分液通道12到达反应检测池10中，与对应的比色纸发生反应，通过与标准色阶卡对比得出各个重金属离子的浓度大小。
（5）拆卸清洗。实验结束后，取出固定针15，分开芯片的三层基片，取下密封垫13，取出比色纸抛弃，更换各层的过滤网和吸油材料22，清洗微流控芯片，自然晾干，保存备用。
上述技术方案中，所述有波浪沉淀池16、网格沉淀池17、和凹坑沉淀池18的芯片，每个芯片至少各有1个波浪沉淀池16、网格沉淀池17、和凹坑沉淀池18；每个芯片根据芯片规格，能够有不同的波浪沉淀池16、网格沉淀池17、和凹坑沉淀池18的数量。所述波浪沉淀池16、网格沉淀池17、和凹坑沉淀池18的底部水平面均低于进样通道2的底部水平面。所述波浪沉淀池16的底部安装有竖直、横向进样通道2流向的挡板24；挡板24的高度由低到高排列，最高挡板24的顶部与进样通道2的底部水平面平齐。所述网格沉淀池17是由数个水平放置的网格25组成，最高的网格顶部与进样通道2的底部水平面平齐。所述凹坑沉淀池18的底部加工有密布的小凹坑26。
上述技术方案中心，所述第一层基片27、第二层基片28、第三层基片29固定时，相互之间都安装有密封垫13。密封垫13使第一层与第二层、第二层与第三层之间有了更好的密封性，防止漏液。发明多层的结构使得过滤与除油相结合，方便有效地起到了避免大颗粒杂质堵塞检测通道，以及避免了油污、有机物对重金属离子检测的影响。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种检测用多层微流控芯片的使用方法，使用的芯片主要由第一层基片、第二层基片、第三层基片三部分组成；所述芯片呈圆形或矩形，由三层形状和尺寸大小一致的、透明材质的基片贴合在一起，用固定针通过固定孔固定，并能够拆卸；
所述第一层基片，在圆形或矩形的基片一侧上面加工有进样口，进样通道的一端连接进样口；进样通道依次穿过、围绕芯片边缘加工的波浪沉淀池、网格沉淀池、和凹坑沉淀池后，其另一端与漫流池连通；漫流池的底部水平面低于进样通道的底部水平面；在圆形或矩形第一层基片的中间部位加工有贯通第一层基片底部的出样口，出样口内加工有滤网卡槽，滤网卡槽安装有凹面型的过滤网；所述进样口的直径尺寸大于进样通道的宽度尺寸，进样口的底面水平面低于进样通道的底面水平面；出样口通过漫流通道与漫流池相连通；漫流通道的底部水平面高于漫流池的底部水平面，低于进样通道的底部水平面；漫流通道的端头伸入在漫流池的中间部位，其端头加工成一个直径尺寸大于漫流通道宽度尺寸近似圆柱形的漫流柱；漫流柱顶部上加工有一个高于漫流通道底部水平面的环形壁，即为漫流通道的漫流入口；漫流入口的环形壁漫流结构的顶部水平面高度接近进样通道底部水平面高度；第一层基片的上表面的加工开口均密闭，在漫流入口和漫流通道的密闭层下，都安装有一层吸油材料；所述第一层基片上加工的所有功能区构件，均在圆形或矩形的基片一侧，不超过第一层基片总上表面积的2/3；所述第一层基片的另外一种规格，在基片上表面的一侧没有加工进样通道、和围绕芯片边缘加工的波浪沉淀池、网格沉淀池、以及凹坑沉淀池，样品直接在漫流池进样；
所述第二层基片在对应第一层基片的出样口的位置加工有二层进样口；二层进样口是上下贯通第二层基片的圆柱状通道；在二层进样口的上半部圆柱状侧壁上加工有一个圆筒卡槽，能够安装固定配合使用的固定圆筒，固定圆筒固定二层进样口中部位置的一个有机物吸收过滤网；二层进样口朝向第一层基片没有加工部件这一侧的中间方向上，在第二层基片底部加工有滤液通道，在滤液通道的顶部，都安装有一层吸油材料；滤液通道通往滤液排出口；滤液排出口是一个开口向下圆柱形，与第三层基片的滤液收集池相通，位置对应在第一层基片没有加工部件这一侧的中心区；
所述第三层基片在对应第一层基片没有加工部件这一侧的中心处，加工有一个圆形滤液收集池，滤液收集池与滤液排出口之间安装有一个过滤网；滤液收集池的圆周上均匀分布加工有3条以上的向外呈花瓣状发散的分液通道；每条分液通道的各项尺寸参数一致，其端头都连通到一个反应检测池；反应检测池和滤液收集池的底部水平面都低于分液通道的底部水平面；其特征在于，使用方法包含如下步骤：
（1）选择芯片规格；根据实验设计的重金属种类和数量，以及对应的实验对照组的数量，选择具有合适反应检测池数量的芯片；芯片要求洁净干燥；
（2）芯片准备；将实验前制备好的对应检测重金属离子的比色纸和标准色阶卡，取出；首先将比色纸放入第三层基片的反应检测池中，在滤液收集池的口上安装好过滤网；在第二层基片的滤液通道的顶部，安装吸油材料，在二层进样口安装有机物吸收过滤网，并用固定圆筒固定；在第一层基片的出样口内滤网卡槽上，安装好凹面型的过滤网，在漫流入口和漫流通道的密闭层下，安装好吸油材料；
（3）组装密闭；然后在第一层基片与第二层基片，第二层基片与第三层基片之间垫上密封垫，用固定针通过固定孔，将第一层基片、第二层基片、第三层基片依次串联，将其合并压在一起，并固定；
（4）加样检测；将石油废水样液从进样口加入，样液最终通过分液通道到达反应检测池中，与对应的比色纸发生反应，通过与标准色阶卡对比得出各个重金属离子的浓度大小；
（5）拆卸清洗；实验结束后，取出固定针，分开芯片的三层基片，取下密封垫，取出比色纸抛弃，更换各层的过滤网和吸油材料，清洗微流控芯片，自然晾干，保存备用。
2.根据权利要求1所述的一种检测用多层微流控芯片的使用方法，其特征在于：所述有波浪沉淀池、网格沉淀池、和凹坑沉淀池的芯片，每个芯片至少各有1个波浪沉淀池、网格沉淀池、和凹坑沉淀池；每个芯片根据芯片规格，能够有不同的波浪沉淀池、网格沉淀池、和凹坑沉淀池的数量；所述波浪沉淀池、网格沉淀池、和凹坑沉淀池的底部水平面均低于进样通道的底部水平面；所述波浪沉淀池的底部安装有竖直、横向进样通道流向的挡板；挡板的高度由低到高排列，最高挡板的顶部与进样通道的底部水平面平齐；所述网格沉淀池是由数个水平放置的网格组成，最高的网格顶部与进样通道的底部水平面平齐；所述凹坑沉淀池的底部加工有密布的小凹坑。
3.根据权利要求1所述的一种检测用多层微流控芯片的使用方法，其特征在于：所述第一层基片、第二层基片、第三层基片固定时，相互之间都安装有密封垫。
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