CN109999934A - 一种微流体检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种微流体检测装置，所述微流体检测装置至少包括：进样口，用于接收待测液流样本；药剂口，用于接收能与待测液流样本反应的药剂；混合腔，与所述进样口和所述药剂口分别连通，用于混合待测液流样本和药剂，使待测液流样本与药剂发生反应，所述混合腔一侧设有通气孔；检测组件，包括检测腔，与所述混合腔连通，用于检测反应后的待测液流样本。本发明所述的微流体检测装置，不会造成堵塞，准确度高，可以重复使用，体积小，成本低。
Description
技术领域
本发明涉及流体处理领域，特别是涉及一种微流体检测装置。
背景技术
微流体检测装置能够将一系列操作如样品预处理、分离、反应、检测和数据分析等集成于一块基片上。微流技术因其极大地降低了微流分析的成本、缩短了微流分析的时间，而获得了快速地发展，并已广泛应用于DNA测序、蛋白质分析、单细胞分析、毒品检测和食物安全等领域。
样品在微流体检测装置中进行反应时，容易造成堵塞，不利于微流体装置的重复使用，造成资源的浪费。
发明内容
鉴于以上所述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种微流体检测装置。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明提供一种微流体检测装置，至少包括：
进样口，用于接收待测液流样本；
药剂口，用于接收能与待测液流样本反应的药剂；
混合腔，与所述进样口和所述药剂口分别连通，用于混合待测液流样本和药剂，使待测液流样本与药剂发生反应，所述混合腔一侧设有通气孔；
检测组件，包括检测腔，与所述混合腔连通，用于检测反应后的待测液流样本。
在药剂和待测液流样本混合时，会产生气泡，所述混合腔设有通气孔可以使气泡逸出到大气中，防止气泡对后续检测的影响。
本发明第二方面提供前述微流体检测装置用于检测流体样本中待检测物质的浓度的用途。
本发明第三方面提供一种检测流体样本中待检测物质的浓度的方法，为采用前述的微流体检测装置进行检测。
如上所述，本发明的微流体检测装置，具有以下有益效果：
本发明所述的微流体检测装置，不会造成堵塞，准确度高，可以重复使用，体积小，成本低，自动化程度高。
附图说明
图1显示为本发明的微流体检测装置结构示意图。
图2显示为本发明的微流体检测装置俯视图结构示意图。
图3显示为本发明的微流体检测装置俯视图的剖面视图(B-B方向)。
元件标号说明
1 进样口
2 药剂口
3 混合腔
3.1 通气孔
4 检测组件
4.1 检测腔
4.2 光元件
5 振动器
6 控流组件
7 出液口
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效。
请参阅图1至图3。须知，本说明书所附图式所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。同时，本说明书中所引用的如“上”、“下”、“左”、“右”、“中间”及“一”等的用语，亦仅为便于叙述的明了，而非用以限定本发明可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本发明可实施的范畴。
如图1至图3所示，本发明提供一种微流体检测装置，其特征在于，所述微流体检测装置至少包括：
进样口1，用于接收待测液流样本；
药剂口2，用于接收能与待测液流样本反应的药剂；
混合腔3，与所述进样口1和所述药剂口2分别连通，用于混合待测液流样本和药剂，使待测液流样本与药剂发生反应，所述混合腔一侧设有通气孔3.1；
检测组件4，包括检测腔4.1，与所述混合腔连通，用于检测反应后的待测液流样本。
在药剂和待测液流样本混合时，会产生气泡，所述通气孔可以使气泡逸出到大气中，防止气泡对后续检测的影响。同时设置接大气的通气孔在将样品注入混合腔体的时候可以避免系统产生阻力，如果不设置通气孔，样品将由于空腔中的空气阻力而无法进入混合腔；在排空液体的过程中，由于气孔的存在，液体可以被迅速排出，如果不设置气孔，由于气压的作用，液体将无法排出。
所述药剂口可设多个。如2个。
在一种实施方式中，所述进样口1的直径为0.5-2mm。
在一种实施方式中，所述药剂口2的直径为0.5-2mm。
在一种实施方式中，所述混合腔3的截面积为10-20mm2。
所述混合腔的截面积是指，所述进样口到所述混合腔方向a的截面。
在一种实施方式中，所述检测腔4.1的容积为50-100mm3。
在一种实施方式中，所述通气孔3.1可设于所述混合腔3的侧壁。所述通气孔的高度为所述混合腔3高度的30％-90％。所述通气孔在较高的位置，可防止液体溢出。
在一种实施方式中，所述通气孔设于所述混合腔的顶端。
在一种实施方式中，所述通气孔的直径为1-5mm。
在一种实施方式中，所述混合腔为中空圆柱体。
在一种实施方式中，所述进样口1和所述药剂口2外还设有导管固定组件，用于固定向进样口或药剂口进液的导管。在一种实施方式中，所述导管固定组件上设有螺旋纹，用于固定。
进一步的，所述混合腔3下方设有振动器5。用于在混合时进行震动，在液体中产生很多微小的湍流，加速液体的混合，同时防止反应中产生的沉淀物在混合腔体内壁结垢，防止阻塞系统，使整个装置可重复使用，大大降低成本。
在一种实施方式中，所述振动器5选自扁平震动器。例如，可以为深圳耀迪科技有限公司YDF1027L引线式扁平微型振动电机；或深圳市坤鹏达机电有限公司，KPD-FLAT-0827。
在一种实施方式中，振动器的震动频率为10000-15000次/分钟。
在一种实施方式中，所述检测组件还包括光元件4.2。用于向所述检测腔4.1提供光源用于产生光源。进行吸光度检测。
进一步的，所述检测腔4.1可透光。
在一种实施方式中，所述光元件4.2位于所述检测腔上方。
进一步的，所述微流体检测装置还包括出液口7，与所述检测腔连通，用于排出检测完毕的液体。
进一步的，所述微流体检测装置还包括控流组件6，用于驱动待测液流样本在微流体检测装置中流动和/或控制待测液流样本的流量。
在一种实施方式中，所述控流组件包括驱动泵和阀门，用于分别控制进样口、出液口和药剂口的流体流量。
所述控流组件还包括蠕动泵，用于将待检测液流样本注入到检测腔。
在一种实施方式中，所述驱动泵为压电泵。
在一种实施方式中，所述阀门为形状记忆合金微阀(SMA阀门)。可通过改变温度来控制阀体内的记忆合金的形变，来控制阀门的开闭)。
在一种实施方式中，所述微流体装置采用PMMA材料制成。其中，是指微流体装置的主体架构PMMA材料制成，包括进样口、药剂口、混合腔和检测腔，而不包括控流组件、振动器和光元件等光电器件。
在一种实施方式中，所述微流体检测装置一体成型。其中，是指微流体装置的主体架构一体成型，包括进样口、药剂口、混合腔和检测腔，而不包括控流组件、振动器和光元件等光电器件。
本发明还提供前述微流体检测装置用于检测流体样本中待检测物质的浓度的用途。
本发明还提供一种检测流体样本中待检测物质的浓度的方法，为采用前述的微流体检测装置进行检测。
进一步的，所述方法包括如下步骤：
1)同时开启药剂口阀门，将药剂定量注入混合腔；
2)打开振动器对药剂进行混合，混匀后关闭振动器与药剂阀门；
3)将样本定量注入混合腔；
4)打开振动器，使药剂与样本进行充分混合与反应；
5)将反应后的药剂注入到检测腔进行检测。
所述振动器可为震动马达。
实例：
以检测样品内磷酸根的浓度为例，利用本发明所述的微流体检测装置，采用以下步骤进行检测。
此装置通过泵阀控制将经过消解或未经消解的含有磷酸根的液体通入微流体检测装置，首先添加药剂，进行混合与显色反应，通过对显色后液体的吸光度测试判断样品内磷酸根的浓度。药剂添加通过泵阀控制，分别是钼酸铵溶液和抗坏血酸。钼酸铵溶液可以与样品中的磷酸根行程络合物。主要的反应方程如下：
PO4 3-+12MoO4 2-+27H+→H3PO4(MoO3)12+12H2O (1)
H3PMo(VI)12O40+Reductant→[H4PMo(VI)8Mo(V)4O40]3- (2)
此种反应为著名的钼蓝反应，反应包括两个步骤，第一个步骤如公式一所示，磷酸根离子在酸性条件下与钼酸根离子反应生成杂多酸H3PO4(MoO3)12.第二个步骤中，第一个步骤中形成的杂多酸被还原成为蓝色产物。这种蓝色产物的吸光度可以与样品中磷酸根的浓度产生一定范围内的线性关系。从而可以通过对吸光度的测量来得到磷酸根的浓度。
(1)同时开启药剂口阀门，然后通过压电泵将定量的药剂(钼酸盐溶液和抗坏血酸)注入混合腔。
(2)打开混合腔底部的震动马达对药剂进行混合，混合时间为10-30s，然后关闭震动马达。
(3)关闭药剂口阀门。
(4)打开样品泵(solenoid pump)将定量的样品注入混合腔，然后关闭样品泵。
(5)再次打开震动马达，混合10-20s。
(6)等待十分钟，让药剂和样本发生钼蓝显色反应。
(7)通过检测腔下游的蠕动泵将混合完成的溶液抽入检测腔。
(8)打开光源和检测器进行检测，收集到电流信号。
(9)排空液体，可以进行下一个样品的检测。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何熟悉此技术的人士皆可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰或改变。因此，举凡所属技术领域中具有通常知识者在未脱离本发明所揭示的精神与技术思想下所完成的一切等效修饰或改变，仍应由本发明的权利要求所涵盖。
Claims (10)
1.一种微流体检测装置，其特征在于，所述微流体检测装置至少包括：
进样口(1)，用于接收待测液流样本；
药剂口(2)，用于接收能与待测液流样本反应的药剂；
混合腔(3)，与所述进样口(1)和所述药剂口(2)分别连通，用于混合待测液流样本和药剂，使待测液流样本与药剂发生反应，所述混合腔一侧设有通气孔(3.1)；
检测组件(4)，包括检测腔(4.1)，与所述混合腔(3)连通，用于检测反应后的待测液流样本。
2.如权利要求1所述的微流体检测装置，其特征在于，还包括以下特征中的一项或多项：
1)所述进样口(1)的直径为0.5-2mm；
2)所述药剂口(2)的直径为0.5-2mm；
3)所述混合腔(3)的截面积为10-20mm2；
4)所述检测腔(4.1)的容积为50-100mm3；
5)所述通气孔(3.1)位于所述混合腔(3)的侧壁和/或顶端；
6)所述通气孔(3.1)的直径为1-5mm。
3.如权利要求1所述的微流体检测装置，其特征在于，所述混合腔(3)下方设有振动器(5)。
4.如权利要求3所述的微流体检测装置，其特征在于，所述振动器(5)选自扁平振动器，和/或，震动频率为10000-15000次/分钟。
5.如权利要求1所述的微流体检测装置，其特征在于，所述检测组件还包括光元件(4.2)，用于向所述检测腔(4.1)提供光源。
6.如权利要求1所述的微流体检测装置，其特征在于，所述微流体检测装置还包括控流组件(6)，用于驱动待测液流样本在微流体检测装置中流动和/或控制待测液流样本的流量。
7.如权利要求1所述的微流体检测装置，其特征在于，所述微流体装置采用PMMA材料制成。
8.如权利要求1所述的微流体检测装置，其特征在于，所述微流体检测装置一体成型。
9.如权利要求1-8任一所述的微流体检测装置用于检测流体样本中待检测物质的浓度的用途。
10.一种检测流体样本中待检测物质的浓度的方法，为采用权利要求1-8任一所述的微流体检测装置进行检测。
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