CN110261446A - 一种圆柱极板式海洋微塑料检测装置 - Google Patents

一种圆柱极板式海洋微塑料检测装置 Download PDF

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张洪朋
史皓天
徐志伟
马来好
陈海泉
孙玉清
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N27/00—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means
    • G01N27/02—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance
    • G01N27/22—Investigating or analysing materials by the use of electric, electrochemical, or magnetic means by investigating impedance by investigating capacitance

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Abstract

本发明提供一种圆柱极板式海洋微塑料检测装置，设置在底部的基底及底座，所述检测装置还具有：设置在所述基底内部一端的注入待测海水的流道入口，所述基底另一端具有液体流出的流道出口；所述流道入口与所述流道出口间具有环形流道；所述环形流道上设置有用于检测微塑料的电容检测单元。本发明的圆柱极板式海洋微塑料检测装置，基于微流体芯片技术，可有效的对海水中的微塑料进行检测计数，圆柱极板电容器的设计不仅可有效提高检测精度，同时也可利用环形流道来提高微流体检测芯片的检测通量。

Description

一种圆柱极板式海洋微塑料检测装置
技术领域
本发明涉及G01N27/22通过测试电容量的技术领域，具体而言，尤其涉及一种圆柱极板式海洋微塑料检测装置。
背景技术
如今，微塑料的分布区域已遍及地球各个角落，从近岸河口区域到大洋，从赤道海域到南北极，从海洋的表层到大洋的超深渊带，人类都发现了它的踪迹。海洋微塑料极易被生物当作饵料而误食。在食物网的流动过程中，对生物产生物理和化学上的危害。微塑料自身的化学毒性以及从环境中吸附的化学毒物，可能会对摄食的生物产生直接伤害，并且可能在食物链中的各个水平生物体内富集。微塑料还可能造成入侵物种及病原微生物的传播。在海洋环境中的微塑料就像一艘乘风破浪的小船，相对于漂浮的藻类和其它生物残骸等自然基质，它的性质更加稳定，能搭载附着在表面的微生物随洋流旅行，其中包含的部分有害微藻和水产致病菌，可能对海洋生态系统产生影响。
然而目前对海洋微塑料的检测大都采用的是光学检测方法，其一般只能在实验室完成检测，时效性差，成本高，检测精度易受海水清洁度的影响。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种圆柱极板式海洋微塑料检测装置，设置在底部的基底及底座，其特征在于，所述检测装置还具有：设置在所述底座内部一端的注入待测海水的流道入口，所述基底另一端具有液体流出的流道出口；所述流道入口与所述流道出口间具有环形流道；所述环形流道上设置有用于检测微塑料检测的电容检测单元。
进一步地，所述电容检测单元包括：固定体、金属杆以及圆柱极板；所述金属杆通过多个所述固定体固定至所述环形流道的正中心；所述圆柱极板包裹在所述环形流道通道外侧。
进一步地，所述环形流道的外径为900-5500微米，内径为600-5000微米。检测时，所述环形流道与地面垂直。
更进一步地，所述金属杆外表面具有绝缘层。所述金属杆的直径为300-4500微米。
进一步地，所述基底为绝缘材料；所述绝缘材料为聚二甲基硅氧烷或者聚甲基丙烯酸甲酯。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的圆柱极板式海洋微塑料检测装置，基于微流体芯片技术，可有效的对海水中的微塑料进行检测计数，圆柱极板电容器的设计不仅可有效提高检测精度，同时也可利用环形流道来提高微流体检测芯片的检测通量。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明圆柱极板式海洋微塑料检测芯片的结构示意图。
图2为本发明电容检测单元结构示意图。
图中：1、流道入口；2、环形流道；3、流道出口；4、底座；5、基底；6、固定体；7、金属杆；8、电容检测单元；9、圆柱极板。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
如图1-2所示，本发明提供了一种圆柱极板式海洋微塑料检测装置，设置在底部的基底4及底座5，其特征在于，所述检测装置还具有：设置在所述基底5内部一端的注入待测海水的流道入口1，所述基底5另一端具有液体流出的流道出口3；所述流道入口1与所述流道出口3间具有环形流道2；所述环形流道2上设置有用于检测微塑料检测的电容检测单元8。
作为一种优选的实施方式，所述电容检测单元8包括：固定体6、金属杆7以及圆柱极板9；所述金属杆7通过多个所述固定体6固定至所述环形流道2的正中心；所述圆柱极板9包裹在所述环形流道2通道外侧。
在本发明中，金属杆7和圆柱极板8之间为环形流道2，此结构可用于保证电容检测的检测灵敏度和检测通量。激励给金属杆7和圆柱极板8施加的高频交流电为1-2V，0.1-2MHz，且可以测量金属杆7和圆柱极板8的电容信号。当含有微塑料的海水流经电容检测区域时，由于塑料的介电常数与海水不同，两极板间介质的介电常数会发生改变，从而实现对海水中微塑料的检测。
在本发明的实施方式中，所述环形流道2的外径为900-5500微米，内径为600-5000微米。作为优选的实施方式，本装置在检测时，放置的位置需要保证所述环形流道2与地面垂直。
作为一种优选的实施方式，所述金属杆7外表面具有绝缘层。所述金属杆7的直径为300-4500微米。在本实施方式中，所述基底5为绝缘材料；所述绝缘材料为聚二甲基硅氧烷或者聚甲基丙烯酸甲酯。
作为本申请装置的制作过程，首先将微通道模具插入圆柱极板，且按既定的位置固定在基底上，同时将圆柱极板的引线端设置在模型材料外部，不被模型材料浇注；然后往基底上倒上模型材料，使模型材料固化；再将微通道模具从固化后的模型材料中抽出，用打孔器在微通道两端打孔，形成微通道入口和出口；随后向流道正中心插入金属杆并用固定物固定。
作为本申请的一种实施方式，本发明所述的检测装置还可以与激励-检测单元连接，所述激励-检测单元可以给检测装置以交流电激励，进而在检测微塑料的过程的同时还可以检测到检测区域的电容变化。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
在本发明的上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述的部分，可以参见其他实施例的相关描述。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的技术内容，可通过其它的方式实现。其中，以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如所述单元的划分，可以为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通信连接可以是通过一些接口，单元或模块的间接耦合或通信连接，可以是电性或其它的形式。
所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (6)

1.一种圆柱极板式海洋微塑料检测装置，设置在底部的底座(4)及基底(5)，其特征在于，所述检测装置还具有：
设置在所述基底(5)内部一端的注入待测海水的流道入口(1)，所述基底(5)另一端具有液体流出的流道出口(3)；所述流道入口(1)与所述流道出口(3)间具有环形流道(2)；所述环形流道(2)上设置有用于检测微塑料检测的电容检测单元(8)；
所述电容检测单元(8)包括：固定体(6)、金属杆(7)以及圆柱极板(9)；所述金属杆(7)通过多个所述固定体(6)固定至所述环形流道(2)的正中心；所述圆柱极板(9)包裹在所述环形流道(2)通道外侧。
2.根据权利要求1所述的圆柱极板式海洋微塑料检测装置，其特征还在于：所述环形流道(2)的外径为900-5500微米，内径为600-5000微米。
3.根据权利要求1或2所述的圆柱极板式海洋微塑料检测装置，其特征还在于：检测时，所述环形流道(2)与地面垂直。
4.根据权利要求1所述的圆柱极板式海洋微塑料检测装置，其特征还在于：所述金属杆(7)外表面具有绝缘层。
5.根据权利要求1或4所述的圆柱极板式海洋微塑料检测装置，其特征还在于：所述金属杆(7)的直径为300-4500微米。
6.根据权利要求1所述的圆柱极板式海洋微塑料检测装置，其特征还在于：基底(5)为绝缘材料；所述绝缘材料为聚二甲基硅氧烷或者聚甲基丙烯酸甲酯。
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