CN110333270A - 一种电阻式海洋微塑料检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种电阻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通过光刻法设置的微流道；所述微流道上设置有用于检测微塑料的电阻检测单元。本发明的便携电阻式海洋微塑料检测装置，基于微流体芯片设计了两导体板正对检测流道，当微塑料通过检测区域时，会改变原有的电阻，从而实现对海水中微塑料的检测计数，且该装置具有体积小、方便携带和检测精度高的特点。
Description
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，尤其涉及一种电阻式海洋微塑料检测装置。
背景技术
微塑料无处不在。塑料制品在海洋环境下，经太阳辐射、化学降解、海浪冲击和海洋生物的吞食，大块塑料逐渐变小，分身成无数微小塑料。微塑料会进入食物链，逐渐毒害生物体以及人体健康，如导致不孕不育、癌症、破坏免疫系统、内分泌紊乱、胎儿发育问题等。因此，我们急需获取海水及河水中的微塑料含量。
目前，对微塑料的检测主要采用的是光学检测法，该方法是利用微塑料的遮光性对其进行检测计数，但是这种方法所涉及的检测仪器的价格较高，且受到待检测液体透光性的影响较大。而电阻式颗粒计数装置是基于库尔特计数法的设备，主要应用于医学领域。
发明内容
根据上述提出的技术问题，而提供一种电阻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通过光刻法设置的微流道；所述微流道上设置有用于检测微塑料检测的电阻检测单元。
进一步地，所述电阻检测单元包括：导体板一及导体板二；所述微流道与所述导体板一/所述导体板二垂直；所述导体板一及所述导体板二平行且不共面分别设置在所述微流道的通道壁的两侧。
更进一步地，所述微流道的宽度为300-5000微米，高度为100-2000微米。
进一步地，所述导体板一与所述导体板二均为导电金属材料。
更进一步地，所述导体板一与所述导体板二的导体板的宽度均为300-5000微米，导体板厚度为100-1000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。
更进一步地，所述微流道道充满待测的海水；当所述电阻检测单元高频交流电激励后，所述导体板一及所述导体板二，两导体板间可通过海水导电。
较现有技术相比，本发明具有以下优点：
本发明的便携电阻式海洋微塑料检测装置，基于微流体芯片设计了两导体板正对检测流道，当微塑料通过检测区域时，会改变原有的电阻，从而实现对海水中微塑料的检测计数，且该装置具有体积小、方便携带和检测精度高的特点。
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为本发明电阻式海洋微塑料检测装置结构示意图。
图2为本发明电阻检测单元结构示意图。
图中：1、流道入口；2、微流道；3、流道出口；4、底座；5、基底；6、电阻检测单元；7、导体板一；8、导体板二。
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，本发明提供了一种电阻式海洋微塑料检测装置，设置在底部的底座4及基底5。在本实施方式中，所述基底与底座为两部分，可以理解为在本实施方式中，基底与底座也可设置为一体装置。
作为一种优选的实施方式，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间具有通过光刻法制作的微流道2；所述微流道2上设置有用于检测微塑料检测的电阻检测单元6。
在本实施方式中，所述电阻检测单元6包括：导体板一7及导体板二8；所述微流道2与所述导体板一7/所述导体板二8垂直；所述导体板一7及所述导体板二8平行且不共面分别设置在所述微流道2的通道壁的两侧。
作为一种优选的实施方式，所述微流道2的宽度为300-5000微米，高度为100-2000微米。所述导体板一7与所述导体板二8均为导电金属材料。
在本实施方式中，所述导体板一7与所述导体板二8的导体板的宽度均为300-5000微米，导体板厚度为100-1000微米。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。
作为一种优选的实施方式，所述微流道道2充满待测的海水；当所述电阻检测单元6高频交流电激励后，所述导体板一7及所述导体板二8两导体板间可通过海水导电，电导率改变，实现微塑料的检测。当微塑料通过两导体板之间时，会改变该区域物质的电导率，从而实现微塑料检测。
作为优选的实施方式，这里采用模塑法制作电阻式海洋微塑料检测装置。首先按照已经确定的结构参数用Auto CAD软件画出芯片结构，并用高分辨率打印机将该结构打印出来，完成对光刻掩膜的制作。进一步地，微流控芯片流道模具的制作，其主要分为基片预处理、光刻胶旋涂、前烘、曝光、后烘、显影和坚膜以下7个步骤。
S1：基片预处理。首先用去离子水将硅片洗净并用高纯氮气吹干，以去除硅片表面的一些杂质，然后用加热器以200℃的高温对硅片进行烘烤10分钟处理，以便去除硅表面的难溶性杂质。硅片预处理的目的是增强光刻胶与硅基片表面粘附性。
S2：光刻胶旋涂。旋涂光刻胶是在经过预处理的硅基片表面用旋转涂覆机均匀涂上一层粘性好、厚度适当的光刻胶。作为优选的实施方式，在这里光刻胶的厚度即为微流道的高度，它与光刻胶型号和旋涂机的转速有关，其具体的高度与所设计的流道的高度一致，选取的光刻胶为SU-8 2050负性光刻胶，其特性是被紫外线照射之后会发生光固化反应而固定在硅基片上。设定完旋涂机的转速后将进行真空除气之后的光刻胶涂覆在硅基片上，经过旋涂机旋转匀胶后即得到了厚度一定的光刻胶涂覆层。
S3：前烘。在本实施方式中，首先将涂胶完毕的硅基片用65℃的加热器预热1分钟，然后用95℃的加热器烘烤数分钟，使光刻胶液中溶剂挥发，以便曝光时更好地进行光固化反应。
S4：曝光。在这里，曝光就是将事先制作好的光刻掩膜置于紫外光源与完成前烘的光刻胶之间，然后用紫外线透过掩膜对光刻胶进行选择性照射，使光刻胶固化，照射的时间由光刻胶涂覆层厚度和紫外光强度决定。
S5：后烘。将完成曝光后将掩膜取下，用加热器对光刻胶进行烘烤，烘烤过程与前烘类似。后烘的作用是除去光刻胶中所残余的溶剂，增强光刻胶与硅片之间的黏附力和光刻胶的抗化学腐蚀能力。
S6：显影。将后烘完毕之后的硅基片冷却10分钟，即可开始显影。显影就是用专用的显影液溶解除掉基片上未曝光区域的光刻胶，以获得掩膜上所设计的微流道结构图形，显影时间由光刻胶涂覆厚度决定。
S7：坚膜。坚膜就是将显影后的硅基片用丙酮和去离子水清洗后在一定温度下烘烤，以彻底除去显影后残留于胶膜中的溶剂或水分。坚膜之后就完成了微流体芯片模具的制作，留在硅基片上的光刻胶即为所设计的分级检测芯片结构模具。
在完成微流体流道模具的制作之后，我们将一个导体板和流道模具按既定位置固定在玻璃基底之上，采用聚二甲基硅氧烷(PDMS)进行浇筑。首先用精密天平按照10:1的比例准确称取PDMS单体和固化剂，接着用玻璃棒搅拌数分钟，使二者均匀混合，并置于恒温真空炉中除气，将气泡完全去除之后将其均匀地浇注在之前制作好的芯片模具上，然后再次放入恒温真空炉中用80℃的温度烘烤1个小时，即可将液态PDMS固化。将固化后的PDMS从芯片模具中揭下后即形成了具有芯片结构的固态PDMS。接着我们以同样的方法制作另一个具有芯片结构的固态PDMS，并将两个固态PDMS放入等离子清洗机中清洗2分钟，清洗完之后取出将两固态PDMS正对封接，并用打孔器在微通道两端打孔，形成微通道入口和出口。完成检测芯片的制作。
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)
1.一种电阻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)间具有通过光刻法设置的微流道(2)；所述微流道(2)上设置有用于检测微塑料检测的电阻检测单元(6)；
所述电阻检测单元(6)包括：导体板一(7)及导体板二(8)；所述导体板一(7)及所述导体板二(8)平行且不共面分别设置在所述微流道(2)的通道壁的两侧。
2.根据权利要求1所述的电阻式海洋微塑料检测装置，其特征还在于：所述微流道(2)的宽度为300-5000微米，高度为100-2000微米。
3.根据权利要求1所述的电阻式海洋微塑料检测装置，其特征还在于：所述导体板一(7)与所述导体板二(8)均为导电金属材料。
4.根据权利要求1或3所述的电阻式海洋微塑料检测装置，其特征还在于：所述导体板一(7)与所述导体板二(8)的导体板的宽度均为300-5000微米，导体板厚度为100-1000微米。
5.根据权利要求1所述的电阻式海洋微塑料检测装置，其特征还在于：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。
6.根据权利要求1所述的电阻式海洋微塑料检测装置，其特征还在于：所述微流道道(2)充满待测的海水；当所述电阻检测单元(6)高频交流电激励后，所述导体板一(7)及所述导体板二(8)，两导体板间通过海水导电。
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| CN201910696377.8A CN110333270A (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种电阻式海洋微塑料检测装置 |
Publications (1)
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|---|---|
| CN110333270A true CN110333270A (zh) | 2019-10-15 |
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Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| CN201910696377.8A Pending CN110333270A (zh) | 2019-07-30 | 2019-07-30 | 一种电阻式海洋微塑料检测装置 |
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Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN108120745A (zh) * | 2018-01-23 | 2018-06-05 | 北京昆仑中大传感器技术有限公司 | 一种塑料颗粒水分传感器及检测方法 |
| CN108362627A (zh) * | 2018-01-29 | 2018-08-03 | 中国科学院理化技术研究所 | 一种电阻式微传感器 |
| CN108426926A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-08-21 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种基于介质损耗角正切值对微塑料进行检测识别的装置 |
| CN108445050A (zh) * | 2018-03-12 | 2018-08-24 | 中国科学院生态环境研究中心 | 一种基于介电常数识别的微塑料检测装置 |
| CN109115838A (zh) * | 2018-08-29 | 2019-01-01 | 大连海事大学 | 一种多参数油液检测装置及其制作方法 |
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-
2019
- 2019-07-30 CN CN201910696377.8A patent/CN110333270A/zh active Pending
Patent Citations (6)
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