CN113376228A - 一种氨氮检测用微流体装置及用途 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种氨氮检测用微流体装置，至少包括：进液口，用于接收流体；检测腔，与所述进液口连通，用于容纳流体；氨氮检测电极，所述氨氮检测电极被设置为能与所述检测腔中的流体接触，用于检测流体中的氨氮含量。本发明所述的氨氮检测用微流体装置，将微流体与氨氮检测电极相结合，采用独特的布水方式，每次测量或校准所使用的样本或标准溶液水量极少，满足在线校准与在线清洁的需要，系统响应迅速，可快速达到动态平衡，所产生的校准曲线线性好。
Description
技术领域
本发明涉及流体处理领域，特别是涉及一种氨氮检测用微流体装置及用途。
背景技术
微流技术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、毒品检测和流体中的物质检测等领域。
目前利用微流体装置检测流体中的氨氮时，主要是将微流技术与化学法检测法相结合，需要用水杨酸或者Nessler试剂与氨氮反应，反应后检测吸光度。但由于吸光度反应需要时间，不适合实时监测，且检测是测需要消耗化学试剂，容易造成水体污染。
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氨氮检测用微流体装置及用途。
为实现上述目的及其他相关目的，本发明第一方面提供一种氨氮检测用微流体装置，至少包括：
进液口，用于接收流体；
检测腔，与所述进液口连通，用于容纳流体；
氨氮检测电极，所述氨氮检测电极被设置为能与所述检测腔中的流体接触，用于检测流体中的氨氮含量。
本发明第二方面提供前述氨氮检测用微流体装置用于检测流体样本中氨氮的浓度的用途。
本发明第三方面提供一种检测流体样本中氨氮的浓度的方法，为采用前述的氨氮检测用微流体装置进行检测。
如上所述，本发明的氨氮检测用微流体装置，具有以下有益效果：
本发明所述的氨氮检测用微流体装置，将微流体与氨氮检测电极相结合，采用独特的布水方式，每次测量或校准所使用的样本或标准溶液水量极少，仅需0.5-2mL，满足在线校准与在线清洁的需要，系统响应迅速，可快速(20s)达到动态平衡,传统方法需要超过1分钟才能达到稳定状态，所产生的校准曲线线性好。
附图说明
图1显示为本发明一实施例的氨氮检测用微流体装置结构示意图。
图2显示为本发明一实施例的氨氮检测用微流体装置下盖板结构示意图。
图3显示为本发明一实施例的氨氮检测用微流体装置下盖板俯视图。
图4-1显示为本发明另一实施例的氨氮检测用微流体装置下盖板结构示意图。
图4-2显示为本发明另一实施例的氨氮检测用微流体装置下盖板结构示意图。
图5显示为本发明一实施例的的氨氮检测用微流体装置的剖视图。
图6显示为本发明一实施例的氨氮检测用微流体装置的上盖板俯视图。
图7显示为使用本发明一实施例的的氨氮检测用微流体装置制作的标准曲线图(y轴为氨氮浓度的对数值，x轴为电压读数)。
元件标号说明
1 进液口
11 进液流道
2 检测腔
21 微流体流道
22 参比电极接触腔
3 氨氮检测电极
31 工作电极
32 参比电极
4 出液口
5 阀门
6 上盖板
61 阀门入口对应孔
62 阀门出口对应孔
63 工作电极孔
64 参比电极孔
65 固定孔
7 下盖板
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7。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。
本发明提供一种氨氮检测用微流体装置，所述氨氮检测用微流体装置至少包括：
如图3所示，进液口1，用于接收流体；
如图2所示，检测腔2，与所述进液口1连通，用于容纳流体；
如图1所示，氨氮检测电极3，所述氨氮检测电极3被设置为能与所述检测腔2中的流体接触，用于检测流体中的氨氮含量。
优选的，如图2和图3所示，所述检测腔2内包括一条或多条微流体流道21。所述微流体流道用于布水、导流。微流体流道21的设计可以使得流体尽快充满检测腔，可以实现流体的快速置换，且不会产生太多的气泡滞留。
如图4-2所示，所述检测腔内可以只包括一条微流体流道。所述微流体流道可以为圆形或椭圆形。
如图2所示，当包括多条微流体流道时，各个微流体流道21之间可不相互贯通。各个微流体流道21可分别与所述检测腔的入口和出口连通，各个微流体流道21可以设置为弧形。使得流体能够快速流体能够快速流动，快速置换。
如图4-1所示，所述微流体流道可相互贯通。各个微流体流道首尾连通，首尾两条微流体流道分别与检测腔的入口和出口连通。使得流体可以以折线的方式在检测腔内流动。实现流体的快速流动，快速置换。
所述微流体流道的21内径为0.1-1mm。
可选的，所述微流体流道21为上开口的槽，所述微流体流道21设于所述检测腔的底面。可以在上方放置氨氮检测电极或其部分结构。
可选的，各个微流体流道21的高度相同。使得所述微流体流道的上方形成一个平面。
优选地，如图2或图4所示，所述微流体流道21的槽口与所述检测腔2上缘的距离为0.05-0.5mm。用于放置氨氮检测电极或其部分结构。
进一步地，如图5所示，所述氨氮检测电极3至少部分结构设于所述微流体流道21的上方，且所述氨氮检测电极3不与所述微流体流道21的内腔接触。相比于电极直接插入到整个流体中，本装置的氨氮检测电极3仅与检测腔内的上部分流体接触，检测精度更高，稳定性更好，相应速度更快。
在一种实施方式中，所述氨氮检测电极可以为一复合电极，此时只需要1根电极即可。此时，所述氨氮检测电极整体设于微流体流道21的上方。
在一种实施方式中，所述氨氮检测电极为非复合电极，此时，如图1所示，氨氮检测电极包括工作电极31和参比电极32。此时，工作电极31设于微流体流道21的上方；如图2所示，此时，可设置参比电极接触腔22以使参比电极被设置为能与所述参比电极接触腔22内的流体接触。所述参比电极接触腔22与所述检测腔2连通。
所述进液口1的数量可以为1个或多个。
可选的，所述进液口1的数量为1-10个。
优选的，所述进液口1的数量大于1个。例如，可以为2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个。可以用于分别进水，例如可以有4个进液口，可有两个进液口用于接收标准溶液，一个液口用于接收待测样本，一个液口用于接收清洗用流体。可以防止交叉污染。
进一步的，所述氨氮检测用微流体装置还包括出液口4，所述出液口4与所述检测腔2连通，用于排出流体。
至少有1条微流体流道与所述进液口1和出液口4贯通。
进一步的，所述装置还包括进液流道11，所述检测腔2和所述进液口1可通过进液流道11进行连通。
进一步的，如图1所示，所述氨氮检测用微流体装置还包括控流组件，用于驱动待测液流样本在氨氮检测用微流体装置中流动和/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若干阀门5，所述阀门设于所述进液流道11上，用于分别控制不同进液口或进液流道的流体流量。所述驱动泵可以为注射泵或蠕动泵。
所述阀门5可连通进液流道11和检测腔2。如图所述阀门上设有连通的阀门入口和阀门出口。
在一种实施方式中，流体通过进液口进入进液流道11，然后进入阀门入口，当阀门打开时，从阀门出口进入检测腔2。
优选的，所述氨氮检测电极选自离子选择性电极ion selective electrode。
优选的，所述氨氮检测电极3的传感件设于电极的底部。保证灵敏度。
进一步的，所述检测腔2的容积不大于200微升。
可选的，所有微流体流道的容积的总和不大于150微升。
优选的，当所述氨氮检测用微流体装置工作时，除进液口1和出液口4与外界连通外，所述装置密封，使得流体在密闭环境下流动。
在一种实施方式中，所述氨氮检测用微流体装置可包括上盖板6和下盖板7，所述下盖板7上设有所述进液口1和检测腔2；所述上盖板设有氨氮检测电极3的插入孔，至少一个插入孔的位置与所述检测腔2相对应且连通。
当所述氨氮检测电极3插入到插入孔后，所述检测腔为密封腔。所述氨氮检测电极和插入孔之间可以设置橡胶圈，以保证密封效果。
可选的，如图6所示，所述插入孔包括与所述工作电极相匹配的工作电极孔63，所述工作电极孔63与检测腔2的位置相对应且连通。所述插入孔还包括与所述参比电极相匹配的参比电极孔64，所述参比电极孔64与所述参比电极接触腔22位置相对应且连通。
所述上盖板还设有固定用的固定孔65，可以固定阀门、固定上下盖板等。
所述上盖板上还设有阀门入口对应孔61和阀门出口对应孔62；所述阀门入口对应孔61与阀门入口连通；所述阀门出口对应孔62与阀门出口连通；流体在装置中可通过以下路径流通：进液口1--进液流道11-阀门入口对应孔61--阀门入口---阀门5---阀门出口---阀门出口对应孔62—检测腔2--参比电极接触腔22--出液口4。
上盖板上可加工出液口4。两个盖板键合后，除进液口1和出液口4与外界连通外，所述装置密封，使得流体能够在装置内流动，不会溢出。可防止氨氮的逃逸扩散。
本发明的各个连通的部件均可通过流道实现连通。例如所述阀门5与检测腔2之间、检测腔2与出液口4之间等。
如图3虚线部分所示，所述进液口可设于下盖板7的底部。
在一种实施方式中，所述氨氮检测用微流体装置可采用PMMA，PDMS，COP或COC等塑料材料制成。通过CNC、热压，曝光等工艺加工流道，通过胶粘、超声焊接、热压heat-pressbonding等加工方式进行键合。也可采用玻璃、石英等材质通过化学腐蚀加工流道，通过烧结等方式进行键合。
其中，是指氨氮检测用微流体装置的主体架构采用塑料或玻璃或石英等制成，包括进液口、检测腔，而不包括控流组件氨氮检测电极等器件。
使用时，将标准溶液通过进液口注入到检测腔中，利用氨氮检测电极测定水体的电位差，绘制标准曲线，排出液体；然后将样本通过另一进液口注入到检测腔中，利用氨氮检测电极测定水体的电位差后排出液体。
本发明还提供前述氨氮检测用微流体装置用于检测流体样本中氨氮的浓度的用途。
本发明还提供一种检测流体样本中氨氮的浓度的方法，为采用前述的氨氮检测用微流体装置进行检测。
实例：
标准曲线的绘制：取浓度(mg/L)分别为0.2，2，20，的标准溶液(氯化铵水溶液)通入到前述的氨氮检测用微流体装置中，测定电位差，结果如图7所示。结果表明，采用本装置绘制的标准曲线线性好。
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 (18)
1.一种氨氮检测用微流体装置，其特征在于，所述氨氮检测用微流体装置至少包括：
进液口(1)，用于接收流体；
检测腔(2)，与所述进液口(1)连通，用于容纳流体；
氨氮检测电极(3)，所述氨氮检测电极(3)被设置为能与所述检测腔(2)中的流体接触，用于检测流体中的氨氮含量。
2.如权利要求1所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，所述检测腔(2)内包括一条或多条微流体流道(21)。
3.如权利要求2所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，所述微流体流道(21)为上开口的槽，所述微流体流道(21)设于所述检测腔的底面。
4.如权利要求2所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，各个微流体流道(21)之间相互贯通或不相互贯通。
5.如权利要求3所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，所述微流体流道(21)的内径为0.1-1mm。
6.如权利要求3所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，各个微流体流道(21)的高度相同。
7.如权利要求6所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，所述微流体流道(21)的槽口与所述检测腔(2)上缘的距离为0.05-0.5mm。
8.如权利要求2所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，所述氨氮检测电极(3)至少部分结构设于所述微流体流道(21)的上方，且所述氨氮检测电极(3)不与所述微流体流道(21)的内腔接触。
9.如权利要求8所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，所述氨氮检测电极为一复合电极，所述氨氮检测电极整体设于微流体流道(21)的上方。
10.如权利要求8所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，所述氨氮检测电极(3)包括工作电极(31)和参比电极(32)；所述工作电极(31)设于所述微流体流道(21)的上方；所述装置还包括参比电极接触腔(22)，所述参比电极接触腔(22)与所述检测腔2连通；所述参比电极(32)被设置为能与所述参比电极接触腔(22)内的流体接触。
11.如权利要求1所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，还包括以下特征中的一项或多项：
1)所述进液口(1)的数量为1-10个；
2)所述氨氮检测用微流体装置还包括出液口(4)，所述出液口(4)与所述检测腔(2)连通；
3)所述氨氮检测用微流体装置还包括控流组件，用于驱动流体在所述氨氮检测用微流体装置中流动和/或控制流体的流量；
4)所述氨氮检测电极(3)选自离子选择性电极；
5)所述氨氮检测电极(3)的传感件设于电极的底部；
6)所述检测腔(2)的容积不大于200微升。
12.如权利要求11所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，所述装置还包括进液流道(11)，所述进液口(1)和所述检测腔(2)通过所述进液流道(11)连通。
13.如权利要求12所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，所述控流组件包括驱动泵和若干阀门(5)，所述阀门设于所述进液流道(11)上，用于分别控制不同进液口或进液流道的流体流量。
14.如权利要求11所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，当所述氨氮检测用微流体装置工作时，除进液口(1)和出液口(4)与外界连通外，所述装置密封，使得流体在密闭环境下流动。
15.如权利要求14所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，所述氨氮检测用微流体装置包括上盖板(6)和下盖板(7)，所述下盖板(7)上设有所述进液口(1)和检测腔(2)；所述上盖板设有氨氮检测电极(3)的插入孔，至少一个插入孔的位置与所述检测腔(2)相对应且连通。
16.如权利要求15所述的氨氮检测用微流体装置，其特征在于，当所述氨氮检测电极(3)插入到插入孔后，所述检测腔为密封腔。
17.如权利要求1-16任一所述的氨氮检测用微流体装置用于检测流体样本中氨氮的浓度的用途。
18.一种检测流体样本中氨氮的浓度的方法，为采用权利要求1-16任一所述的氨氮检测用微流体装置进行检测。
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