CN113877239B - 一种集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片，微流控芯片包括通道层，通道层包括芯片基体和至少一个样品检测单元，样品检测单元位于芯片基体上，样品检测单元包括：超声提取池、微流体通道、分液池、检测池和通气孔，其中，超声提取池通过微流体通道与分液池连通，分液池通过微流体通道与检测池连通。超声提取池的上方有提取池盖，盖上有孔。使用时，打开提取池盖，放入样品和提取液，盖上提取池盖。本发明所提供的一种集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片，将纺织品前处理与检测集成到一个系统中，避免了繁琐操作、人工误差，使纺织品质量安全检测更加方便，将极大改进纺织品中安全因子检测的时效性与准确性。

Description

一种集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片
技术领域
本发明涉及纺织品检测技术领域，具体涉及一种集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片。
背景技术
纺织品是人们日常生活的必需品，纺织品质量优劣与生产商、贸易关系人、政府监管部门以及每个消费者都有直接的联系。各国政府监管部门对纺
织品质量都十分重视，几乎所有的国家为保护消费者的合法权益，都颁布了法令强制性标准，规定了纺织品众多的检测项目。纺织品样品前处理技术对检测分析结果的影响占有很大的比重，有分析表明：检测分析结果的误差近50％来源于样品的准备和处理，而真正来源于分析的还不到30％，而且大部分样品前处理所占用的工作量超过整个分析的70％，因此样品前处理系统是检测体系达到快速而准确目的的基础和保障。
纺织品中致癌染料、致敏染料、杀虫剂等的检测技术存在一个共同特点：待检物质包裹及深埋在纤维及面料中；同时随着纺织品的不断发展，纺织品已经不再是一两种简单的棉、麻或者涤纶等成分了，越来越多的混纺、交织纺织品进入市场并成为主导，这就进一步加大了纺织品检测前处理的难度。现阶段的前处理技术有溶剂萃取、固相萃取、固相微萃取、多元萃取等。
超声萃取技术是由溶剂萃取技术与超声波技术结合形成的萃取技术，超声场的存在提高了溶剂萃取的效率。张翔等在《色谱》2007年25卷第3期发表的论文“高效液相色谱法同时检测棉织品中的9种有机氯农药残留”，王明泰等在《印染》2007年第8期发表的论文“纺织品有机氮农药残留量的LCMS/MS测定法”，均采用超声萃取法提取纺织品中的农药残留物。李志刚等在《印染助剂》2019年36卷第2期发表的论文“纺织品中甲醛的超快速液相色谱串联质谱法测定”中纺织品样品提取时采用了超声提取甲醛的方法，前处理更简单。邓明亮等在《染整技术》2017年39卷第5期发表的论文“基于超声萃取技术的纺织品pH非破坏性检测”借助超声提取技术发展了纺织品pH的非破坏性检测方法。与常规提取法相比，超声提取具有提取时间短、效率高、无需加热等优点。
微流控(microfluidics)芯片技术是一种以在μm尺度内空间对流体及流体内生物微粒或细胞进行操纵控制为主要特征的科学技术，又称为芯片实验室(Lab-on-a-chip，LOC)或微全分析系统(micrototal analytical system，μTAS)。超声微流控(acoustofluicis)芯片是一种利用超声波作为外力场的微流控芯片，可以称其为微流控芯片的一个分支。实现超声波功能在单个微流控芯片上的集成一直是微流控技术的发展重点方向之一。
因此，如何提供一种应用超声提取和微流控提取技术的纺织品检测芯片是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片，将超声提取技术应用于纺织品的前处理，并与纺织品检测技术结合集成在一张芯片上，将会极大地方便纺织品的检测，具有高效率、低消耗、高通量等优点，为纺织品质量安全的测定和评价提供了有效的技术手段，是纺织品检测的一个重要发展方向。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片，包括通道层和盖板层；
所述通道层包括芯片基体和至少一个样品检测单元；所述样品检测单元位于所述芯片基体上；所述样品检测单元包括：超声提取池、分液池、检测池、微流体通道；其中，超声提取池通过微流体通道与分液池连通，分液池通过微流体通道与检测池连通；
所述盖板层位于所述通道层上方，所述盖板层上设置有开口，用于通过所述开口向所述超声提取池投放待测样品。
优选的，所述盖板层包括与所述开口匹配的提取池盖，所述提取池盖用于提供放入待测样品和提取液至超声提取池的通道入口；所述提取池盖上有提取池盖孔，所述提取池盖孔用于所述微流控芯片离心时气液流通。
优选的，所述超声提取池底部与超声波发生器接触。
优选的，所述分液池至少设置一个，且与所述检测池数量对应，所述检测池内预存有纺织品质量安全检测试剂，所述检测池区域材料为透明材料。
优选的，还包括中心固定孔，所述中心固定孔位于通道层和盖板层的几何中心且重叠贯穿所述通道层和盖板层，用于固定安装在离心式检测设备上。
优选的，预存储在检测池的试剂包括甲醛检测试剂或pH显色试剂；甲醛检测试剂是碱性间苯三酚试剂；pH检测试剂包括溴甲酚绿、甲基红、甲基橙、靛蓝二磺酸钠、溴酚蓝、茜素磺酸钠、儿茶酚紫、酚磺酞、甲酚红、溴麝香草酚蓝、间甲酚紫、萘酚苯甲醇中的一种或两种。
优选的，所述微流控芯片的检测步骤如下：
步骤一：将纺织品置于超声提取池中，加入提取液，将微流控芯片安装在离心式检测设备上，控制单元设置程序；
步骤二：超声提取纺织品提取液，并通过离心力或进样单元使纺织品提取液加入到样品检测池内，使纺织品提取液与检测池内预存的检测试剂进行反应，得到反应产物；
步骤三：检测池与光电检测机构配合，将采集到的信息发送到控制单元，控制单元分析得出纺织品待测因子含量。
优选的，在所述步骤二中，当微流控芯片为离心式芯片时，所述微流控芯片通过中心固定孔安装在离心设备上，在所述离心设备运动时带动所述微流控芯片转动，使所述超声提取池中纺织品提取液流动，进入到所述检测池内，并产生对应的反应产物。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明的有益效果包括：
本发明纺织品样品前处理采用超声提取技术，并通过离心设备或控制进样泵将纺织品样品提取液加入到微流控芯片中。此外，把检测试剂预先固定在微流控芯片的特定检测区，操作时不需要配置检测试剂，简化操作流程，无需专业人员，与配套便携式设备连用，可实现现场快速检测。本发明将纺织品超声前处理与检测集成到同一个芯片中，避免了繁琐操作、人工误差，使纺织品质量安全检测更加方便，将极大改进纺织品质量安全检测的准确度与时效性。
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作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图；
图1为本发明实施例提供的集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片的俯视图。
具体实施方式
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，都属于本发明保护的范围。
本实施例公开的一种集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片，将超声技术应用于纺织品前处理，并与检测集成在一个系统中，待测因子提取更加高效，并避免了繁琐操作、人工误差，使纺织品质量安全检测更加方便，将极大改进纺织品质量安全检测的准确度与时效性。
本实施例提供的集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片，包括通道层和盖板层；
通道层包括芯片基体1和至少一个样品检测单元；样品检测单元位于芯片基体1上；样品检测单元包括：超声提取池2、分液池4、检测池5、微流体通道3；其中，超声提取池2通过微流体通道3与分液池4连通，分液池4通过微流体通道3与检测池5连通；
盖板层位于通道层上方，盖板层上设置有开口，用于通过开口向超声提取池2投放待测样品。
在一个实施例中，盖板层包括与开口匹配的提取池盖，提取池盖用于提供放入待测样品和提取液至超声提取池2的通道入口；提取池盖上有提取池盖孔，提取池盖孔用于微流控芯片离心时气液流通。
在一个实施例中，超声提取池2底部与超声波发生器接触。
在一个实施例中，分液池4至少设置一个，且与检测池5数量对应，检测池5内预存有纺织品质量安全检测试剂，检测池5区域材料为透明材料。
在一个实施例中，还包括中心固定孔6，中心固定孔6位于通道层和盖板层的几何中心且重叠贯穿通道层和盖板层，用于固定安装在离心式检测设备上。
在一个实施例中，预存储在检测池5的试剂包括甲醛检测试剂或pH显色试剂；甲醛检测试剂是碱性间苯三酚试剂；pH检测试剂包括溴甲酚绿、甲基红、甲基橙、靛蓝二磺酸钠、溴酚蓝、茜素磺酸钠、儿茶酚紫、酚磺酞、甲酚红、溴麝香草酚蓝、间甲酚紫、萘酚苯甲醇中的一种或两种。
在一个实施例中，微流控芯片的检测步骤如下：
步骤一：将纺织品置于超声提取池2中，加入提取液，将微流控芯片安装在离心式检测设备上，控制单元设置程序；
步骤二：超声提取纺织品提取液，并通过离心力或进样单元使纺织品提取液加入到样品检测池5内，使纺织品提取液与检测池5内预存的检测试剂进行反应，得到反应产物；
步骤三：检测池5与光电检测机构配合，将采集到的信息发送到控制单元，控制单元分析得出纺织品待测因子含量。
在一个实施例中，在步骤二中，当微流控芯片为离心式芯片时，微流控芯片通过中心固定孔6安装在离心设备上，在离心设备运动时带动微流控芯片转动，使超声提取池2中纺织品提取液流动，进入到检测池5内，并产生对应的反应产物。
在一个实施例中，微流体通道3还连通有通气孔8，通气孔8与提取池盖孔相对应。
在一个实施例中，提取池盖板9上设有加样孔7，用于直接通过加样孔7将待测样本或提取液加入至超声提取池2。
以上对本发明所提供的集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片进行了详细介绍，本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片，其特征在于，包括通道层和盖板层；
所述通道层包括芯片基体和至少一个样品检测单元；所述样品检测单元位于所述芯片基体上；所述样品检测单元包括：超声提取池、分液池、检测池、微流体通道；其中，超声提取池通过微流体通道与分液池连通，分液池通过微流体通道与检测池连通；所述超声提取池底部与超声波发生器接触；所述分液池至少设置一个，且与所述检测池数量对应，所述检测池内预存有纺织品质量安全检测试剂；
所述盖板层位于所述通道层上方，所述盖板层上设置有开口，用于通过所述开口向所述超声提取池投放待测样品。
2.根据权利要求1所述的集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片，其特征在于，所述盖板层包括与所述开口匹配的提取池盖，所述提取池盖用于提供放入待测样品和提取液至超声提取池的通道入口；所述提取池盖上有提取池盖孔，所述提取池盖孔用于所述微流控芯片离心时气液流通。
3.根据权利要求1所述的集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片，其特征在于，所述检测池区域材料为透明材料。
4.根据权利要求1所述的集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片，其特征在于，还包括中心固定孔，所述中心固定孔位于通道层和盖板层的几何中心且重叠贯穿所述通道层和盖板层，用于固定安装在离心式检测设备上。
5.根据权利要求1所述的集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片，其特征在于，预存储在检测池的试剂包括甲醛检测试剂或pH显色试剂；甲醛检测试剂是碱性间苯三酚试剂；pH检测试剂包括溴甲酚绿、甲基红、甲基橙、靛蓝二磺酸钠、溴酚蓝、茜素磺酸钠、儿茶酚紫、酚磺酞、甲酚红、溴麝香草酚蓝、间甲酚紫、萘酚苯甲醇中的一种或两种。
6.根据权利要求1所述的集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片的检测步骤如下：
步骤一：将纺织品置于超声提取池中，加入提取液，将微流控芯片安装在离心式检测设备上，控制单元设置程序；
步骤二：超声提取纺织品提取液，并通过离心力或进样单元使纺织品提取液加入到样品检测池内，使纺织品提取液与检测池内预存的检测试剂进行反应，得到反应产物；
步骤三：检测池与光电检测机构配合，将采集到的信息发送到控制单元，控制单元分析得出纺织品待测因子含量。
7.根据权利要求6所述的集成纺织品超声提取及检测的微流控芯片，其特征在于，在所述步骤二中，当微流控芯片为离心式芯片时，所述微流控芯片通过中心固定孔安装在离心设备上，在所述离心设备运动时带动所述微流控芯片转动，使所述超声提取池中纺织品提取液流动，进入到所述检测池内，并产生对应的反应产物。
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