CN115301303A - 一种多组分矿尘分选微流控芯片及其分类浓度检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种多组分矿尘分选微流控芯片及其分类浓度检测方法，属于矿尘浓度检测与微流控芯片领域。从上到下分别包括进气管、排气管I、排气管II、排气管III、磁铁I、定位销组、亚克力板I、上基底、矿尘分离通道层、下基底、磁铁II、亚克力板II，矿尘分离通道层中高宽深比的矩形直流道首端为进气口，通过磁铁辅助，弯曲流道出口排出铁磁性矿尘颗粒，缩扩流道出口排出大非铁磁性矿尘颗粒，缩扩流道出口排出小非铁磁性矿尘颗粒；使用激光检测技术对富集不同矿尘颗粒透明容器进行矿尘浓度检测。其能够完成铁磁性矿尘颗粒与非铁磁性矿尘颗粒以及不同尺寸大小的非铁磁性矿尘颗粒的分离、富集工作，结构简单使用方便。
Description
技术领域
本发明涉及矿尘浓度检测与微流控芯片领域，具体涉及一种多组分矿尘分选微流控芯片及其分类浓度检测方法。
背景技术
目前现有矿尘浓度检测装置大多使用激光检测技术对矿尘样品直接进行检测，检测装置大多较为简陋，检测准确度不高，且仅能检测所有矿尘颗粒的总浓度，而无法对铁磁性与非铁磁性矿尘颗粒、不同尺寸矿尘颗粒的各自含量进行检测，从而制约了后续对矿尘来源的分析与针对性治理工作，具有一定的局限性。且大部分现有设备及耗材较为昂贵，操作繁琐。检测成本较高，需专业人员操作，限制了使用人群。
发明内容
针对现有技术的不足之处，提供一种多组分矿尘分选微流控芯片及其分类浓度检测方法，所述微流控芯片采用低成本薄膜材料制作，并设计为一次性使用可抛式，成本低廉，操作简单，检测可靠。
为了实现上述技术目的，本发明的一种多组分矿尘分选微流控芯片，所述芯片包括上下设置的亚克力板I和亚克力板II，亚克力板I和亚克力板II之间设有分选层，其中分选层包括矿尘分离通道层以及设置在矿尘分离通道层上下的上基底和下基底，矿尘分离通道层中设有分选镂空图案，尘分离通道层被上下设置的上基底和下基底密封形成中间设有高宽深比的分选流道，其中分选流道主体为U字型结构流道，其中U字型结构流道左侧直线部分为高宽深比的矩形直流道，高宽深比的矩形直流道端部设有矩形直流道入口，高宽深比的矩形直流道尾端左右分别连接有180°的弯道以及弯曲流道，弯曲流道为波浪线结构以补偿气压，防止180°的弯道内因气压不足出现断路，弯曲流道的尾端设有弯曲流道出口，高宽深比的矩形直流道、通过180°的弯道平行设有缩扩流道，缩扩流道包括与高宽深比的矩形直流道平行的缩扩直流道，缩扩直流道上间隔距离设有矩形凸起用以提高分选效果，缩扩直流道端部设有缩扩流道出口，以缩扩流道出口为中心设有正六边形流道与缩扩直流道连通，正六边形流道位于缩扩流道出口上方设有缩扩流道出口；矿尘分离通道层中矩形直流道入口为进气口，弯曲流道出口为铁磁性矿尘颗粒排出口，缩扩流道出口为大于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口，缩扩流道出口为小于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口；在上基底以及亚克力板I上，与矩形直流道入口处匹配设有上基底进气口和亚克力板I进气口，与缩扩流道出口处匹配设有上基底小矿尘排出口和亚克力板I小矿尘排出口，与缩扩流道出口处匹配设有上基底大矿尘排出口和亚克力板I大矿尘排出口，与弯曲流道出口处匹配设有上基底铁磁性矿尘颗粒排出口和亚克力板I亚克力板I铁磁性矿尘颗粒排出口；其中亚克力板I进气口、亚克力板I小矿尘排出口、亚克力板I大矿尘排出口、亚克力板I铁磁性矿尘颗粒排出口上均插接有进气管、排气管I、排气管II、排气管III；所述高宽深比的矩形直流道、上方在亚克力板I对应位置设有磁铁I，高宽深比的矩形直流道、下方在在亚克力板II对应位置设有磁铁II，其中磁铁I和磁铁II分别位于矩形直流道靠近弯曲流道侧，从而将矿尘中的铁磁性矿尘颗粒吸附到矩形直流道靠近弯曲流道一侧矩形流道侧壁上下的两个角落中，在气压的作用下从而进入弯曲流道(6-6)。
进一步，所述亚克力板I、上基底、矿尘分离通道层、下基底、亚克力板II的四角分别通过四支一组的定位销组穿插定位并固定。
进一步，其中排气管I排出含有铁磁性矿尘颗粒的气体、排气管II排出粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒、排气管III排出粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒，不同类型的矿尘颗粒被分离并富集至透明容器内，用于后续检测。
进一步，所述上基底、矿尘分离通道层、下基底由透明聚合物材质的薄膜材料制备而成，包括PET、PVC、PDMS、PMMA。
进一步，所述上基底、矿尘分离通道层、下基底通过激光切割加工工艺制作所需的镂空结构及通孔；所述上基底、矿尘分离通道层、下基底通过等离子体表面处理后键合封装，形成封闭的流道结构。
进一步，所述包括矿尘分离通道层、上基底和下基底的分选层设计为一次性使用形式。
一种多组分矿尘分选微流控芯片的分类浓度检测方法，其步骤如下：
利用压力设备将待检测的含有矿尘颗粒与空气的悬浮流通入进气管，悬浮流先后通过亚克力板I、上基底、矿尘分离通道层中的高宽深比的矩形直流道的矩形直流道入口进气口；
矿尘颗粒-空气悬浮流在压力的作用下在高宽深比的矩形直流道流动过程中，悬浮流中的铁磁性矿尘颗粒在磁铁I与磁铁II铁磁性吸引力的作用下发生迁移行为，且铁磁性与非铁磁性矿尘颗粒，因其自身是否具有铁磁性决定着其是否受到磁铁I与磁铁II铁磁性吸引力的作用，产生不同的聚焦现象；其中，铁磁性矿尘颗粒向高宽深比的矩形直流道靠近磁铁I与磁铁II的顶底壁迁移，最后在高宽深比的矩形直流道一侧聚焦成一束，由于矿尘颗粒-空气悬浮流在压力的作用下在流道中持续流动，因此聚集在高宽深比的矩形直流道顶底壁一束的铁磁性矿尘颗粒，在流动力作用下向前流动，并顺着弯曲流道的通道，经弯曲流道出口排出；非铁磁性矿尘颗粒在高宽深比的矩形直流道中不受磁铁I与磁铁II磁场的影响，并在惯性升力作用下聚焦至高宽深比的矩形直流道中间位置处，并顺着弧形通道，进入缩扩流道；缩扩流道中因流道结构诱导产生Dean涡流，且不同尺寸粒子在Dean涡流中受到不同的Dean拽力作用：其中粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒沿缩扩流道两侧聚焦成两束，经缩扩流道出口排出；粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒在Dean流的作用下沿缩扩流道中间聚焦成一束，经缩扩流道出口排出；
铁磁性矿尘颗粒从弯曲流道出口排出，从下至上分别经上基底上的上基底铁磁性矿尘颗粒排出口、亚克力板I上的亚克力板I铁磁性矿尘颗粒排出口、排气管III排出至透明容器中；粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒缩扩流道出口排出，从下至上分别经上基底上的上基底小矿尘排出口、亚克力板I上的亚克力板I小矿尘排出口、排气管I排出至透明容器中；粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒缩扩流道出口排出，从下至上分别经上基底上的上基底大矿尘排出口、亚克力板I上的亚克力板I大矿尘排出口、排气管II排出至透明容器中，之后利用激光检测技术直接对装有三种不同颗粒物的透明容器就进行检测，分别检测出注入的矿尘颗粒-空气悬浮流中三种矿尘颗粒的量，从而分析出矿尘颗粒-空气悬浮流中三种矿尘的各自浓度。
进一步，采用光散射法检测矿尘浓度时，将激光照射到透明容器中，当照射到矿尘颗粒时被部分遮挡，利用检测装置采集透过的光束，单位时间内，透光数量越低，则表明矿尘浓度越高。
与现有技术相比，本发明的有益效果：
本发明克服了现有矿尘浓度检测装置均对采集样品直接进行检测，仅能检测所有矿尘颗粒的总浓度，而无法识别样品中铁磁性与非铁磁性、不同尺寸矿尘颗粒的各自含量的不足，创新性地提出一种微流控芯片结构对采集样品进行前处理，实现了对样品中铁磁性与非铁磁性、大尺寸与小尺寸颗粒浓度的分别检测，从而有益于对矿尘的来源进行分析并针对性开展治理工作，保护煤矿工人免受尘肺病侵袭。此外，本发明所述的微流控芯片采用低成本薄膜材料制作，并设计为一次性使用可抛式，在耗材成本及操作便捷性方面具有显著优势。
所述微流控芯片上设有矿尘分离通道，用于样品中铁磁性与非铁磁性矿尘、不同尺寸矿尘的分离、富集；所述矿尘分离通道由高宽深比的矩形直流道与缩扩流道组成，设置粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口、粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口及铁磁性矿尘颗粒排出口，由透明容器对三种矿尘颗粒进行收集。所述矿尘浓度检测装置采用激光检测技术，对微流控芯片直接进行检测，便可得到矿尘颗粒-空气悬浮流中不同尺寸矿尘浓度。
附图说明
图1是本发明的多组分矿尘分选微流控芯片结构示意图；
图2是本发明激光检测矿尘浓度检测示意图；
图3是本发明矿尘分离通道层示意图。
图中：1-1-进气管、1-2-排气管I、1-3排气管II-、1-4-排气管III、2-磁铁I、3-定位销组、4-亚克力板I、4-1-亚克力板I进气口、4-2-亚克力板I小矿尘排出口、4-3-亚克力板I大矿尘排出口、4-4-亚克力板I铁磁性矿尘颗粒排出口、5-上基底、5-1-上基底进气口、5-2-上基底小矿尘排出口、5-3-上基底大矿尘排出口、5-4-上基底铁磁性矿尘颗粒排出口、6-矿尘分离通道层、6-1-矩形直流道入口、6-2-缩扩流道出口、6-3-缩扩流道出口、6-4弯曲流道出口-、6-5-高宽深比的矩形直流道、6-6-弯曲流道、6-7-缩扩流道、7-下基底、8-磁铁II、9-亚克力板II。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的实施例做进一步说明：
如图1所示，本发明的一种多组分矿尘分选微流控芯片，包括进气管1-1、排气管I1-2、排气管II 1-3、排气管III 1-4、磁铁I 2、定位销组3、亚克力板I 4、亚克力板I 4上的进气口4-1、粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口4-2、粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口4-3、铁磁性矿尘颗粒排出口4-4、上基底5、上基底5上的进气口5-1、粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口5-2、粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口5-3、铁磁性矿尘颗粒排出口5-4、矿尘分离通道层6、高宽深比的矩形直流道入口6-1、缩扩流道6-7上远离缩扩流道的出口6-2、缩扩流道6-7上靠近缩扩流道的出口6-3、高宽深比的矩形直流道后接弯曲流道6-6尾端6-4、高宽深比的矩形直流道6-5、高宽深比的矩形直流道后接弯曲流道6-6、缩扩流道6-7、下基底7、磁铁II 8、亚克力板II 9。
如图3所示，亚克力板II 9位于矿尘浓度检测的微流控芯片最底层用于对整个检测装置起到封装及保护作用，下基底7作为微流控芯片的最底层用于对矿尘分离通道层6进行封闭，矿尘分离通道层6材质为硅胶，用激光切割技术在正方形硅胶板材上切割出高宽深比的矩形直流道6-5、高宽深比的矩形直流道后接弯曲流道6-6、缩扩流道6-7及其余附属流道，矿尘分离通道层具有一个进气口和三个出气口，当含有矿尘颗粒和空气的悬浮流通过高宽深比的矩形直流道6-5时，悬浮流中的铁磁性矿尘颗粒在磁铁I 2与磁铁II 8铁磁性吸引力的作用下发生迁移行为，且铁磁性与非铁磁性矿尘颗粒，因其自身是否具有铁磁性决定着其是否受到磁铁I 2与磁铁II 8铁磁性吸引力的作用，产生不同的聚焦现象。其中，铁磁性矿尘颗粒向高宽深比的矩形直流道6-5靠近磁铁I 2与磁铁II 8一侧迁移，最后在高宽深比的矩形直流道6-5一侧聚焦成一束，并顺着高宽深比的矩形直流道后接弯曲流道6-6的通道，经高宽深比的矩形直流道后接弯曲流道6-6尾端6-4排出；非铁磁性矿尘颗粒向高宽深比的矩形直流道6-5远离磁铁I 2与磁铁II 8一侧迁移迁移，最后在高宽深比的矩形直流道6-5一侧聚焦成一束，并顺着弧形通道，进入缩扩流道6-7，缩扩流道6-7中因流道结构诱导产生Dean涡流，且不同尺寸粒子在Dean涡流中受到不同的Dean拽力作用：其中粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒沿缩扩流道6-7两侧聚焦成两束，经缩扩流道6-7上远离缩扩流道的出口6-2排出；粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒在Dean流的作用下沿缩扩流道6-7中间聚焦成一束，经缩扩流道6-7上靠近缩扩流道的出口6-3排出。铁磁性矿尘颗粒从高宽深比的矩形直流道后接弯曲流道6-6尾端6-4排出，从下至上分别经上基底5上的铁磁性矿尘颗粒排出口5-4、亚克力板I 4上的铁磁性矿尘颗粒排出口4-4、排气管III 1-4排出至透明容器中；粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒缩扩流道6-7上远离缩扩流道的出口6-2排出，从下至上分别经上基底5上的粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口5-2、亚克力板I 4上的粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口4-2、排气管I1-2排出至透明容器中；粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒缩扩流道6-7上靠近缩扩流道的出口6-3排出，从下至上分别经上基底5上的粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口5-3、亚克力板I 4上的粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口4-3、排气管II 1-3排出至透明容器中。并利用激光检测技术直接对三个透明容器检测三种矿尘颗粒浓度，从而分析出矿尘颗粒-空气悬浮流中三种矿尘的各自浓度。上基底5用于对矿尘分离通道层6进行封闭。其中矿尘分离通道层6在相同位置设计有与上基底5规格相同的一个进气口、三个规格相同的出气口。亚克力板I 4在相同位置设计有与上基底5规格相同的一个进气口、三个规格相同的出气口，进气口与出气口均为沉孔设计，进气口沉孔上端安装进气管1-1，下端安装密封圈与上基底5进气口密封，防止气体泄漏，出气口沉孔上端安装排气管I1-2、排气管II 1-3、排气管III 1-4，下端安装密封圈与上基底5出气口密封，防止气体泄漏。定位销组3由四个相同的定位销组成，用于检测芯片多层结构间的定位与固定。含有矿尘颗粒的气体样品通过进气管1-1依次通过亚克力板I 4上的进气口4-1、上基底5上的进气口5-1、高宽深比的矩形直流道6-5首端6-1进入高宽深比的矩形直流道6-5，并在高宽深比的矩形直流道6-5内利用磁铁I 2、磁铁II 8磁性吸引力完成铁磁性与非铁磁性矿尘颗粒的分离与富集。分离后的铁磁性矿尘颗粒的气体样品依次通过高宽深比的矩形直流道后接弯曲流道6-6尾端6-4排出、上基底5上的铁磁性矿尘颗粒排出口5-4、亚克力板I4上的铁磁性矿尘颗粒排出口4-4、排气管III 1-4排出至透明容器中；非铁磁性矿尘颗粒通过缩扩流道6-7，在惯性升力和Dean拽力共同作用下，非铁磁性矿尘颗粒分为粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒、粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒，其中粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒沿缩扩流道6-7两侧聚焦成两束，经缩扩流道6-7上远离缩扩流道的出口6-2排出从下至上分别经上基底5上的粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口5-2、亚克力板I 4上的粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口4-2、排气管I1-2排出至透明容器中；而粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒沿缩扩流道6-7中间聚焦成一束，经缩扩流道6-7上靠近缩扩流道的出口6-3排出，从下至上分别经上基底5上的粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口5-3、亚克力板I 4上的粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口4-3、排气管II 1-3排出至透明容器中。
如图2所示，使用激光检测技术直接对三个透明容器中不同种类矿尘进行浓度检测。具体检测方法如图2所示：将激光照射到明玻璃瓶中矿尘捕获位置中，当照射到矿尘颗粒时被部分遮挡，利用检测装置采集透过的光束，单位时间内，透光数量越低，则表明矿尘浓度越高。基于该原理，检测透射光的强度，即可标定被测矿尘样品的浓度。
Claims (8)
1.一种多组分矿尘分选微流控芯片，其特征在于：所述芯片包括上下设置的亚克力板I(4)和亚克力板II(9)，亚克力板I(4)和亚克力板II(9)之间设有分选层，其中分选层包括矿尘分离通道层(6)以及设置在矿尘分离通道层(6)上下的上基底(5)和下基底(7)，矿尘分离通道层(6)中设有分选镂空图案，尘分离通道层(6)被上下设置的上基底(5)和下基底(7)密封形成中间设有高宽深比的分选流道，其中分选流道主体为U字型结构流道，其中U字型结构流道左侧直线部分为高宽深比的矩形直流道(6-5)，高宽深比的矩形直流道(6-5)端部设有矩形直流道入口(6-1)，高宽深比的矩形直流道(6-5)尾端左右分别连接有180°的弯道以及弯曲流道(6-6)，弯曲流道(6-6)为波浪线结构以补偿气压，防止180°的弯道内因气压不足出现断路，弯曲流道(6-6)的尾端设有弯曲流道出口(6-6)；高宽深比的矩形直流道(6-5)、通过180°的弯道平行设有缩扩流道(6-7)，缩扩流道(6-7)包括与高宽深比的矩形直流道(6-5)平行的缩扩直流道，缩扩直流道上间隔距离设有矩形凸起用以提高分选效果，缩扩直流道端部设有缩扩流道出口(6-3)，以缩扩流道出口(6-3)为中心设有正六边形流道与缩扩直流道连通，正六边形流道位于缩扩流道出口(6-3)上方设有缩扩流道出口(6-2)；矿尘分离通道层(6)中矩形直流道入口(6-1)为进气口，弯曲流道出口(6-4)为铁磁性矿尘颗粒排出口，缩扩流道出口(6-3)为大于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口，缩扩流道出口(6-2)为小于15μm非铁磁性矿尘颗粒排出口；在上基底(5)以及亚克力板I(4)上，与矩形直流道入口(6-1)处匹配设有上基底进气口(5-1)和亚克力板I进气口(4-1)，与缩扩流道出口(6-2)处匹配设有上基底小矿尘排出口(5-2)和亚克力板I小矿尘排出口(4-2)，与缩扩流道出口(6-3)处匹配设有上基底大矿尘排出口(5-3)和亚克力板I大矿尘排出口(4-3)，与弯曲流道出口(6-4)处匹配设有上基底铁磁性矿尘颗粒排出口(5-4)和亚克力板I亚克力板I铁磁性矿尘颗粒排出口(4-4)；其中亚克力板I进气口(4-1)、亚克力板I小矿尘排出口(4-2)、亚克力板I大矿尘排出口(4-3)、亚克力板I铁磁性矿尘颗粒排出口(4-4)上均插接有进气管(1-1)、排气管I(1-2)、排气管II(1-3)、排气管III(1-4)；所述高宽深比的矩形直流道(6-5)、上方在亚克力板I(4)对应位置设有磁铁I(2)，高宽深比的矩形直流道(6-5)、下方在在亚克力板II(9)对应位置设有磁铁II(8)，其中磁铁I(2)和磁铁II(8)分别位于矩形直流道(6-5)靠近弯曲流道(6-6)侧，从而将矿尘中的铁磁性矿尘颗粒吸附到矩形直流道(6-5)靠近弯曲流道(6-6)一侧矩形流道的上下两个角落中，在压力的作用下从而进入弯曲流道(6-6)。
2.根据权利要求1所述多组分矿尘分选微流控芯片，其特征在于：所述亚克力板I(4)、上基底(5)、矿尘分离通道层(6)、下基底(7)、亚克力板II(9)的四角分别通过四支一组的定位销组(3)穿插定位并固定。
3.根据权利要求1所述多组分矿尘分选微流控芯片，其特征在于：其中排气管I(1-4)排出含有铁磁性矿尘颗粒的气体、排气管II(1-3)排出粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒、排气管III(1-2)排出粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒，不同类型的矿尘颗粒被分离并富集至透明容器内，用于后续检测。
4.根据权利要求1所述多组分矿尘分选微流控芯片，其特征在于：所述上基底(5)、矿尘分离通道层(6)、下基底(7)由透明聚合物材质的薄膜材料制备而成，包括PET、PVC、PDMS、PMMA。
5.根据权利要求1所述多组分矿尘分选微流控芯片，其特征在于：所述上基底(5)、矿尘分离通道层(6)、下基底(7)通过激光切割加工工艺制作所需的镂空结构及通孔；所述上基底(5)、矿尘分离通道层(6)、下基底(7)通过等离子体表面处理后键合封装，形成封闭的流道结构。
6.根据权利要求1所述多组分矿尘分选微流控芯片，其特征在于：所述包括矿尘分离通道层(6)、上基底(5)和下基底(7)的分选层设计为一次性使用形式。
7.一种使用权利要求1所述多组分矿尘分选微流控芯片的分类浓度检测方法，其特征在于步骤如下：
利用压力设备将待检测的含有矿尘颗粒与空气的悬浮流通入进气管(1-1)，悬浮流先后通过亚克力板I(4)、上基底(5)、矿尘分离通道层(6)中的高宽深比的矩形直流道(6-5)的矩形直流道入口(6-1)进气口；
矿尘颗粒-空气悬浮流在压力的作用下在高宽深比的矩形直流道(6-5)流动过程中，悬浮流中的铁磁性矿尘颗粒在磁铁I(2)与磁铁II(8)铁磁性吸引力的作用下发生迁移行为，且铁磁性与非铁磁性矿尘颗粒，因其自身是否具有铁磁性决定着其是否受到磁铁I(2)与磁铁II(8)铁磁性吸引力的作用，产生不同的聚焦现象；其中，铁磁性矿尘颗粒向高宽深比的矩形直流道(6-5)靠近磁铁I(2)与磁铁II(8)的顶底壁迁移，最后在高宽深比的矩形直流道(6-5)一侧聚焦成一束，由于矿尘颗粒-空气悬浮流在压力的作用下在流道中持续流动，因此聚集在高宽深比的矩形直流道(6-5)顶底壁一束的铁磁性矿尘颗粒，在流动力作用下向前流动，并顺着弯曲流道(6-6)的通道，经弯曲流道出口(6-4)排出；非铁磁性矿尘颗粒在高宽深比的矩形直流道(6-5)中不受磁铁I(2)与磁铁II(8)磁场的影响，并在惯性升力作用下聚焦至高宽深比的矩形直流道(6-5)中间位置处，并顺着弧形通道，进入缩扩流道(6-7)；缩扩流道(6-7)中因流道结构诱导产生Dean涡流，且不同尺寸粒子在Dean涡流中受到不同的Dean拽力作用：其中粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒沿缩扩流道(6-7)两侧聚焦成两束，经缩扩流道出口(6-2)排出；粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒在Dean流的作用下沿缩扩流道(6-7)中间聚焦成一束，经缩扩流道出口(6-3)排出；
铁磁性矿尘颗粒从弯曲流道出口(6-4)排出，从下至上分别经上基底(5)上的上基底铁磁性矿尘颗粒排出口(5-4)、亚克力板I(4)上的亚克力板I铁磁性矿尘颗粒排出口(4-4)、排气管III(1-4)排出至透明容器中；粒径小于15μm非铁磁性矿尘颗粒缩扩流道出口(6-2)排出，从下至上分别经上基底(5)上的上基底小矿尘排出口(5-2)、亚克力板I(4)上的亚克力板I小矿尘排出口(4-2)、排气管I(1-2)排出至透明容器中；粒径大于15μm非铁磁性矿尘颗粒缩扩流道出口(6-3)排出，从下至上分别经上基底(5)上的上基底大矿尘排出口(5-3)、亚克力板I(4)上的亚克力板I大矿尘排出口(4-3)、排气管II(1-3)排出至透明容器中，之后利用激光检测技术直接对装有三种不同颗粒物的透明容器就进行检测，分别检测出注入的矿尘颗粒-空气悬浮流中三种矿尘颗粒的量，从而分析出矿尘颗粒-空气悬浮流中三种矿尘的各自浓度。
8.根据权利要求7所述分类浓度检测方法，其特征在于：采用光散射法检测矿尘浓度时，将激光照射到透明容器中，当照射到矿尘颗粒时被部分遮挡，利用检测装置采集透过的光束，单位时间内，透光数量越低，则表明矿尘浓度越高。
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