CN116990288A - 一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了芯片检测技术领域内的一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，包括检测箱，检测箱内连接有芯片，芯片包括上芯片本体，上芯片本体下侧连接有下芯片本体，芯片上设有储液池、第一进液池和第二进液池，第一进液池和第二进液池末端分别连接第一逻辑流道一端和第二逻辑流道一端，第一逻辑流道和第二逻辑流道另一端均连接有第一混合流道，第一混合流道末端的上芯片本体上设有第三逻辑流道，储液池末端的上芯片本体上设有第四逻辑流道，第三逻辑流道和第四逻辑流道的末端均连接有第二混合流道，下芯片本体朝上的一端设有和第二混合流道连通的废液池，废液池上方的检测箱内连接有平面镜和CCD相机；使用本发明检测方便，其占用空间小。
Description
技术领域
本发明属于芯片检测技术领域，特别涉及一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置。
背景技术
镉离子是一种危险的重金属离子。溶解在水中的镉离子容易积累在人的肾脏、骨骼、眼睛和其他器官内，对人的健康产生严重的危害。自然界中的镉元素主要以硫镉矿的形式存在，由于化工行业的污染加剧，镉逐渐通过饲料、饮用水等形式进入人的食物链。由于镉的半衰期在10-30年，溶液中的镉离子被误食后，容易积累在人体的各个组织器官中导致器官早衰从而威胁身体健康，而存在于大气的中的镉被人体大量吸入后会严重损伤呼吸道从而引发一系列症状，如肺炎、呼吸困难、肺水肿等。实时监测水体中镉离子的浓度是降低镉离子危害的重要途径。
目前较为常用的镉离子检测方法有荧光检测、比色法检测以及化学发光检测。鲁米诺试剂作为一种发光试剂，它容易被体系中的氧化剂氧化后迅速产生化学发光现象，而微量镉离子在鲁米诺体系的后化学发光效应，使得带有镉离子的鲁米诺体系的发光强度明显强于对照组，但由于鲁米诺化学发光实验在检测过程中，发光强度存在明显的衰减，加样反应的时间差都会明显影响到最终的结果，因此在鲁米诺的检测体系中，通过管道流动注射检测的方法占据多数。
考虑到镉离子目前常用的检测方法大多依赖于液态的环境，检测时常在96样孔板或者离心管中进行，这样的检测不仅存在多种因素的干扰，而且步骤繁多，并不适用于镉离子的实时检测，微流控技术又称芯片实验室，它可以将以往宏观上进行的生物化学反应整合到一个几平方厘米的芯片内。将检测的试剂注射在微流控芯片内进行检测，不仅杜绝了外界大气的污染，其反应速度快、灵敏度高的优点也使得镉离子的实时检测成为可能。
现有技术中，对镉离子实时检测而言，检测依旧受限于成本高、样本多、检测仪器笨重等问题并且对技术人员的要求较高。
发明内容
本发明的目的在于，克服现有技术中的不足之处，提供一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，解决了现有技术中检测麻烦的技术难题，本发明方便携带，占用空间小，方便检测。
本发明的目的是这样实现的：一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，包括检测箱，所述检测箱内连接有芯片，所述芯片包括上芯片本体，上芯片本体下侧连接有下芯片本体，上芯片本体朝下的一端设有储液池、第一进液池和第二进液池，第一进液池和第二进液池末端分别连接第一逻辑流道的一端和第二逻辑流道的一端，第一逻辑流道的另一端和第二逻辑流道的另一端相接且连接有第一混合流道，第一混合流道末端的上芯片本体上设有第三逻辑流道，储液池末端的上芯片本体上设有第四逻辑流道，第三逻辑流道和第四逻辑流道的末端相接且连接有第二混合流道，下芯片本体朝上的一端设有废液池，第二混合流道末端的上芯片本体上设有和废液池一端连通的第一流道，所述废液池上方的检测箱内连接有平面镜和CCD相机，CCD相机拍摄平面镜反射的发光情况。
检测箱的上侧连接有箱盖，箱盖上设有方便拎取的把手，检测箱内还设有控制处理器，检测箱外侧连接有显示屏，控制处理器将检测结果传输给显示屏；往第一储液池内注入鲁米诺试剂和高锰酸钾溶液，鲁米诺试剂和高锰酸钾溶液朝着第三逻辑流道所在方向流动，使第三逻辑流道和第二混合流道连通，储液池内的样本流向第二混合流道，样本和第二混合流道内进行混合反应，所有液体进入最终的废液池内，废液池内由于镉离子的存在会产生明显的化学发光现象，此时，CCD相机启动，将对储液池进行30s的捕获，并将检测到的信号传输给控制处理器，控制处理器计算其与镉离子的标准曲线的差异性从而计算镉离子的浓度，检测结束，使用者可在显示屏上选择结束检测进程；本发明检测方便，占用空间小；可应用于镉离子的检测工作中。
为了实现给第一进液池和第二进液池的进样，所述第一进液池上侧的上芯片本体上设有第一进液孔，第二进液池上侧的上芯片本体上设有第二进液孔，检测箱内还连接有用于给第一进液池和第二进液池进液的注样组件，所述注样组件包括可升降的第一注样针和第二注样针，所述第一注样针能插入第一进液孔内，所述第二注样针能插入第二进液孔内。
为了进一步实现样本的自动注射，所述注样组件还包括支撑板，所述支撑板上侧固定连接有间隔设置的第一固定座和第二固定座，第一固定座和第二固定座之间的支撑板上滑动连接有注射座，所述第二固定座上夹持有第一注射器和第二注射器，所述第一注射器上连接有能做往复直线运动的第一活塞杆，第二注射器上连接有能做往复直线运动的第二活塞杆，所述第一活塞杆和第二活塞杆均连接在第一固定座上，第一注射器远离第一活塞杆的一端连接有第一注射针，第二注射器远离第二活塞杆的一端连接有第二注射针，第一注射针和第一注样针间连接有第一进样管，第二注射针和第二注样针之间连接有第二进样管。
作为本发明的进一步改进，所述第二固定座上连接有电磁铁，所述注射座上连接有普通磁铁。
作为本发明的进一步改进，所述注射座上开有若干导向孔，所述第一固定座上连接有若干和导向孔一一对应的导向杆，导向杆穿过对应的导向孔后和第二固定座连接。
为了进一步提高芯片插接在滑动座内的可靠性，所述检测箱内连接有具有朝上开口的滑动座，所述芯片经安装口插接在滑动座内，安装口下侧的滑动座上连接有至少两个真空吸盘，真空吸盘下端的滑动座上具有通气通道，若干通气通道的末端相接，滑动座内还具有通气连接通道，通气连接通道的一端和通气通道相接，检测箱内固定连接有连接座，滑动座设置在连接座上，，所述连接座上开有滑动沉槽，连接座刚好经滑动沉槽滑动连接有控制阀，所述控制阀上设有第一控制通道，第一控制通道的一端能和通气连接通道的另一端连通，滑动座朝下的一侧开有安装沉槽，检测箱内固定连接有气泵，所述气泵上连接有进气管和排气抽气管，控制阀远离芯片一侧的连接座上开有相互独立的排气抽气通道和进气通道，连接座经进气通道刚好插接在进气管上，连接座经排气抽气通道刚好插接在排气抽气管上，排气抽气通道远离排气抽气管的一端贴合在控制阀上，第一控制通道的另一端能覆盖排气抽气通道远离排气抽气管的一端。
为了进一步方便储液池和第二混合流道间的连通或隔离，所述第三逻辑流道宽度方向上两侧的上芯片本体上均固定有柔性的薄膜，薄膜远离第三逻辑流道一侧的上芯片本体朝下的一侧开有进排气沉槽，进排气沉槽处的下芯片本体上开有进排气孔，进排气孔下侧的滑动座上设有进排气通道，两个进排气通道相接处的滑动座上设有进排气连接通道，控制阀上设有第二控制通道，第二控制通道的一端能和进排气连接通道远离进排气通道的一端连通，第二控制通道的另一端能覆盖排气抽气通道远离排气抽气管的一端。
为了进一步提高多种液体在第二混合流道内的混合效率，所述上芯片本体朝下的一侧还设有第二流道，第二流道的一侧和废液池另一端连通，滑动座内固定连接有抽吸件，抽吸件一端设有插入第二流道内的抽吸管，抽吸件另一端的滑动座上开有抽吸连接通道，控制阀上还开有第三控制通道，第三控制通道的一端能和抽吸连接通道连通，第三控制通道的另一端能覆盖排气抽气通道远离排气抽气管的一端。
作为本发明的进一步改进，所述连接座内设有第一连接通道、第二连接通道和第三连接通道，所述第一连接通道的一端覆盖通气连接通道的另一端，所述第二连接通道的一端覆盖进排气连接通道远离进排气通道的一端，所述第三连接通道的一端覆盖抽吸连接通道远离抽吸件的一端，所述第一连接通道的另一端、第二连接通道的另一端和第三连接通道的另一端贴合在控制阀上。
为了进一步实现注样针的升降，所述检测箱内固定连接有升降架，所述连接座上固定连接有升降电机，升降架上可转动地连接有升降丝杠，所述升降丝杠连接在升降电机上，所述升降丝杠上螺纹连接有滑动连接在升降架上的升降板，所述第一注样针和第二注样针均连接在升降板上。
附图说明
图1为本发明的立体结构图。
图2为本发明中隐藏掉检测箱后的立体结构图一。
图3为图2中A处的局部放大图。
图4为本发明中隐藏掉检测箱后的立体结构图二。
图5为图4中B处的立体结构图。
图6为本发明中注样组件的立体结构图。
图7为实现注样的结构图。
图8为本发明中芯片的爆炸立体结构图。
图9为本发明中上芯片本体的仰视图。
图10为滑动座的立体结构图。
图11为连接座的立体结构图。
图12为调节阀的立体结构图。
图13为薄膜气室内通气和进气时的示意图。
图14为化学发光差值与镉离子浓度之间的趋势图。
图15为使用本发明测定镉离子的标准曲线图。
图16为鲁米诺-高锰酸钾检测体系的特异性验证图。
图17为本发明中对微通道混合液体时的模拟仿真图。
其中，1显示屏，2箱盖，3检测箱，4芯片，401下芯片本体，401a废液池，401b进排气孔，402上芯片本体，402a第一逻辑流道，402b第一进液池，402c第二进液池，402d第二逻辑流道，402e储液池，402f第一混合流道，402g第三逻辑流道，402h第二混合流道，402l薄膜，402i第一流道，402j第二流道，402k进排气沉槽，5滑动座，501通气连接通道，502进排气连接通道，503抽吸连接通道，504通气通道，505进排气流道，506进排气通道，6连接座，601第二连接通道，602第三连接通道，603第一连接通道，604安装沉槽，605滑动沉槽，606进气通道，607排气抽气通道，7注样组件，701第一注射针，702第一固定座，703普通磁铁，704导向杆，705电磁铁，706第二固定座，707第二注射针，708升降板，709第二进样管，710升降架，711第一注样针，712第一注射器，713第二注射器，714第二活塞杆，715第一活塞杆，716注射座，717夹持板，718升降丝杠，719支撑板，8CCD相机，9平面镜，10第二抽拉板，11支撑支架，12第三抽拉板，13第一抽拉板，14试剂瓶，15试剂存储盒，16抽吸件，1601抽吸管，17控制阀，1701第一控制通道，1702第二控制通道，1703第三控制通道，18直线驱动器，19推拉杆，20连接杆，21抬升板，22真空吸盘，23支撑座，24控制处理器。
具体实施方式
下面结合附图对本发明进行进一步说明。
实施例1
参照图1、图2、图7～图9，为本发明的第一个实施例，本实施例提供了一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，使用本检测装置能实现镉离子的检测。
一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，包括检测箱3，检测箱3内连接有具有朝上开口的滑动座5，滑动座5经安装口插接有芯片4，芯片4包括上芯片本体402，上芯片本体402下侧连接有下芯片本体401，上芯片本体402朝下的一端设有储液池402e、第一进液池402b和第二进液池402c，第一进液池402b和第二进液池402c末端分别连接第一逻辑流道402a的一端和第二逻辑流道402d的一端，第一逻辑流道402a的另一端和第二逻辑流道402d的另一端相接且连接有第一混合流道402f，第一混合流道402f末端的上芯片本体402上设有第三逻辑流道402g，储液池402e末端的上芯片本体402上设有第四逻辑流道，第三逻辑流道402g和第四逻辑流道的末端相接且连接有第二混合流道402h，下芯片本体401朝上的一端设有废液池401a，第二混合流道402h末端的上芯片本体402上设有和废液池401a一端连通的第一流道402i，废液池401a上方的检测箱3内连接有平面镜9和CCD相机8，CCD相机8拍摄平面镜9反射的发光情况。
检测箱3的上侧连接有箱盖2，箱盖2上设有方便拎取的把手，检测箱3内还设有控制处理器24，检测箱3外侧连接有显示屏1，控制处理器24将检测结果传输给显示屏1；往第一储液池402e内注入鲁米诺试剂和高锰酸钾溶液，鲁米诺试剂和高锰酸钾溶液朝着第三逻辑流道402g所在方向流动，使第三逻辑流道402g和第二混合流道402h连通，储液池402e内的样本流向第二混合流道402h，样本和第二混合流道402h内进行混合反应，所有液体进入最终的废液池401a内，废液池401a内由于镉离子的存在会产生明显的化学发光现象，此时，CCD相机8启动，将对废液池401a进行30s的捕获，并将检测到的信号传输给控制处理器24，控制处理器24计算其与镉离子的标准曲线的差异性从而计算镉离子的浓度，检测结束，使用者可在显示屏1上选择结束检测进程。
具体的，第一进液池402b上侧的上芯片本体402上设有第一进液孔，第二进液池402c上侧的上芯片本体402上设有第二进液孔，检测箱3内还连接有用于给第一进液池402b和第二进液池402c进液的注样组件7，注样组件7包括支撑板719、可升降的第一注样针711和第二注样针，第一注样针711能插入第一进液孔内，第二注样针能插入第二进液孔内；支撑板719上侧固定连接有间隔设置的第一固定座702和第二固定座706，第一固定座702和第二固定座706之间的支撑板719上滑动连接有注射座716，注射座716上开有若干导向孔，第一固定座702上连接有若干和导向孔一一对应的导向杆704，导向杆704穿过对应的导向孔后和第二固定座706连接，第二固定座706上夹持有第一注射器712和第二注射器713，第二固定座706朝上的一端设有两个夹持槽，第一注射器712和第二注射器713分别经两个夹持槽卡接在第二固定座706上，第二固定座706上侧连接有用于压紧第一注射器712和第二注射器713的夹持板717，第一注射器712上连接有能做往复直线运动的第一活塞杆715，第二注射器713上连接有能做往复直线运动的第二活塞杆714，第一活塞杆715和第二活塞杆714均连接在第一固定座702上，第一注射器712远离第一活塞杆715的一端连接有第一注射针701，第二注射器713远离第二活塞杆714的一端连接有第二注射针707，第一注射针701和第一注样针711间连接有第一进样管，第二注射针707和第二注样针之间连接有第二进样管709；第二固定座706上连接有电磁铁705，注射座716上连接有普通磁铁703。
初始状态下，第四逻辑流道和第二混合流道402h间处于分离状态；需要给第一进液池402b和第二进液池402c进样时，控制电磁铁705启动，对注射座716中的普通磁铁703产生吸附作用从而使注射座716带动第一活塞杆715和第二活塞杆714朝着第二固定座706所在方向移动，挤压第一注射器712和第二注射器713进行进样，第二固定座706相对注射座716的一侧连接有激光测距仪，激光测距仪实时检测注射座716和第二固定座706间的距离，当达到指定位置时，控制电磁铁705关闭，注射座716因突然的磁场消失从而停在指定位置，完成定量注射，第一注射器712和第二注射器713内分别储存鲁米诺试剂和高锰酸钾溶液，待液体注射完毕后，使混合流道呈负压状态，在负压的作用下第一进液池402b和第二进液池402c内的液体分别经过第一逻辑流道402a和第二逻辑流道402d后，在第一混合流道402f内进行混合，当液体流动至第三逻辑流道402g时，停止负压，同时使第四逻辑流道和第二混合流道402h首端连通，再次使混合流道处于负压状态，将三个池内的液体继续泵入后续的第二混合流道402h内进行混合，待所有液体进入最终的废液池401a后，停止负压，后面的检测过程在此不再赘述。
检测箱3内还固定连接有支撑座23，支撑板719滑动连接在支撑座23上，支撑板719朝外的一侧固定连接有第一抽拉板13，注样结束后，拉动第一抽拉板13，使支撑板719向外滑动，当活塞杆拉出检测箱3外侧时，停止拉动第一抽拉板13，换上新的注射器或者取下原来的注射器，抽入新的试剂；检测箱3内还活动连接有试剂存储盒15，检测箱3内固定连接有支撑支架11，试剂存储盒15滑动连接在支撑支架11上，试剂存储盒15内放置有若干不同的试剂瓶14，试剂存储盒15朝外的一侧固定连接有第二抽拉板10，需要使用注射器抽取新的试剂时，经第二抽拉板10将试剂存储盒15向外拉出，取出对应的试剂瓶14，打开试剂瓶14的瓶盖，使用注射器插入对应的试剂瓶14内抽取适量试剂，完成进样，拧紧试剂瓶14的瓶盖，放回试剂瓶14。
实施例2
参考图6，为本发明的第二个实施例，与实施例1的不同之处在于，本实施例能进一步实现注样针的升降。
具体的，检测箱3内固定连接有升降架710，连接座6上固定连接有升降电机，升降架710上可转动地连接有升降丝杠718，升降丝杠718连接在升降电机上，升降丝杠718上螺纹连接有滑动连接在升降架710上的升降板708，第一注样针711和第二注样针均连接在升降板708上。
需要往第一进液池402b和第二进液池402c内注液时，控制升降电机动作，升降丝杠718转动，使升降板708下移，当第一注样针711和第二注样针分别插进第一进液孔和第二进液孔至合适位置，升降电机停止动作，往第一进液池402b和第二进液池402c内注入液体。
实施例3
参考图2和图3，为本发明的第三个实施例，与实施例1和实施例2的不同之处在于，本实施例能进一步实现控制阀17的升降。
具体的，检测箱3内固定连接有直线驱动器18，本实施例中，直线驱动器18优选为电动推杆，直线驱动器18上连接有向上伸出且能在高度方向上做往复直线运动的推拉杆19，推拉杆19的上端连接有连接杆20，控制阀17的上侧固定连接有抬升板21，连接杆20和抬升板21连接。
需要升降控制阀17时，控制直线驱动器18动作，推拉杆19在高度方向上移动，推拉杆19经抬升板21带动控制阀17沿着滑动沉槽605上下移动，当控制阀17升降至需要的位置时，控制直线驱动器18停止动作。
实施例4
参考图4、图5和10～图13，为本发明的第四个实施例，与实施例1～实施例3的不同之处在于，本实施例提供了一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，其能实现芯片4的固定、第四逻辑流道和第二混合流道402h首端间的连通或隔离以及促进液体流向第二混合流道402h。
具体的，安装口下侧的滑动座5上连接有至少两个真空吸盘22，本实施例中，设有两个真空吸盘22，仅给出真空吸盘22的示意图，真空吸盘22下端的滑动座5上具有通气通道504，若干通气通道504的末端相接，滑动座5内还具有通气连接通道501，通气连接通道501的一端和通气通道504相接，检测箱3内固定连接有连接座6，滑动座5设置在连接座6上，具体为，连接座6朝上的一端开有滑动口，滑动座5经滑动口滑动连接在连接座6上，滑动座5的外侧固定有第三抽拉板12，连接座6内设有第一连接通道603、第二连接通道601和第三连接通道602，本实施例中，第一连接通道603、第二连接通道601和第三连接通道602均在同一高度方向上且水平设置，连接座6上开有滑动沉槽605，连接座6刚好经滑动沉槽605滑动连接有控制阀17，第一连接通道603、第二连接通道601和第三连接通道602远离滑动座5的一端均贴合在控制阀17的一端，控制阀17上设有第一控制通道1701，第一连接通道603的一端覆盖通气连接通道501的另一端，第一连接通道603的另一端能覆盖第一控制通道1701的一端，滑动座5朝下的一侧开有安装沉槽604，检测箱3内固定连接有气泵，气泵上连接有进气管和排气抽气管，控制阀17远离芯片4一侧的连接座6上开有相互独立的排气抽气通道607和进气通道606，连接座6经进气通道606刚好插接在进气管上，连接座6经排气抽气通道607刚好插接在排气抽气管上，排气抽气通道607远离排气抽气管的一端贴合在控制阀17上，第一控制通道1701的另一端能覆盖排气抽气通道607远离排气抽气管的一端。
芯片4经安装口插接到滑动座5内时，控制直线驱动器18动作，控制阀17升降，当第一控制通道1701刚好和第一连接通道603连通时，气泵工作，将第一连接通道603、通气连接通道501和通气通道504内的空气排进，形成负压环境，真空吸盘22将芯片4吸附住，实现芯片4的固定，提高芯片4和滑动座5连接的可靠性，连接方便。
为了进一步方便储液池402e和第二混合流道402h间的连通或隔离，第三逻辑流道402g宽度方向上两侧的上芯片本体402上均固定有柔性的薄膜402l，薄膜402l远离第三逻辑流道402g一侧的上芯片本体402朝下的一侧开有进排气沉槽402k，进排气沉槽402k处的下芯片本体401上开有进排气孔401b，进排气孔401b下侧的滑动座5上设有进排气流道505，进排气流道505下侧的滑动座5上设有进排气通道506，两个进排气通道506相接处的滑动座5上设有进排气连接通道502，控制阀17上设有第二控制通道1702，第二连接通道601的一端覆盖进排气连接通道502远离进排气通道506的一端，第二连接通道601的另一端覆盖第二控制通道1702的一端，第二控制通道1702的另一端能覆盖排气抽气通道607远离排气抽气管的一端。
在给储液池402e注入样本前，控制直线驱动器18动作，使第二控制通道1702朝着第二连接通道601所在方向移动，当第二控制通道1702对准第二连接通道601时，控制直线驱动器18停止动作，控制气泵动作，使气泵以正压的形式启动，向第二控制通道1702、第二连接通道601、进排气连接通道502和进排气通道506内输送气体，进排气通道506和下芯片本体401上侧间形成薄膜402l气室，受到空间的限制，薄膜402l气室内的气压逐渐增大，使薄膜402l发生形变，向第四逻辑流道一端凸出，两侧薄膜402l贴紧将第四逻辑流道完全封死，即进液池和第四逻辑流道末端间隔离；当需要使进液池和第四逻辑流道末端间连通时，控制气泵以负压形式启动，抽取之前输送进去的气体，使两侧压紧的薄膜402l恢复正常位置，气泵停止动作。
为了进一步提高多种液体在第二混合流道402h内的混合效率，上芯片本体402朝下的一侧还设有第二流道402j，第二流道402j的一侧和废液池401a另一端连通，滑动座5内固定连接有抽吸件16，抽吸件16一端设有插入第二流道402j内的抽吸管1601，抽吸件16另一端的滑动座5上开有抽吸连接通道503，控制阀17上还开有第三控制通道1703，第三连接通道602的一端覆盖抽吸连接通道503远离抽吸件16的一端，第三连接通道602的另一端覆盖第三控制通道1703的一端，第三控制通道1703的另一端能覆盖排气抽气通道607远离排气抽气管的一端。
检测时，第一进液池402b和第二进液池402c内的液体流至第三逻辑流道402g时，控制直线驱动器18动作，控制气泵停止动作，控制直线驱动器18动作，推拉杆19移动，推拉杆19带动控制阀17移动，当第二控制通道1702对准第二连接通道601时，直线驱动器18停止动作；气泵以负压的形式启动，抽取之前输送入薄膜402l腔室内的气体，使两侧压紧的薄膜402l恢复正常位置，气泵停止动作，直线驱动器18动作，当第三控制通道1703对准第三连接通道602时，气泵以负压的形式启动，第三逻辑流道402g和第四逻辑流道内的液体经第二混合流道402h流入废液池401a内，实现液体的混合及反应。
实施例5
参考图1～图13，为本发明的第四个实施例，与实施例1～实施例3的不同之处在于，本实施例提供了一种使用检测装置检测镉离子的方法，其能进一步实现镉离子的检测。
一种使用检测装置检测镉离子的方法，包括以下步骤：
将芯片4插入滑动座5内，控制气泵以负压形式启动，使通气通道504内呈负压环境，芯片4被吸附在滑动座5内；
控制气泵以正压形式启动，往薄膜402l腔室内通入气体，两个变形的薄膜402l将第四逻辑流道封住时，控制直线驱动器18动作，第二控制通道1702避开第二连接通道601，使第三控制通道1703对准第三连接通道602，直线驱动器18停止动作；
将待检测的样本注入到储液池402e内；
控制第一注样针711和第二注样针降下，分别插入第一进液孔和第二进液孔，电磁铁705得电，完成注样，电磁铁705失电；
控制直线驱动器18动作，使第二控制通道1702对准第二连接通道601，直线驱动器18停止动作，控制气泵以负压形式启动，鲁米诺试剂和高锰酸钾溶液分别经第一逻辑流道402a和第二逻辑流道402d进入第一混合流道402f，当流入第三逻辑流道402g时，气泵停止动作，控制直线驱动器18动作，使第二控制通道1702对准第二连接通道601，直线驱动器18停止动作，控制气泵以负压形式启动，将进排气通道506内的气体抽出，薄膜402l恢复原位，气泵停止动作；
控制直线驱动器18动作，使第三控制通道1703对准第三连接通道602，气泵以负压形式启动，使样本流入第四逻辑流道内，第三逻辑流道402g和第四逻辑流道内的液体经第二混合流道402h混合后排入废液池401a，气泵停止动作；
CCD相机8启动，对废液池401a进行30s的捕获，并将检测到的信号传输给控制处理器24，控制处理器24计算其与镉离子的标准曲线的差异性从而计算镉离子的浓度，实现镉离子的检测。
实施例6
参照图，本实施例与以上五个实施例的不同之处在于，本实施例使用科学验证的手段证明使用本发明能实现镉离子浓度的检测。
在对鲁米诺-高锰酸钾检测体系进行浓度优化后，本发明测定了浓度为0-0.2mg/L的镉离子对该体系的促进效果。分别将50μL鲁米诺、高锰酸钾溶液以及不同浓度的镉离子溶液注射进入不同微流控芯片4上的两个进液池内，使鲁米诺与高锰酸钾在第一个逻辑流道中进行混合，混合后产生微弱的化学发光现象，变形的薄膜402l将第四逻辑流道封住后，镉离子溶液注射进入微流控芯片4上的储液池402e内，待液体流动到第三逻辑流道402g，气泵控制薄膜402l张开，镉离子溶液得以从储液池402e中流出，经混合后产生明显的化学发光现象，最后流入废液池401a由CCD相机8捕获发光情况，从发光的实际情况可以看出，随着镉离子的浓度的提高，化学发光的差值D（实验组与对照组的化学发光值的差）也呈现稳定上升的趋势，如图14所示。
本发明对差值与镉离子浓度之间的线型关系进行研究，如图15所示，拟合方程为：
y=34.75771+20838.6752x（R2=0.9566）
这表明二者之间存在良好的线型关系，能够完成对镉离子浓度的测定。
同时，为确定体系对镉离子的特异性识别，本发明将相同浓度的其他离子加入相同条件下的检测体系中，对进行研究，如图16所示，结果表明，钴离子和锰离子表现出了对检测体系的抑制作用，而其余离子（镉离子除外）对体系的促进效果微弱，这表明了鲁米诺-高锰酸钾检测体系对镉离子的特异性识别。
此外，本发明针对微流控芯片内的微通道混合情况进行了模拟仿真，为实际应用提供参考，如图17所示。
随着雷诺数的增大，混合流道内的混合效率逐渐提高，随着网格数目的增长，通道内的混合情况逐渐趋于真实，这为三种反应试剂的混合提供了参考。
本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。
Claims (10)
1.一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，其特征在于：包括检测箱，所述检测箱内连接有芯片，所述芯片包括上芯片本体，上芯片本体下侧连接有下芯片本体，上芯片本体朝下的一端设有储液池、第一进液池和第二进液池，第一进液池和第二进液池末端分别连接第一逻辑流道的一端和第二逻辑流道的一端，第一逻辑流道的另一端和第二逻辑流道的另一端相接且连接有第一混合流道，第一混合流道末端的上芯片本体上设有第三逻辑流道，储液池末端的上芯片本体上设有第四逻辑流道，第三逻辑流道和第四逻辑流道的末端相接且连接有第二混合流道，下芯片本体朝上的一端设有废液池，第二混合流道末端的上芯片本体上设有和废液池一端连通的第一流道，所述废液池上方的检测箱内连接有平面镜和CCD相机，CCD相机拍摄平面镜反射的发光情况。
2.根据权利要求1所述的一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，其特征在于：所述第一进液池上侧的上芯片本体上设有第一进液孔，第二进液池上侧的上芯片本体上设有第二进液孔，检测箱内还连接有用于给第一进液池和第二进液池进液的注样组件，所述注样组件包括可升降的第一注样针和第二注样针，所述第一注样针能插入第一进液孔内，所述第二注样针能插入第二进液孔内。
3.根据权利要求2所述的一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，其特征在于：所述注样组件还包括支撑板，所述支撑板上侧固定连接有间隔设置的第一固定座和第二固定座，第一固定座和第二固定座之间的支撑板上滑动连接有注射座，所述第二固定座上夹持有第一注射器和第二注射器，所述第一注射器上连接有能做往复直线运动的第一活塞杆，第二注射器上连接有能做往复直线运动的第二活塞杆，所述第一活塞杆和第二活塞杆均连接在第一固定座上，第一注射器远离第一活塞杆的一端连接有第一注射针，第二注射器远离第二活塞杆的一端连接有第二注射针，第一注射针和第一注样针间连接有第一进样管，第二注射针和第二注样针之间连接有第二进样管。
4.根据权利要求3所述的一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，其特征在于：所述第二固定座上连接有电磁铁，所述注射座上连接有普通磁铁。
5.根据权利要求3所述的一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，其特征在于：所述注射座上开有若干导向孔，所述第一固定座上连接有若干和导向孔一一对应的导向杆，导向杆穿过对应的导向孔后和第二固定座连接。
6.根据权利要求1～5任一项所述的一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，其特征在于：所述检测箱内连接有具有朝上开口的滑动座，所述芯片经安装口插接在滑动座内，安装口下侧的滑动座上连接有至少两个真空吸盘，真空吸盘下端的滑动座上具有通气通道，若干通气通道的末端相接，滑动座内还具有通气连接通道，通气连接通道的一端和通气通道相接，检测箱内固定连接有连接座，滑动座设置在连接座上，，所述连接座上开有滑动沉槽，连接座刚好经滑动沉槽滑动连接有控制阀，所述控制阀上设有第一控制通道，第一控制通道的一端能和通气连接通道的另一端连通，滑动座朝下的一侧开有安装沉槽，检测箱内固定连接有气泵，所述气泵上连接有进气管和排气抽气管，控制阀远离芯片一侧的连接座上开有相互独立的排气抽气通道和进气通道，连接座经进气通道刚好插接在进气管上，连接座经排气抽气通道刚好插接在排气抽气管上，排气抽气通道远离排气抽气管的一端贴合在控制阀上，第一控制通道的另一端能覆盖排气抽气通道远离排气抽气管的一端。
7.根据权利要求6所述的一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，其特征在于：所述第三逻辑流道宽度方向上两侧的上芯片本体上均固定有柔性的薄膜，薄膜远离第三逻辑流道一侧的上芯片本体朝下的一侧开有进排气沉槽，进排气沉槽处的下芯片本体上开有进排气孔，进排气孔下侧的滑动座上设有进排气通道，两个进排气通道相接处的滑动座上设有进排气连接通道，控制阀上设有第二控制通道，第二控制通道的一端能和进排气连接通道远离进排气通道的一端连通，第二控制通道的另一端能覆盖排气抽气通道远离排气抽气管的一端。
8.根据权利要求7所述的一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，其特征在于：所述上芯片本体朝下的一侧还设有第二流道，第二流道的一侧和废液池另一端连通，滑动座内固定连接有抽吸件，抽吸件一端设有插入第二流道内的抽吸管，抽吸件另一端的滑动座上开有抽吸连接通道，控制阀上还开有第三控制通道，第三控制通道的一端能和抽吸连接通道连通，第三控制通道的另一端能覆盖排气抽气通道远离排气抽气管的一端。
9.根据权利要求8所述的一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，其特征在于：所述连接座内设有第一连接通道、第二连接通道和第三连接通道，所述第一连接通道的一端覆盖通气连接通道的另一端，所述第二连接通道的一端覆盖进排气连接通道远离进排气通道的一端，所述第三连接通道的一端覆盖抽吸连接通道远离抽吸件的一端，所述第一连接通道的另一端、第二连接通道的另一端和第三连接通道的另一端贴合在控制阀上。
10.根据权利要求1～5任一项所述的一种基于微流控的镉离子逻辑检测装置，其特征在于：所述检测箱内固定连接有升降架，所述连接座上固定连接有升降电机，升降架上可转动地连接有升降丝杠，所述升降丝杠连接在升降电机上，所述升降丝杠上螺纹连接有滑动连接在升降架上的升降板，所述第一注样针和第二注样针均连接在升降板上。
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2023
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