CN117871348A - 一种微流控检测系统及衣物处理设备 - Google Patents

一种微流控检测系统及衣物处理设备 Download PDF

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CN117871348A
CN117871348A CN202211214238.5A CN202211214238A CN117871348A CN 117871348 A CN117871348 A CN 117871348A CN 202211214238 A CN202211214238 A CN 202211214238A CN 117871348 A CN117871348 A CN 117871348A
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曹运奕
杨青波
高源�
尹路
曹浩强
马骏
熊明
吴钱弟
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Wuxi Little Swan Electric Co Ltd
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Abstract

本申请实施例提供一种微流控检测系统及衣物处理设备，微流控检测系统包括微流道载体、基底和电极检测单元，微流道载体的微流道包括主通道、测量通道，测量通道的入口与主通道的出口连通，主通道具有至少一个弯曲单元，弯曲单元用于对流经其内的流体中的粒子进行诱导分选；微流道载体设置于基底上；电极检测单元设置于基底上，用于检测测量通道中的流体的粒子参数；微流道在垂直于流体流动方向的横截面沿任意方向的尺寸不小于500微米。本申请实施例，微流道的尺寸较大，能够满足大流量、大尺寸粒子的检测，减少电极检测单元的信号的不均匀性与噪音比例；电极检测单元实时在线监测，实现对粒子参数的定量统计。

Description

一种微流控检测系统及衣物处理设备
技术领域
本申请涉及微流控技术领域，尤其涉及一种微流控检测系统及衣物处理设备。
背景技术
以洗衣机为例，洗衣机废水中微纤维的检测手段为：采集排放后的废水或循环洗涤水，对采集的废水或循环洗涤水进行过滤、烘干、测试，进而实现对纤维数量、数量和长度的统计。然而，该技术均是一种事后处理的统计方法，无法实现在线监测。
发明内容
有鉴于此，本申请实施例期望提供一种适用大粒径、大通量的即时检测的微流控检测系统及衣物处理设备。
本申请实施例提供一种微流控检测系统，包括：
微流道载体，具有微流道，所述微流道包括主通道、测量通道，所述测量通道的入口与所述主通道的出口连通，所述主通道具有至少一个弯曲单元，所述弯曲单元用于对流经其内的流体中的粒子进行诱导分选；
基底，所述微流道载体设置于基底上；
电极检测单元，设置于所述基底上，用于检测所述测量通道中的流体的粒子参数；
其中，所述微流道在垂直于流体流动方向的横截面沿任意方向的尺寸不小于500微米。
一些实施方案中，所述粒子参数包括粒径、种类、数量中的至少一者。
一些实施方案中，所述微流道朝向所述基底的一侧敞开，所述微流道载体的底侧结合在所述基底上，所述基底封闭所述微流道的敞开处。
一些实施方案中，电极检测单元包括信号处理部、至少一对激励电极、多个测量电极；每个所述测量通道的侧壁均布置有至少两个所述测量电极，所述激励电极用于在接通电源时向各所述测量通道提供电场，每个所述测量通道的相邻两个所述测量电极之间布置一个所述激励电极；
信号处理部电连接各所述测量电极，用于基于同一个所述测量通道内的各所述测量电极的电阻抗信号输出差分电阻抗信号。
一些实施方案中，各所述激励电极和各所述测量电极均以共面形式布置于所述微流道的底壁。
一些实施方案中，所述激励电极和所述测量电极刻蚀在所述基底上。
一些实施方案中，所述微流控检测系统包括电路板，所述信号处理部、所述激励电极以及各所述测量电极均集成于所述电路板上。
一些实施方案中，所述微流道载体结合于所述电路板上，所述电路板构成所述基底。
一些实施方案中，所述电极检测单元还包括多个接地电极，每个所述激励电极沿流体流动方向的相对两侧均对称设置有所述接地电极。
一些实施方案中，所述测量通道沿第一方向延伸，所有的测量通道沿第二方向盘排布且分为第一组和第二组，所述第一组位于所述第二组沿第二方向的一侧，其中一个所述激励电极沿第二方向且从第一组远离所述第二组的一侧伸入所述第一组的底侧区域，另一个所述激励电极沿第二方向且从所述第二组远离所述第一组的一侧伸入所述第二组的底侧区域，每个所述测量通道的两个测量电极分布于对应的所述激励电极沿流体流动方向的相对两侧，其中，所述第一方向和所述第二方向相交。
一些实施方案中，所述微流控检测系统包括集成于所述电路板上的激励电源，所述激励电源具有交流输出口和直流输出口，所述交流输出口和所述直流输出口均与所述激励电极连接，所述激励电源可选择地经所述交流输出口输出交流电，或者，经直流输出口输出直流电。
一些实施方案中，所述信号处理部用于提取阻抗幅值模量差值，所述阻抗幅值模量差值为所述激励电源向所述激励电极施加交流电时，测量电极的电阻抗信号在低频段、高频段分别对应的阻抗幅值模量的差值，所述阻抗幅值模量表征流体中粒子对应的阻抗幅值，所述阻抗幅值模量差值与粒子的微塑料种类存在相关性。
一些实施方案中，所述低频段的频率值小于1兆赫兹，所述高频段的频率值大于或等于1兆赫兹。
一些实施方案中，所述测量通道包括第一测量通道、第二测量通道、第三测量通道，所述第二测量通道位于所述第一测量通道和所述第二测量通道之间，所述第二测量通道的入口段位于所述主通道的末端的延长线上，所述第二测量通道分叉形成并列布置的第一子通道和第二子通道，所述第一子通道和所述第二子通道的均连通所述入口段，所述第一子通道和所述第二子通道的出口连通。
本申请实施例提供一种衣物处理设备，包括：
筒体组件，具有衣物处理腔以及排水口；
数据处理装置；
水路，所述水路的入口与所述排水口连通；
水泵，设置于所述水路上；
以及本申请任意实施例所述的微流控检测系统，所述水路中的至少部分水液流经所述微流道；所述数据处理装置与所述电极检测单元电连接，用于根据所述电极检测单元的检测信号确定流体中的粒子参数。
本申请实施例的微流控检测系统，微流道的尺寸较大，能够满足大流量、大尺寸粒子的检测，减少电极检测单元的信号的不均匀性与噪音比例。在流体流经微流道的过程中，电极检测单元实时在线监测，可以实现对粒子参数的定量统计。
本申请实施例的微流控检测系统，粒子在主通道中实现分选、分类聚集，再在各个测量通道中对分选出的粒子进行独立检测，具有较高的检测精度。
附图说明
图1为本申请一实施例的微流控检测系统的示意图；
图2为图1所示结构的剖视图；
图3为图1所示结构的检测原理示意图；
图4为本申请另一实施例的微流控检测系统的示意图；
图5为图4所示的分解示意图；
图6为本申请一实施例的弯曲单元的示意图；
图7为图5中A处的局部放大示意图。
附图标记说明
1'-微流道载体 1-微流道 10-主通道 101-弯曲单元 1011-第一圆弧段
1012-第二圆弧段 1013-过渡段 101a-第一弯曲部 101b-第二弯曲部
11a-第一测量通道 11b-第二测量通道 11ba-第一测量子通道
11bb-第二测量子通道 11c-第三测量通道 12-出口段
2-电极检测单元 21A/21B-激励电极 22A/22B/22C/22C-测量电极
23A/23B-接地电极 24-激励电源 25-信号处理部
3-基底
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本申请的实施方式作进一步详细描述。以下实施例用于说明本申请，但不能用来限制本申请的范围。
在本申请实施例的描述中，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
本申请实施例提供一种微流控检测系统，请参阅图1和图4，包括微流道载体1'、基底3以及电极检测单元2。微流道载体1'设置于基底3上。
示例性地，本申请实施例的微流控检测系统可以用于对废水中的微粒进行检测。一些实施例中，粒子大致具有从500到1000微米的尺寸，例如，微塑料、微纤维等。
参阅图2，微流道载体1'具有微流道1。其中，微流道1指的是微流道1的等效直径大约在1000微米以下的流道。等效直径指的是与之面积相等的圆对应的直径。
需要说明的是，流体在微流道1中的流动为层状流动(层流)，其流线与管壁相互平行。在粘性力远远大于惯性力，或雷诺数(Reynold number)小于3000时，层流就会出现。粒子在微流道1中的层流有利于实现粒子的有序排布。
请参阅图1和图5，微流道1包括主通道10、测量通道(例如下文中的第一测量通道11a、第二测量通道11b、第三测量通道11c)，测量通道的入口与主通道10的出口连通。
测量通道的数量可以是一个也可以是多个，本申请实施例中，以测量通道的数量为多个为例进行描述，也就是说，微流道1在主通道10的末端分叉形成多个测量通道。
请参阅图5，主通道10具有至少一个弯曲单元101，弯曲单元101用于对流经其内的流体中的粒子进行诱导分选，主通道10中的流体中的粒子基于流体动力学而分选、聚集。
具体地，含有粒子的流体在流经主通道10的过程中实现了按粒径和/或种类等粒子参数的分选，大致相同属性的粒子按沿流动方向连续的聚集排布，并流向同一个测量通道，不同属性的粒子流向不同的测量通道。也就是说，在同一测量通道中的粒子的属性相差不大。
需要说明的是，主通道10不包含收缩部位。也就是说，主通道10不会在局部产生节流效应，不采用鞘流技术。
请参阅图1和图5，电极检测单元2设置于基底3上，用于检测测量通道中的流体的粒子参数，具体地，电极检测单元2基于电阻抗原理独立地检测各个测量通道中的粒子参数。
其中，微流道1在垂直于流体流动方向的横截面沿任意方向的尺寸不小于500微米。也就是说，微流道1至少能够允许500微米的粒子流通。
本申请实施例中的微流道1适用于大尺寸的粒子的检测。例如，微纤维、微塑料。
由于废水中的微纤维、微塑料等粒子的尺寸比微生物和细胞大得多，且尺寸范围广，相对于生物检测领域内的细胞、微生物检测，废水检测对于通量的要求更高，因此，本申请实施例的微流控检测系统适合废水的大通量和广域范围的检测需求。
本申请实施例的微流控检测系统，微流道1的尺寸较大，能够满足大流量、大尺寸粒子的检测，减少电极检测单元2的信号的不均匀性与噪音比例。在流体流经微流道1的过程中，电极检测单元2实时在线监测，可以实现对粒子参数的定量统计。
本申请实施例的微流控检测系统，粒子在主通道10中实现分选、分类聚集，再在测量通道中对分选出的粒子进行独立检测，具有较高的检测精度。
此外，在测量通道的数量为多个的实施例中，多个测量通道同步检测，使得整个微流控检测系统具有较大的通量。
粒子参数的具体类型不限。
示例性地，粒子参数包括粒径、种类、数量中的至少一者。一些实施例中，可以只检测一种参数，粒径、种类、数量中的任意一者。另一些实施例中，可以检测两种参数，粒径、种类、数量中的任意两者。再一些实施例中，可以检测粒径、种类、数量这三者的参数。
可以理解的是，粒子的粒径、种类、数量这三类参数，对于分析流体中的粒子分布具有重要作用，可以基于定量分析结果，对废水采取相应的处理措施。
微流道1的横截面形状不限，可以是任意形状。例如，圆形、多边形、椭圆形等。
示例性地，一些实施例中，微流道1的横截面呈矩形，矩形的边长不小于500微米。矩形的微流道1便于加工，降低加工成本。
另一些实施例中，微流道1的横截面呈圆形，圆形的直径不小于500微米。
示例性地，请参阅图2，微流道1朝向基底3的一侧敞开，微流道载体1'的底侧结合在基底3上，基底3封闭微流道1的敞开处。如此，便于在微流道载体1'的底侧直接加工出微流道1，例如通过微机械加工、微型成型、显微注射成型、激光烧蚀等方式加工成型。
在一些具体实施例中，结合工艺可以是直接粘合、或者键合。
微流道载体1'的材质不限，例如，可以是PDMS(Polydimethylsiloxane，聚二甲基硅氧烷)。
示例性地，请参阅图1，微流道1具有出口段12，各测量通道的出口与出口段12连通，以使得各测量通道中的流体汇流至出口段12，并由出口段12的出口排出。在实现分类检测后，可以在出口段12集中收集流体中的粒子。当然，如果需要分类收集，则不需要设置出口段12，在每个测量通道的末端分类收集即可。
示例性地，主通道10具有一个入口，入口位于微流道载体1'沿长度方向的一端，出口段12的出口位于微流道载体1'沿长度方向的另一端。
弯曲单元101的具体构造不限，例如，只要能够实现粒子基于流体动力学而分选、聚集即可。其中，基于流体动力学而分选、聚集，指的是，流体在弯曲单元101流动过程中，不同粒子参数的粒子受到大小不同的作用力，使得粒子的受力平衡位置与其自身的参数相关，如此，在连续流中实现粒子的在不同平衡位置的分类、聚集。
示例性地，请参阅图6，弯曲单元101包括第一圆弧段1011、第二圆弧段1012以及过渡段1013，第一圆弧段1011和第二圆弧段1012反向弯曲，过渡段1013平滑地连接第一圆弧段1011和第二圆弧段1012。即第一圆弧段1011与过渡段1013的连接处不会出现尖角，第二圆弧段1012与过渡段1013的连接处也不会出现尖角。
流体依次流经第一圆弧段1011、过渡段1013和第二圆弧段1012。
过渡段1013向第一圆弧段1011的凹侧弯曲，两者的连接处形成第一弯曲部101a，第一弯曲部101a的曲率半径小于第一圆弧段1011的区域半径。第二圆弧段1012从过渡段1013的末端反向弯曲，两者的连接处形成第二弯曲部101b，第一弯曲部101a的曲率半径小于第二圆弧段1012的区域半径。在第二圆弧段1012的末端超出。第一弯曲部101a的曲率和第二弯曲部101b的曲率较为接近，第一圆弧段1011和第二圆弧段1012的曲率较为接近。
示例性地，第一弯曲部101a、第二弯曲部101b均呈半圆弧构造，两者大致呈180°反向弯曲，并构成过渡段1013。示例性地，第二弯曲部101b和第一圆弧段1011同心布置。
如此，使得流体在弯曲单元101内实现多次连续的基于大角度变向，且由于曲率不同而实现分选、聚集。
电极检测单元2的具体结构不限。
示例性地，请参阅图7，电极检测单元2包括电路板、至少一对激励电极21A、21B、多个测量电极22A、22B、22C、22D、信号处理部25。
所有的激励电极21A、21B用于在接通电源时向各测量通道提供合适的电场。
激励电极21A、21B成对设置，两个激励电极21A、21B组成一对激励电极。
激励电极的数量不限，可以是一对，也可以是多对。本申请实施例中，以激励电极的数量为一对为例进行描述，也就是说，所有的测量通道共用同一对激励电极。
每个测量通道的侧壁均布置有至少两个测量电极22A、22B、22C、22D，每个所述测量通道的相邻两个测量电极22A、22B、22C、22D之间布置一个激励电极21A、21B，即两个测量电极22A、22B、22C、22D、以及位于两者之间的一个激励电极21A、21B共面设置。
例如，请参阅图7，两个测量电极22A之间布置一个激励电极21A，两个测量电极22B之间布置一个激励电极21A。两个测量电极22C之间布置一个激励电极21B，两个测量电极22D之间布置一个激励电极21B。
对成对的激励电极21A、21B施加电压，使得周围区域形成电场。在测量电极22A、22B、22C、22D处检测电流。
信号处理部25电连接各测量电极22A、22B、22C、22D，用于基于同一个测量通道内的各测量电极22A、22B、22C、22D的电阻抗信号输出差分电阻抗信号。具体而言，用于对来自同一个测量通道中的两个测量电极22A、22B、22C、22D的电流进行差分处理，得到差分电流Idiff＝IA-IB。
当不具有任何粒子的流体通过测量电极时，测量电极提供基本信号，当具有粒子的流体通过测量电极时，测量电极的信号将发生变化。
举例来说，以第一测量通道11a中的两个测量电极22A为例，请参阅图3，当两个测量电极22A之间不存在粒子时，在测量电极22A和测量电极22B处测量的电流相等，IA＝IB，因此，差分电流Idiff＝0。
当粒子移动到上游的测量电极22A和激励电极21A之间的测量通道中，上游的测量电极22A的测量信号发生变化，即IA的大小会发生变化，而IB基本不改变，此时，差分电流Idiff≠0。当粒子正好达到上游的测量电极22A和激励电极21A的大致中间位置时，即图3中所示的位置，测量到最大差分电流。当粒子正好在激励电极21A的中心上时，IA＝IB，差分电流Idiff＝0。当粒子位于激励电极21A和下游的测量电极22A的中间位置时，测量到最小差分电流。
示例性地，各激励电极21A、21B和各测量电极22A、22B、22C、22D均以共面形式布置于微流道1的底壁。如此，可以将各激励电极21A、21B和各测量电极22A、22B、22C、22D布置在基底3上，形成一个整体，再将微流道载体1'结合在基底3上即可。如此，无需对微流道载体1'上布置电子元器件，便于装配。
一些实施例中，各激励电极21A、21B和各测量电极22A、22B、22C、22D刻蚀在基底3上，从激励电极和测量电极引出电路并电连接至信号处理部25。
另一些实施例中，微流控检测系统包括电路板，信号处理部25、各激励电极21A、21B和各测量电极22A、22B、22C、22D均集成于电路板上，形成一个模块，提高集成度，降低微流控检测系统的装配难度。
一些实施例中，电路板可以装配在基底3上，例如，基底3具有预制凹槽，电路板嵌入预制凹槽内。
另一些实施例中，微流道载体1'结合于电路板上，电路板构成基底3。也就是说，该实施例中，电路板既实现了电子元器件的集成，又充当了基底3的角色，使得微流控检测系统的结构更加紧凑，更便于加工和装配。
示例性地，请参阅图7，电极检测单元2还包括多个接地电极23A、23B，每个激励电极21A、21B沿流体流动方向的相对两侧均对称设置有接地电极23A、23B。接地电极23A、23B用于接收激励电极21A、21B产生的电流。可以理解的是，接地电极23A、23B需要经接地线接地，从而能够吸收激励电极产生的电流。
由于接地电极对称设置在激励电极的两侧，因此，可以使得激励电极产生的电场更加均匀。
测量通道的数量不限，可以是两个、三个或者更多个。
示例性地，请参阅图5和图7，所有的测量通道包括第一测量通道11a、第二测量通道11b、第三测量通道11c，第二测量通道11b位于第一测量通道11a和第二测量通道11b之间，也就是说，主通道10的末端至少形成三叉结构。第二测量通道11b的入口段位于主通道10的末端的延长线上，从主通道10的末端流出的流体在惯性作用下大量进入第二测量通道11b。在主通道10内实现分选的粒子中，聚集在主通道10的横截面的大致中心位置的粒子进入第二测量通道11b中。
第二测量通道11b分叉形成并列布置的第一子通道11ba和第二子通道11bb，第一子通道11ba和第二子通道11bb均连通入口段，第一子通道11ba和第二子通道11bb的出口连通。第一子通道11ba和第二子通道11bb将进入第二测量通道11b的流体一分为二，使得第二测量通道11b的流量得以分流，可以理解的是，由于从主通道10进入第二测量通道11b的流体的数量和粒子均较多，因此，将第二测量通道11b分叉形成第一子通道11ba和第二子通道11bb，使得第一子通道11ba的流量和第二子通道11bb的流量相对较小，便于提高对第一子通道11ba中的粒子和第二子通道11bb的粒子的检测精度。
另一些实施例中，请参阅图1，第二测量通道11b也可以不分叉。
示例性地，测量通道沿第一方向延伸，也就是说，测量通道内的流体沿第一方向流动。所有的测量通道沿第二方向盘排布且分为第一组和第二组，第一组位于第二组沿第二方向的一侧。其中，第一方向和第二方向相交，也就是说，在同一个平面内，第一方向和第二方向不平行。需要说明的是，第一方向和第二方向可以相互垂直，也可以不垂直。
第一组中的测量通道的数量可以是一个，也可以是多个。
第二组中的测量通道的数量可以是一个，也可以是多个。
例如，上述的第一测量通道11a和第一子通道11ba划分为第一组，上述的第二子通道11bb和第三测量通道11c划分为第二组。
其中一个激励电极21A沿第二方向从第一组远离第二组的一侧伸入第一组的底侧区域，另一个激励电极21B沿第二方向从第二组远离第一组的一侧伸入第二组的底侧区域。所有的测量通道同用一对激励电极21A、21B。
每个激励电极21A、21B沿横向布置，同一个测量通道的底侧只布置一个激励电极。两个激励电极呈长条状构造，大致采用端部对端部的布置形式。
每个测量通道的两个测量电极分布于对应的激励电极沿流体流动方向的相对两侧。一种可选的实施方案中，每个测量通道的两个测量电极对称分布于对应的激励电极沿流体流动方向的相对两侧。
也就是说，第一组的测量通道对应的所有的测量电极22A、22B、激励电极21A、接地电极23A沿流体流动方向排成一排。第二组的测量通道对应的所有的测量电极22C、22D、激励电极21B、接地电极23B沿流体流动方向排成一排。
如此，结构简单，激励电极、测量电极布局紧凑。
示例性地，一些具体实施例中，接地电极23A、23B位于每一排沿排布方向的首端和末端。测量电极位于接地电极和激励电极之间。
可以理解的是，一些实施例中，成对的激励电极21A、21B可以是以相对于测量通道对称布置，即两个激励电极21A、21B的中心点连线垂直于流体流动方向。例如，图7所示的两个激励电极21A、21B相对于测量通道对称布置。
另一些实施例中，两个激励电极21A、21B沿测量通道的流通方向错位布置，即非对称布置，例如，任意一个激励电极沿图7中的纸面的左右方向移动较小距离，从而可以确保差分电信号IDiff的左右脉冲呈现不对称性，进而提高检测精度。
示例性地，微流控检测系统包括集成于电路板上的激励电源24，激励电源24具有交流输出口和直流输出口，交流输出口和直流输出口均与激励电极连接，激励电源24可选择地经交流输出口输出交流电，或者，经直流输出口输出直流电。同一个激励电极，既可以接入交流电，也可以接入直流电，可以根据检测需求，接入交流电或直流电。
该实施例中，当激励电源24输出交流电时，电极检测单元2可以基于交流阻挡检测。当激励电源24输出直流电时，也可以基于直流阻挡检测。
需要说明的是，该实施例中，同一个激励电极、同一个测量电极，均可以适用交流电或直流电，无需更改结构。
可以理解的是，信号处理部25基于不同的信号处理策略来匹配交流阻抗检测和直流阻抗检测。
示例性地，当激励电源24经交流输出口输出交流电，信号处理部25用于提取阻抗幅值模量差值，阻抗幅值模量差值为激励电源24向激励电极施加交流电时，测量电极的电阻抗信号在低频段、高频段分别对应的阻抗幅值模量的差值，阻抗幅值模量表征流体中粒子对应的阻抗幅值，阻抗幅值模量差值与粒子的微塑料种类存在相关性。
可以理解的是，本申请实施例的微塑料种类检测装置，由于可以对流体流过时的两个测量电极形成的差分检测信号和交流电激励信号进行交流阻抗谱(ElectrochemicalImpedance Spectroscopy，EIS)检测，得到表征流体中粒子的阻抗幅值的阻抗幅值模量，且由于微塑料粒子在低频段、高频段的阻抗幅值模量差值与微塑料种类存在相关性，可以基于该阻抗幅值模量差值实现流体中微塑料种类的快速、高效检测。相较于传统的可视化技术、高光谱成像与气相色谱-质谱法等微塑料的识别检测方法，对检测流体的样品量要求小、设备成本低且能够满足在线、高效的检测需求。
这里，交流阻抗谱可以在较宽的频率范围内得到待测对象的阻抗特性谱，例如，当电极系统受到一个正弦波形电压的交流信号的扰动时，会产生一个相应的电流响应信号，由这些信号可以得到电极的阻抗或导纳。一系列频率的正弦波信号产生的阻抗频谱，称为交流阻抗谱。
示例性地，假定输入的交流电激励信号为E(ω)，输出的电流信号为I(ω)，交流阻抗为Zω，则Zω＝E(ω)/I(ω)，其中，ω为角频率，ω＝2πf，f为交流电激励信号的频率。交流阻抗Zω为一个复函数，具有实部和虚部，阻抗幅值模量为该交流阻抗Zω的阻抗幅值，即实部的平方与虚部的平方之和的平方根。
考虑到交流电激励信号在低频段时，例如，f<0.1MHz(兆赫兹)时，或者采用直流电源作为激励电源24时(如图1所示)，带有微塑料的流体流过检测通道时，阻抗幅值较大且基本不变，即此时的微塑料电阻率极大，相当于绝缘体，在电路中起阻隔电流的作用，电场仅作用于微塑料外液(即除微塑料之外的流体)，电路中的信号反映为微塑料外液特性，微塑料的大小决定了阻抗变化的幅度。
举例来说，如图1所示，检测通道的底部设置激励电极A、测量电极B和测量电极C，其中，测量电极B、C沿检测通道的流通方向分别位于激励电极A的两侧，该激励电极A连接施加直流电的直流电源DC，Rp为带微塑料粒子的流体流过时的电阻模型，Rf为不带微塑料粒子的流体流过时的电阻模型，△R即微塑料粒子的电阻模型，其中，d为粒子粒径，D为检测通道的尺寸，ρf为流体介质的密度。在低频段时，微塑料粒子的电阻值与其粒子粒径存在相关性。
当交流电激励信号工作在高频段时，具体地，交流电激励信号工作在大于或等于1兆赫兹的指定频率。在高频段的交流电激励信号的作用下，微塑料粒子的阻抗幅值变得极小，微塑料粒子在电路中相当于无阻抗的短路状态，即在高频段下微塑料粒子的阻抗幅值出现明显的下降，且需要强调的是，自低频段切换至高频段的过程中，即微塑料粒子的阻抗幅值的变化能够反映微塑料的介电常数，基于此，本申请实施例可以提取微塑料粒子在低频段、高频段分别对应的阻抗幅值模量的差值，利用该差值(即阻抗幅值模量差值)与微塑料种类的相关性，进而实现流体中微塑料粒子的微塑料种类的识别。
以高频段为例，Zp为高频段交流电激励信号作用下带微塑料粒子的流体流过时的阻抗模型，Zf为高频段交流电激励信号作用下不带微塑料粒子的流体流过时的阻抗模型，△Z为粒子在高频段对应的阻抗幅值，△Z＝Zp-Zf。
示例性地，可以对低频段下测量电极和测量电极形成的差分电流信号I1-I2和相应的交流电激励信号进行交流阻抗谱检测，得到表征粒子在低频段的阻抗幅值的第一阻抗幅值模量，并对高频段下测量电极和测量电极形成的差分电流信号I1-I2和相应的交流电激励信号进行交流阻抗谱检测，得到表征粒子在高频段的阻抗幅值的第二阻抗幅值模量，得到的阻抗幅值模量差值＝第一阻抗幅值模量-第二阻抗幅值模量。
需要说明的是，微塑料粒子的阻抗幅值随着电场频率由低到高的变化过程中，先是在低频段基本维持不变，并在指定频率出现剧烈下降，例如，在1MHz左右出现剧烈下降，且在上述变化量与微塑料种类的介电常数相关，如此，可以基于上述的阻抗幅值模量差值来识别微塑料种类。
另一些实施例中，可以基于直流阻抗检测实现粒子的粒径、数量的检测。
微流控检测系统的应用场景不限。
示例性地，本申请实施例提供一种衣物处理设备，包括筒体组件、水泵、水路以及上述任意实施例的微流控检测系统。
衣物处理设备可以是搅拌式衣物处理设备，也可以是滚筒式衣物处理设备，在此不做限制。
筒体组件具有衣物处理腔以及与衣物处理腔连通的排水口。
水路，水路与排水口连通，衣物处理腔中的水经排水口流向水路。
水泵设置于水路上，用于驱动水路中的水流动。
水路中的至少部分水液流经微流道1。一些实施例中，水路中的全部水液均流经微流道1。另一些实施例中，微流道1作为水路的旁通支路，水路中的一部分水液流经微流道1，另一部分水液不流经微流道1。
数据处理装置与电极检测单元2电连接，用于根据所述电极检测单元2的检测信号确定流体中的粒子参数。
衣物处理设备在洗涤衣物过程中，衣物上脱离的微纤维、微塑料混入水中。微流道1对水中的微纤维、微塑料起到进行检测。
例如，当检测到水中的粒子数量较多时，可以提醒用户增加洗涤次数；或者，对检测的可以的数量进行累计，当累计到预设值时，提醒用户更换或清洁过滤器。
一些实施例中，上述的水路为循环水路，循环水路用于将排水口排出的水液返回衣物处理腔，在洗涤过程中实现洗涤水循环使用。该实施例中，微流控检测系统用于检测洗涤过程中的洗涤水中的粒子。
另一些实施例中，水路为排水水路，筒体组件的水液经水路排出衣物处理设备。该实施例中，微流控检测系统用于排出的水中的粒子。例如，当检测到粒子含量超过预设值时，对排出的水进行过滤处理，降低微塑料的排放，提升洗衣机的环保性能；当检测的粒子含量不超过预设值时，说明微塑料含量降低，对环境影响较小，此时可以对排出的水不做处理。如此，能够兼顾排水效率和环保。
在本申请的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请实施例的至少一个实施例或示例中。在本申请中，对上述术语的示意性表述不是必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本申请中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合。
以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (15)

1.一种微流控检测系统，其特征在于，包括：
微流道载体(1')，具有微流道(1)，所述微流道(1)包括主通道(10)、测量通道，所述测量通道的入口与所述主通道(10)的出口连通，所述主通道(10)具有至少一个弯曲单元(101)，所述弯曲单元(101)用于对流经其内的流体中的粒子进行诱导分选；
基底(3)，所述微流道载体(1')设置于基底(3)上；
电极检测单元(2)，设置于所述基底(3)上，用于检测所述测量通道中的流体的粒子参数；
其中，所述微流道(1)在垂直于流体流动方向的横截面沿任意方向的尺寸不小于500微米。
2.根据权利要求1所述的微流控检测系统，其特征在于，所述粒子参数包括粒径、种类、数量中的至少一者。
3.根据权利要求1所述的微流控检测系统，其特征在于，所述微流道(1)朝向所述基底(3)的一侧敞开，所述微流道载体(1')的底侧结合在所述基底(3)上，所述基底(3)封闭所述微流道(1)的敞开处。
4.根据权利要求1所述的微流控检测系统，其特征在于，电极检测单元(2)包括信号处理部(25)、至少一对激励电极、多个测量电极；所述测量通道的数量为多个，每个所述测量通道的侧壁均布置有至少两个所述测量电极，所述激励电极用于在接通电源时向各所述测量通道提供电场，每个所述测量通道的相邻两个所述测量电极之间布置一个所述激励电极；
信号处理部(25)电连接各所述测量电极，用于基于同一个所述测量通道内的各所述测量电极的电阻抗信号输出差分电阻抗信号。
5.根据权利要求4所述的微流控检测系统，其特征在于，各所述激励电极和各所述测量电极均以共面形式布置于所述微流道(1)的底壁。
6.根据权利要求4所述的微流控检测系统，其特征在于，所述激励电极和所述测量电极刻蚀在所述基底(3)上。
7.根据权利要求4所述的微流控检测系统，其特征在于，所述微流控检测系统包括电路板，所述信号处理部(25)、所述激励电极以及各所述测量电极均集成于所述电路板上。
8.根据权利要求7所述的微流控检测系统，其特征在于，所述微流道载体(1')结合于所述电路板上，所述电路板构成所述基底(3)。
9.根据权利要求4所述的微流控检测系统，其特征在于，所述电极检测单元(2)还包括多个接地电极，每个所述激励电极沿流体流动方向的相对两侧均对称设置有所述接地电极。
10.根据权利要求4所述的微流控检测系统，其特征在于，所述测量通道沿第一方向延伸，所有的测量通道沿第二方向盘排布且分为第一组和第二组，所述第一组位于所述第二组沿第二方向的一侧，其中一个所述激励电极沿第二方向从第一组远离所述第二组的一侧伸入所述第一组的底侧区域，另一个所述激励电极沿第二方向从所述第二组远离所述第一组的一侧伸入所述第二组的底侧区域，每个所述测量通道的两个测量电极分布于对应的所述激励电极沿流体流动方向的相对两侧，其中，所述第一方向和所述第二方向相交。
11.根据权利要求4所述的微流控检测系统，其特征在于，所述微流控检测系统包括集成于所述电路板上的激励电源(24)，所述激励电源(24)具有交流输出口和直流输出口，所述交流输出口和所述直流输出口均与所述激励电极连接，所述激励电源(24)可选择地经所述交流输出口输出交流电，或者，经直流输出口输出直流电。
12.根据权利要求11所述的微流控检测系统，其特征在于，所述信号处理部(25)用于提取阻抗幅值模量差值，所述阻抗幅值模量差值为所述激励电源(24)向所述激励电极施加交流电时，测量电极的电阻抗信号在低频段、高频段分别对应的阻抗幅值模量的差值，所述阻抗幅值模量表征流体中粒子对应的阻抗幅值，所述阻抗幅值模量差值与粒子的微塑料种类存在相关性。
13.根据权利要求12所述的微流控检测系统，其特征在于，所述低频段的频率值小于1兆赫兹，所述高频段的频率值大于或等于1兆赫兹。
14.根据权利要求1所述的微流控检测系统，其特征在于，所述测量通道包括第一测量通道(11a)、第二测量通道(11b)、第三测量通道(11c)，所述第二测量通道(11b)位于所述第一测量通道(11a)和所述第二测量通道(11b)之间，所述第二测量通道(11b)的入口段位于所述主通道(10)的末端的延长线上，所述第二测量通道(11b)分叉形成并列布置的第一子通道(11ba)和第二子通道(11bb)，所述第一子通道(11ba)和所述第二子通道(11bb)的均连通所述入口段，所述第一子通道(11ba)和所述第二子通道(11bb)的出口连通。
15.一种衣物处理设备，其特征在于，包括：
筒体组件，具有衣物处理腔以及排水口；
数据处理装置；
水路，所述水路的入口与所述排水口连通；
水泵，设置于所述水路上；
以及权利要求1-14任一项所述的微流控检测系统，所述水路中的至少部分水液流经所述微流道(1)；所述数据处理装置与所述电极检测单元(2)电连接，用于根据所述电极检测单元(2)的检测信号确定流体中的粒子参数。
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