[发明专利]一种检测大气颗粒物的微流体芯片装置

说明书

本发明公开了一种基于电敏感区法通过微流控芯片测量大气颗粒物的方法，发明名称为“一种检测大气颗粒物的微流体芯片装置”，将采集到的大气颗粒物放入电解质溶液中，由于大气颗粒物取代相同体积的电解液，造成孔内电阻的增加，利用恒电压电路实时测量颗粒物过孔的电流信号，得到的脉冲数量与幅值分别对应颗粒物的个数和大小。该电阻脉冲信号与颗粒物的尺寸之间存在着定量关系。本发明基于微流控芯片因此可实现便携、在线、实时、定量、连续测量；测量精度高，背景噪音小；微流道装置便携，成本低廉；配有无线发射装置，数据传输更加简便；可以得到颗粒的几何拓扑信息。

技术领域

本发明涉及一种基于电敏感区通过微流控芯片测量大气颗粒物的方法，尤其涉及一种基于电敏感区可实现便携、在线、实时、定量、连续测量大气中颗粒物粒径、数量的装置和方法，属于环境保护、化学化工、生物医药、医疗器械领域。

背景技术

经济的发展带来了人民生活水平的提高,有力的促进了社会的发展,但是同时经济发展也带来了环境污染加剧等问题。尤其是大气颗粒物污染已经严重威胁到了人类的健康。大气颗粒物是大气中存在的各种固态和液态颗粒状物质的总称，其粒径范围约为0.1-100微米，目前检测大气颗粒物的方式方法较多，独立检测的设备也较多，通常对于大气颗粒物进行分析需要检测颗粒物总质量以及颗粒物中存在的某些元素的成分种类和其质量。目前所使用的检测手法是使用独立的设备进行检测，不仅成本高昂，同时操作也不方便，更加难以实现便携在线连续检测。

一种现有的方法提出了一种通过测量电阻变化未定量测量大气颗粒物的方法，称为电敏感区计数法。其主要技术过程为：将采集到的大气颗粒物放入电解质溶液中，当颗粒物通过微流控芯片检测孔时由于大气颗粒物取代相同体积的电解液，造成孔内电阻的增加，利用恒电压电路实时测量颗粒物过孔的电流信号，得到的脉冲数量与幅值分别对应颗粒物的个数和大小。该电阻脉冲信号与颗粒物的尺寸之间存在着如下的定量关系:

（1）

其中:ρe为导电液体的电导率；d为颗粒物的名义尺寸；D为小孔的直径。即可根据式(1)由测得的电阻变化量可获得微颗粒的尺寸。一般来说，利用该法可测的微颗粒尺寸在1-1000微米范围内，因此测量尺度是微米数量级。在颗粒浓度相对较低的情况下(大气颗粒物检测过程满足这个条件)，由于每一个微颗粒流经小孔时都会产生一个电阻脉冲信号，因此该法也记录了颗粒物的数量信息，换言之，即可测得颗粒物在溶液中的浓度。因此电敏感区法是一种定量测量导电液体中颗粒物的尺寸和浓度的方法。

根据本发明专利背景技术中对现有技术所述，现有技术中，在进行大气颗粒物进行检测时，往往需要两种独立的设备进行检测，其存在成本高，操作繁琐；而本发明提供的大气颗粒物检测装置，进行多种功能的整合，以降低成本简化操作发明内容。

发明内容

本发明的目的是针对现有技术的缺陷，提供一种检测空气中颗粒物浓度的装置和方法，基于电敏感区法原理，能定量检测液体中的颗粒物的尺寸和浓度，以满足对空气中颗粒物检测的需求。本发明提出的方法主要利用电敏感区法原理。

为实现上述目的，本发明提供了一种利用电敏感区法原理检测的微流控芯片装置，微流控芯片装置中微结构的示意图如图1所示，利用标准的光刻工艺实现微结构的制作，所述装置包括：

1、硅片为基底材料，SU-8光刻胶，曝光、显影制作管道模具；

2、将PDMS、固化剂以20:1的质量比混合，除气泡后浇注在管道模具上，90℃加热固化1小时，制作管道微结构；

3、剥离模具上的PDMS，用打孔针打出入口和出口孔道，以及两个用于插入电极的孔道。

4、将打好孔道的粘合体与显微镜载玻片健合，完成微流控芯片芯片的制作。

5、 PM2.5颗粒溶于导电液体注入微流控芯片装置中；

6、泵与所述微流控芯片通道相连接。