[实用新型]一种利用电场聚焦提高颗粒检测精度和通量的装置

说明书

本实用新型公开了一种利用电场聚焦提高颗粒检测精度和通量的装置，该装置包括具有微通道的PDMS微流控芯片、信号放大电路及信号采集与处理单元，所述微通道包括：多个样品通道，每一样品通道均通过检测通道间隔为样品通道前端及样品通道后端；且两者均对称分布于垂直于检测通道中心处的直线两侧；后端储液孔内的铂电极分别通过一参考电阻与各直流电源的负极连接，前端储液孔内的铂电极均与直流电源的正极连接；参考电阻的两端均通过导线与所述信号放大电路的输入端连接，各所述信号放大电路的输出端与信号采集与处理单元连接。本实用新型能够通过在多倍线宽的单一检测通道内多路并行检测，大大增加了检测通量和检测精度，并有效避免了通道阻塞现象。

技术领域

本实用新型涉及颗粒检测技术领域，具体说是涉及一种利用电场聚焦提高颗粒检测精度和通量的装置。

背景技术

在环境监测、机械加工、交通运输、生物医学等领域，对于实现样品中目标物(如金属颗粒物、细菌、病毒和海洋微生物等)的准确计数的便携式颗粒快速计数装置和方法的研究，很有理论价值和应用前景。

目前现有常用的颗粒计数的方法包括下述几种：

1)光阻法：又称光障碍法或光遮挡法，是应用最广泛的颗粒计数方法，它利用微粒对光的遮挡所发生的光强度变化实现微粒粒径的检测。此方法原理简单，但需要昂贵且复杂的光电转换系统，检测精度也不高。

2)电感法：电感法利用颗粒通过检测微孔时引起的电感变化实现颗粒计数。此方法原理简单，适用于对各种金属颗粒进行检测，检测精度有限。

3)电容法：电容法是一种非接触式检测方法，当颗粒经过检测微孔时会引起微孔电容的变化，通过监测微孔电容的变化，可以实现计数。此方法只适用于低导电溶液(如油液)中的金属颗粒计数，但微小电容的检测依赖于高精度的检测仪器。

4)激光诱导荧光检测法：颗粒在激光照射后会自带荧光，能被光电传感器检测到，从而实现颗粒计数。此方法常用于血液分析、免疫学和微生物学等领域，检测方便，计数准确，但是检测前需要预处理，光学元件成本高且结构复杂，无法检测极微小的颗粒。

5)电阻脉冲法(RPS)：电阻脉冲法是基于当颗粒流经存在电场的微孔，微孔处两端电压变化而产生检测信号，实现检测；此方法操作简便，是目前精度最高的颗粒计数方法。

其中，微流控芯片装置是一种将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离和检测等基本操作集成于一块微米尺度的芯片上并自动完成分析全过程的微装置。其液体流动可控、消耗试剂和试样极少、分析速度得到成十上百倍地提高等特点，使之可以在几分钟甚至更短的时间内实现多达数百个样品的同时分析，并在线完成样品的预处理和分析全过程。

近年来微流控芯片加工技术发展迅速，已有许多在微流控芯片上利用RPS实现微纳颗粒、细胞、细菌和病毒等微纳米级目标物的计数的研究报道。传统的微流控RPS计数芯片是在施加了直流电场的直微通道中段加工出一段尺寸略大于待测颗粒的检测通道，通道中尺寸的变化会引起通道电场分布的变化，使得检测通道处的局部电场强度远高于直通道其余部分的电场；当溶液中的待测绝缘颗粒经过检测通道时对检测通道内电场的扰动会显著影响到其两端分电压变化，采用合适的信号采集与处理系统便可采集与输出一个电压脉冲信号，检测过程中脉冲信号的个数即为颗粒的个数。基于上述原理，为有效地利用此电压变化实现检测与计数，人们研究出了不同的芯片结构。