[实用新型]一种基于微流控技术原位氨氮在线监测仪

说明书

本实用新型涉及水质监测领域，一种基于微流控技术原位氨氮在线监测仪，包括输液系统、以及连接在输液系统下游的微流控芯片，以及连接在微流控芯片下游的氨氮监测装置；所述微流控芯片包括玻璃芯片本体；所述玻璃芯片本体的内部设有芯片流道；所述芯片流道包括沿流体输送方向依次连接的进液段、混合段和出液段；所述混合段内设有波浪管程；所述进液段包括主进液管程，以及与主进液管程相通的清水管程、标液管程、水样管程和试剂管程；所述标液管程、水样管程及试剂管程与主进液管程的交汇点沿流体输送方向依次设置。该微流控技术原位氨氮在线监测仪，达到小型化、微型化、便捷化、微量进样和快速检测的目的。

技术领域

本实用新型涉及水质监测领域，尤其涉及一种基于微流控技术原位氨氮在线监测仪。

背景技术

水质指标是用以评价水样特性及其功能性的重要参数，根据水质指标，可以对水体质量进行分级分类，评价风险和适度处理。目前我国的水质指标已经形成比较完整的体系，包括地表水、地下水、城镇排水、工业废水等多个领域，对环境保护、水利工程、生物处理等领域意义重大。水质指标主要包括物理指标和化学指标，其中化学指标反映了环境的负荷状态，如COD、氨氮、总磷等，因此在线和便携监测的需求很大。目前，水中有机物、离子、微量成分、元素的检测主要依靠仪器分析手段，以比色法为代表。比色法以生成有色化合物的显色反应为基础，通过比较或测量有色物质溶液颜色深度来确定待测组分含量，测量指标多，过程简单易行。例如，纳氏试剂比色法测量氨氮、碱性过硫酸钾消解紫外分光光度法测量总氮、钼酸铵分光光度法测量总磷、邻联甲苯胺比色法测量余氯等。

目前实验室中对于水样微量成分、部分离子的检测主要使用紫外-可见光分光光度计，在应用广泛的同时，也存在一些缺点和问题。一方面仪器的便携性不好，或者便携光度计性能不高(比如缺少紫外区等)，检测野外水质时需要取足够水样保存封装，再带回实验室进行进一步分析；另一方面，比色法操作过程相对较复杂，设备的启动和预热(主要指分光光度计)需要半小时时间，影响了实验分析的效率；最后，消耗的药剂也比较多，一次只能测定一个指标，效率比较低等。微流控芯片技术(Micro fluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程，具有广泛的适用性及应用前景。

另外，液芯波导的概念在上个世纪七十年代提出，由折射率为1.51的硼硅酸盐玻璃或折射率为1.45的石英玻璃毛细管，内部充满折射率大于1.51或1.45的高折射率的液体构成，入射光可以在波导内部传播，由于波导纤芯是液体，所以称为液芯波导。由于当时无法找到折射率小于水(RI～1.33)的材料，因此液芯波导无法应用于水溶液的化学分析检测。1989年，DuPont公司发明了一种四氟乙烯的无定形聚合物——Teflon AF，推动了仪器分析和光谱分析等技术领域的发展。目前有Teflon AF-1600和Teflon AF-2400两种类型，折射率分别为1.31和1.29，均小于水的折射率。由Teflon AF制造的液芯波导，充满水溶液后，入射光可在Teflon AF与水的交界面发生全反射，将光束束缚在波导内传播。Teflon AF液芯波导用于仪器分析和光谱分析中，既可以作为光程池，又可以作为流路样品池，降低了成本，便捷地实现了低损耗、小容积、小尺寸的长光程流通池；再加上由Teflon AF制造的液芯波导可盘曲、具有气体渗透性等突出的特性，使得这种液芯波导迅速在长光程吸收分析、荧光分析、拉曼光谱分析和气体传感器等诸多领域得到了广泛的应用。

目前，常用的Teflon AF液芯波导有两种型号，一种是由Teflon AF2400制造的毛细管，称为一型液芯波导，另一种是外表面镀Teflon AF2400包层的石英毛细管，称为二型液芯波导。相对于传统的仪器分析中的流通池，利用Teflon AF液芯波导作为流通池，在没有增加样品体积和光能量损耗的情况下，有效地增加了有效光程，进而可以数量级地提高检测灵敏度。