[发明专利]一种快速检测水体BOD的微流控微生物电化学传感器及应用

权利要求书

1.一种快速检测水体BOD的微流控微生物电化学传感器，其特征在于：该传感器包括阳极室(1)、离子交换膜(d)、阴极室(2)、阳极液入口(3)、阳极液出口(4)、阴极液入口(5)、阴极液出口(6)、阳极导线(7)和阴极导线(8)；所述阳极室(1)与阴极室(2)通过离子交换膜(d)隔开；

其中，所述阳极室(1)由阳极层(a)、阳极碳布层(b)及阳极腔室层(c)叠加构成；所述阴极室(2)由阴极层(g)、铂薄膜层(f)及阴极腔室层(e)叠加构成；

所述阳极液入口(3)与阳极液出口(4)为阳极层(a)上两个圆孔通过黏贴有PDMS立体块(9)构成；阴极液入口(5)和阴极液出口(6)为阳极层(a)上另外两个圆孔通过黏贴有PDMS立体块(9)构成；所述PDMS立体块(9)有硅胶导管穿入并与圆孔位置对应；

所述阳极层(a)和阳极腔室层(c)对应贯穿的四个圆孔组成阳极液通道；所述阳极层(a)、阳极腔室层(c)、离子交换膜(d)和阴极腔室层(e)上对应的贯穿的8个圆孔组成阴极液通道；

所述阳极导线(7)通过与阳极碳布层(b)接触并穿过阳极层(a)中椭圆形小孔；所述阴极导线(8)依次通过贯穿于阴极腔室层(e)、离子交换膜(d)、阳极腔室层(c)和阳极层(a)另一侧的椭圆小孔穿出；

所述阳极碳布层(b)采用倒置结构放置，即微生物生长在阳极碳布层下表面；

阳极层(a)含有圆孔(a1)、(a3)、(a4)、(a6)和椭圆小孔(a2)、(a5)，阳极腔室层(c)含有圆孔(c1)、(c3)、(c4)、(c6)和椭圆小孔(c2),离子交换膜(d)含有圆孔(d3)、(d4)和椭圆小孔(d2)，阴极腔室层(e)含有圆孔(e3)、(e6)和椭圆小孔(e2)；

对于阳极室(1)的形成，组装过程中圆孔(a1)与圆孔(c1)对应并通过双面有机硅胶黏贴，组成阳极液入口(3)；圆孔(a4)与圆孔(c4)对应并通过双面有机硅胶黏贴，组成阳极液出口(4)；对于阴极室(2)的形成，圆孔( a3) 与圆孔( c3) 对应并通过双面有机硅胶黏贴，与阴极层(g)中使用双面有机硅胶黏贴之后的圆孔(d3)和圆孔(e3)贯穿对应组成阴极液入口(5)；圆孔(a6)与圆孔(c6)对应并通过双面有机硅胶黏贴，与阴极层(g)中使用双面有机硅胶黏贴之后的圆孔(d6)和圆孔(e6)贯穿对应组成阴极液出口(6)；当阳极腔室层(c)和阴极腔室层(e)层分别作为阳极室(1)和阴极室(2)的通道层，通过镂空的通道结构与各自的上下层叠加组成阳极室(1)和阴极室(2)的腔室结构。

2.根据权利要求1所述的微流控微生物电化学传感器，其特征在于：所述阳极室(1)的有效反应体积为0.72-4.5uL。

3.根据权利要求1所述的微流控微生物电化学传感器，其特征在于：所述阳极腔室层(c)和阴极腔室层(e)的数量为1-5层。

4.根据权利要求1所述的微流控微生物电化学传感器，其特征在于：该微流控微生物电化学传感器制备过程如下：

将1-5层阳极腔室层与离子交换膜上下对齐压实贴合为一个整体；

将阳极层和碳布层叠加，并且在压实之前将阳极导线通过与碳布接触并穿过对应的椭圆小孔，得到完整的阳极室；

将阴极腔室层粘贴到离子交换膜的下层，并且各个孔位置一一对应，通过调整阴极腔室层的数量来调整阴极室的厚度；

将阴极层和阴极材料上下对应粘贴于阴极腔室层下表面，将阴极导线依次通过贯穿于阴极腔室层(e)、离子交换膜(d)、阳极腔室层(c)和阳极层(a) 的椭圆小孔穿出，压实后，整个反应器的组装过程完成；

在反应器组装之前，除了电极材料可以直接用剪刀剪出所需形状外，其余结构层的材料需要按照设计好的图形通过一台操作简单的微加工领域常用的切割绘制机来切割出相应的形状之后，各层之间上下对齐粘合固定。

5.一种如权利要求1-3任一项所述微流控微生物电化学传感器的应用，其特征在于：所述微流控微生物电化学传感器用于构建微流控微生物电化学传感器测试系统；所述微流控微生物电化学传感器测试系统包括微流进样模块、传感器模块、电信号测试模块和数据采集模块。