[发明专利]基于细菌微胶囊的生化需氧量微流控检测设备及方法

说明书

本发明公开了一种基于细菌微胶囊的生化需氧量微流控检测设备及方法。检测设备包括多通道微流控芯片，多孔光纤探头，荧光检测仪及光源；多通道微流控芯片包括进样通道、与进样通道连通的储存通道及与储存通道通过连接通道连通的检测通道，储存通道内储存有细菌微胶囊；多孔光纤探头一端插入检测通道，另一端与荧光检测仪连接；光源位于多通道微流控芯片上方。本发明多通道微流控芯片的通道中储有细菌微胶囊，该设备可将样品直接注入多通道微流控芯片通道中直接进行检测，实现生化需氧量的快速，灵敏，精确，可靠检测；克服传统传感器中微生物膜寿命短、应用条件苛刻、重复性差等问题；具有简单便携，检测过程稳定，适用范围广的优点。

技术领域

本发明涉及环境水样检测技术领域，特别是涉及一种基于细菌微胶囊的生化需氧量微流控检测设备及方法。

背景技术

生物化学需氧量(biochemical oxygen demand)，是表示水中有机物等需氧污染物质含量的一个综合指标，它说明水中有机物由于微生物的生化作用进行氧化分解，使之无机化或气体化时所消耗水中溶解氧的总数量。污水中各种有机物得到完全氧化分解的时间，总共约需20天，为了缩短检测时间，一般生化需氧量以被检验的水样在20℃下5天内的耗氧量为代表，称其为5日生化需氧量，简称BOD₅。BOD₅数值越高，代表水体污染越严重。

BOD₅的经典测试方法是稀释接种法，应用较广，适用于地表水生活污水和工业废水的测定，但存在测量的精度不高、操作复杂、测量周期长的缺点，不能及时反映水质情况，不利于对污染状况及时做出科学判断。在稀释接种法上进行改进的增温法、测压法、检压式库仑计法等方法，一样也存在相似的局限性。BOD₅另一种常见的测定方法是微生物传感器测定法。微生物传感器解决了经典测定方法测量周期长的问题，且操作相对简单，这在应用中有着较大优势，但在实际使用过程中存在一些问题，如稳定性不高、微生物膜寿命短、应用条件苛刻、重复性差等；另外，浓度过高的无机盐，重金属离子会对微生物膜有抑制和毒害作用；而且，当水样中含有较多对BOD值有贡献的悬浮物时，测定结果偏差会较大，这都局限了微生物传感器的使用范围与实用性。如何能够能实现精确，简便的生化需氧量测定，是环境监测中亟待解决的问题。

微流控芯片又被称为微全分析系统或芯片实验室，它能够在一块小尺寸的芯片上集成分析所需要的多种步骤，如样品预处理，试剂输送，混合，分离与检测。目前已经被广泛地应用于实验室分析，环境监测，食物检测和生物防护等领域。由于微流控芯片具有透光，传热，易修饰等性质，可以负载光学，电化学等检测元件。此外，微流控芯片具有盖度可设计性，可满足不同的检测需求。因此，微流控芯片的发展为许多分析难题提供了新的思路和方法。近年来，人们对环境水样监测的需求越来越迫切，便携式的，精确可靠的BOD₅检测设备将为环境保护和可持续发展提供有力的支持。目前市场上的BOD₅微生物传感器设备在实际使用中仍有不足，也很难克服传感器中菌膜的不稳定性等问题。

基于上述问题，申请人经过不断研究发现直接将细菌微球植入到微流控芯片中培养将是一种革新式的技术，能为BOD₅检测带来重大的影响，因此，构建包埋细菌微球的微流控芯片检测技术至关重要。

发明内容

鉴于此，本发明的目的在于提供一种基于细菌微胶囊的生化需氧量微流控检测设备，该检测设备将细菌微胶囊包埋在多通道微流控芯片中，能将水样直接注入多通道微流控芯片中直接进行检测，实现了生化需氧量的快速，灵敏，精确，可靠检测；克服了传统传感器中微生物膜寿命短、应用条件苛刻、重复性差等问题。

本发明的另一目的在于提供一种基于细菌微胶囊的生化需氧量微流控检测方法。

本发明的上述目的是通过以下技术方案实现的：