[实用新型]基于介电常数识别的海水微塑料检测芯片

说明书

本实用新型公开了一种基于介电常数识别的海水微塑料检测芯片，其中包括液体储存器、液体注入器、样品缓冲区、时间阀、微通道、电容测量装置、废液收集区。所述液体注入器前端连接液体储存器，后端连接样品缓冲区；样品缓冲区分别通过时间阀和与各支路的微通道相连；电容测量装置位于微通道两侧；样品从微通道流过后，在废液收集区收集。本实用新型的优点在于：多条微通道支路的直径从微米级到亚毫米级之间分布，可以有效分离不同尺度的微塑料碎片；微通道通过改性，提高了表面张力，促进海水在微通道中的流动速度稳定，不产生断流；通过减小微通道中的电容面积，使得电容值主要受介电常数的变化。本实用新型具有可随身携带，简单易行，抗干扰能力强，检测效率高等优点。

技术领域

本实用新型涉及一种基于介电常数识别的海水微塑料检测芯片。

背景技术

目前，人们把这些尺寸大小在1nm至5mm的塑料材质纤维、颗粒和碎片定义为微塑料。由于微塑料体积小，这就意味着更高的比表面积这使得它有着较强的吸附污染物的能力，是一种造成环境污染的主要载体。随着人类活动区域的拓展与海洋资源的持续开发，微塑料在海洋环境中已经广泛分布，而微塑料吸附的有机污染物和重金属常常容易被海洋生物摄取，已经成为一种新型的海洋环境污染物广为人们所认知。

开展海洋微塑料的污染状况研究，需要对海水进行采样，再进一步通过仪器设备对海水中微塑料的存在进行定性分析，以获取微塑料污染的具体信息。目前国内外对海水微塑料的判定通常是通过扫描电镜、电子显微镜扫描、红外光谱、拉曼光谱、热解吸气相色谱-质谱等仪器设备对采样的海水进行检测分析。然而这些设备仅适用于室内分析，且普遍存在分析成本较高，分析环境条件要求较高等问题，难以用于采样现场的快速检测。

由于海水中微塑料的含量变化会进一步引起该介质的介电常数变化，通过测量电容中介质的介电常数变化，可以定性分析出海水中微塑料的含量。研究表明，我国渤海海域微塑料的丰度为每立方米2200片以上。但因微塑料比重相对较低，传统的电压电容检测方式无法识别介电常数的微量变化，即无法测得微塑料的含量。因此，基于介电常数识别的海水微塑料检测芯片可以实现快速的检测海水微塑料含量，具有重要的实际意义和应用价值。

实用新型内容

为实现上述目的，本实用新型公布一种基于介电常数识别的微塑料检测芯片，这种芯片能够将不同尺寸的微塑料进行分离，并通过检测其电容值推算出液体的介电常数，进而计算出微塑料含量。

本实用新型采取技术方案如下：

一种基于介电常数识别的微塑料检测芯片，其特征在于包含：样品缓冲区、时间阀、微通道和外置的液体储存器、液体注入器、电容测量装置、废液收集区。所述液体注入器前端连接液体储存器，后端连接样品缓冲区，样品缓冲区分别通过时间阀和与各支路的微通道相连，其特征在于多条微通道支路的直径从微米级到亚毫米级之间分布，可以有效分离不同尺度的微塑料碎片；电容测量装置位于微通道两侧，其特征在于微通道通过改性，提高了表面张力，促进海水在微通道中的流动速度稳定，不产生断流，并通过减小微通道中的电容面积，使得电容值主要受介电常数的变化；样品从微通道流过后，在废液收集区收集。

进一步地，所述液体注入器通过现有控制设备控制其释放液体和注入频率，使液体能够匀速匀量进入样品缓冲区，液体再进一步通过毛细现象从样品缓冲区中进入微通道。

进一步地，电容测量装置包括由微通道两侧的两平行极板构成的电容器、电压表、电流表和电源；两平行极板分别与电源的正极和负极连接，且位于极板与电源正极之间设置有电流表，电压表用于测量两极板间的电压。

进一步地，液体进入微通道两侧的两平行极板之间，所测得的电容会随着两极板间介质的变化而发生变化，通过所述电容测量装置得到电容变化，从而确定微塑料颗粒的量级。