[发明专利]基于微流控的颗粒检测器

说明书

公开了一种基于微流控的颗粒检测器，其由配样模块、进样模块、样本预处理模块、颗粒聚焦模块、系统监测及控制模块、传感器模块、信号输出与处理模块和显示与打印模块组成。配样模块完成待检测颗粒样本液的配制。进样模块实现颗粒样本液的自动化、定量、连续加注。样本预处理模块将样本液中的杂质颗粒去除并对颗粒横向位置进行调控。颗粒聚焦模块将目标颗粒聚焦至检测区域。系统监测及控制模块实时监测各参数变化并控制各动作组件。传感器模块实现对目标颗粒的准确检测。信号输出与处理模块将检测到的信号进行降噪、放大、输出。显示与打印模块将最终的颗粒数量、浓度、尺寸等信息进行屏幕显示，并输出至打印机进行书面报告打印。

技术领域

本发明属于颗粒检测技术领域，特别是一种基于微流控的颗粒检测器。

背景技术

颗粒检测在大气监测、环境(水)治理、工业制药、临床诊断、生物技术、食品检测、机械检测等领域有着广泛的应用。例如通过检测大气气溶胶颗粒的浓度和粒径分布了解颗粒物特性和来源并评估空气质量；通过检测工业废水中细菌、病毒的颗粒大小和数目判断废水质量；通过对尿液样本中细菌颗粒的分类和计数分析尿路感染疾病的临床症状，比传统的沉积物分析方法有更高的效率和准确性；以转基因腺病毒为载体的转基因药物的精确定量估计有助于保障治疗基因的成功表达同时避免过多腺病毒的摄入；食品如乳制品中细菌颗粒物的计数用于评估产品的质量；发动机、旋转机器或齿轮箱中零件的健康状况监测可通过检测润滑油中金属磨粒的粒径和浓度实现。可见微颗粒检测是相关环境安全评估、产品质量评估的关键指标。因而，颗粒检测对于上述领域中环境安全和产品质量的保证至关重要。

典型的颗粒检测器是用于生物医学领域的流式细胞仪，其利用细胞颗粒的散射特性或所附着探针的荧光强度检测，价格昂贵、体积庞大且操作复杂，随着微流控技术的发展以及越来越多应用场景的需要，微流控式颗粒检测器因其样本消耗量少、便携的优点而被广泛研究。基于微流控技术的颗粒检测原理主要有光信号检测和电信号检测两种方式。基于电阻检测的方式实际上是库尔特计数器在微通道中的集成，但由于产生电阻响应需要电解质环境，因此以直流电阻为检测信号的电阻式颗粒检测器难以检测在绝缘流体(如润滑油)中的金属颗粒，而采用以交流电容为检测信号的电容式颗粒检测器虽然可以检测低电导率流体中的颗粒，但其需要用于严格调控交流电压频率的调频控制器，且与电阻式颗粒检测器相同难以避免因电极和待测流体接触界面处的电荷屏蔽效应而引起的阻抗值失真，检测部件结构复杂，且所需辅助检测设备价格昂贵。基于光信号检测的方式对待检测颗粒无特定要求，但目前市面上已有的基于光信号的检测器，如光散射计数器因其复杂的光路而需要精密、昂贵的光学元件。利用光阻挡原理的光阻挡检测器通过检测被颗粒遮挡的无光区域对颗粒进行检测和计数，但目前市面上的光阻挡检测器通常用于大尺寸物体的检测，对微纳米尺度的物体无法准确检测。这是因为其受光面较大，被颗粒遮挡的无光区域在其中的占比较小，造成比较低的信噪比和检测精度。此外，市面上用于光学检测的光纤尺寸通常为固定规格，无法灵活调整，使得通过调控光纤的尺寸实现对信噪比的调控变得极其困难。

另外，检测区域上游颗粒的流体动力精准聚焦是颗粒被准确检测的必要前提，现有装置中通常采用鞘流挤压的方式实现颗粒聚焦，难以严格控制颗粒单排通过检测区域，容易造成误检和低检测率。

综上所述，急需发展一种精度高、成本低、适用性强、体积小、便携的微/纳米颗粒检测器。

在背景技术部分中公开的上述信息仅仅用于增强对本发明背景的理解，因此可能包含不构成在本国中本领域普通技术人员公知的现有技术的信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提出一种基于微流控的颗粒检测器，具有自动配样、进样、样本预处理、颗粒聚焦、系统检测及控制、颗粒检测、信号输出与处理、结果显示与打印等功能，在生物医学、食品安全检测及环境监测等领域有着巨大的应用潜力。

本发明的目的是通过以下技术方案予以实现，

一种基于微流控的颗粒检测器包括，