[发明专利]一种基于微流控芯片的船舶压载水快速检测装置及方法

权利要求书

1.一种基于微流控芯片的船舶压载水快速检测装置，包括平台(2)、分离组件(3)、样品前处理组件(1)、光激发组件(4)、光检测组件(5)和数据处理组件(6)，所述平台(2)为暗室结构，分离组件(3)和光检测组件(5)固定在平台(2)内，所述分离组件(3)分别与样品前处理组件(1)、光检测组件(5)和光激发组件(4)连接，所述光检测组件(5)与数据处理组件(6)连接；

所述的样品前处理组件(1)包含滤网，用于样品的前处理和提纯，经过处理的样品通过微管进入分离组件(3)；

所述分离组件(3)由多层微流控芯片键合而成，各层微流控芯片之间充分键合；第一层微流控芯片上设置样品槽、鞘液槽、混合液通道、分离槽、检测通道和废液储液槽，中间各层微流控芯片设置立方体阵列区、分离槽、检测通道和废液储液槽，最底下一层微流控芯片设置立方体阵列区、检测通道和废液储液槽，且相邻两层微流控芯片的上层立方体阵列区的微柱间隔大于下层立方体阵列区的微柱间隔；

其特征在于：所述分离组件(3)由三层微流控芯片充分键合而成；第一层微流控芯片上设置样品槽(7)、鞘液槽A(8)、鞘液槽B(9)、混合液通道(10)、分离槽Ⅰ(11)、检测通道Ⅰ(12)和废液储液槽Ⅰ(13)，所述样品槽(7)、鞘液槽A(8)和鞘液槽B(9)分别通过样品通道、鞘液通道A和鞘液通道B与混合液通道(10)连通，所述混合液通道(10)经分离槽Ⅰ(11)与检测通道Ⅰ(12)连通，检测通道Ⅰ(12)的末端连接废液储液槽Ⅰ(13)；所述样品槽(7)、鞘液槽A(8)和鞘液槽B(9)均设有液体注射泵，起到对液体进行推动的作用；

第二层微流控芯片上设置立方体阵列区Ⅰ(14)、分离槽Ⅱ(15)、检测通道Ⅱ(16)和废液储液槽Ⅱ(17)，所述立方体阵列区Ⅰ(14)入口与第一层微流控芯片的分离槽Ⅰ(11)连通、立方体阵列区Ⅰ(14)出口经分离槽Ⅱ(15)与检测通道Ⅱ(16)连通，检测通道Ⅱ(16)的末端连接废液储液槽Ⅱ(17)；所述立方体阵列区Ⅰ(14)的微柱间隔为18-22μm；

第三层微流控芯片上设置立方体阵列区Ⅱ(18)、检测通道Ⅲ(19)和废液储液槽Ⅲ(20)，所述立方体阵列区Ⅱ(18)入口与第二层微流控芯片的分离槽Ⅱ(15)连通、立方体阵列区Ⅱ(18)出口经检测通道Ⅲ(19)连接废液储液槽Ⅲ(20)；所述立方体阵列区Ⅱ(18)的微柱间隔为9-11μm。

2.根据权利要求1所述一种基于微流控芯片的船舶压载水快速检测装置，其特征在于：所述样品槽(7)、鞘液槽A(8)和鞘液槽B(9)均通过各自的通道连接到混合液通道(10)的一端。

3.根据权利要求1所述一种基于微流控芯片的船舶压载水快速检测装置，其特征在于：所述样品前处理组件(1)包括滤网，所述数据处理组件(6)使用包括微处理器；所述光检测组件(5)包括光电倍增管或单光子计数模块。

4.根据权利要求1所述一种基于微流控芯片的船舶压载水快速检测装置，其特征在于：所述样品前处理组件(1)封装在平台(2)的顶部，光检测组件(5)在平台(2)的内部位于分离组件(3)的下方，数据处理组件(6)在平台(2)的外部且封装在平台(2)的底部，光激发组件(4)在平台(2)的侧壁上且通过密封结构与平台(2)连接。

5.根据权利要求2所述一种基于微流控芯片的船舶压载水快速检测装置，其特征在于：所述分离组件(3)的每一层微流控芯片都有微通道，第一层微流控芯片微通道的开口面向下，第二层微流控芯片微通道的开口面向上，第三层微流控芯片微通道的开口面向上；第一层微流控芯片微通道包括样品通道、鞘液通道A、鞘液通道B、混合液通道(10)和检测通道Ⅰ(12)；第二层微流控芯片微通道包括检测通道Ⅱ(16)、立方体阵列区Ⅰ(14)与分离槽Ⅱ(15)之间的连接通道；第三层微流控芯片微通道包括检测通道Ⅲ(19)。

6.一种基于微流控芯片的船舶压载水快速检测装置的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：

A、将样品溶液放到样品前处理组件(1)中将与检测物质的尺寸规格相差较大的物质与杂质过滤掉，处理完的样品经过前处理组件与分离组件(3)相连的微管进入分离组件(3)中的样品槽(7)；

将鞘液加入到鞘液槽A(8)和鞘液槽B(9)，在液体注射泵的推动作用下，使鞘液和前处理的样品分别沿着鞘液通道A、鞘液通道B和样品通道经过第一层微流控芯片的分离槽Ⅰ(11)，利用立方体阵列区Ⅰ(14)的过滤作用进行分离，尺寸规格大于立方体阵列区Ⅰ(14)的微柱间隔的细胞与微粒进入检测通道Ⅰ(12)，进行活性和数量的检测，然后流入废液储液槽Ⅰ(13)；同理第二层微流控芯片进行尺寸规格在立方体阵列区Ⅱ(18)的微柱间隔与立方体阵列区Ⅰ(14)的微柱间隔之间的细胞与微粒的分离与活性和数量的检测；第三层微流控芯片进行尺寸规格在立方体阵列区Ⅱ(18)的微柱间隔以下的细胞和微粒的分离、并进行活性和数量的检测；

B、当有样品进入任一个分离槽时，开启光激发组件(4)、光检测组件(5)、数据处理组件(6)、鞘液槽的液体注射泵，使鞘液和微藻分别沿着鞘液通道和样品通道经过检测通道流向废液储液槽，微藻经过检测区域时微藻单细胞内叶绿素被激发光激发产生瞬时光子辐射；

C、通过脉冲信号的强弱和数量，获取船舶压载水中微藻活性强弱和微藻数量。