[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

说明书

本发明公开了一种基于微流控芯片的船舶压载水快速检测装置及检测方法，所述装置包括平台、分离组件、样品前处理组件、光激发组件、光检测组件和数据处理组件，所述分离组件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。本发明通过三层或多层微流控芯片，针对物质粒径的大小，在不同层设置不同的微柱间隙，可以通过三层或多层微流控芯片，进行快速的分离。在每层都有检测区域，能够对分离完的物质进行及时检测，实现了对样品中的物质快速的分离与检测。本发明将样品放入样品前处理组件，样品前处理组件进行粗过滤后，将较大尺寸的物质进行了过滤和提纯，从而防止了微通道的堵塞。

技术领域

本发明涉及船舶压载水中微藻的检测技术，特别是一种基于微流控芯片的船舶压载水快速检测装置及方法。

背景技术

船舶压载水是海洋生物入侵的主要危害之一，外来的海洋生物入侵会导致当地的生态系统被破坏，主要包括对工业，农业以及对人类的身体健康造成危害。在《船舶压载水及沉积物控制和管理国际公约》中规定了船舶排放时的压载水性能应满足标准。其中重要的一项就是船舶压载水中存活的不同生物尺寸的浓度，然而微藻细胞是船舶压载水中最常见的生物，也是现在应该处理和检测的主要目标之一。

目前，流式细胞仪(flow cytometry，FCM)是对高速直线流动的细胞或生物微粒进行快速定量测定和分析的仪器，也适用于荧光样品的检测和分析，主要包括样品的流动技术、细胞的计数和分选技术，计算机对数据的采集和分析技术等。流式细胞仪以流式细胞术为理论基础，是流体力学、激光技术、电子工程学、分子免疫学、细胞荧光学和计算机等学科知识综合应用的结晶。其特点是：测量速度快、被测群体大、可进行多参数测量，在生物、医学领域应用广泛。但是该仪器体积庞大、价格昂贵，不能集成便携，也不利于广泛应用。

针对以上的问题，人们提出了基于微流控芯片的便携式流式细胞仪，微流控芯片(microfluidic chip)技术将预处理、反应、分离和检测等单元集成到单个芯片内，具有集成度高、体积小等特点，代表了微型化仪器发展的方向。

中国专利201310491678.X公开的《一种基于微流控芯片的便携式荧光检测装置及其检测方法》和201410249765.9公开的《一种船舶压载水处理过程的分析装置及其分析方法》都属于基于微流控芯片的便携式流式细胞仪。

但是，上述专利都是基于单层微流控芯片技术的，单层微流控芯片对微藻细胞或微粒的分离检测所能达到的效果有限，尤其在单层微流控芯片上对不同尺寸的细胞或微粒的进行分离时，由于微粒或细胞的的尺寸不同，单层微流控芯片上的微通道很容易被大的微粒或细胞堵住，导致微流控芯片不能正常工作，从而影响对船舶压载水的检测的结果，除此之外，当样品中所含有的物质复杂时，单层微流控芯片的作用受到很大局限，很难满足达到分离和检测一体化的需求。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种能够防止微流控芯片微通道堵塞并能实现分离和分析一体化的、集成度高的、免标记的用于现场快速测量的一种基于微流控芯片的船舶压载水快速检测装置及方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：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、分离组件、样品前处理组件、光激发组件、光检测组件和数据处理组件，所述平台为暗室结构，分离组件和光检测组件固定在平台内，所述分离组件分别与样品前处理组件、光检测组件和光激发组件连接，所述光检测组件与数据处理组件连接；

所述的样品前处理组件包含滤网，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；

所述分离组件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。