[发明专利]一种检测精度可调的颗粒计数装置和方法

说明书

本发明公开了一种检测精度可调的颗粒计数装置和方法，该装置包括PDMS微流控芯片、信号放大电路以及信号采集与处理单元，其微通道包括：主通道，其一端具有进样孔，另一端具有废液孔；多个第一调节通道，所述第一调节通道其一端具有第一储液孔，另一端与所述主通道相交并向远离所述主通道的方向延伸；以及第二调节通道，其一端与检测口相连通且垂直于所述主通道并与所述主通道的宽度相同，所述检测口位于距离所述主通道与所述第一调节通道相交处一定距离的主通道上；本发明能够按照需求调节检测精度且能够有效避免通道阻塞。

技术领域

本发明涉及颗粒检测技术领域，具体说是涉及一种检测精度可调的颗粒计数装置和方法。

背景技术

颗粒计数广泛应用在交通运输、机械、电力、石油等领域对各类油液进行固体颗粒污染度检测，同时也在生物医学、公众健康和环境监测等领域用于确定病原体、细菌和细胞等目标物的个数，便携式快速颗粒计数装置与方法的研究有着重要的意义和需求。

目前现有常用的颗粒计数的方法包括下述几种：

1)光阻法：目前应用最为广泛的颗粒计数方法，它利用微粒对光的遮挡所发生的光强度变化进行微粒粒径检测。此方法原理简单，但其中的光电转换系统结构复杂且昂贵，检测精度低也不高。

2)电感法：利用颗粒通过检测微孔时引起微孔电感改变的现象实现颗粒计数。此方法原理简单，但仅适用于检测各种金属颗粒，金属颗粒，检测精度也受到设备精度限制。

3)电容法：一种非接触式检测方法，通过监测颗粒经过检测微孔时微孔的电容信号的变化实现颗粒计数。此方法常用于低导电溶液(例如油液)中的颗粒计数，检测对象主要为金属颗粒，缺点是微小电容的检测依赖于昂贵的大型高精度检测仪器。

4)激光诱导荧光检测法：光电传感器通过检测到颗粒在激光照射后自带的荧光实现颗粒计数。此方法适用于血液分析、免疫学和微生物学相关领域，计数准确且方便，缺点是样品需要预处理，所用光学元件结构复杂且成本高，检测精度有限。

5)电阻脉冲法(RPS)：监测颗粒流经存在电场的微孔时微孔两端电压变化实现检测与计数，此方法操作简便，是目前精度最高的颗粒计数方法。

其可以将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离和检测等基本操作集成到一块微米尺度的芯片上的微流控芯片装置，其独有的液体流动可控、消耗试剂和试样极少、分析速度成十上百倍地提高等特点，使得上百个样品的在几分钟甚至更短的时间内完成同时分析，且在线实现样品的预处理及分析全过程。

近年来迅速发展的芯片实验室技术，报道了许多在微流控芯片上利用RPS方法对微纳米颗粒、细胞和细菌等进行计数的研究。最初的微流控RPS计数芯片是在一段线宽比待检测颗粒稍大的检测通道两端各加工一条数百微米宽的主通道，然后在主通道两端施加直流电场；当溶液中的待检测绝缘颗粒经过检测通道时会引起检测通道两端分电压的变化，将此电压变化通过电路放大后输出为脉冲信号，检测过程中出现的脉冲信号的个数即为待测颗粒的个数。为提高检测精度、效率和可操作性，人们对芯片结构进行了各种优化。

最传统的RPS检测芯片结构仅包括一段线宽比待测颗粒稍大的检测通道和其两端各一条数百微米宽的主通道，通过将插在主通道两端的铂电极串联电阻后与直流电源两端相连，然后放大电阻两端电压信号的变化实现颗粒计数。但是此方法系统噪音大，所以检测精度低。优化后的检测芯片在检测通道前后又各设立了一条检测臂通道，用电极直接测量通道两端电压信号，再通过差分放大，通过差分降低系统噪音，进而提高了检测精度；近年出现的一种基于非均匀电场的计数芯片，使用油水界面改变通道内电场分布，并利用流场控制实现待测颗粒不进入检测通道下的检测，解决了颗粒进出检测通道容易引起堵塞的问题。