[实用新型]一种基于微流控芯片的微生物浓度检测系统

说明书

本发明涉及一种基于微流控芯片的微生物浓度检测系统，属于饮用水水质检测领域；包括微流控结构、探测系统、信号处理电路，主要应用于净水器水质监测。微流控结构包括微泵、微流控通道、微阀，探测系统利用不同物质对红外光的吸收波长和吸收强度不一样，借此用以检测物质的类型和浓度，信号处理电路：将探测到的模拟信号（电压大小）转换成数字信号，用以数字显示。

技术领域

本实用新型专利涉及饮用水水质检测领域，具体涉及一种基于微流控芯片的微生物浓度检测系统。

背景技术

现今，饮水安全是影响人们健康的一大因素，据 WHO调查表明：全世界80%的疾病以及全球50%的儿童死亡都与饮用水水质不良有关，饮用不良水质可导致的疾病多达50多种。近年来，饮水安全越来越受到国民的重视，公共直饮设备以及家用净水器踊跃出现。但实际应用现状是商用直饮设备长期搁置、大量污染物沉积；净水器滤芯效果因使用时间增加而变差，管道设备微生物滋生。它们都没有得到有效维护。我们需要一个软件系统能够对水质进行实时检测。

水质污染主要有可溶性杂质离子、有机污染物、微生物。现代电子芯片技术中心，微流控芯片将生物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米的芯片上，可在几分钟甚至更短时间之内进行上百种样品同时分析。基于此。本专利提出了一种基于微流控芯片的微生物浓度检测系统，可以对净水器过滤后的水进行检测，检测微生物浓度是否超标这一重要影响水质安全的因素。

MEMS传感器加工技术，是基于微电子和微机械的有机集成，在微电子技术基础上设计与制造特征尺寸在亚微米与毫米之间的微型机械，实现微传感器、微执行器、信号处理和智能控制的一体化集成。主要有体微加工技术、表面微加工技术、键合技术、光刻电铸注塑技术。用于生产微流体芯片上的微流道、微泵（流体的驱动，包括机械微泵和非机械微泵）、微阀（流体的控制）。该技术生产的微传感器体积小、重量轻、性能好、易于批量化生产、成本低、便于集成化与多功能化、提高传感器的智能化水平。

发明专利：基于硅微机械加工的毫米波径向多路功率分配器（发明人：成海峰，侯芳，申请号：CN201910690193.0）。该专利中使用MEMS加工技术的毫米波径向功率分配器具有更高的加工精度、更紧凑的结构,后续安装适合采用微组装技术,可以获得更高集成度,主要用于毫米波及以上频段的功率分配及合成。

探针的设计与制备：生物探针的来源是细胞、细菌和病毒，主要包含5种类型：蛋白质、遗传物质(DNA、RNA)、合成探针、细胞、酶（生物催化剂）。根据指向的目标而制备，与指向目标相互补。蛋白质、DNA、酶都是通过细胞来制备。蛋白质探针的制备是一项活体（活体内）技术，主要利用抗原与抗体的特异性来制备。DNA-RNA探针的制备是通过聚合酶链式反应(PCR)人工合成的，因此是一项体外（或体外）技术。

SOP封装技术：将信号和电源分配、I/O、冷却机制、有效的生物流体传输、数字无线光学接口、传感器、反应放大器等集成在一个封装中，实现对生物信号的感知、传输和处理。在生物传感中进行SOP集成具有更小、集成度更高，元器件薄膜化集成提高可靠性，最适宜部分进行高密度集成可以降低成本等优势。

发明内容

本实用新型采用如下技术方案：

用于多种微生物检测的微流控芯片微生物浓度检测系统包括微流控结构（微泵、微流控通道、微阀）、探测系统、信号处理电路。主要应用于净水器水质监测。

检测平台-微流控芯片的微流控结构：①微泵技术：我们使用电驱动微泵，在储液池的两端放置外电极，通过在电极上施加电压，在溶液中形成驱动电场来实现微管道中液体的驱动，使用微机械加工技术，可以实现在芯片上集成阵列电极； ②微流控通道：我们使用直接湿法刻蚀在芯片上形成微流道。形成以下结构是样品的流通路径；③微阀：我们使用无源阀，无需外力驱动，利用流体本身的方向和压力变化实现开关和切换。