[发明专利]一种基于微流控芯片观测絮体污泥的装置及方法

权利要求书

1.一种基于微流控芯片观测絮体污泥的装置，其特征在于，包括营养基质装置(1)、第一给料机构(3)、蠕动管(2)、第二给料机构(4)、原液储放容器(5)、进样管(6)、微流控芯片(12)、观测件(7)、上位计算机(10)、出液管(8)、收集装置(9)、数据传输线(11)，其中：

微流控芯片(12)具有第一入口、第二入口和出口，营养基质装置(1)用于储放营养基质，营养基质装置(1)通过蠕动管(2)与微流控芯片(12)的第一入口连通，第一给料机构(3)用于将营养基质装置(1)中的营养基质传送至微流控芯片(12)的第一入口；

原液储放容器(5)用于储放污泥絮体样本，原液储放容器(5)通过进样管(6)与第二入口连通，第二给料机构(4)用于将污泥絮体样本从原液储放容器(5)中传送至微流控芯片(12)的第二入口；

出液管(8)的一端与微流控芯片(12)的出口连接，另一端连入收集装置(9)；

观测件(7)用于对微流控芯片(12)内物质进行观测，上位计算机(10)与观测件(7)通过数据传输线(11)连接。

2.根据权利要求1所述的基于微流控芯片观测絮体污泥的装置，其特征在于，营养基质装置(1)还包括给氧机构，给氧机构用于对烧杯内的营养基质给氧。

3.根据权利要求2所述的基于微流控芯片观测絮体污泥的装置，其特征在于，给氧机构为曝气泵。

4.根据权利要求1所述的基于微流控芯片观测絮体污泥的装置，其特征在于，第一给料机构(3)为蠕动泵，蠕动管(2)通过聚四氟细管与微流控芯片(12)的第一入口连接。

5.根据权利要求1所述的基于微流控芯片观测絮体污泥的装置，其特征在于，原液储放容器(5)为注射器，第二给料机构(4)为微型注射泵。

6.根据权利要求1所述的基于微流控芯片观测絮体污泥的装置，其特征在于，观测件(7)为奥林巴斯荧光倒置显微镜。

7.一种基于微流控芯片观测絮体污泥的方法，其特征在于，探究污泥絮体初始颗粒化受剪切力的影响包括如下步骤：

步骤1在原液储放容器(5)中放置污泥絮体样本，在营养基质装置(1)中放置营养基质；

步骤2通过第一给料机构(3)使营养基质装置(1)中的营养基质输送至微流控芯片(12)中并填满微流控芯片通道(13)，随后关闭第一给料机构(3)；

步骤3打开奥林巴斯荧光倒置显微镜，选择显微镜明场模式，使奥林巴斯荧光倒置显微镜的物镜对准微流控芯片(12)，打开连接荧光倒置显微镜的上位计算机(10)，在计算机上运行cellSensStandard软件；

步骤4通过第二给料机构(4)将污泥絮体样本匀速推入微流控芯片(12)中，然后关闭第二给料机构(4)，通过移动微流控芯片(12)、调节荧光倒置显微镜的焦距以及物镜倍数，观察到芯片内部通道5处成功捕获到大小合适、成像清晰的污泥絮体；

步骤5启动第一给料机构(3)，使营养基质匀速进入微流控芯片(12)中，随后每隔1h通过计算机软件cellSensStandard对监测的5处污泥絮体进行编号并拍照；

步骤6重复上述步骤，获得50处污泥絮体对象连续12小时的生长图像；

步骤7重复上述步骤1-步骤6，并通过改变蠕动泵泵轴转速改变步骤5中营养基质进入微流控芯片(12)的速度，获得在不同流速下污泥絮体的生长图像；

步骤8将所有污泥絮体对象在步骤6中不同流速下的所有时间点上的照片进行图像处理，观察并分析污泥絮体初始颗粒化受剪切力的影响。

8.根据权利要求7所述的基于微流控芯片观测絮体污泥的方法，其特征在于，第一给料机构(3)为蠕动泵。

9.根据权利要求8所述的基于微流控芯片观测絮体污泥的方法，其特征在于，步骤5中蠕动泵泵轴转速分别为0.5rmp、1rmp、1.5rpm、2.0rmp、2.5rmp和3.0rmp。

10.根据权利要求7所述的基于微流控芯片观测絮体污泥的方法，其特征在于，营养基质溶液为按照COD：N：P＝100：5：1的比例配制COD浓度为500mg/L的营养基质溶液，且基质所含溶解氧为7-8mg/L。