一种微流控水质检测方法与流程

1.本发明涉及水质检测技术领域，尤其涉及一种微流控水质检测方法。


背景技术：

2.传统的水质检测过程中，一般都是通过现场取样并带回实验室进行检测，检测试剂也是通过人工进行采取配置，之后根据检测需求，添加适量的检测水样，未能实现试剂定量化检测，检测数据准确率不高，且不利于控制检测后废液量，多路检测试剂的混合也不利于工作人员操作，降低了检测效率。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的在于提供一种微流控水质检测方法，旨在解决现有的技术问题。
4.为实现上述目的，本发明提供了一种微流控水质检测方法，具体包括以下步骤，
5.样品放置：将预制有检测水样的盘芯片以及预制有加样试剂的消解瓶依次由不同位置放入至检测仪中；
6.加热消解：对消解瓶内的加样试剂通过消解机构进行加热消解；
7.转移混合：将消解后的加样试剂转移至盘芯片上，并与提前预制于盘芯片内的检测水样混合；
8.检测分析：向混合后的检测水样发出检测光源，分析检测水样中的数据。
9.进一步地，所述转移混合过程中，消解的加样试剂转移至盘芯片上，通过离心驱动驱使加样试剂与盘芯片上的检测水样混合，混合前加样试剂经过定量与检测水样定量混合，当离心转速小，加样试剂进入定量池，当离心转速逐渐增大，加样试剂逐渐进入至检测区域内，其中定量池与检测区域之间通过狭长的通道连通。
10.进一步地，所述转移过程中，将消解后的消解瓶通过转移机构旋转至瓶口朝下，以竖直下移的姿态插入至盘芯片上，并停留在盘芯片上，之后驱动盘芯片转动换位，通过刺破机构将预制于盘芯片上的液囊刺破，检测水样与加样试剂流动至相互混合，并配合离心动作加速混合进程。
11.进一步地，所述转移机构包括，
12.旋转部件，用于在完成消解反应后带动消解瓶进行姿态的变换，使得消解瓶的瓶口竖直向下；
13.竖移部件，用于带动消解瓶进行竖向位置移动，使得进行姿态变换后的消解瓶下移插入盘芯片上。
14.进一步地，对消解瓶内的加样试剂进行加热消解过程中，通过旋转部件同步配合带动消解瓶以指定的速度旋转，使得其中的加样试剂充分发生消解反应，之后通过散热系统对加样试剂降温，再进行后续的试剂转移。
15.进一步地，所述消解加热过程中，消解瓶底部与加热结构贴合，且通过测温元件根
据不同的待检水样实时控制不同的消解反应温度。
16.进一步地，所述检测分析过程中，通过光电检测模块依次对待检水样进行检测，所述光电检测模块沿着待检水样的离心运动路径上间隔设置，待检水样每经过一个光电检测模块时停止，光电检测模块向待测水样中发射不同波长光斑，自动识别待测水样中的元素数据。
17.进一步地，所述样品放置过程中，消解瓶和盘芯片由检测仪同一面先后放入，所述检测仪的壳体表面设有可转动打开的盖门，所述盖门横跨壳体局部上表面和前表面，所述壳体内设有一体成型且靠近盖门处的内凸台，所述内凸台上开设有用于放置消解瓶的放置口。
18.本发明的有益效果体现在：
19.本发明中，通过微流控盘芯片技术标准化地将取样、高温密闭消解、定量、分步混合试剂、反应和显色、光电检测等流程全部集成到一张尺寸几厘米的扇形芯片上，试剂定量化全部预制完成，避免了繁琐的人为操作，只需加入水样开始检测即可，减小了误差，数据准确，反应试剂微量化，试剂与样液需求量少，与常规实验室水质检测相比可大幅减少废液的量。
附图说明
20.图1为本发明消解瓶与盘芯片放入示意图；
21.图2为本发明液囊1刺破示意图(旋转90
°
状态刺破液囊1)；
22.图3为本发明液囊2刺破示意图(旋转90
°
状态刺破液囊2)；
23.图4为本发明消解瓶1插入示意图(旋转180
°
状态压入消解瓶1)；
24.图5为本发明消解瓶2插入示意图(旋转180
°
状态压入消解瓶2)。
25.附图标记说明：
26.100、盘芯片；200、消解瓶；300、转移机构；310、竖移部件；320、旋转部件；400、消解机构；500、光电检测模块；600、刺破机构；700、盖门；800、壳体。
具体实施方式
27.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。在不冲突的情况下，本技术中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
28.需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
29.另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方
案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，“多个”指两个以上。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在。
30.请参阅图1-5，本发明一种微流控水质检测方法，具体包括以下步骤，
31.样品放置：将预制有检测水样的盘芯片100以及预制有加样试剂的消解瓶200依次由不同位置放入至检测仪中；
32.加热消解：对消解瓶200内的加样试剂通过消解机构400进行加热消解；
33.转移混合：将消解后的加样试剂转移至盘芯片100上，并与提前预制于盘芯片100内的检测水样混合；
34.检测分析：向混合后的检测水样发出检测光源，分析检测水样中的数据。
35.本发明适用于现场水样检测作业，通过预制的试剂与检测水样分布混合并检测，降低了人为添加检测试剂或水样的操作，提高了检测的准确率，也提高了检测效率。
36.本发明通过微流控盘芯片100技术标准化地将取样、高温密闭消解、定量、分步混合试剂、反应和显色、光电检测等流程全部集成到一张尺寸几厘米的扇形芯片(具体结构参见同日提交的专利名称：一种便携式微流控水质检测仪)上，试剂定量化全部预制完成，避免了繁琐的人为操作，只需加入水样开始检测即可，减小了误差，数据准确，反应试剂微量化，试剂与样液需求量少，与常规实验室水质检测相比可大幅减少废液的量。
37.在一实施例中，转移混合过程中，消解的加样试剂转移至盘芯片100上，通过离心驱动驱使加样试剂与盘芯片100上的检测水样混合，混合前加样试剂经过定量与检测水样定量混合，当离心转速小，加样试剂进入定量池，当离心转速逐渐增大，加样试剂逐渐进入至检测区域内，其中定量池与检测区域之间通过狭长的通道连通。这样操作，通过控制离心的转速，能够实现试剂的定量化添加，有助于根据不同的检测需求添加适量的试剂，提高了检测准确性，且通过分步混合多种试剂，使得试剂之间的反应更加充分，进一步提高了检测准确性。
38.在一实施例中，转移过程中，将消解后的消解瓶200通过转移机构300旋转部件320至瓶口朝下，以竖直下移的姿态插入至盘芯片100上，并停留在盘芯片100上，之后驱动盘芯片100转动换位，通过刺破机构600将预制于盘芯片100上的液囊刺破，检测水样与加样试剂流动至相互混合，并配合离心动作加速混合进程。这样操作，消解瓶200留置于盘芯片100上，通过试剂的定量添加，多余的废液留存于盘芯片100内，将通常的实验室检测废液变为固体芯片废物，便于运输和处理，并通过刺破机构600与转移机构300的交替作业，将多路液体分步混合，有助于检测反应的进行。
39.由于不同的检测需求，需要混合不同的试剂和待检水样，则在多路液体混合检测过程中，需要依次进行多次的转换和混合过程，请参阅图2-5，对不同的消解瓶200插入至不同的盘芯片100上，且通过下述的刺破机构600依次刺破不同的液囊，完成不同待检水样的检测作业。
40.在一实施例中，转移机构300包括，
41.旋转部件320部件，用于在完成消解反应后带动消解瓶200进行姿态的变换，使得消解瓶200的瓶口竖直向下；
42.竖移部件310部件，用于带动消解瓶200进行竖向位置移动，使得进行姿态变换后
的消解瓶200下移插入盘芯片100上。
43.将消解瓶200以及盘芯片100放入且完成消解反应后，通过旋转部件320部件带动消解瓶200进行姿态的变换，并将其转移至盘芯片100上，进行试剂的转移，后续再配合旋转部件320部件，对刺破机构600进行位置的转移，将盘芯片100上的液囊刺破，实现多路液体的混合，转移机构300可变换动作实现消解瓶200与刺破机构600位置的交替变换并转移。
44.在一实施例中，对消解瓶200内的加样试剂进行加热消解过程中，通过旋转部件320部件同步配合带动消解瓶200以指定的速度旋转部件320，使得其中的加样试剂充分发生消解反应，之后通过散热系统对加样试剂降温，再进行后续的试剂转移。这样操作，在消解反应过程中，通过旋转部件320部件带动消解瓶200转动，加速其中加样试剂的消解反应速率，进而提高整体的检测效率，并在之后通过散热系统降温，使其快速恢复至后续反应所需的温度，进一步提高后续转移混合检测的效率。
45.其中，散热系统可采用散热管和散热风扇。
46.在一实施例中，消解加热过程中，消解瓶200底部与加热结构贴合，且通过测温元件根据不同的待检水样实时控制不同的消解反应温度。这样操作，通过接触式传导加热，既能够满足消解反应所需的温度，也能不影响后续消解瓶200转移时的动作，因为此时消解瓶200上部瓶身处于裸露状态，便于后续转移过程中其他限位结构与接触；其中，加热结构采用陶瓷结构，最高可耐受350℃的高温，引线使用0.5mm镍丝具有加热快、长期使用无功率衰减的优点。
47.在一实施例中，检测分析过程中，通过光电检测模块500依次对待检水样进行检测，光电检测模块500沿着待检水样的离心运动路径上间隔设置，待检水样每经过一个光电检测模块500时停止，光电检测模块500向待测水样中发射不同波长光斑，自动识别待测水样中的元素数据。光电检测模块500的输出端与数据处理模块电性连接，其中数据处理模块与设于箱体表面的触摸屏电性连接，用于显示检测后的数据。其中光电检测模块500发出特定波长的光，该光线穿过反应的液体后被接收部获取，可根据获取的光信号转换为电信号，通过相应分析方法获取浓度的对应值。本公司申请的发明专利cn113655011a《一种微流控制检测系统及其检测方法》已公开了相应的光电信号处理电路。
48.在一实施例中，样品放置过程中，消解瓶200和盘芯片100由检测仪同一面先后放入，检测仪的壳体800表面设有可转动打开的盖门700，盖门700横跨壳体800局部上表面和前表面，壳体800内设有一体成型且靠近盖门700处的内凸台，内凸台上开设有用于放置消解瓶200的放置口。由于消解瓶200和盘芯片100在检测过程中动作状态不同，消解瓶200需要做竖向移动，而盘芯片100只需做横向转动，此时于壳体800表面设置横跨相邻表面的盖门700，能够同时方便消解瓶200和盘芯片100的拿取，也能够方便壳体800的成型作业，降低了成型工序，提高了检测仪的加工效率。
49.以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

技术特征：
1.一种微流控水质检测方法，其特征在于：具体包括以下步骤，样品放置：将预制有检测水样的盘芯片(100)以及预制有加样试剂的消解瓶(200)依次由不同位置放入至检测仪中；加热消解：对消解瓶(200)内的加样试剂通过消解机构(400)进行加热消解；转移混合：将消解后的加样试剂转移至盘芯片(100)上，并与提前预制于盘芯片(100)内的检测水样混合；检测分析：向混合后的检测水样发出检测光源，分析检测水样中的数据。2.如权利要求1所述的一种微流控水质检测方法，其特征在于：所述转移混合过程中，消解的加样试剂转移至盘芯片(100)上，通过离心驱动驱使加样试剂与盘芯片(100)上的检测水样混合，混合前加样试剂经过定量与检测水样定量混合，当离心转速小，加样试剂进入定量池，当离心转速逐渐增大，加样试剂逐渐进入至检测区域内，其中定量池与检测区域之间通过狭长的通道连通。3.如权利要求1所述的一种微流控水质检测方法，其特征在于：所述转移过程中，将消解后的消解瓶(200)通过转移机构(300)旋转至瓶口朝下，以竖直下移的姿态插入至盘芯片(100)上，并停留在盘芯片(100)上，之后驱动盘芯片(100)转动换位，通过刺破机构(600)将预制于盘芯片(100)上的液囊刺破，检测水样与加样试剂流动至相互混合，并配合离心动作加速混合进程。4.如权利要求3所述的一种微流控水质检测方法，其特征在于：所述转移机构(300)包括，旋转部件(320)，用于在完成消解反应后带动消解瓶(200)进行姿态的变换，使得消解瓶(200)的瓶口竖直向下；竖移部件(310)，用于带动消解瓶(200)进行竖向位置移动，使得进行姿态变换后的消解瓶(200)下移插入盘芯片(100)上。5.如权利要求4所述的一种微流控水质检测方法，其特征在于：对消解瓶(200)内的加样试剂进行加热消解过程中，通过旋转部件(320)同步配合带动消解瓶(200)以指定的速度旋转，使得其中的加样试剂充分发生消解反应，之后通过散热系统对加样试剂降温，再进行后续的试剂转移。6.如权利要求1所述的一种微流控水质检测方法，其特征在于：所述消解加热过程中，消解瓶(200)底部与加热结构贴合，且通过测温元件根据不同的待检水样实时控制不同的消解反应温度。7.如权利要求1所述的一种微流控水质检测方法，其特征在于：所述检测分析过程中，通过光电检测模块(500)依次对待检水样进行检测，所述光电检测模块(500)沿着待检水样的离心运动路径上间隔设置，待检水样每经过一个光电检测模块(500)时停止，光电检测模块(500)向待测水样中发射不同波长光斑，自动识别待测水样中的元素数据。8.如权利要求1所述的一种微流控水质检测方法，其特征在于：所述样品放置过程中，消解瓶(200)和盘芯片(100)由检测仪同一面先后放入，所述检测仪的壳体(800)表面设有可转动打开的盖门(700)，所述盖门(700)横跨壳体(800)局部上表面和前表面，所述壳体(800)内设有一体成型且靠近盖门(700)处的内凸台，所述内凸台上开设有用于放置消解瓶(200)的放置口。

技术总结
本发明公开了一种微流控水质检测方法，具体包括以下步骤，样品放置：将预制有检测水样的盘芯片以及预制有加样试剂的消解瓶依次由不同位置放入至检测仪中；加热消解：对消解瓶内的加样试剂进行加热消解；转移混合：将消解后的加样试剂转移至盘芯片上，并与提前预制于盘芯片内的检测水样混合；检测分析：向混合后的检测水样发出检测光源，分析检测水样中的数据；本发明中，通过微流控盘芯片技术标准化地将取样、高温密闭消解、定量、光电检测等流程全部集成到一张尺寸几厘米的扇形芯片上，试剂定量化全部预制完成，避免了繁琐的人为操作，减小了误差，数据准确，反应试剂微量化，试剂与样液需求量少，与常规实验室水质检测相比可大幅减少废液的量。减少废液的量。减少废液的量。


技术研发人员：何奇 武治国 张振扬 熊文 潘凌 刘真贞 张春萍 杨伟光
受保护的技术使用者：武汉新烽光电股份有限公司
技术研发日：2022.12.14
技术公布日：2023/7/11