[发明专利]水下实时微流控芯片生化检测装置及其检测方法

说明书

技术领域

本发明涉及海洋生态环境检测技术，特别是一种水下实时微流控芯片生化检测装置及其检测方法。

背景技术

随着陆地资源的不断紧张和环境的不断恶化，开发海洋资源和保护海洋环境已成为世界各国海洋事业的重要任务。海洋环境是海洋生物生存和发展的基本条件，海洋环境的任何改变都有可能导致海洋生态系统和生物资源的变化。目前，海洋环境污染日趋严重，重金属、有机物、营养盐和大量的放射性物质等进入海洋，导致海洋生态系统和生物资源和能量分布状态发生巨大变化，赤潮、厄尔尼诺、海岸侵蚀、海平面升降等灾害也频频出现。因此必须积极发展海洋生态环境监测技术，及时了解海洋生态系统的演替趋势。

目前海洋生态环境的监测平台及方法主要有：实验室测量法、直接测量法和微型实验室法。

实验室测量法是把海水样品带到实验室等环境下利用实验室内的设备对海水样品进行检测的一种方法，该方法参数测量准确、测量参数较多，但在海水样品运输途中易受到周围环境的影响，改变海水样品原来的状态，其检测结果不如水下实时在线检测仪器的可靠性高。

直接测量法是利用传感器技术在水下直接测量污染参数，该方法具有结构比较简单、可以快速检测、耗电较低和使用方便等优点。但由于传感器技术上的原因，传感器技术无论其种类、测量参数、测量准确度仍停留在水文气象等常规参数测量水平上，反映海洋环境污染程度的水质生物状态及物理化学参数测量的传感器还有待于发展。

微型实验室法是把目前实验室内行之有效的分析方法搬到水下，研制类似于水下微型实验室的仪器，把海水抽到仪器内进行检测。如美国蒙特雷湾水族馆(MBARI)研制的渗透式分析仪、德国ME公司研制的APP4004型压力平衡式分析仪、英国WIS公司研制的压力平衡NAS-2EN型分析仪、英国Chelsea仪器有限公司研制的采用流动分析技术的监测仪等，这些仪器虽然可以在水下自动监测，但这些仪器结构庞大、结构复杂、价格昂贵、不能集成便携。

综上分析，目前海洋环境监测的大部分方法存在着只能对水文气象和水质等常规参数进行测量，不能对水质生物状态及物理化学参数进行检测的问题。而且设备庞大、价钱昂贵、耗时费力、受许多外界条件制约、鉴定指标不稳定。一种简单便捷、水下实时现场水质生物状态及物理化学参数在线检测、并同时能对水文和水质等基本参数进行检测的技术是海洋生态环境检测方法领域中急需解决的关键问题。

发明内容

为解决现有技术存在的上述问题，本发明要设计一种可以实现水下现场实时检测、设备成本低廉、工作量小且鉴定指标稳定的水下实时微流控芯片生化检测装置及其检测方法。

为了实现上述目的，本发明的技术方案如下：一种水下实时微流控芯片生化检测装置，包括微流控芯片承载平台、微流控芯片、检测组件、数据处理组件、水下环境信息采集组件、自动采样组件、水下密封舱、数据传输组件和数据显示组件；所述的微流控芯片承载平台为无光封闭式结构，所述的微流控芯片和检测组件固定在微流控芯片承载平台内；所述的自动采样组件与微流控芯片连接；所述的检测组件与微流控芯片连接，所述的检测组件还与数据处理组件连接；所述的数据处理组件还分别与水下环境信息采集组件和数据传输组件连接；所述的数据传输组件还与数据显示组件连接；所述的微流控芯片承载平台、微流控芯片、检测组件、数据处理组件、水下环境信息采集组件和自动采样组件均封装在水下密封舱内；

所述的微流控芯片由基片和盖片组成，所述的基片是聚二甲基硅氧烷或聚甲基丙烯酸甲酯，所述的盖片是玻璃片或聚甲基丙烯酸甲酯，二者粘合到一起形成储液孔、废液孔、微通道和检测区域；

所述的检测组件包括光电检测器件和电化学检测器件；检测组件信号输出端与数据处理组件连接；

所述的数据处理组件包括微弱信号检测电路、电源驱动电路、数据采集电路和微处理器及其接口电路；

所述的自动采样组件包括控制阀、导管A、导管B、过滤网和控制阀驱动电路，所述的导管A的输出端和导管B的输入端分别与控制阀连接，导管A的输入端穿透水下密封舱外壳与海水连接，导管B的输出端与微流控芯片的储液孔连接；导管A内设有过滤网；

所述的水下环境信息采集组件包括温度传感器、深度传感器、盐度传感器、定位传感器和PH传感器，所述的水下环境信息采集组件与数据处理组件连接。

一种水下实时微流控芯片生化检测装置的检测方法，包括如下步骤：

A、将封装好的水下密封舱放入海水目标检测区域中；