[发明专利]一种基于微流控芯片的润滑油中铜离子检测系统与方法

说明书

本发明提供一种基于微流控芯片的润滑油中铜离子检测系统与方法，包括微流控芯片、暗室、激光发射器和激光发射器探头、硅光电二极管、直流电源、数据采集仪以及服务器终端；微流控芯片包括基底和设置在基底上的芯片主体；芯片主体包括：设置在芯片主体上的润滑油样品进液池、CsPbBr₃钙钛矿荧光量子点溶液进液池、与润滑油样品进液池和CsPbBr₃钙钛矿荧光量子点溶液进液池连通的混合直通道、与混合直通道连通的混合弯通道、与混合弯通道末端连通的样品检测池以及与样品检测池末端连通的废弃池；混合直通道内还设置有n根混合小柱。本发明技术方案实现在线检测润滑油中的铜离子，将光学检测系统进行自组装实现检测方法的便携性，检测时间短、成本低、稳定性高。

技术领域

本发明涉及检测润滑油中铜离子含量的技术领域，具体而言，尤其涉及一种基于微流控芯片的润滑油中铜离子检测系统与方法。

背景技术

机械设备润滑油中的添加元素及含量如钙、镁、锌、磷、钡等通常是表明油品质量的重要特征值，而使用过程中或使用过的润滑油中能指示磨损和污染的金属元素及含量如铁、铬、铜、锰、铅、铝、镍等却是能够监测润滑油性能和预测各种机械故障的重要参数。监测机械设备润滑油中的金属离子含量可以实时显示设备的磨损状态和故障预判，维护人员可据此采取相应措施，从而有效降低机械故障的发生概率，及时防止重大机械事故的发生。例如，在润滑油中混有少量的铜离子是正常的，但如果铜离子浓度突然急剧上升，则意味着可能发生了摩擦磨损机械故障，维护人员据此应立即采取紧急停机等操作，将损失降至最低。

目前常规的铜离子检测方法主要有：分光光度法、原子吸收法、流动注射法、电化学分析法、X荧光分析、离子色谱法。大部分检测方法操作复杂、仪器昂贵、设备大型而不适用于现场检测，此外还需专业人员进行操作。另外，最重要的是上述方法通常仅能用于水溶液而不能用于有机介质如滑油，在润滑油中检测铜离子仍然是一个较大的挑战，因此建立一种简单、快速、有效、便携、试剂用量少、绿色环保的润滑油中铜离子检测方法非常必要。

全无机卤化铯铅钙钛矿量子点(CsPbX₃,X＝Cl,Br,I或其混合)近年来由于其独特的性质如高光致发光量子产率，独特的载流子分离性能，高电荷载流子迁移率和较长的有效扩散长度而备受关注，其在LED、太阳能电池、存储器件、荧光传感器等领域显示出巨大的潜力。由于钙钛矿量子点荧光探针对有机介质中的金属离子检测有独特的光学性质，其可为润滑油中的铜离子检测提供新的思路。

微流控芯片实验室(Lab-On-Chip)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。

发明内容

根据上述提出的技术问题，而提供一种基于微流控芯片的润滑油中铜离子检测系统与方法。本发明主要利用将微流控芯片作为整个反应及检测载体对润滑油中铜离子浓度进行检测，利用硅光电二极管对荧光信号进行检测。

本发明采用的技术手段如下：

一种基于微流控芯片的润滑油中铜离子检测系统，其特征在于包括微流控芯片、用于为检测提供黑暗环境进而防止外界光线形成干扰的暗室、用于为样品检测池中的混合样品提供激发光源产生荧光信号的激光发射器和激光发射器探头、用于采集样品检测池中的反应物荧光信号的硅光电二极管、用于为硅光电二极管提供电源的直流电源、用于将硅光电二极管采集到的电信号放大并进行处理的数据采集仪以及用于对所述数据采集仪处理后的信号进行计算并显示的服务器终端；

所述微流控芯片包括基底和设置在基底上的芯片主体；所述芯片主体包括：