一种用于作物病害孢子检测的集成微流控芯片系统技术方案

本发明专利技术公开一种用于作物病害孢子检测的集成微流控芯片系统，微流控芯片的进样通道、气体混合通道、游离孢子分离通道以及游离孢子富集板块从左至右依次串联，在游离孢子分离通道进口端的前侧方设有与外部气流相通的恒流净化通道，游离孢子分离通道的后侧壁水平横截面的轮廓线是抛物线形状、前侧壁是平板形，恒流净化通道中的气流作用于游离孢子分离通道进口端，不同质量的孢子在相同恒力作用下以不同的加速度向游离孢子分离通道的后侧壁方向做不同轨迹的抛物线形的运动；暗盒内的顶部设置前后方向布置的滚珠丝杆，滚珠丝杆通过螺母组件的下端固定连接摄像头，摄像头悬置于游离孢子富集板块的正上方，可针对空气真菌的现场快速检测分析。

【技术实现步骤摘要】
一种用于作物病害孢子检测的集成微流控芯片系统
本专利技术涉及作物病害检测和微流控检测领域，具体是一种用于作物病害孢子检测的微流控芯片系统。
技术介绍
作物真菌性病害和细菌性病害是引起作物组织坏死、腐烂、萎蔫、灼伤、溃疡、组织增生等病害症状的病原菌。真菌孢子是真菌的主要繁殖器官，孢子在适宜条件下发芽，形成菌丝而进行分裂繁殖，当外界环境不适宜时，可以呈休眠状态而生存很长时间；细菌孢子为细菌在恶劣环境下所生成，由于细菌孢子的环境抗性很强，它们具有高度传播性，当环境适宜的时候，细菌孢子就会发芽。因此，检测空气中游动孢子的种类和含量能为预测作物病害提供基础数据。微流控芯片具有体积小、反应迅速、精确及试剂消耗量的优点。中国专利技术专利申请号为201510275959.0的文献中公开了一种用于捕获空气中真菌孢子的微流控芯片，其特点是芯片内含有气体流动通道和孢子截留通道，呈辐射状排列，汇聚于芯片中央的抽气孔，与往复泵相连接，并能够通过与微流控芯片结合进行分子生物学分析；但是孢子种类分离环节步骤繁琐，需另设培养基洗脱芯片管道中的真菌孢子，使得后续数据处理较为困难。
技术实现思路
本专利技术的内容是针对目前空气包子检测技术存在的缺陷，提出的一种用于作物病害孢子高精度检测的集成微流控芯片系统，具备样本微混合和游离孢子的分离以及分集功能，并能实时观测到孢子的富集状况，快速、便携且自动化程度高。本专利技术一种用于作物病害孢子检测的集成微流控芯片系统采用的技术方案是：本专利技术设有一个暗盒，微流控芯片水平放置于暗盒内部，微流控芯片由进样通道、气体混合通道、恒流净化通道、游离孢子分离通道以及游离孢子富集板块组成，进样通道、气体混合通道、游离孢子分离通道以及游离孢子富集板块从左至右依次串联，在游离孢子分离通道进口端的前侧方设有与外部气流相通的恒流净化通道，游离孢子分离通道的后侧壁水平横截面的轮廓线是抛物线形状、前侧壁是平板形，恒流净化通道中的气流作用于游离孢子分离通道进口端，给进入游离孢子分离通道的孢子群提供一个向后方的恒定气流吹力，不同质量的孢子在相同恒力的作用下以不同的加速度向游离孢子分离通道的后侧壁方向做不同轨迹的抛物线形的运动；暗盒内的顶部设置前后方向布置的滚珠丝杆，滚珠丝杆通过螺母组件的下端固定连接摄像头，摄像头悬置于游离孢子富集板块的正上方且能沿滚珠丝杆前后移动，摄像头经信号线连接于控制器。进一步地，暗盒内部设有电机传动装置，滚珠丝杆同轴连接电机传动装置，电机传动装置通过控制线连接控制器。进一步地，摄像头在多个游离孢子富集板块的正上方前后移动，在每个游离孢子富集板块上均匀涂有凡士林，游离孢子富集板块的出口端连接位于暗盒外部的微型风扇，微型风扇通过控制线连接控制器。本专利技术与已有方法和技术相比，具有如下优点：（1）本专利技术具有操作简单的特点，只需开动微型风扇、微型逆流风机以及内置摄像头持续工作即可自动检测，通过内置摄像头实时观测到孢子的富集状况，具有快速、便携且自动化程度高的优点，可用于针对空气真菌的现场快速检测分析。（2）本专利技术的芯片中分为五个独立的通道，可同时对空气中各个方向的气体进行精确的含量检测。（3）本专利技术的芯片内进样通道设有独特的超细障碍气体混合结构，并且由超细通道可对进样气体产生一定的压力，加快气体的流速，让气体样本在孢子分离环节前得到充分的混合。（4）本专利技术能在整个检测过程中实现了全自动化，孢子的分离过程和富集过程自动进行，采用液晶触屏显示，实现良好的人机一体化，集成化程度高，体积小。（5）本专利技术的摄像头的图像采集采用滚珠丝杆进行定位，精确度高，效率高，并且此传动元件具有可逆性。附图说明图1是本专利技术一种用于作物病害孢子检测的集成微流控芯片系统的总体结构示意图；图2是图1中微流控芯片的结构放大示意图；图3是图2的俯视结构以及工作原理示意图；图4是图2中气体混合通道的内部结构以及工作原理示意图；图5是图2中恒流净化通道的内部结构放大示意图。图中各部件的序号和名称：1：暗盒，2：微流控芯片，3：微型风扇，4：滚珠丝杆，5：摄像头，6：控制器，7：液晶显示屏，8：螺母组件，9：暗盒侧盖，10：进样通道，11：游离孢子富集板块，12：气体混合通道，13：恒流净化通道，14：游离孢子分离通道，15：对接口，16：凡士林，17：挡板，18：轴承部件，19：电机传动装置，20：微型逆流风机，21：初效过滤膜，22：中效过滤膜，23：高效过滤膜。具体实施方式参见1，本专利技术设有一个暗盒1，暗盒1外部的右侧设微型风扇3。微流控芯片2水平放置于暗盒1的内部，微流控芯片2通过暗盒1右侧壁上的小孔实现与外部的微型风扇3相连接。在暗盒1内的顶部内置滚珠丝杆4，滚珠丝杆4的丝杆轴是前后方向布置，滚珠丝杆4的前后端分别通过轴承部件18连接暗盒1。滚珠丝杆4配合连接螺母组件8，螺母组件8的下端固定连接摄像头5，滚珠丝杆4通过与之配合的螺母组件8连接摄像头5，使摄像头5悬挂在滚珠丝杆4下方和微流控芯片2的上方。在暗盒1的顶面设有控制器6和液晶显示屏7，控制器6通过控制线连接微型风扇3，控制微型风扇3的启停。在暗盒1的内部还设置电机传动装置19，电机传动装置19包含有电机，电机通过输出轴同轴连接滚珠丝杆4，且通过控制线连接控制器6，控制器6控制电机传动装置19工作，带动滚珠丝杆4转动，摄像头5在滚珠丝杆4和螺母组件8的作用下能沿滚珠丝杆4的轴向前后移动。控制器6通过信号线分别连接液晶显示屏7与摄像头5，摄像头5采集到的画面信息传输至控制器6，控制器6将处理后的结果通过液晶显示屏7显示。在暗盒1的左侧壁上开有安装暗盒侧盖9的孔，暗盒侧盖9用于微流控芯片2的安装操作。参见图2和图3，微流控芯片2总体由进样通道10、气体混合通道12、恒流净化通道13、游离孢子分离通道14以及游离孢子富集板块11组成。进样通道10、气体混合通道12、游离孢子分离通道14以及游离孢子富集板块11从左至右依次串联，进样通道10的出口端紧密连接着气体混合通道12的进口端，气体混合通道12的出口端再紧密连接着游离孢子分离通道14的进口端。其中有5个进样通道10，这5个进样通道10都是圆柱形管道，两两互相垂直，这5个进样通道10的进口端分别通过暗盒1的前侧壁、后侧壁、上壁、下壁、左壁的小孔与外界大气相通，可同时对空气中各个方向的气体进气，便于精确地检测。这5个进样通道10的出口端同时紧密连接着气体混合通道12。在游离孢子分离通道14进口端的前侧方设有恒流净化通道13，恒流净化通道13前后布置，恒流净化通道13的前端与外部气流相通，后端连接且连通游离孢子分离通道14的进口端。平稳的气流是从外部加进恒流净化通道13中，再在恒流净化通道13中设置过滤膜等起净化作用，气流经恒流净化通道13进行净化处理后进入游离孢子分离通道14中。游离孢子分离通道14出口端经管道连接游离孢子富集板块11，有多块游离孢子富集板块11前后并列摆放，游离孢子分离通道14出口端分多个前后并列的支路，一个支路分别连接一块游离孢子富集板块11。游离孢子富集板块11的数量与所检测孢子的种类相同（图2和图3中仅示出了3块游离孢子富集板块11）。摄像头5悬置于游离孢子富集板块11的正上方，在多个游离孢子富集板块11的正上方前后移动，使摄本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于作物病害孢子检测的集成微流控芯片系统，设有一个暗盒（1），微流控芯片（2）水平放置于暗盒（1）内部，其特征是：微流控芯片（2）由进样通道（10）、气体混合通道（12）、恒流净化通道（13）、游离孢子分离通道（14）以及游离孢子富集板块（11）组成，进样通道（10）、气体混合通道（12）、游离孢子分离通道（14）以及游离孢子富集板块（11）从左至右依次串联，在游离孢子分离通道（14）进口端的前侧方设有与外部气流相通的恒流净化通道（13），游离孢子分离通道（14）的后侧壁水平横截面的轮廓线是抛物线形状、前侧壁是平板形，恒流净化通道（13）中的气流作用于游离孢子分离通道（14）进口端，给进入游离孢子分离通道（14）的孢子群提供一个向后方的恒定气流吹力，不同质量的孢子在相同吹力的作用下以不同的加速度向游离孢子分离通道（14）的后侧壁方向做不同轨迹的抛物线形的运动；暗盒（1）内的顶部设置前后方向布置的滚珠丝杆（4），滚珠丝杆（4）通过螺母组件（8）的下端固定连接摄像头（5），摄像头（5）悬置于游离孢子富集板块（11）的正上方且能沿滚珠丝杆（4）前后移动，摄像头（5）经信号线连接控制器（6）。...

【技术特征摘要】
1.一种用于作物病害孢子检测的集成微流控芯片系统，设有一个暗盒（1），微流控芯片（2）水平放置于暗盒（1）内部，其特征是：微流控芯片（2）由进样通道（10）、气体混合通道（12）、恒流净化通道（13）、游离孢子分离通道（14）以及游离孢子富集板块（11）组成，进样通道（10）、气体混合通道（12）、游离孢子分离通道（14）以及游离孢子富集板块（11）从左至右依次串联，在游离孢子分离通道（14）进口端的前侧方设有与外部气流相通的恒流净化通道（13），游离孢子分离通道（14）的后侧壁水平横截面的轮廓线是抛物线形状、前侧壁是平板形，恒流净化通道（13）中的气流作用于游离孢子分离通道（14）进口端，给进入游离孢子分离通道（14）的孢子群提供一个向后方的恒定气流吹力，不同质量的孢子在相同吹力的作用下以不同的加速度向游离孢子分离通道（14）的后侧壁方向做不同轨迹的抛物线形的运动；暗盒（1）内的顶部设置前后方向布置的滚珠丝杆（4），滚珠丝杆（4）通过螺母组件（8）的下端固定连接摄像头（5），摄像头（5）悬置于游离孢子富集板块（11）的正上方且能沿滚珠丝杆（4）前后移动，摄像头（5）经信号线连接控制器（6）。2.根据权利要求1所述一种用于作物病害孢子检测的集成微流控芯片系统，其特征是：暗盒（1）内部设有电机传动装置（19），滚珠丝杆（...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨宁，郭一嘉，周晓迪，张荣标，徐佩峰，
申请(专利权)人：江苏大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32