一种基于微流控芯片的微生物浓度检测系统技术方案

本发明专利技术涉及一种基于微流控芯片的微生物浓度检测系统，属于饮用水水质检测领域；包括微流控结构、探测系统、信号处理电路，主要应用于净水器水质监测。微流控结构包括微泵、微流控通道、微阀，探测系统利用不同物质对红外光的吸收波长和吸收强度不一样，借此用以检测物质的类型和浓度，信号处理电路：将探测到的模拟信号（电压大小）转换成数字信号，用以数字显示。示。示。

【技术实现步骤摘要】
一种基于微流控芯片的微生物浓度检测系统


[0001]本技术专利涉及饮用水水质检测领域，具体涉及一种基于微流控芯片的微生物浓度检测系统。

技术介绍

[0002]现今，饮水安全是影响人们健康的一大因素，据 WHO调查表明：全世界80%的疾病以及全球50%的儿童死亡都与饮用水水质不良有关，饮用不良水质可导致的疾病多达50多种。近年来，饮水安全越来越受到国民的重视，公共直饮设备以及家用净水器踊跃出现。但实际应用现状是商用直饮设备长期搁置、大量污染物沉积；净水器滤芯效果因使用时间增加而变差，管道设备微生物滋生。它们都没有得到有效维护。我们需要一个软件系统能够对水质进行实时检测。
[0003]水质污染主要有可溶性杂质离子、有机污染物、微生物。现代电子芯片技术中心，微流控芯片将生物、化学等实验室的基本功能微缩到一个几平方厘米的芯片上，可在几分钟甚至更短时间之内进行上百种样品同时分析。基于此。本专利提出了一种基于微流控芯片的微生物浓度检测系统，可以对净水器过滤后的水进行检测，检测微生物浓度是否超标这一重要影响水质安全的因素。
[0004]MEMS传感器加工技术，是基于微电子和微机械的有机集成，在微电子技术基础上设计与制造特征尺寸在亚微米与毫米之间的微型机械，实现微传感器、微执行器、信号处理和智能控制的一体化集成。主要有体微加工技术、表面微加工技术、键合技术、光刻电铸注塑技术。用于生产微流体芯片上的微流道、微泵（流体的驱动，包括机械微泵和非机械微泵）、微阀（流体的控制）。该技术生产的微传感器体积小、重量轻、性能好、易于批量化生产、成本低、便于集成化与多功能化、提高传感器的智能化水平。
[0005]专利技术专利：基于硅微机械加工的毫米波径向多路功率分配器（专利技术人：成海峰，侯芳，申请号：CN201910690193.0）。该专利中使用MEMS加工技术的毫米波径向功率分配器具有更高的加工精度、更紧凑的结构,后续安装适合采用微组装技术,可以获得更高集成度,主要用于毫米波及以上频段的功率分配及合成。
[0006]探针的设计与制备：生物探针的来源是细胞、细菌和病毒，主要包含5种类型：蛋白质、遗传物质(DNA、RNA)、合成探针、细胞、酶（生物催化剂）。根据指向的目标而制备，与指向目标相互补。蛋白质、DNA、酶都是通过细胞来制备。蛋白质探针的制备是一项活体（活体内）技术，主要利用抗原与抗体的特异性来制备。DNA-RNA探针的制备是通过聚合酶链式反应(PCR)人工合成的，因此是一项体外（或体外）技术。
[0007]SOP封装技术：将信号和电源分配、I/O、冷却机制、有效的生物流体传输、数字无线光学接口、传感器、反应放大器等集成在一个封装中，实现对生物信号的感知、传输和处理。在生物传感中进行SOP集成具有更小、集成度更高，元器件薄膜化集成提高可靠性，最适宜部分进行高密度集成可以降低成本等优势。

技术实现思路

[0008]本技术采用如下技术方案：
[0009]用于多种微生物检测的微流控芯片微生物浓度检测系统包括微流控结构（微泵、微流控通道、微阀）、探测系统、信号处理电路。主要应用于净水器水质监测。
[0010]检测平台-微流控芯片的微流控结构：
①
微泵技术：我们使用电驱动微泵，在储液池的两端放置外电极，通过在电极上施加电压，在溶液中形成驱动电场来实现微管道中液体的驱动，使用微机械加工技术，可以实现在芯片上集成阵列电极；
ꢀ②
微流控通道：我们使用直接湿法刻蚀在芯片上形成微流道。形成以下结构是样品的流通路径；
③
微阀：我们使用无源阀，无需外力驱动，利用流体本身的方向和压力变化实现开关和切换。
[0011]探测结构-微生物的感知：探测系统。光源结构发出光，照射在探针与样品的产物上，进行反射，红外探测器对光再进行接收，用以之后信号处理电路的信号分析。
[0012]探测原理：不同物质对红外光的吸收波长和吸收强度不一样，借此用以检测物质的类型和浓度。例如二氧化碳气体对红外线的吸收谱如图3所示。图3可以看出二氧化碳对4.3微米的红外线具有强烈的吸收特性，我们据此可以根据分析4.3微米红外光的吸收强度探测二氧化碳的浓度。
[0013]信号处理电路：将探测到的模拟信号（电压大小）转换成数字信号，用以数字显示。
附图说明
[0014]图1为微泵的结构示意图；
[0015]图2为微流控通道示意图；
[0016]图3为气体分子的红外吸收谱图；
[0017]图4为红外探测器的结构图；
[0018]图5为信号处理电路图；
[0019]图6为芯片成品外观图。
具体实施方式
[0020]下面结合实施例对本专利技术作进一步阐述。
[0021]本专利技术提出一种基于微流控芯片的微生物浓度检测系统，包括微流控结构（微泵、微流控通道、微阀）、探测系统、信号处理电路。微流控结构包括微泵、微流控通道、微阀。我们使用电驱动微泵，在储液池的两端放置外电极，通过在电极上施加电压，在溶液中形成驱动电场来实现微管道中液体的驱动。我们使用直接湿法刻蚀在芯片上形成微流道，形成图2所示的样品流通路径，样品液体从样品池经过上进样通道，流经分离通道，经过检测窗内部的红外探测器检测后，流入废液池。微阀使用无源阀，无需外力驱动，利用流体本身的方向和压力变化实现开关和切换。
[0022]光源结构发出光，照射在探针与样品的产物上，进行反射，红外探测器对反射光进行接收，用以之后信号处理电路的信号分析，信号处理电路将探测到的模拟信号（电压大小）转换成数字信号，用以数字显示。
[0023]本申请虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本专利技术，任何本领域技术人员在不脱离本申请的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和
技术实现思路
对本发
明技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本申请技术方案的内容，依据本申请的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本申请技术方案的保护范围。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于微流控芯片的微生物浓度检测系统，其特征在于：包括微流控结构、探测系统、信号处理电路，微流控结构用于驱动液体在微管道中流动；探测系统用于检测探针与样品的产物的物质类型和浓度；信号处理电路将探测到的模拟信号转换成数字信号。2.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片的微生物浓度检测系统，其特征在于：微流控结构包括微泵、微流控通道、微阀。3.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片的微生物浓度检测系统，其特征在于：探测系统，由光源结构发出光，照射在探针与样品的产物上，进行反射，红外探测器对光再进行接收，用以之后信号处理电路的信号分析。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘煜，王韬，朱毅，曹啸，车骋宇，姚汝威，赵子杰，杨泽君，黄琪洋，皮昕浩，林浩阳，杜依灵，肖廷松，蒋浩，张珂铭，
申请(专利权)人：刘煜，
类型：新型
国别省市：