基于数字微流控的样品气化吸收检测装置

本申请涉及液态样品元素检测，特别是涉及一种基于数字微流控的样品气化吸收检测装置。

背景技术：

1、在生化、医学以及环境检测领域中，经常需要对液态样品中的可气化元素或化合物进行检测，在传统实验室应用场景中，通常采用实验室大型检测设备进行检测。此类大型检测设备存在一些检测弊端，例如，需要工作人员将大量的样品溶液采集回实验室，通过大型检测设备对液态样品进行抽取检测，无法实现实时地在线检测，人力物力等成本较大，且检测结果一致性低，时效性较差。为此，基于微流控的检测方法应运而生，一般的微流控检测方法通常对微液滴进行液态检测，单次检测样品消耗小，使得样品溶液得到多次利用，检测设备也逐渐小型化，时效性也得到了改善。但是，此类微流控检测方法对微液滴进行液态检测时，待测元素或化合物混杂在微液滴中，容易受到其中复杂成分的干扰，灵敏度大大降低，检测结果还是存在一致性低等问题。

技术实现思路

1、为克服相关技术中存在的问题，本申请提供了一种基于数字微流控的样品气化吸收检测装置，能够对微液滴进行微升级高时效检测，且能够将样品溶液中的可气化物质分离，制作形成新的微液滴后检测，有效避免样品溶液中复杂成分的干扰，提升了检测灵敏度，使得检测结果更加贴近实际情况。

2、根据本申请实施例，提供一种基于数字微流控的样品气化吸收检测装置，包括：控制模块，检测模块，以及从上至下依次设置的进出样层、支撑层及数字微流控芯片；所述进出样层设置有进样孔；所述进样孔用于注入样品溶液和吸收液；所述数字微流控芯片上设置有进出样区、气化吸收区以及检测区，各个区域之间通过电极连接；所述进出样区设置有反应物池，所述反应物池位于所述进样孔的下方，用于存储从所述进样孔进入的样品溶液和吸收液；所述进出样层、所述支撑层、以及所述数字微流控芯片的基板相互配合形成位于所述气化吸收区的气室；所述控制模块控制各个电极的电压以实现微液滴移动，所述反应物池内的样品溶液和吸收液被控制移动至所述气化吸收区的气室内，样品溶液中的可气化物质在所述气室内气化，并被所述气室内的吸收液吸收形成待测微液滴，然后所述控制模块控制待测微液滴移动至所述检测区；所述检测模块具有检测探头，所述检测模块通过其检测探头对所述检测区内的待测微液滴进行检测。

3、在一可选的实施例中，所述支撑层设置有密封结构，所述密封结构的上部与所述进出样层抵接，其下部与所述数字微流控芯片的基板抵接，所述密封结构用于支撑所述进出样层和所述数字微流控芯片的基板，并环绕在所述气化吸收区形成气室。

4、在一可选的实施例中，所述密封结构和所述微流控芯片的基板之间通过密封胶密封；所述密封胶由不影响气化吸收反应的材料制作而成。

5、在一可选的实施例中，所述气室内设置有存储柱，所述存储柱用于存放调节试剂，所述调节试剂用于调节反应条件并吸收反应副产物。

6、在一可选的实施例中，所述进出样区设置有储液池；所述储液池内存储有密封液滴，所述密封液滴为不影响气化以及吸收反应的微液滴；所述数字微流控芯片上的电极包括密封电极，所述密封电极位于所述气室的入口；预设数量的样品溶液和吸收液移动进入所述气室后，所述控制模块控制所述密封液滴移动至所述密封电极，将所述气室的入口封闭；反应吸收完全后，所述控制模块控制移动所述密封液滴离开所述密封电极，打开所述气室的入口，并控制待测微液滴移动至所述检测区。

7、在一可选的实施例中，还包括温度控制模块，所述温度控制模块包括温度传感器和加热部件，所述温度传感器用于检测所述气化吸收区的反应温度；所述温度控制模块固定于所述气化吸收区的下方，所述温度控制模块用于根据所述温度传感器测得的反应温度调节所述加热部件的温度，以对所述气化吸收区的反应温度进行调节。

8、在一可选的实施例中，多种可气化物质气化后不会相互干扰，每一种可气化物质的气体需要对应种类的吸收液滴吸收形成待测微液滴，吸收液滴由吸收液分离得到；所述气化吸收区的气室内有一种样品溶液和多种吸收液滴，气化时，样品溶液气化分离出多种可气化物质，每一种吸收液滴用于吸收对应一种可气化物质的气体，以实现待检测气体在待测微液滴中富集；或者，所述气化吸收区的气室内有多种样品溶液和多种吸收液滴，气化时，每一种样品溶液气化分离出一种可气化物质，每一种吸收液滴用于吸收对应一种可气化物质的气体，以实现待检测气体在待测微液滴中富集。

9、在一可选的实施例中，所述进出样层还设置有废液孔；所述数字微流控芯片上还设置有废液池；所述废液池位于所述废液孔的下方，且与所述检测区连通；所述控制模块将检测完毕后的废液移动至所述废液池，再通过所述废液孔抽取排出。

10、在一可选的实施例中，所述控制模块基于介电润湿技术原理，通过调节各个电极之间的电势差以调节微液滴接触角，从而实现微液滴的分离、混合以及移动。

11、本申请上述实施例中的技术方案，设置了一种基于数字微流控的样品气化吸收检测装置，能够对微液滴进行微升级高时效检测；通过在检测装置中设置可密封的气室用于气化吸收反应，能够将样品溶液中的可气化物质分离并由吸收液吸收，制作形成新的待测微液滴后转移至检测区检测，气化吸收反应为可气化物质的提纯过程，增加此提纯过程能够有效避免样品溶液中复杂成分的干扰，提升了检测灵敏度，使得检测结果更加贴近实际情况。

12、同时，该检测装置的体积较小，可将检测装置搬运至各处在线检测，无需将样品溶液采集回实验室检测，具有较好的时效性和便利性。

13、进一步的，温度控制模块用于根据所述温度传感器测得的反应温度调节所述加热部件的温度，以对所述气化吸收区的反应温度进行调节，以获得较佳反应环境。

14、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

15、为了更好地理解和实施，下面结合附图详细说明本申请。

技术特征：

1.一种基于数字微流控的样品气化吸收检测装置，其特征在于，包括：控制模块，检测模块，以及从上至下依次设置的进出样层、支撑层及数字微流控芯片；

2.根据权利要求1所述的基于数字微流控的样品气化吸收检测装置，其特征在于，所述支撑层设置有密封结构，所述密封结构的上部与所述进出样层抵接，其下部与所述数字微流控芯片的基板抵接，所述密封结构用于支撑所述进出样层和所述数字微流控芯片的基板，并环绕在所述气化吸收区形成气室。

3.根据权利要求2所述的基于数字微流控的样品气化吸收检测装置，其特征在于，所述密封结构和所述微流控芯片的基板之间通过密封胶密封；所述密封胶由不影响气化吸收反应的材料制作而成。

4.根据权利要求2所述的基于数字微流控的样品气化吸收检测装置，其特征在于，所述气室内设置有存储柱，所述存储柱用于存放调节试剂，所述调节试剂用于调节反应条件并吸收反应副产物。

5.根据权利要求1所述的基于数字微流控的样品气化吸收检测装置，其特征在于，所述进出样区设置有储液池；所述储液池内存储有密封液滴，所述密封液滴为不影响气化以及吸收反应的微液滴；

6.根据权利要求1所述的基于数字微流控的样品气化吸收检测装置，其特征在于，还包括温度控制模块，所述温度控制模块包括温度传感器和加热部件，所述温度传感器用于检测所述气化吸收区的反应温度；

7.根据权利要求1所述的基于数字微流控的样品气化吸收检测装置，其特征在于，多种可气化物质气化后不会相互干扰，每一种可气化物质的气体需要对应种类的吸收液滴吸收形成待测微液滴，吸收液滴由吸收液分离得到；

8.根据权利要求1所述的基于数字微流控的样品气化吸收检测装置，其特征在于，所述进出样层还设置有废液孔；

9.根据权利要求1所述的基于数字微流控的样品气化吸收检测装置，其特征在于，所述控制模块基于介电润湿技术原理，通过调节各个电极之间的电势差以调节微液滴接触角，从而实现微液滴的分离、混合以及移动。

技术总结
本申请涉及液态样品元素检测技术领域，尤其涉及一种基于数字微流控的样品气化吸收检测装置，其包括：控制模块、检测模块、进出样层、支撑层及数字微流控芯片；进出样层设置有进样孔；数字微流控芯片上设置有进出样区、气化吸收区以及检测区，各个区域之间通过电极连接；进出样区的反应物池用于存储从进样孔进入的样品溶液和吸收液；进出样层、支撑层、以及数字微流控芯片的基板相互配合形成位于气化吸收区的气室；反应物池内的样品溶液和吸收液被控制模块控制，转移至气化吸收区的气室内，样品溶液中的可气化物质在气室内气化，并被气室内的吸收液吸收形成待测微液滴，然后控制模块控制待测微液滴移动至检测区，最后由检测模块进行检测。

技术研发人员：张钰鑫,许金,李姮,张家俊,陈辉,闫浩磊
受保护的技术使用者：桂林电子科技大学
技术研发日：
技术公布日：2024/11/18