本發(fā)明專利技術(shù)公開了一種船舶壓載水處理過程的分析裝置及其分析方法，所述的裝置包括平臺(tái)、微流控芯片、微閥控制組件、光激發(fā)組件、光檢測(cè)組件和數(shù)據(jù)處理組件；微流控芯片由玻璃片和固定在玻璃片上的聚二甲基硅氧烷組成，聚二甲基硅氧烷表面設(shè)有若干個(gè)樣品儲(chǔ)液池、若干個(gè)鞘液儲(chǔ)液池和若干個(gè)廢液儲(chǔ)液池。本發(fā)明專利技術(shù)將整個(gè)復(fù)雜的檢測(cè)過程集成到一個(gè)微流控芯片上，且可以在一個(gè)微流控芯片上通過計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)控制微閥而實(shí)現(xiàn)多次對(duì)比檢測(cè)，對(duì)于船舶壓載水處理的整個(gè)過程分析，操作簡(jiǎn)單。由于本發(fā)明專利技術(shù)采用微流控芯片作為船舶壓載水檢測(cè)的微平臺(tái)，而相關(guān)的光電檢測(cè)設(shè)備亦可采用體積較小的結(jié)構(gòu)形式，因此，相對(duì)于現(xiàn)有大型檢測(cè)設(shè)備，本發(fā)明專利技術(shù)具有微型化的優(yōu)點(diǎn)。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及船舶壓載水處理技術(shù)，特別是。
技術(shù)介紹
船舶壓載水是外來海洋生物入侵的主要途徑之一，外來有害海洋生物入侵傳播造成的災(zāi)害，對(duì)生態(tài)、工業(yè)、農(nóng)業(yè)以及人類健康等都造成了嚴(yán)重的影響，在《船舶壓載水及沉積物控制和管理國際公約》中規(guī)定了船舶排放時(shí)的壓載水性能應(yīng)滿足的標(biāo)準(zhǔn)，其中重要的一項(xiàng)內(nèi)容是壓載水中不同尺寸存活生物的濃度，而微藻是船舶壓載水中最普遍存在的一種生物，也是目前船舶壓載水處理和檢測(cè)的主要目標(biāo)。目前國內(nèi)外進(jìn)行的船舶壓載水處理技術(shù)可以劃分為五種主要的方法:機(jī)械法、化學(xué)法、物理法、生物法和聯(lián)合處理方法。廣泛考慮可采用的幾大方法包括壓載水置換法、初級(jí)分離裝置如旋流分離和過濾法、加熱法、紫外線法以及使用一些化學(xué)殺菌劑和活性物質(zhì)的方法。但是，到現(xiàn)在為止，國際海事組織、海洋環(huán)境保護(hù)委員會(huì)(MEPC)和全球壓載水管理項(xiàng)目組(GBWMPG)認(rèn)為當(dāng)前尚無一種有效治理壓載水中外來有害生物入侵的方法。目前，化學(xué)法是最普遍的處理壓載水的方法。有效氯可用作消毒劑，廣泛使用于細(xì)菌的殺滅。通過電解海水產(chǎn)生的有效氯防止海洋生物的生長(zhǎng)，在海水防污染治理中已眾所周知。此原理可以擴(kuò)展到壓載水處理，電解產(chǎn)物中的有效氯具有強(qiáng)氧化作用，可以作用于水生物和病原體。但是，為了保證殺滅效果而一次性注入高濃度電解產(chǎn)物達(dá)到致死藻類的效果，使用的有效氯劑量較多，會(huì)產(chǎn)生較多的電解副產(chǎn)物，對(duì)環(huán)境造成污染，對(duì)人類健康造成影響。此壓載水處理方法仍面臨著技術(shù)上的挑戰(zhàn)，所以我們需要對(duì)壓載水處理系統(tǒng)的有效性進(jìn)行檢測(cè)。因此，對(duì)壓載水處理方法的過程分析是當(dāng)前首先要解決的問題。在對(duì)壓載水處理過程進(jìn)行分析時(shí)應(yīng)考慮很多問題，其主要問題應(yīng)從以下幾個(gè)方面考慮，即不同初始反應(yīng)試劑濃度對(duì)船舶壓載水的處理效果，得出最佳初始反應(yīng)試劑濃度；相同初始反應(yīng)試劑濃度處理不同時(shí)間對(duì)船舶壓載水的處理效果，得出最佳處理時(shí)間；一次性注入高濃度反應(yīng)試劑作用藻類與分多次注入少量反應(yīng)試劑作用藻類，哪種更有效；不同溫度對(duì)船舶壓載水的處理效果的影響等等。目前所有壓載水處理過程的分析裝置都存在體積大、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、分析過程速度慢及操作繁瑣等缺點(diǎn)。因此，有必要提供一種高效的船舶壓載水處理過程分析的方法與裝置，使壓載水處理與監(jiān)測(cè)相結(jié)合，能夠準(zhǔn)確、快速的實(shí)現(xiàn)壓載水處理過程分析與檢測(cè)，減少由于船舶壓載水引入的外來物種入侵，減輕經(jīng)濟(jì)損失。綜上分析，船舶壓載水處理過程的分析是急需解決的關(guān)鍵問題。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的上述問題，本專利技術(shù)要設(shè)計(jì)一種體積小、結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、集成化、自動(dòng)控制的船舶壓載水處理過程的分析裝置及其分析方法。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的技術(shù)方案如下:一種船舶壓載水處理過程的分析裝置，包括平臺(tái)、微流控芯片、驅(qū)動(dòng)組件、微閥控制組件、光激發(fā)組件、光檢測(cè)組件和數(shù)據(jù)處理組件，所述平臺(tái)為暗室結(jié)構(gòu)，光激發(fā)組件與平臺(tái)連接，微流控芯片和光檢測(cè)組件固定在平臺(tái)內(nèi)，驅(qū)動(dòng)組件與微流控芯片連接，光檢測(cè)組件與數(shù)據(jù)處理組件連接；所述的微流控芯片是帶有微閥的微流控芯片；所述的微流控芯片由玻璃片和固定在玻璃片上的聚二甲基硅氧烷組成，所述聚二甲基硅氧烷表面設(shè)有若干個(gè)樣品儲(chǔ)液池、若干個(gè)鞘液儲(chǔ)液池和若干個(gè)廢液儲(chǔ)液池，樣品儲(chǔ)液池設(shè)有與樣品儲(chǔ)液池連通的樣品通道，且樣品通道內(nèi)設(shè)有微閥，鞘液儲(chǔ)液池設(shè)有與鞘液儲(chǔ)液池連通的鞘液通道，廢液儲(chǔ)液池設(shè)有與廢液儲(chǔ)液池連通的檢測(cè)通道，樣品通道和鞘液通道交匯后與檢測(cè)通道連通，檢測(cè)通道設(shè)有檢測(cè)區(qū)域，樣品儲(chǔ)液池、鞘液儲(chǔ)液池和廢液儲(chǔ)液池設(shè)有驅(qū)動(dòng)組件；所述的微閥控制組件用于控制微流控芯片樣品通道內(nèi)微閥自動(dòng)開放和關(guān)閉，由計(jì)算機(jī)軟件控制；所述的光激發(fā)組件的光斑所覆蓋區(qū)域布滿微流控芯片的檢測(cè)區(qū)域。本專利技術(shù)所述的驅(qū)動(dòng)組件為壓力驅(qū)動(dòng)組件或電力驅(qū)動(dòng)組件。本專利技術(shù)所述的光激發(fā)組件為固定在平臺(tái)內(nèi)或通過密封結(jié)構(gòu)與平臺(tái)連接。本專利技術(shù)所述的數(shù)據(jù)處理組件采用微處理器，光檢測(cè)組件采用光電倍增管或單光子計(jì)數(shù)模塊。，包括如下步驟:A、將鞘液加入到鞘液儲(chǔ)液池，將反應(yīng)試劑和船舶壓載水加入到樣品儲(chǔ)液池，開啟光激發(fā)組件、光檢測(cè)組件、數(shù)據(jù)處理組件和鞘液儲(chǔ)液池的驅(qū)動(dòng)組件，使鞘液沿著鞘液通道經(jīng)過檢測(cè)通道流向廢液儲(chǔ)液池；B、開啟樣品儲(chǔ)液池的驅(qū)動(dòng)組件和微閥控制組件，由微閥控制組件自動(dòng)控制所有樣品通道內(nèi)微閥的開放和關(guān)閉，當(dāng)某一樣品通道內(nèi)的微閥開啟時(shí)，使對(duì)應(yīng)的樣品儲(chǔ)液池內(nèi)的液體沿著樣品通道經(jīng)過檢測(cè)通道流向廢液儲(chǔ)液池，而其他樣品通道內(nèi)的微閥呈關(guān)閉狀態(tài)；船舶壓載水中微藻經(jīng)過檢測(cè)區(qū)域時(shí)微藻單細(xì)胞內(nèi)葉綠素被激發(fā)光激發(fā)產(chǎn)生瞬時(shí)光子輻射；C、通過脈沖信號(hào)的強(qiáng)弱和數(shù)量，獲取船舶壓載水中微藻活性強(qiáng)弱和微藻數(shù)量。本專利技術(shù)的工作原理如下:船舶壓載水在鞘液作用下，船舶壓載水中微藻細(xì)胞聚焦后一個(gè)一個(gè)經(jīng)過檢測(cè)區(qū)域，避免了多個(gè)微藻細(xì)胞同時(shí)經(jīng)過檢測(cè)區(qū)域而產(chǎn)生的誤差，在檢測(cè)區(qū)域處，利用一束激發(fā)光照射微藻細(xì)胞，使微藻細(xì)胞內(nèi)葉綠素吸收激發(fā)光并產(chǎn)生葉綠素?zé)晒?，葉綠素?zé)晒獗还鈾z測(cè)組件檢測(cè)到，光強(qiáng)大小表征微藻細(xì)胞活性強(qiáng)弱，光強(qiáng)越強(qiáng)，則微藻細(xì)胞活性越強(qiáng)，即壓載水的處理效果越好；反之，光強(qiáng)越弱，則微藻細(xì)胞活性越弱，即壓載水的處理效果越差。微閥控制組件，可以根據(jù)具體實(shí)驗(yàn)要求控制不同的微閥在不同的時(shí)間開啟和關(guān)閉。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本專利技術(shù)具有下列優(yōu)點(diǎn):1、本專利技術(shù)將整個(gè)復(fù)雜的檢測(cè)過程集成到一個(gè)微流控芯片上，且可以在一個(gè)微流控芯片上通過計(jì)算機(jī)程序自動(dòng)控制微閥而實(shí)現(xiàn)多次對(duì)比檢測(cè)，對(duì)于船舶壓載水處理的整個(gè)過程分析，操作簡(jiǎn)單。2、由于本專利技術(shù)采用微流控芯片作為船舶壓載水檢測(cè)的微平臺(tái)，而相關(guān)的光電檢測(cè)設(shè)備亦可采用體積較小的結(jié)構(gòu)形式，如:數(shù)據(jù)處理組件采用微處理器，光檢測(cè)組件采用光電倍增管或單光子計(jì)數(shù)模塊，因此，相對(duì)于現(xiàn)有大型檢測(cè)設(shè)備，本專利技術(shù)具有微型化的優(yōu)點(diǎn)。3、本專利技術(shù)對(duì)于微藻活性的判別是通過檢測(cè)微藻自身熒光信息進(jìn)行的，這些熒光信息是與其活性密切相關(guān)的內(nèi)在探針，這樣無需對(duì)微藻進(jìn)行外部標(biāo)記，不僅能夠克服外部標(biāo)記過程中帶來的誤差、操作復(fù)雜、耗時(shí)等缺點(diǎn)，更重要的是這種利用微藻自身內(nèi)在探針的免標(biāo)記方法具有普適性。4、本專利技術(shù)通過檢測(cè)微藻自身熒光信號(hào)強(qiáng)度自動(dòng)完成對(duì)微藻活性的區(qū)分，操作簡(jiǎn)單，克服了傳統(tǒng)方法中人工計(jì)數(shù)時(shí)帶來的人為因素影響、誤差以及對(duì)操作人員須具備豐富的水生生物學(xué)知識(shí)的要求。5、本專利技術(shù)的平臺(tái)為暗室結(jié)構(gòu)，能有效排除激發(fā)光之外其余雜散光的干擾，光激發(fā)組件優(yōu)選為固定在平臺(tái)內(nèi)或通過密封結(jié)構(gòu)與平臺(tái)連接，其目的在于使平臺(tái)不透光。【附圖說明】本專利技術(shù)共有附圖3幅，其中:圖1為本專利技術(shù)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2為帶有微閥的微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖。圖3為不同溫度下扁藻活性強(qiáng)弱檢測(cè)結(jié)果。圖中:1、微流控芯片，2、光檢測(cè)組件，3、數(shù)據(jù)處理組件，4、光激發(fā)組件，5、平臺(tái)，6、微閥控制組件，7、聚二甲基硅氧烷，8、樣品儲(chǔ)液池，9、鞘液儲(chǔ)液池，10、樣品通道，11、鞘液通道，12、檢測(cè)通道，13、檢測(cè)區(qū)域，14、廢液儲(chǔ)液池，15、電力驅(qū)動(dòng)組件，16、微閥，17、玻璃片?！揪唧w實(shí)施方式】下面結(jié)合附圖對(duì)本專利技術(shù)進(jìn)行進(jìn)一步地描述。如圖1-2所示，一種船舶壓載水處理過程分析的裝置，包括平臺(tái)5、微流控芯片1、電力驅(qū)動(dòng)組件15、微閥控制組件6、光激發(fā)組件4、光檢測(cè)組件2和數(shù)據(jù)處理組件3，所述平臺(tái)5為暗室結(jié)構(gòu)，光激發(fā)組件4與平臺(tái)5連接，微流控芯片I和光檢測(cè)組件2固定在平臺(tái)5內(nèi)，驅(qū)動(dòng)組件6與微流控芯本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種船舶壓載水處理過程的分析裝置，其特征在于：包括平臺(tái)(5)、微流控芯片(1)、驅(qū)動(dòng)組件、微閥控制組件(6)、光激發(fā)組件(4)、光檢測(cè)組件(2)和數(shù)據(jù)處理組件(3)，所述平臺(tái)(5)為暗室結(jié)構(gòu)，光激發(fā)組件(4)與平臺(tái)(5)連接，微流控芯片(1)和光檢測(cè)組件(2)固定在平臺(tái)(5)內(nèi)，驅(qū)動(dòng)組件與微流控芯片(1)連接，光檢測(cè)組件(2)與數(shù)據(jù)處理組件(3)連接；所述的微流控芯片(1)是帶有微閥(16)的微流控芯片(1)；所述的微流控芯片(1)由玻璃片(17)和固定在玻璃片(17)上的聚二甲基硅氧烷(7)組成，所述聚二甲基硅氧烷(7)表面設(shè)有若干個(gè)樣品儲(chǔ)液池(8)、若干個(gè)鞘液儲(chǔ)液池(9)和若干個(gè)廢液儲(chǔ)液池(14)，樣品儲(chǔ)液池(8)設(shè)有與樣品儲(chǔ)液池(8)連通的樣品通道(10)，且樣品通道(10)內(nèi)設(shè)有微閥(16)，鞘液儲(chǔ)液池(9)設(shè)有與鞘液儲(chǔ)液池(9)連通的鞘液通道(11)，廢液儲(chǔ)液池(14)設(shè)有與廢液儲(chǔ)液池(14)連通的檢測(cè)通道(12)，樣品通道(10)和鞘液通道(11)交匯后與檢測(cè)通道(12)連通，檢測(cè)通道(12)設(shè)有檢測(cè)區(qū)域(13)，樣品儲(chǔ)液池(8)、鞘液儲(chǔ)液池(9)和廢液儲(chǔ)液池(14)設(shè)有驅(qū)動(dòng)組件；所述的微閥控制組件(6)用于控制微流控芯片(1)樣品通道(10)內(nèi)微閥(16)自動(dòng)開放和關(guān)閉，由計(jì)算機(jī)軟件控制；所述的光激發(fā)組件(4)的光斑所覆蓋區(qū)域布滿微流控芯片(1)的檢測(cè)區(qū)域(13)。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種船舶壓載水處理過程的分析裝置，其特征在于:包括平臺(tái)(5)、微流控芯片(I)、驅(qū)動(dòng)組件、微閥控制組件出)、光激發(fā)組件(4)、光檢測(cè)組件(2)和數(shù)據(jù)處理組件(3)，所述平臺(tái)(5)為暗室結(jié)構(gòu)，光激發(fā)組件(4)與平臺(tái)(5)連接，微流控芯片(I)和光檢測(cè)組件(2)固定在平臺(tái)(5)內(nèi)，驅(qū)動(dòng)組件與微流控芯片(I)連接，光檢測(cè)組件(2)與數(shù)據(jù)處理組件(3)連接；所述的微流控芯片(I)是帶有微閥(16)的微流控芯片(I)； 所述的微流控芯片(I)由玻璃片(17)和固定在玻璃片(17)上的聚二甲基硅氧烷(7)組成，所述聚二甲基硅氧烷(7)表面設(shè)有若干個(gè)樣品儲(chǔ)液池(8)、若干個(gè)鞘液儲(chǔ)液池(9)和若干個(gè)廢液儲(chǔ)液池(14)，樣品儲(chǔ)液池(8)設(shè)有與樣品儲(chǔ)液池(8)連通的樣品通道(10)，且樣品通道(10)內(nèi)設(shè)有微閥(16)，鞘液儲(chǔ)液池(9)設(shè)有與鞘液儲(chǔ)液池(9)連通的鞘液通道(11)，廢液儲(chǔ)液池(14)設(shè)有與廢液儲(chǔ)液池(14)連通的檢測(cè)通道(12)，樣品通道(10)和鞘液通道(11)交匯后與檢測(cè)通道(12)連通，檢測(cè)通道(12)設(shè)有檢測(cè)區(qū)域(13)，樣品儲(chǔ)液池(8)、鞘液儲(chǔ)液池(9)和廢液儲(chǔ)液池(14)設(shè)有驅(qū)動(dòng)組件； 所述的微閥控制組件(6)用于控制微流控芯片⑴樣品通道(10)內(nèi)微閥(16)自動(dòng)開放和關(guān)閉，由計(jì)算機(jī)軟件控制； 所述的光激發(fā)組件(4)的光斑所覆蓋區(qū)域布滿微流控芯片(I)的檢測(cè)區(qū)域(13)。2.根據(jù)權(quán)...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：王俊生，潘新祥，孫野青，李冬青，
申請(qǐng)(專利權(quán))人：大連海事大學(xué)，
類型：發(fā)明
國別省市：遼寧;21
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