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原文传递快速检测重金属离子浓度的阵列声表面波纸基微流控系统

专利名称：	快速检测重金属离子浓度的阵列声表面波纸基微流控系统
摘要：	一种快速检测重金属离子浓度的阵列声表面波纸基微流控系统，包括基底，基底上面设有纸基电化学三电极系统，纸基电化学三电极系统两侧设有阵列直线型叉指换能器，基底下面设有隔膜，隔膜对应于纸基电化学三电极系统的位置设有温控结构；应用时智能手机中搭载的循环伏安检测程序发出控制数字信号，经蓝牙模块、微控制器、数模转换模块转换为电压信号，控制用于电化学测量的恒电位仪向纸基电化学三电极系统施加电压，纸基电化学三电极系统发生氧化还原反应后得到的电流信号通过用于电化学测量的恒电位仪、微控制器转换至数字信号，经蓝牙模块向智能手机中搭载的循环伏安检测程序输出，得到循环伏安曲线图；本发明实现精准操控，简单便携，效率高。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	陕西;61
申请人：	西安交通大学
发明人：	王朝晖;刘玥;郑腾飞;许朝萍;贾长风
专利状态：	有效
申请日期：	2019-02-26T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-21T00:00:00+0800
申请号：	CN201910142048.9
公开号：	CN109781810A
代理机构：	西安智大知识产权代理事务所
代理人：	贺建斌
分类号：	G01N27/26(2006.01);G;G01;G01N;G01N27
申请人地址：	710049 陕西省西安市碑林区咸宁西路28号
主权项：	1.一种快速检测重金属离子浓度的阵列声表面波纸基微流控系统，包括基底(1)，其特征在于：基底(1)的上面设有纸基电化学三电极系统(3)，纸基电化学三电极系统(3)两侧设有阵列直线型叉指换能器(2)，基底(1)的下面设有隔膜(4)，隔膜(4)对应于纸基电化学三电极系统(3)的位置设有温控结构(5)；所述的阵列声表面波纸基微流控系统应用时和智能手机、循环伏安探测器构成了整个检测系统，循环伏安探测器包括微控制器、功率单元、数模转换模块、蓝牙模块和用于电化学测量的恒电位仪；智能手机中搭载的循环伏安检测程序发出控制数字信号，经蓝牙模块传输至微控制器中的同轴输入输出端口，微控制器发出激励至数模转换模块，数模转换模块将控制数字信号转换为电压信号，控制用于电化学测量的恒电位仪向阵列声表面波纸基微流控系统中的纸基电化学三电极系统(3)的工作电极(7)、参比电极(8)施加电压，纸基电化学三电极系统(3)发生氧化还原反应后得到的电流信号通过用于电化学测量的恒电位仪向微控制器中的模数转换模块输出，模数转换模块将电流信号转换至数字信号，经微控制器中的同轴输入输出端口传输至蓝牙模块，向智能手机中搭载的循环伏安检测程序输出，得到循环伏安曲线图。 2.根据权利要求1所述的一种快速检测重金属离子浓度的阵列声表面波纸基微流控系统，其特征在于：所述的基底(1)材质为铌酸锂晶体。 3.根据权利要求1所述的一种快速检测重金属离子浓度的阵列声表面波纸基微流控系统，其特征在于：所述的阵列直线型叉指换能器(2)由三个直线型叉指和直线型反射栅组成，直线型叉指的外围布有直线型反射栅；直线型叉指共由20对指条组成，指条长度为5毫米，排布位置为左侧两个直线型叉指形成一列，右侧排布一个直线型叉指，左右直线型叉指间距为16毫米，右侧直线型叉指中心线位于左侧直线型叉指列中心位置处。 4.根据权利要求1所述的一种快速检测重金属离子浓度的阵列声表面波纸基微流控系统，其特征在于：所述的纸基电化学三电极系统(3)包括2个相对的三电极系统，每个三电极系统由对电极(6)、工作电极(7)、参比电极(8)组成，采用丝网印刷制作，先设计好三电极系统，使用导电碳浆印刷至色谱纸(9)上，烘干后，在色谱纸(9)反面使用PDMS和TEOS的混合液印刷三电极系统的功能检测区(10)形成疏水性屏障。 5.根据权利要求1所述的一种快速检测重金属离子浓度的阵列声表面波纸基微流控系统，其特征在于：所述隔膜(4)为二氧化硅薄膜，溅射于基底(1)下方，隔膜(4)上溅射有温控结构(5)。 6.根据权利要求1所述的一种快速检测重金属离子浓度的阵列声表面波纸基微流控系统，其特征在于：所述的温控结构(5)包括2个子结构，每个子结构由能够升降温的热敏电阻(5-1)和柔性热电模块(5-2)组成。 7.根据权利要求1所述的一种快速检测重金属离子浓度的阵列声表面波纸基微流控系统，其特征在于：所述的用于电化学测量的恒电位仪和微控制器通过功率单元供电，功率单元和数模转换模块构成能量转换模块，数模转换模块DAC选用DAC8552TI，功率单元包含两个电源芯片TPS79933和TPS79901，分别为用于电化学测量的恒电位仪和微控制器提供两种5V和3.3V电压供电。 8.根据权利要求1所述的一种快速检测重金属离子浓度的阵列声表面波纸基微流控系统，其特征在于：所述的微控制器选用C8051f005，包含两个使用功能，将由同轴输入输出端口发出激励至能量转换模块中的数模转换模块，模数转换模块将用于电化学测量的恒电位仪得到的电流信号转换成数字信号，经微控制器中的同轴输入输出端口传输至蓝牙模块。 9.根据权利要求1所述的一种快速检测重金属离子浓度的阵列声表面波纸基微流控系统，其特征在于：所述的用于电化学测量的恒电位仪基于跨阻抗放大器原理设计，选用AD8608(ADI)。 10.根据权利要求1所述的一种快速检测重金属离子浓度的阵列声表面波纸基微流控系统，其特征在于：所述的循环伏安检测程序被设计为用户和系统之间的交互式接口，程序启动后，用户能够使用智能手机搜索连接循环伏安探测器；然后，用户在应用程序界面设置初始电压，最终电压，扫描速率和周期；在检测过程中，通过蓝牙模块实时进行数据传输，从而实时绘制循环伏安图。
所属类别：	发明专利