[發明專利]一種檢測土壤中多環芳烴的離心式微流控芯片及其制備方法

無效

• 申請號: 201210589721.1
• 申請日: 2012-12-31
• 公開（公告）號: CN103055983A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: 王曉東
• 申請（專利權）人: 蘇州汶顥芯片科技有限公司
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N1/40;G01N21/35
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技術領域

本發明涉及一種檢測土壤中多環芳烴的微流控芯片及其制備方法，該芯片是圓片狀離心式微流控芯片，通過微加工技術在表面制備微結構和微通道，在離心機旋轉產生的離心力驅動下，實現待測樣品與萃取劑的混合、萃取、分離和過濾過程，用紅外光譜儀定量或定性檢測出芯片上樣品中多環芳烴的含量，主要應用于環境保護和水質檢測等相關領域。

背景技術

多環芳烴(polycyclic?aromatic?hydrocarbon)是分子中含有兩個以上苯環的碳氫化合物，包括萘、蒽、菲、芘等150余種化合物，它存在于原油，木餾油，焦油，染料，塑料，橡膠，潤滑油，防銹油，脫膜劑，汽油阻凝劑，電容電解液，礦物油，柏油等石化產品中，還存在于農藥，木炭，殺菌劑，蚊香等日常化學產品中。人們長期處于多環芳烴污染的環境中，可引起急性或慢性傷害。而多環芳烴對動物的致癌作用也早已被試驗所證實。因此，對多環芳烴的快速檢測在環境科學、食品安全科學方面具有十分重要的意義。

多環芳烴常規的標準方法由設計采樣、運輸、儲存、最后萃取處理和GC/MS定量分析組成，此類方法存在樣品用量大，樣品前處理復雜，成本較高的缺點，需要花費大量時間和成本。而且樣品分離過程和檢測是分開獨立進行的，易引起樣品損失和污染。由以上原因，建立一種小型集成裝置，快速、便攜、精確的多環芳烴檢測裝置是非常必要的。

近年來，微流控芯片作為一種新型的分析平臺，具有微型化、自動化、集成化、便捷和快速等優點，已經在環境檢測相關領域獲得了廣泛的應用。然而，采用圓片狀芯片，利用微加工技術在其表面制備微結構和微通道用于分析，依靠離心力驅動樣品微流體，同時完成多個樣品檢測的離心式微流控芯片分析技術，目前在多環芳烴的快速檢測相關應用領域尚未有實質性的突破。

發明內容

本發明的目的是提供一種檢測土壤中多環芳烴的離心式微流控芯片及其制備方法，其特征在于該芯片是圓片狀帶微結構和微通道的離心式微流控芯片，由多層刻有微米級別的微結構和微通道的芯片、雙層粘性薄膜封合而成，以離心力作為樣品微流體的驅動力，完成樣品與萃取劑的混合、萃取、分離和過濾過程過程，以紅外光譜儀為檢測裝置，定量或定性地檢測出芯片上樣品中多環芳烴的含量。微結構和微通道通過微加工技術制備，包括萃取池、過濾池、檢測池、微閥、微通道、微槽和微孔。離心機的旋轉平臺專為圓片狀樣品設計的，中心以吸盤、卡槽或螺絲-螺母固定圓片狀離心式微流控芯片。

為實現上述目的，本發明采用以下操作步驟：

1.用計算機輔助設計軟件設計和繪制離心式微流控芯片中各層芯片的微結構和微通道圖形；

2.通過微加工技術在各層微流控芯片基材表面加工制備所需的微結構和微通道，包括萃取池、過濾池、檢測池、微閥、微通道、微槽和微孔；

3.將待測樣品放入萃取池；

4.利用雙層粘性薄膜，將各層離心式微流控芯片進行對齊、粘合、加壓封合，組成離心式微流控芯片；

5.芯片封合后，在萃取池內加入萃取劑；

6.啟動離心機，待測樣品和萃取劑在離心力作用下混合、萃取和分離；

7.改變離心速度，萃取液通過微閥轉移進入過濾池，在此池中進行固液分離；

8.再次改變離心速度，經過濾后的澄清萃取液通過微閥轉移進入檢測池；

9.樣品處理好后，在紅外光譜儀上檢測萃取溶液，獲得多環芳烴的含量。

本發明中，檢測土壤中多環芳烴的離心式微流控芯片的芯片基材可以是PMMA、PC、PVC、COC，也可是市售的各類CD光盤。

本發明中，檢測土壤中多環芳烴的離心式微流控芯片的微結構和微通道可以通過數控銑刻、激光刻蝕、LIGA技術、模塑法、熱壓法、化學腐蝕制備，也可用軟刻蝕技術制備。

本發明中，檢測土壤中多環芳烴的離心式微流控芯片的各層芯片之間用雙層粘性薄膜封合，雙層粘性薄膜可以是力致雙層粘性薄膜，也可是普通雙面膠薄膜。

本發明中，檢測土壤中多環芳烴的離心式微流控芯片的萃取池與過濾池之間連接微通道的寬度和深度均為380μm，置入外徑375μm的石英毛細管作為微閥，石英毛細管的內徑可以是100μm、150μm。

本發明中，檢測土壤中多環芳烴的離心式微流控芯片的過濾池與檢測池之間連接微通道的寬度和深度均為380μm，置入外徑375μm的石英毛細管作為微閥，石英毛細管的內徑可以是25、50、75、100μm。