[發明專利]電化學微流芯片及其制備方法

有效

• 申請號: 201410092148.2
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN103822961B
• 公開（公告）日: 2018-08-31
• 發明（設計）人: 鄧敏;李曉波;石威
• 申請（專利權）人: 南京潔態環?？萍加邢薰?/a>
• 主分類號: G01N27/48
• 分類號: G01N27/48;B81C1/00
• 代理公司: 上海申新律師事務所 31272
• 代理人: 董科;閔東

本發明公開了一種電化學微流芯片，包括設置在基底上的金屬Cr層，所述金屬Cr層上設置有金屬Au層，所述金屬Au層上設置有作為工作電極的金屬Bi層和作為輔助電極的電極Ag或AgCl層，所述基底上設置有上蓋，上蓋與基底之間的空隙為微流道。本發明以MEMS微細加工技術制備基于電化學溶出法的便攜式水體離子在線檢測儀芯片，而只需使用普通紫外光源，借助光刻膠優異的高精度結構成型能力，使用普通的掩模版，就可完成電化學微流芯片單元的制備。本發明工藝簡單、成本低，而且易于批量化生產。

技術領域

本發明涉及一種對水中重金屬離子、陰離子、農藥、殺蟲劑、藥品、化妝品和洗滌用品等殘留的電化學微流芯片及其制備方法，具體而言，涉及一種基于微納加工技術制備的電化學微流控檢測芯片及其制造方法。

背景技術

隨著社會經濟的快速發展，水體包括江、河、湖、海和地下水中離子,包括重金屬陽離子和陰離子濃度也不斷升高。由于發展方式粗放，污染長期累積，一些流域區域重金屬等相關毒害物質污染十分突出，特別是汞、鉻、鎘、鉛、砷類重金屬污染凸顯。重金屬等毒害物質污染而導致飲用水污染事故的頻發，要求我們必須加大對重金屬等毒害物質污染的治理與監控力度，建立全面的監控預警體系，以消除對生態環境安全與飲用水安全的危害。

目前，對這些離子的檢測還停留在現場采樣，送到實驗室進行檢測的常規程序。這不僅不能及時掌握目標離子濃度變化和分布的信息，搞清其在環境中的遷移變化規律，對制定相應的消除污染的政策提供準確的依據。而且在樣品采集、存儲、運輸過程中各種因素的影響往往會改變樣品組分的形態與濃度。

目前對重金屬離子的檢測方法有原子吸收光譜法(AAS)，原子熒光光度法(AFS)，電感耦合發射光譜法(ICP-AES)，電感耦合質譜法(ICP-MS)和離子色譜法等。在這些方法中，AAS和AFS都需要將溶液中的重金屬離子氣化成氣體原子形態(溫度約1,000K-1,500K)，再通過測量其對共振吸收光的吸收度(AAS)或者受激發后輻射出的熒光波長，和強度(AFS)來進行定性和定量計算。ICP法更要將重金屬離子加熱成為等離子體(溫度達到10,000K)，再記錄原子發射光譜(AES)或進行質譜測量進行定性定量分析。AAS、AFS和ICP法，檢測限在10-7-10-10mol/L， 線性范圍寬(3-5個數量級)，精密度高，除了AAS都可進行多元素與價態分析。 但這些方法的儀器運行維護成本高，分析時間長，不能進行現場快速檢測。離子色譜法，是利用不同的離子對離子交換樹脂不同的交換能力來分離不同的離子，在用電導或紫外－可見分光光度計進行檢測，可同時分離檢測多種離子。樣品需要預處理(過濾,萃取,鹽析等)，分離柱的制造要求比較高。

電化學溶出伏安法一直被認為是檢測水體中離子，尤其是重金屬離子的最為有效的方法?；陔娀瘜W溶出法的便攜式水體離子在線檢測儀，可以實現對上述水體中重金屬離子和一些陰離子的現場、在線、快速檢測。

電化學溶出分析法是根據不同帶電離子在溶液中的具有不同的電化學性質，通過測量氧化/還原過程中的電勢和所產生的電流，來進行定性，定量的方法。是目前公認的一種快速，準確，靈敏的分析方法。由于所用儀器設備簡單,操作方便易于小型化。而電化學檢測單元也是檢測芯片，是電化學溶出分析法的核心，它將對離子的富集、電解溶出和電位、電流的測量一并完成。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術存在的以上問題，提供一種電化學微流芯片及其制備方法，克服現有重金屬離子的檢測儀器的不足，基于電化學溶出法的便攜式水體離子在線檢測儀工作原理，利用MEMS加工（光刻、濺射、電鍍）技術，在聚合物COC襯底上制備一種基于電化學溶出法的便攜式水體離子在線檢測儀芯片，經過精確標定，使其滿足重金屬、陰離子、農藥、殺蟲劑、藥品、化妝品、和洗滌用品等殘留等在線測試要求。

為實現上述技術目的，達到上述技術效果，本發明通過以下技術方案實現：