[發(fā)明專利]一種檢測氟化物的微流控芯片及其制備方法

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• 申請日: 2014-12-26
• 公開（公告）號: CN104535514A
• 公開（公告）日: 2015-04-22
• 發(fā)明（設計）人: 王曉東;葉嘉明;呂志榮;周海夢
• 申請（專利權）人: 杭州霆科生物科技有限公司
• 主分類號: G01N21/31
• 分類號: G01N21/31;B01L3/00
• 代理公司: 無
• 代理人: 無

技術領域

本發(fā)明涉及一種檢測水體中氟化物的微流控芯片及其制備方法，該微流控芯片表面有微結構和微通道，在離心機旋轉產生的離心力驅動下，實現(xiàn)待測樣品與試劑包的混合、反應和分離過程，用紫外-可見分光光度計定量或定性檢測芯片上樣品中氟化物的含量，該微流控芯片及方法可同時處理和檢測多個樣品，試劑與樣品用量少，實現(xiàn)了氟化物檢測的集成化、微型化、自動化，具有經(jīng)濟、快速、便攜的特點，為水體中氟化物的檢測提供了一種全新的分析技術。主要應用于環(huán)境保護、水質檢測等領域。

背景技術

氟化物是電解鋁行業(yè)主要的、重要的污染物。氟化物被吸收后，對中樞神經(jīng)系統(tǒng)及心肌有毒性作用，其中毒的病理變化有腦軟化、膠質細胞增生、血管周圍淋巴細胞浸潤、心肌有顯著濁腫、間質水腫及出血、肝或腎有脂肪變性，低濃度氟污染會使使牙齒和骨胳脆鈣化。氟化物能在環(huán)境中積累，通過食物鏈影響動物和人體健康。隨著電解鋁、鋼鐵、建材行業(yè)規(guī)模日趨擴大，氟化物對環(huán)境的影響，尤其是對農業(yè)生態(tài)系統(tǒng)的影響，越來越引起國家和民眾的重視。因此，建立簡單、快速、有效的氟化物測定方法非常必要。

氟化物的傳統(tǒng)測定方法已經(jīng)有相關的國家標準，但該方法的最大缺點在于樣品用量大，樣品前處理過程時間長，成本較高，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，不適合現(xiàn)場的快速測定和微型分析系統(tǒng)的集成化，不能滿足微全分析系統(tǒng)發(fā)展的需要。

因此，迫切需要發(fā)展一種快速、高效、便捷、低成本、自動化、集樣品預處理和檢測一體的檢測方法。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(yōu)點，已經(jīng)在環(huán)境檢測相關領域獲得了廣泛的應用。然而，采用圓片狀芯片，在其表面制備微結構和微通道用于分析，依靠離心力驅動微液流，同時完成數(shù)個樣品分析的微流控芯片技術，目前在氟化物的快速檢測應用領域尚未有實質性的突破。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的是提供一種檢測氟化物的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微流控芯片，由刻有微米級別的微結構和微通道的基片與空白基片熱壓鍵合而成，在離心機旋轉產生的離心力驅動下，完成待測樣品與檢測試劑包的混合、反應和分離過程，以紫外-可見分光光度計檢測裝置，定量或定性地檢測芯片樣品池中樣品的氟化物含量。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下的操作步驟：

1)通過微加工技術在微流控芯片基材表面加工所需的微結構和微通道，包括微樣品池、檢測池、微通道和微孔。

2)將待測樣品放入微樣品池。

3)通過熱壓鍵合法，將刻有微米級別的微結構基片和空白基片熱壓鍵合組成微流控芯片。

4)封合后在樣品池內加入試劑包。

5)將芯片放入離心機，設定離心速度，待測樣品和試劑包在離心力作用下混合、反應和分離至檢測池。

6)在紫外-可見分光光度計上測試波長620nm處吸光度，從而計算待測樣品氟化物含量。

本發(fā)明中，檢測氟化物的微流控芯片的芯片基材可以是為空白PMMA、PC、PC、PVC、COC圓片。

本發(fā)明中，檢測氟化物的微流控芯片的微結構和微通道可以通過數(shù)控銑刻、激光刻蝕、模塑法、熱壓法，也可用軟刻蝕技術在芯片基材表面制備。

本發(fā)明中，檢測氟化物的微流控芯片的芯片之間用熱壓法鍵合而成。

本發(fā)明中，檢測氟化物的微流控芯片的樣品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，內徑25、50、75或100μm的PET毛細管，作為被動閥，毛細管的內徑越小，微流體通過毛細管所需的離心力越大，所需的離心轉速就越高。

本發(fā)明中，PET毛細管在微樣品池中預留0.5-1mm的長度，起到截留微樣品池中固體顆粒的作用。

本發(fā)明中，檢測氟化物的微流控芯片的試劑包與樣品混合反應時，離心機轉速為150～300轉/分，混合反應液液分離通過毛細管的離心轉速為700～1000轉/分。

本發(fā)明中，檢測氟化物的微流控芯片的試劑包為氟試劑，乙酸鹽和硝酸鑭溶液。

本發(fā)明中，氟試劑溶液的配置方法為：稱取0.193g氟試劑(3-甲基胺-茜素-二乙酸)，加5mL去離子水濕潤，滴加1mol/L氫氧化鈉溶液使其溶解，再加0.125g乙酸鈉，用1mol/L鹽酸溶液調節(jié)pH至5.0，最后用去離子水稀釋至500mL，儲于棕色瓶待用。

本發(fā)明中，乙酸鈉溶液的配置方法為：稱取乙酸鈉13.6g，溶于100mL去離子水中待用。