[發明專利]基于惠斯通橋型智能微流控芯片的痕量Pb2+

有效

• 申請號: 201910974870.1
• 申請日: 2019-10-14
• 公開（公告）號: CN110595949B
• 公開（公告）日: 2021-02-19
• 發明（設計）人: 彭減;汪偉;褚良銀;林碩;趙寧;蘇瑤瑤;謝銳;巨曉潔;劉壯
• 申請（專利權）人: 四川大川精密科技有限公司
• 主分類號: G01N11/00
• 分類號: G01N11/00;B01L3/00
• 代理公司: 北京中濟緯天專利代理有限公司 11429
• 代理人: 郭萍

1.基于惠斯通橋型智能微流控芯片的痕量Pb²⁺檢測方法，其特征在于，該方法使用恒流輸送裝置、熱臺以及智能微流控芯片進行檢測，

所述智能微流控芯片的結構如下：

智能微流控芯片包括基板（1）、凝膠片（1-11）和透明蓋板（2），基板（1）上設有第一橋臂微通道（1-1）、第二橋臂微通道（1-2）、第三橋臂微通道（1-3）、第四橋臂微通道（1-4）、中間橋微通道（1-5）、進樣微通道（1-6）、指示液微通道（1-7）和出樣微通道（1-8）；

第一橋臂微通道（1-1）與第四橋臂微通道（1-4）、第二橋臂微通道（1-2）與第三橋臂微通道（1-3）呈左右軸對稱布置，第一橋臂微通道（1-1）與第二橋臂微通道（1-2）、第三橋臂微通道（1-3）與第四橋臂微通道（1-4）呈上下軸對稱布置；第一橋臂微通道（1-1）、第二橋臂微通道（1-2）和第三橋臂微通道（1-3）上設有尺寸相同的狹縫段（1-9），第四橋臂微通道（1-4）中設有固定圓柱（1-10）和圓環狀的凝膠片（1-11）；

固定圓柱（1-10）的軸線垂直于第四橋臂微通道（1-4）的底面且與第四橋臂微通道的中心線相交，凝膠片（1-11）固定于固定圓柱（1-10）上；凝膠片的材料為聚（N-異丙基丙烯酰胺-共聚-苯并-18-冠-6丙烯酰胺），當溫度低于聚（N-異丙基丙烯酰胺-共聚-苯并-18-冠-6丙烯酰胺）的體積相轉變溫度時，凝膠片的外徑和厚度分別與第四橋臂微通道的寬度和深度一致，截斷第四橋臂微通道的過流通道；當溫度高于聚（N-異丙基丙烯酰胺-共聚-苯并-18-冠-6丙烯酰胺）的體積相轉變溫度時，凝膠片收縮，在第四橋臂微通道中形成過流通道，該過流通道的橫截面面積大于度大于第三橋臂微通道（1-3）的狹縫段（1-9）的橫截面面積；當含有Pb²⁺的樣品流經第四橋臂微通道時，聚（N-異丙基丙烯酰胺-共聚-苯并-18-冠-6丙烯酰胺）與Pb²⁺發生特異性絡合，凝膠片發生體積溶脹，使得第四橋臂微通道中凝膠片處的過流通道減小；

進樣微通道（1-6）的出口分別與第三橋臂微通道（1-3）和第四橋臂微通道（1-4）的進口連通，第三橋臂微通道（1-3）和第四橋臂微通道（1-4）的出口分別與中間橋微通道（1-5）的兩端連通，中間橋微通道（1-5）的兩端分別與第一橋臂微通道（1-1）和第二橋臂微通道（1-2）的進口連通，第一橋臂微通道（1-1）和第二橋臂微通道（1-2）的出口分別與出樣微通道（1-8）的進口連通，指示液微通道（1-7）與中間橋微通道連通；

透明蓋板覆蓋基板上的所有微通道并與基板（1）鍵合為一體，透明蓋板與基板上的進樣微通道（1-6）和指示液微通道（1-7）的進口以及出樣微通道（1-8）的出口相對應處設有通孔，透明蓋板與基板鍵合后在所述通孔處形成智能微流控芯片的進樣口、指示液進口和出樣口；

第一橋臂微通道（1-1）、第二橋臂微通道（1-2）、第三橋臂微通道（1-3）、第四橋臂微通道（1-4）、中間橋微通道（1-5）、進樣微通道（1-6）、指示液微通道（1-7）和出樣微通道（1-8）的深度相同，第一橋臂微通道（1-1）的深度為15~100 μm；第一橋臂微通道（1-1）、第二橋臂微通道（1-2）、第三橋臂微通道（1-3）、第四橋臂微通道（1-4）、進樣微通道（1-6）和出樣微通道（1-8）的寬度相同，第一橋臂微通道（1-1）的寬度為200~800 μm；第一橋臂微通道（1-1）、第二橋臂微通道（1-2）和第三橋臂微通道（1-3）上的狹縫段（1-9）的寬度為第一橋臂微通道（1-1）寬度的0.05~0.25倍，狹縫段（1-9）的長度為狹縫段寬度的5~10倍；指示液微通道（1-7）的寬度為第一橋臂微通道（1-1）寬度的0.2~0.3倍；中間橋微通道（1-5）的寬度為第一橋臂微通道（1-1）寬度的2.5~4倍，中間橋微通道的長度為3000~5000 μm；

將智能微流控芯片置于熱臺上，將智能微流控芯片的進樣口、指示液進口分別通過管件與恒流輸送裝置連接，檢測步驟如下：

①以去離子水為空白試樣，使用恒流輸送裝置分別將空白試樣和指示液以恒定的體積流量從進樣口和指示液進口輸入智能微流控芯片中，空白試樣和指示液流經智能微流控芯片后從出樣口排出，待智能微流控芯片中指示液的界面穩定后，測量第一橋臂微通道（1-1）進口處的指示液寬度；

②將步驟①中的空白試樣替換為一系列Pb²⁺濃度已知的標樣，重復步驟①的操作，得到一系列標樣對應的指示液寬度數據，計算輸入各標樣時相對于輸入空白試樣時的指示液寬度變化率，以標樣中Pb²⁺濃度為縱坐標、以指示液寬度變化率為橫坐標繪制工作曲線，確定Pb²⁺濃度與指示液寬度變化率之間的換算關系；

③將步驟①中的空白試樣替換為待測試樣，重復步驟①的操作，得到輸入待測試樣時的指示液寬度數據，計算輸入待測試樣時相對于輸入空白試樣時的指示液寬度變化率，根據步驟②確定的Pb²⁺濃度與指示液寬度變化率的換算關系計算待測試樣中Pb²⁺濃度；

步驟②、③中，完成對每一個標樣或待測試樣的檢測后，向智能微流控芯片中輸入去離子水清洗凝膠片，清洗過程中，將熱臺的溫度升至55~60℃并保溫3~5min，然后降至20~25℃并保溫3~5min，重復前述升溫清洗和降溫清洗的操作直到去除凝膠片中的金屬離子后再輸入下一標樣或待測試樣進行檢測；

步驟①~③中，在輸入空白試樣、標樣以及待測試樣進行檢測的過程中，控制熱臺的溫度為25~40℃并保持溫度恒定；輸入空白試樣、標樣或待測試樣時，控制輸入流量為30~300μL/min，輸入指示液時，控制指示液流量為空白試樣、標樣或待測試樣流量的0.2~0.5倍。