[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

本發明提供了一種基于惠斯通橋型智能微流控芯片的痕量Pb²⁺檢測方法，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對空白試樣進行檢測，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進口處的指示液寬度；②對標樣進行檢測，確定Pb²⁺濃度與指示液寬度變化率之間的換算關系；③對待測試樣進行檢測，計算待測試樣中Pb²⁺濃度。該方法將Pb²⁺濃度信號進行了多重轉換和雙重放大，實現了對痕量Pb²⁺的超靈敏定量檢測，有效降低Pb²⁺的檢出限。

技術領域

本發明屬于痕量鉛離子分析檢測領域，涉及一種基于惠斯通橋型智能微流控芯片的痕量 Pb²⁺檢測方法。

背景技術

及時檢測對環境和人體健康有害的痕量化學及生物物質對于疾病診斷和環境保護等方面都有著至關重要的作用。Pb²⁺是含量最豐富的有毒重金屬污染物之一，由于其在人體中容易積累，即使是微量的Pb²⁺也會引起腎臟和神經系統的損傷以及腦部疾病，尤其對處于發育期間的兒童影響更大。按照中國國家標準(GB-25466-2010)和世界衛生組織(WHO)的要求，飲用水中的Pb²⁺濃度不能超過4.83×10^-8mol/L。因此，及時靈敏地檢測或監測飲用水中的痕量Pb²⁺具有重要的意義。

對于靈敏檢測而言，如何有效地將待測物質的信號轉換和放大為簡單易讀的輸出信號仍是一項關鍵技術難題。目前用于Pb²⁺檢測的方法主要有等離子體發射光譜法、原子吸收光譜法、電化學法等，可以將Pb²⁺濃度信號轉換成光學、電學等多種形式的輸出信號。然而，這些檢測技術大多依賴于昂貴的分析儀器，需要復雜的預處理和專業的操作及分析人員。相比于這些檢測方法，具有輸出信號簡單易讀、易于檢測等特點的檢測方法更有利于檢測技術的普及，而目前這類方法通常是通過待分析物引起的顏色或熒光變化來進行定性和半定量分析，對于超靈敏的定量檢測，仍然需要復雜的光學儀器。

微流控技術的出現極大地促進了分析檢測技術領域的發展。在信號轉換和放大方面，環境響應性智能水凝膠材料可響應環境中的多樣化刺激信號，在響應刺激后改變自身的化學或物理特性，為將待測物質信號有效轉換和放大為多樣化的輸出信號提供了靈活的策略。雖然目前已有研究報道將智能水凝膠材料作為微閥結合到微流控芯片的微通道或者膜基材的膜孔微通道中，以將待測物質信號轉變為流速變化或毛細管中液柱長度變化，來實現對于Pb²⁺的在線靈敏檢測，但是，基于流速變化的檢測方法通常需要較昂貴的精密流量計來檢測微小濃度的待測物質引起的微小流量變化，而基于毛細管中液柱長度變化的檢測方法則難以有效讀出微小濃度的待測物質引起的微小液柱長度變化，可操作性有待提高。同時，上述檢測方法只能對信號進行單重放大，這就限制了其靈敏度的進一步提高。例如，兩種方法的檢出限為 10^-10mol/L，能實現對10^-10～10^-4mol/L濃度級別的Pb²⁺的檢測。然而，如何將微量待測物質引起的智能水凝膠的微小變化進一步有效轉化和放大為簡單易讀、易于檢測的輸出信號以實現對更加微量的待測物質的超靈敏定量檢測，仍然是一大挑戰。

發明內容

本發明目的在于克服現有技術的不足，提供一種基于惠斯通橋型智能微凝膠微流控芯片的痕量Pb²⁺檢測方法，將Pb²⁺濃度信號進行多重轉換和雙重放大，以實現對痕量Pb²⁺的超靈敏定量檢測，有效降低Pb²⁺的檢出限并增加可操作性。

為實現上述發明目的，本發明采用的技術方案如下：