本發(fā)明屬于微流控領(lǐng)域法，具體涉及一種微流控芯片以及利用該微流控芯片的銅離子的檢測方法。

背景技術(shù)：

銅是一種生命必須的過渡金屬，除了鐵和鋅，銅是人體中的第三個最豐富的軟過渡金屬離子。在一定的濃度下銅對各種生物過程起著十分重要的作用。銅作為一種人體必須的營養(yǎng)物質(zhì)，每天的攝入量不得高于0.9mg，美國環(huán)保署規(guī)定飲用水中的銅濃度安全限值為1.3ppm。短期暴露在高濃度的銅環(huán)境下會引起腸胃不適，長期接觸則會對肝臟造成損害，有報道指出銅被認(rèn)為是造成兒童肝臟損害的罪魁禍?zhǔn)?chem.commun,2010,46:1257-1259)。銅也會對其他一些生物造成劇毒影響，例如某些藻類、真菌，銅可以通過芬頓反應(yīng)或者β淀粉樣蛋白纖維中可溶性銅的積累刺激高度活性氧的產(chǎn)生，而這種高度活性氧又會誘發(fā)阿爾茨海默氏病的發(fā)展(j.am.chem.soc.2006,128:11370-11371)。銅污染的來源廣泛，包括冶煉、金屬加工、機器制造、有機合成及其他工業(yè)，近些年我國頻繁發(fā)生突發(fā)銅污染事件，如2010年發(fā)生的福建省紫金礦業(yè)紫金山銅礦污染事件，2011年發(fā)生的江西銅業(yè)德興銅礦污染事件、江西銅業(yè)貴溪冶煉廠污染事件等。

銅離子含量是水質(zhì)檢測的一項重要指標(biāo)，是常規(guī)檢測項目之一，檢測頻率較高?！冻擎?zhèn)污水處理廠污染物排放標(biāo)準(zhǔn)》(gb18918-2002)中總銅最高允許排放濃度為0.5mg/l，《污水綜合排放標(biāo)準(zhǔn)》gb8978-1996中總銅最高允許排放濃度，一級標(biāo)準(zhǔn)為0.5mg/l。

目前銅離子檢測方法主要有：分光光度法、原子吸收法、流動注射法、 電化學(xué)分析法、x熒光分析、離子色譜法。大部分檢測方法操作復(fù)雜、儀器昂貴、設(shè)備大型而不適用于現(xiàn)場檢測，此外還需專業(yè)人員進行操作。分光光度法以其操作單元簡單、檢測成本低被廣泛用于各種微量及痕量組分的分析，分光光度計可以做成便攜式，如果配合合適的顯色體系，會對重金屬的現(xiàn)場快速檢測產(chǎn)生十分重要的意義。水質(zhì)國標(biāo)法中是用二乙基二硫代氨基甲酸鈉分光光度法測定水質(zhì)中的銅，但該方法涉及到萃取顯色，會對環(huán)境產(chǎn)生二次污染。因此建立一種簡單、快速、有效、便攜、綠色環(huán)保的銅離子檢測方法非常必要。

微流控芯片又稱芯片實驗室(lab-on-a-chip)或微全分析系統(tǒng)(micro-totalanalysissystem，μtas)，可把各種基本操作單元(細(xì)胞培養(yǎng)、分選、裂解、樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測等)集成到一個只有幾平方厘米的芯片上，因具有微型化、集成化、自動化、試劑消耗少、分析速度快等優(yōu)點，已廣泛用于環(huán)境監(jiān)測、分析化學(xué)、合成化學(xué)、臨床診斷、生物技術(shù)、藥物篩選等領(lǐng)域。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明目的是提供一種簡單、快速、有效、便攜、綠色環(huán)保的銅離子檢測方法，以混合檢測用微流控芯片為載體進行含銅樣品的混合反應(yīng)操作，然后用分光光度法在線檢測。

為解決上述問題，本發(fā)明提供一種微流控芯片，包括依次鍵合的上蓋板、芯片通道板以及下蓋板，所述芯片通道板中設(shè)置有具有樣品檢測池的微通道，所述微通道包括緩沖液進樣口、待測樣品進樣口、顯色劑進樣口以及廢液出口，所述上蓋板上開設(shè)有分別與所述緩沖液進樣口、待測樣品進樣口以及顯色劑進樣口對應(yīng)的進樣口通孔，所述下蓋板上開設(shè)有與所述廢液出口對應(yīng)的廢液口通孔。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述微通道凹設(shè)于所述芯片通道板的一側(cè)表面。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述芯片通道板包括彼此配合的第一通道板和第二通道板，所述微通道形成于所述第一通道板和第二通道板之間。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述微通道包括呈陣列排布的部分。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述微通道中呈陣列排布的部位為回形結(jié)構(gòu)。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述上蓋板、芯片通道板以及下蓋板之間為力致粘性膜膠粘鍵合或熱壓鍵合。

本發(fā)明還提供一種銅離子的檢測方法，包括以下步驟：

利用外部驅(qū)動力，將含銅離子的待測樣品、緩沖液以及顯色劑分別注入到如權(quán)利要求1所述的微流控芯片的待測樣品進樣口、緩沖液進樣口以及顯色劑進樣口，并在微通道中充分混合；

通過分光光度法檢測樣品檢測池中混合顯色后待測樣品中銅離子的含量。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述外部驅(qū)動力由微量注射泵、蠕動泵、恒壓泵以及微型隔膜泵中的一種提供。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述顯色劑是用ph為8.0-9.0的緩沖液配制的鋅試劑水溶液。

作為本發(fā)明的進一步改進，所述分光光度法為紫外分光光度法。

與其他檢測方法相比，本發(fā)明的優(yōu)點包括：

1.該檢測方法采用微流控芯片，試劑損耗小，操作簡單；

2.微流控芯片通道將樣品與顯色劑混合、反應(yīng)及檢測集中于一體，可實現(xiàn)在線檢測銅離子；

3.將光學(xué)檢測系統(tǒng)進行自組裝實現(xiàn)檢測方法的便攜性；

4.檢測溶液體系為水溶性，對環(huán)境影響小；

5.檢測時間短、穩(wěn)定性較高；

6.檢測成本低。

附圖說明

為了更清楚地說明本申請實施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員 來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1所示為本發(fā)明具體實施例中微流控芯片的俯視圖；

圖2所示為本發(fā)明具體實施例中微流控芯片的立體分解圖。

具體實施方式

以下將結(jié)合附圖所示的具體實施方式對本申請進行詳細(xì)描述。但這些實施方式并不限制本申請，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員根據(jù)這些實施方式所做出的結(jié)構(gòu)、方法、或功能上的變換均包含在本申請的保護范圍內(nèi)。

參圖1和圖2，介紹本發(fā)明微流控芯片的一具體實施方式。在本實施方式中，該微流控芯片包括上蓋板7、芯片通道板8、和下蓋板9。

上蓋板7、芯片通道板8以及下蓋板9依次鍵合，芯片通道板8中設(shè)置有具有樣品檢測池5的微通道4，所述微通道4包括緩沖液進樣口2、待測樣品進樣口1、顯色劑進樣口3以及廢液出口6，所述上蓋板7上開設(shè)有分別與所述緩沖液進樣口2、待測樣品進樣口1以及顯色劑進樣口3對應(yīng)的進樣口通孔72、71、73，所述下蓋板9上開設(shè)有與所述廢液出口6對應(yīng)的廢液口通孔91。

在本實施方式中，微通道4包括呈陣列排布的部分，優(yōu)選的，該呈陣列排布的部分為回形結(jié)構(gòu)。通過將微通道設(shè)置為具有回形結(jié)構(gòu)，可以促進在其中的不同液體更加均勻的混合。一具體的實施例中，該回形結(jié)構(gòu)例如是至少三列并排的、具有統(tǒng)一寬度和長度且首尾連接的管結(jié)構(gòu)。

一實施例中，微流控芯片為三層結(jié)構(gòu)，微通道4凹設(shè)于所述芯片通道板的一側(cè)表面。

一實施例中，微流控芯片為四層結(jié)構(gòu)，其中，芯片通道板8包括彼此配合的第一通道板和第二通道板，微通道4形成于所述第一通道板和第二通道板之間。在具體的加工過程中，微通道4可以是包括凹設(shè)在第一通道板和第二通道板上、且彼此對應(yīng)的兩部分，并通過該兩部分的配合構(gòu)成完整的微通道。

在本實施方式中，上蓋板7、芯片通道板8以及下蓋板9之間為力致粘性膜 膠粘鍵合或熱壓鍵合。

本發(fā)明還提供一種銅離子的檢測方法，包括以下步驟：

利用外部驅(qū)動力，將含銅離子的待測樣品、緩沖液以及顯色劑分別注入到如權(quán)利要求1所述的微流控芯片的待測樣品進樣口1、緩沖液進樣口2以及顯色劑進樣口3，并在微通道4中充分混合；

通過分光光度法檢測樣品檢測池5中混合顯色后待測樣品中銅離子的含量。

在本實施方式中，所述的外部驅(qū)動力可以由微量注射泵、蠕動泵、恒壓泵以及微型隔膜泵中的一種提供。

在本實施方式中，所述顯色劑是鋅試劑水溶液，優(yōu)選為鄰[2-(2-羥基-5-磺基苯偶氮)亞芐基]肼基苯甲酸水溶液。

在本實施方式中，所述分光光度法為紫外分光光度法。

結(jié)合附圖1和2對銅離子檢測方法闡述如下：

本實施方案中，使用外接的微量注射泵，混合檢測用微流控芯片作為載體進行含銅樣品和顯色試劑的混合反應(yīng)，然后使用分光光度法對顯色后樣品進行檢測。

(1)本發(fā)明微流控芯片的設(shè)計和制備：

實施例中的混合檢測用芯片采用透光率較高的pmma材質(zhì)制作，如圖2所示。根據(jù)本發(fā)明所述檢測方法所需的試劑混合、反應(yīng)和檢測過程，設(shè)計微通道的結(jié)構(gòu)和尺寸，通過數(shù)控cnc加工方式得到所需芯片的上蓋板7、下蓋板8及刻有通道的中間板9，其中廢液口91在下蓋板。

(2)本實施案例中銅離子檢測過程是：

1.將微量注射泵和緩沖液進樣口2、待測樣品進樣口1、顯色劑進樣口3使用ptef管進行密封連接，并將微流控芯片插入紫外分光光度計中；

2.使用微量注射泵，分別將緩沖液、顯色劑和待測樣品注入微流控芯片的微通道中4，緩沖液的ph需保持在8.9-9.0之間；

3.經(jīng)過進樣口的含銅樣品和鋅試劑在微通道4內(nèi)進行混合顯色反應(yīng)，混合樣品經(jīng)微通道進入樣品檢測池5中，在紫外光光度計下進行在線檢測，利用儀 器軟件進行測試數(shù)據(jù)分析，得出檢測結(jié)果。

應(yīng)當(dāng)理解，雖然本說明書按照實施方式加以描述，但并非每個實施方式僅包含一個獨立的技術(shù)方案，說明書的這種敘述方式僅僅是為清楚起見，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)將說明書作為一個整體，各實施方式中的技術(shù)方案也可以經(jīng)適當(dāng)組合，形成本領(lǐng)域技術(shù)人員可以理解的其他實施方式。

上文所列出的一系列的詳細(xì)說明僅僅是針對本申請的可行性實施方式的具體說明，它們并非用以限制本申請的保護范圍，凡未脫離本申請技藝精神所作的等效實施方式或變更均應(yīng)包含在本申請的保護范圍之內(nèi)。