[发明专利]一种检测硝酸盐和亚硝酸盐的离心式微流控芯片及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种检测硝酸盐和亚硝酸盐的离心式微流控芯片，该离心式微流控芯片是表面有微结构和微通道的圆片状芯片，在离心机旋转产生的离心力驱动下，实现样品与试剂的混合、反应和分离过程，以紫外可见光分光光度计定量或定性检测出芯片上样品中硝酸盐和亚硝酸盐的含量，主要应用于卫生检疫、食品安全、环境保护、水质监测等相关领域。

背景技术

随着社会经济的迅速发展和环境资源的过度开发，产生的环境污染问题引起了民众的日益关注。例如，目前广泛采用的含氮农药、化学氮肥及含氮工业废水、废渣对土壤和水体造成的硝酸盐和亚硝酸盐污染已经威胁和危害到了环境和人们的健康。

硝酸盐和亚硝酸盐的检测首先需要对样品进行前处理，主要包括预处理、提取、净化、浓缩、衍生等过程，样品前处理所花费的时间约占样品分析时间的60％，引起的误差约占检测误差的30％，而仪器误差只占8％。由此可见，样品前处理在样品分析检测中非常重要。目前，常规样品前处理技术有微波消解、固相微萃取、快速溶剂萃取、微波萃取和超临界萃取，可以有效地进行样品前处理，但样品用量大，损失多，操作时间长，成本较高。因此，发展一种快速、高效、样品前处理简单、样品损失小、易于自动化、试剂用量小的样品前处理方法，是检测硝酸盐和亚硝酸盐的技术发展的迫切需求。

近年来，微流控芯片作为一种新型的分析平台，是一种结合样品前处理和检测手段的新兴分析技术，具有微型化、自动化、高通量、集成化、便捷和快速等优点，在生物医学、药物筛选、卫生检疫、环境检测等领域获得了广泛的应用。然而，采用圆片状芯片，在其表面制备微结构和微通道用于分析检测，无需外置驱动泵和阀，依靠离心力驱动和控制样品微流体，同时完成数个样品分析检测的离心式微流控芯片技术，目前在快速检测硝酸盐和亚硝酸盐的应用领域尚未有实质性的突破。

发明内容

本发明的目的是提供一种检测硝酸盐和亚硝酸盐的离心式微流控芯片及其制备方法，该检测芯片是圆片状带微结构和微通道的离心式微流控芯片，在离心机旋转产生的离心力驱动下，实现待测样品与试剂在芯片微通道中的混合、反应和分离过程，以紫外可见光分光光度计定量或定性检测出芯片上样品中硝酸盐和亚硝酸盐的含量。离心机的旋转平台专为圆片状芯片设计，中心以吸盘、卡槽或螺丝-螺母固定圆片状离心式微流控芯片。离心式微流控芯片由多层刻有微结构和微通道的芯片和双层粘性薄膜封合而成。离心式微流控芯片的微结构和微通道的尺寸是微米级别，包括样品池、反应池、检测池、微阀、微流体通道和微孔。

为实现上述目的，本发明采用以下操作步骤：

1.用计算机辅助设计软件设计和绘制离心式微流控芯片的各层芯片的微结构和微通道图形；

2.通过微加工技术在各层离心式微流控芯片基材表面加工所需的微结构和微通道，包括样品池、反应池、检测池、微阀、微流体通道和微孔；

3.在还原反应样品池中加入固体试剂；

4.将各层离心式微流控芯片对齐、粘合、加压封合，组成检测硝酸盐和亚硝酸盐的离心式微流控芯片。

5.芯片封合后，将标准溶液和待测水样从样品注入孔加入；

6.启动离心机，标准溶液和待测水样与固体试剂进行混合、反应和分离的样品前处理；

7.样品前处理完成后，通过紫外可见光分光光度计检测出结果。

本发明中，检测硝酸盐和亚硝酸盐的离心式微流控芯片的芯片基材可以是PMMA、PC、PVC、COC、硅片、玻璃、铜、铝、不锈钢圆片，也可是市售的各类CD光盘。

本发明中，检测硝酸盐和亚硝酸盐的离心式微流控芯片的芯片可以通过离心机的吸盘、卡槽固定，也可通过螺丝-螺母固定。

本发明中，检测硝酸盐和亚硝酸盐的离心式微流控芯片可以是中心有孔芯片，也可是无孔芯片。

本发明中，检测硝酸盐和亚硝酸盐的离心式微流控芯片的分析样品可以是土壤、水体，也可是各类食品。

本发明中，检测硝酸盐和亚硝酸盐的离心式微流控芯片的微结构和微通道可以通过数控铣刻、激光刻蚀、LIGA技术、模塑法、热压法、化学腐蚀制备，也可用软刻蚀技术制备。

本发明中，检测硝酸盐和亚硝酸盐的离心式微流控芯片的各层芯片之间用双层粘性薄膜封合，双层粘性薄膜可以是力致双层粘性膜，也可是普通双面胶。