[发明专利]一种Pb2+微流控检测芯片及水样中Pb2+的可视化检测方法

说明书

技术领域

本发明属于基于智能凝胶的Pb²⁺检测领域，特别涉及一种Pb²⁺微流控检测芯片及水样中Pb²⁺的可视化检测方法。

背景技术

铅离子是一种会对生态环境和人体健康造成重大危害的有毒重金属离子，即使是微量的铅离子也会对人体的神经系统、消化系统、造血系统产生巨大的危害，特别会对儿童的智力及生长发育造成不可逆的严重危害。GB25466—2010中规定，饮用水中铅离子的含量不得高于4.83×10^-8mol/L，工业废水中铅离子的浓度不得高于2.42×10^-6mol/L，由此可知，准确地检测出饮用水、工业废水等样品中的超低浓度的铅离子，对于人体健康和环境保护都具有非常重要的意义。

目前，常见的铅离子检测方法有原子光谱法、电化学法以及比色法。其中，原子光谱法是利用原子吸收光谱仪、原子荧光光谱仪、电感耦合等离子体质谱仪等实现对超低浓度铅离子的检测，但该方法需要使用精密昂贵的检测设备，存在着检测成本高昂的不足。电化学法也需要使用复杂的仪器设备，而且检测步骤繁琐、需要专业人员操作，因而难以推广应用。彭池方等基于比色法，利用2-巯基乙醇-硫代硫酸钠-纳米金复合膜能测出水中浓度为5×10^-8mol/L的铅离子(彭池方,谢正军,汪雅云,等.纳米金复合薄膜的制备及铅离子肉眼检测方法的构建[J].分析测试学报,2014,33(10):1194-1198.)，但比色法凭肉眼判断，无法做到准确的定量检测，而要实现定量检测，往往需要借助精密的分光光度计等设备。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种Pb²⁺微流控检测芯片及水样中Pb²⁺的可视化检测方法，以降低对水样中Pb²⁺的检测成本。

本发明提供的Pb²⁺微流控检测芯片，包括基板、凝胶片、固定柱、指示柱和透明盖板；

所述基板上设有第一微通道、第二微通道、第三微通道、第四微通道、中间桥通道、进样通道、出样通道和指示液通道；第一微通道和第四微通道呈轴对称布置，第二微通道和第三微通道呈轴对称布置，所述第一微通道、第二微通道和第三微通道均设有狭缝段，所述中间桥通道中设有若干指示柱，指示柱在中间桥通道中形成至少一个指示柱阵列，各指示柱阵列中相邻指示柱之间的间距均相等；

所述固定柱为圆柱，固定柱设置在第四微通道中，固定柱的轴线垂直于第四微通道的底 面且与第四微通道的中心线相交，所述凝胶片为圆环片，凝胶片设置在固定柱上，凝胶片的材料为聚(N-异丙基丙烯酰胺-共-苯并18冠6)，当温度低于聚(N-异丙基丙烯酰胺-共-苯并18冠6)的体积相转变温度时，凝胶片的厚度和外径分别与第四微通道的深度和宽度相同，截断第四微通道的过流通道，当温度高于聚(N-异丙基丙烯酰胺-共-苯并18冠6)微凝胶的体积相转变温度时，凝胶片收缩，在第四微通道中形成过流通道，该过流通道的横截面面积大于第一微通道狭缝段的横截面面积，当含Pb²⁺的水样流经第四微通道，凝胶片选择性地络合Pb²⁺并发生体积溶胀，使第四微通道的过流通道减小；

所述进样通道的出口分别与第一微通道和第四微通道的进口连通，所述第一微通道和第四微通道的出口分别与中间桥通道的出样口和进样口连通，所述中间桥通道的出样口和进样口分别与第二微通道和第三微通道的进口连通，所述第二微通道和第三微通道的出口与出样通道的入口连通，所述指示液通道的出口与中间桥通道的指示液进口连通；

所述透明盖板与基板键合为一体形成Pb²⁺微流控检测芯片，透明盖板应完全覆盖住基板上的所有通道，透明盖板与基板上的进样通道、出样通道和指示液通道的入口相对应处设有通孔，透明盖板与基板键合后在所述通孔处形成Pb²⁺微流控检测芯片的进样口、出样口和指示液进口。

上述Pb²⁺微流控检测芯片中，所述第一微通道、第二微通道、第三微通道和第四微通道的宽度为150～500μm、深度为30～200μm。

上述Pb²⁺微流控检测芯片中，所述第一微通道、第二微通道及第三微通道上狭缝段的宽度为第一微通道、第二微通道及第三微通道宽度的0.1～0.25倍，第一微通道、第二微通道及第三微通道上狭缝段的深度分别与第一微通道、第二微通道及第三微通道的深度相等。