[实用新型]一种用于重金属离子集成化检测的微全分析系统芯片

说明书

技术领域

本实用新型属于微机电系统（Micro-electro Mechanical Systems, MEMS）领域，涉及一种用于重金属离子集成化检测的微全分析系统芯片。

背景技术

水是生命之源，饮用水的安全与我们的生活息息相关。随着我国经济的快速发展，开采、冶炼、加工及重金属制造行业日益增多，使得大量重金属进入水体，导致污染事件频发。重金属是指密度≥5g/cm³的金属，共有45种。除锰、锌、铁等几类重金属是生命活动必须的微量元素外，其他大部分重金属元素如铅、汞、铬等并非生命活动所必须的元素。由于具有相当高的稳定性，重金属浸入水体后很难自然降解，会在环境中不断积累，破坏整个生态系统，并通过饮水、饮食、呼吸等途径进入人体，破坏大脑及各脏器的功能。众所周知的水俣病（汞污染）和骨痛病（镉污染）都是由重金属水污染造成的。鉴于重金属污染的上述危害，国际、国内对重金属污染的预防和治理都非常重视。

目前，在重金属污染检测中，采用的分析技术主要以离线方法为主，借助质谱仪、液相色谱仪等大型设备，在实验室条件下进行。需要经过预处理、分离、富集、检测等多步操作，检测时间长、实时性差，更无法实现在线监控。环境保护部颁布的《重金属污染综合防治“十二五”规划》中明确指出重金属污染物自动在线监控装置缺乏，环境应急装备水平偏低，污染预警应急系统尚未建立是目前重金属污染防治存在的主要问题之一。因此，需迫切展开检测仪器的小型化、集成化、便携化的研究，为重金属污染的自动在线检测提供有力的保障，为污染防治提供准确、及时、全面的数据，是制定切实可行的重金属污染治理规划的重要前提和基础，对于保护环境安全和保障人类健康具有极为重要的意义。

微全分析系统（ Micro total analysis systems, µTAS）芯片是利用MEMS技术在几厘米大小的基底材料上制作微沟道、微储液池、微混合器等多种结构，同时集成微电极、微泵、微阀等功能模块，从而完成对试样的快速分析。µTAS芯片是微电子、电化学、分析化学等多学科交叉结合的产物，其核心特点就是体积小、功能全、集成化程度高、试样消耗量少。与传统的分析检测方法相比，µTAS依据待测物质的特性，有针对性的设计芯片结构，使检测点充分的接近待测体系，减少分析过程中样品转移，不但大幅度提高了分析速度与效率，还可以与多种检测方法联用，大大提高了检测灵敏度。由于具备上述诸多优点，µTAS芯片近年来一直是MEMS技术的研究热点之一，是未来医药、生化、环境等领域不可或缺的重要分析检测手段。

发明内容

实用新型目的：

本实用新型在国家自然科学基金项目（项目编号：61372019）的支持下，提供一种用于重金属离子集成化检测的微全分析系统芯片，意在利用微全分析系统的上述优势，提供一种用于重金属离子集成化检测的微全分析系统芯片，具有体积小、灵敏度高、检测重现性与稳定性好、集成化程度高、主要部件可回收等特点。解决水体重金属离子检测过程繁琐、检测时间长、实时性差的问题。在保证灵敏度和重现性的基础上，实现水质重金属离子试样的预处理、分离富集与检测的集成化，满足快速检测需求。

技术方案：

一种用于重金属离子集成化检测的微全分析系统芯片，其特征在于：包括2个进液口、Y-型进液通道、微混合器、固相萃取柱、废液池、出液口、检测池、电极引线仓、电极引线、废液通道、传感器仓、三电极安培检测传感器，2个进液口通过Y-型进液通道与微混合器连通，微混合器的另一端与固相萃取柱的进液端连接，固相萃取柱内填充有选择性吸附剂，固相萃取柱的出液端与检测池连接，检测池的底部与放置在传感器仓中的三电极安培检测传感器接触，三电极安培检测传感器通过放置在电极引线仓中的电极引线及放置在内充液池中的Ag/AgCl电极实现与电化学工作站连接，检测池与废液池通过废液沟道连通，废液池设有出液口。

所述固相萃取柱的出口端采用基于砌石效应的无塞填充结构，同时还带有吸附剂填充口。

所述固相萃取柱内填充的吸附剂为选择性吸附剂。

所述传感器仓一侧连有内充液池，内充液池内充满饱和KCl溶液并放置有Ag/AgCl电极。

所述三电极安培检测传感器由工作电极、辅助电极和以Ag/AgCl电极为核心的参比电极组成。

优点及效果：