[实用新型]一种流场形电极重金属离子微流控检测芯片

说明书

本实用新型实施例提供了一种流场形电极重金属离子微流控检测芯片，由微流控单元和三电极传感器组成，其中：微流控单元内部包含薄层的鞍形微通道，进液管道和出液管道分别连接在微通道的两个鞍形端部，并沿与端部相切方向延伸；三电极传感器插入微通道底部连通的电极插槽，三个电极进入微通道中，三个电极在微通道内沿流场呈S形串联排布。所述微流控检测芯片将微流控技术与ASV相结合，并通过分析微通道内的流场设计三电极传感器的三个电极，具有体积小，集成度高，便于携带及现场使用的特点，流场形三电极系统使在ASV分析的富集过程中获得更长的作用时间和更佳的稳定性，有助于提高检测的灵敏度和重现性。

技术领域

本实用新型属于电化学分析技术领域，特别涉及一种流场形电极重金属离子微流控检测芯片，可用于以阳极溶出伏安法为基础快速检测溶液中的有害重金属离子。

背景技术

全球电子电气工业发展产生的大量电子垃圾造成了严重的环境污染问题，对全球的生态环境带来了严峻的挑战。近年来，各国纷纷采取日益严厉的措施以控制电子产品对生态环境造成的污染和破坏。如欧盟发布的RoHS指令，限制在进入欧盟市场的电子电器设备中使用某些有害物质，基本上涵盖了日常生活中可能使用到的所有电子电气设备类别，被限制的有害物质包含铅(Pb)﹑镉(Cd)和汞(Hg)等重金属。

目前，电子产品的前处理技术已经非常成熟，可方便的将电子垃圾消解为溶液，但是消解后溶液中的重金属含量仍需要大型仪器检测分析，重金属离子现场检测效率仍亟待提高。现有技术中，阳极溶出伏安法(Anodic stripping voltammatry，ASV)基于每种金属都有特定的氧化或溶出峰电位的特性可对溶液中的金属离子含量进行定性和定量分析，其所用仪器通常体积相对较小，成本较低廉，具备应用于重金属离子现场快速检测的技术发展前景，但当前使用三电极体系在烧杯中进行测定的传统ASV检测过程试样溶液需求量大，预电解时间长，检测结果重现性较差，用于现场快速检测重金属离子存在困难。

随着近年来微流控芯片技术的发展，可在一块很小的基体材料上加工出微通道，并且将各种功能集成于芯片之上，其微型化、集成化的特点与ASV重金属离子现场快速检测的技术需求非常契合。因此，如何更好的结合ASV和微流控芯片技术以实现方便快捷且成本低廉的现场快速检测，成为重金属离子检测技术中亟待解决的问题。

实用新型内容

本实用新型针对现有技术重金属检测设备难以满足重金属离子现场快速检测的需求的技术问题，提供一种流场形电极重金属离子微流控检测芯片，所述微流控检测芯片具有体积小，集成度高，便于携带，检测灵敏度高，重现性好等优点。

为解决上述技术问题，本实用新型的实施例提供的流场形电极重金属离子微流控检测芯片，由微流控单元和三电极传感器组成，其中：

所述微流控单元内部包含微通道，所述微通道的两端分别设置进液管道和出液管道；所述三电极传感器包括卡片状的底板及所述底板上固定的三个电极，即工作电极、辅助电极和参比电极；所述底板一端设置为接口区，所述三个电极引线端部的三个触脚排列在所述接口区内；所述微通道底部连通有匹配所述三电极传感器的电极插槽，所述三电极传感器插入所述电极插槽，所述三个电极进入所述微通道中，所述接口区留在所述电极插槽之外；所述微流控单元的所述微通道为鞍形薄层，所述进液管道和出液管道分别连接在所述微通道的两个鞍形端部，并沿与端部相切方向延伸所述三个电极在所述微通道内沿流场呈S形串联排布。

作为前述三电极传感器的优选，所述接口区按照USB规格设置，所述触脚可分别与USB接口中四个接触脚中的三个对应连通。

如图1所示为ASV的工作过程的伏安特性示意。ASV检测步骤分为还原预电解富集和反向氧化电解溶出两个过程，先将定值负电压施加于工作电极表面，还原电位高于该电压的金属离子Mⁿ⁺将在工作电极表面还原为金属单质M而富集，富集量与施加电压的时间和金属离子的浓度成正比，测量电极间电流得到图1中纵轴正区域的富集伏安曲线；然后在工作电极上施加一个正向扫描