[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

摘要

本发明提供的Pb2+微流控检测芯片及包括基板、凝胶片、固定柱、指示柱和透明盖板，基板上设有第一微通道～第四微通道、中间桥通道、进样通道、出样通道和指示液通道，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指示柱阵列，凝胶片设置在固定柱上，进样通道的出口分别与第一和第四微通道的进口连通，第一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，中间桥通道的出样口和进样口分别与第二和第三微通道的进口连通，第二和第三微通道的出口与出样通道的入口连通，指示液通道的出口与中间桥通道的指示液进口连通，透明盖板与基板键合为一体。本发明还提供了水样中Pb2+的可视化检测方法，该方法能降低对水样中Pb2+的检测成本。

主权项

一种Pb2+微流控检测芯片，其特征在于包括基板(1)、凝胶片(2)、固定柱(3)、指示柱(4)和透明盖板(5)；所述基板(1)上设有第一微通道(1‑1)、第二微通道(1‑2)、第三微通道(1‑3)、第四微通道(1‑4)、中间桥通道(1‑5)、进样通道(1‑6)、出样通道(1‑7)和指示液通道(1‑8)；第一微通道(1‑1)和第四微通道(1‑4)呈轴对称布置，第二微通道(1‑2)和第三微通道(1‑3)呈轴对称布置，所述第一微通道(1‑1)、第二微通道(1‑2)和第三微通道(1‑3)均设有狭缝段(1‑9)，所述中间桥通道(1‑5)中设有若干指示柱(4)，指示柱(4)在中间桥通道(1‑5)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(3)为圆柱，固定柱设置在第四微通道(1‑4)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(2)为圆环片，凝胶片设置在固定柱(3)上，凝胶片(2)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(2)的厚度和外径分别与第四微通道(1‑4)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(2)收缩，在第四微通道(1‑4)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(1‑9)的横截面面积，当含Pb2+的水样流经第四微通道(1‑4)，凝胶片选择性地络合Pb2+并发生体积溶胀，使第四微通道(1‑4)的过流通道减小；所述进样通道(1‑6)的出口分别与第一微通道(1‑1)和第四微通道(1‑4)的进口连通，所述第一微通道(1‑1)和第四微通道(1‑4)的出口分别与中间桥通道(1‑5)的出样口(1‑5‑1)和进样口(1‑5‑2)连通，所述中间桥通道(1‑5)的出样口(1‑5‑1)和进样口(1‑5‑2)分别与第二微通道(1‑2)和第三微通道(1‑3)的进口连通，所述第二微通道(1‑2)和第三微通道(1‑3)的出口与出样通道(1‑7)的入口连通，所述指示液通道(1‑8)的出口与中间桥通道(1‑5)的指示液进口连通；所述透明盖板(5)与基板(1)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(1‑6)、出样通道(1‑7)和指示液通道(1‑8)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；在第四微通道(1‑4)中设置凝胶片的方法为：①以N‑异丙基丙烯酰胺、苯并18冠6为单体，以偶氮二异丁基脒二盐酸盐为引发剂，以N,N'‑亚甲基双丙烯酰胺为交联剂，将所述单体、引发剂、交联剂和去离子水混合均匀形成凝胶前驱液，凝胶前驱液中，N‑异丙基丙烯酰胺的浓度为0.5～1.5mol/L，苯并18冠6与N‑异丙基丙烯酰胺的摩尔比为(1～5):20，引发剂与N‑异丙基丙烯酰胺的摩尔比为1:(5～15)，交联剂与N‑异丙基丙烯酰胺的摩尔比为1:(20～100)；②将第四微通道(1‑4)中注满凝胶前驱液，然后将带圆形透光孔的遮光板(6)置于第四微通道(1‑4)上方使透光孔的轴线与固定柱(3)的轴线重合，所述透光孔的直径与与第四微通道(1‑4)的宽度相等，在1～15℃用紫外光穿过遮光板的透光孔照射第四微通道(1‑4)，引发透光孔处的第四微通道(1‑4)内的凝胶前驱液发生交联反应形成凝胶片(2)，然后用去离子水洗去第四微通道(1‑4)内的凝胶前驱液，即完成第四微通道(1‑4)中凝胶片(2)的设置。