【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及环境监测用器件，特别是涉及多通道微流控芯片、离子检测系统和和应用。
技术介绍
1、重金属是指密度大于4或5g/cm3的金属，已经发现的元素种类约有45种。常见的重金属离子包括铅、镉、铬、汞、镍、锌、铜和非金属砷等。由于重金属在土壤和水中具有毒性和不可被生物自然降解的特性，其可以通过生物链进入人体内，对人类健康造成了严重危害。例如，人血液中铅(pb)含量的增加会损害儿童的神经发育、导致血压升高、肾损伤和贫血。镉(cd)已被证实是一种致癌物质，即使剂量很小，也会诱发骨软化症和蛋白尿的发生，严重者导致人体患肺癌甚至死亡。重金属污染带来的各种危害与来源已成为世界关注的焦点，自然界的重金属主要分布在大气、水体和土壤中，其中对自来水和和河水进行重金属检测是解决重金属污染问题的关键因素。
2、中华人民共和国卫建委和世界卫生组织(who)规定饮用水中多种重金属离子浓度安全限值均在微克每升(ppb)级别，这要求相应的重金属离子检测方法具有较高选择性和检测灵敏度。已经开发出许多成熟的技术和检测方法用于重金属的检测。如原子荧光光谱法、电感耦合等离子体质谱法、高效液相色谱法等。上述方法优点是检测灵敏度高，检测下限低；缺点是样品前处理复杂、设备体积庞大，并且需要专业的操作人员进行检测和数据分析。基于微流控芯片技术的电化学方法因其体积小、定量效果好、分析速度快、灵敏度高而受到广泛关注。其可以通过微细的通道和极小的电极将待检测水体引导到微型通道中，并控制微流体的流动，推动了检测仪器的小型化和集成化。目前为止越来越多的研究证明基于微型
3、目前，微流控经过近10年的发展，大多检测重金属的微流控芯片大都无法循环富集，导致对痕量重金属检测的灵敏度低。而且微流控芯片体积有限，对芯片进行有效的清洗也是进行痕量重金属检测的必备环节。
4、综上，本申请提供一种多通道微流控芯片，用于重金属或其他离子的检测，至少解决如上重金属检测中的一种不足之处。
技术实现思路
1、鉴于以上所述现有技术的不足，本专利技术的主要目的在于提供一种多通道微流控芯片、离子检测系统和应用。本申请的芯片为低成本模块化的多通道微流控芯片，可以通过单个微流控芯片内置多通道并行检测结构避免交叉污染和响应信号相互干扰，且配合循环缓冲装置可以实现微量样品中痕量离子检测。
2、为实现上述目的及其他相关目的，本专利技术是通过如下技术方案实现。
3、本专利技术第一方面提供一种多通道微流控芯片，所述微流控芯片由上至下依次包括流道层、检测层和电极层；
4、所述流道层的下表面设有互不交叉的第一流道和第二流道；
5、所述检测层设有至少一个贯穿检测腔，且装配状态下，所述第一流道和第二流道均部分与所述贯穿检测腔连通；
6、所述电极层设有检测电极组件，且装配状态下，所述检测电极组件位于所述贯穿检测腔内，所述检测电极组件外接检测设备；
7、其中，所述流道层还设有进样流道和出样流道，所述进样流道的一端与所述第一流道连通，另一端外接循环缓冲装置，所述出样流道的一端与所述第二流道连通，另一端外接循环缓冲装置。
8、在一些优选实施方案中，所述检测层设有第一贯穿检测腔和第二贯穿检测腔；
9、所述第一流道包括第一主干流道和与第一主干流道连通的一分支流道和二分支流道，所述一分支流道和二分支流道分别与所述第一贯穿检测腔和第二贯穿检测腔连通；
10、所述第二流道包括第二主干流道和与第二主干流道连通的三分支流道和四分支流道，所述三分支流道和四分支流道分别与所述第一贯穿检测腔和第二贯穿检测腔连通。
11、在一些优选实施方案中，所述第一主干流道和所述第二主干流道平行设置；
12、所述一分支流道、二分支流道、三分支流道和四分支流道均平行设置。
13、在一些优选实施方案中，所述流道层还设有第一连接通道和第二连接通道；所述第一连接通道的两端分别与所述进样流道和第一流道的头端连通，所述第二连接通道的两端分别与所述出样流道和第二流道的头端连通。
14、在一些优选实施方案中，所述进样流道和出样流道平行设置，且与所述流道层的上表面平行；所述第一连接通道和第二连接通道平行设置，且与所述流道层的上表面垂直。
15、在一些优选实施方案中，所述流道层的下表面设有镶嵌槽，用于容纳检测层；所述第一流道和第二流道设于所述镶嵌槽的槽底。
16、在一些优选实施方案中，所述流道层、检测层和电极层可拆卸连接。
17、在一些优选实施方案中，所述微流控芯片还包括若干连接件；所述流道层、检测层和电极层均设有若干相互对应的固定孔，各所述连接件与各所述固定孔可拆式连接。
18、在一些优选实施方案中，所述检测电极组件包括工作电极、对电极和参比电极。
19、在一些优选实施方案中，所述流道层和检测层的材料选自聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯中的一种。
20、在一些优选实施方案中，所述流道层和检测层的连接方式选自光固化紫外胶键合、环氧胶键合或等离子体键合。
21、在一些优选实施方案中，所述第一流道和第二流道的深度为1～5mm。
22、在一些优选实施方案中，所述贯穿检测腔为椭圆形。
23、在一些优选实施方案中，所述电极层的基材可选用印制电路板、pet或陶瓷。
24、本专利技术第二方面提供一种离子检测系统，包括至少一个所述的微流控芯片，还包括循环缓冲装置；所述循环缓冲装置包括循环泵和与所述循环泵连通的第一循环管路和第二循环管路，所述第一循环管路连通所述进样通道，所述第二循环管路连通所述出样管路。
25、在一些优选实施方案中，芯片还包括进样管和控制阀；所述进样管与所述第一循环管路连通，所述控制阀设于所述进样管。
26、本专利技术第三方面提供所述的多通道微流控芯片在离子检测中的用途，尤其是在重金属离子检测中的用途。
27、如上所述，本专利技术的多通道微流控芯片和离子检测系统，主要具有以下有益效果：
28、1)本专利技术提供了一种低成本模块化的多通道微流控芯片，可以通过单个微流控芯片内置多通道或多个微流控芯片的组合，配合针对性不同的检测复合电极实现多参数并行检测；通过替换检测复合电极组件可以实现灵活、快捷、低成本的多参数检测。
29、2)本专利技术的微流控芯片制作材料和工艺成本低、结构高度集成化、组装简便、易于拆卸替换、易于批量制造，可以作为一次性耗材使用，并通过预修饰电极、预标定、在检测池中预填充标准品简化检测流程与检测耗时。
30、3)专利技术的微流控芯片可以根据不同的待测离子，定制不同的复合电极组件，选择不同的工作电极材料、电极修饰物与修饰方法，实现模块化的离子检测。
31、4)本专利技术的微流控芯片可以通过多通道并行检测避免交叉污染和响应信号相互干扰。
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【技术保护点】
1.一种多通道微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片(100)由上至下依次包括流道层(1)、检测层(2)和电极层(3)；
2.根据权利要求1所述的多通道微流控芯片，其特征在于，所述检测层(2)设有第一贯穿检测腔(21)和第二贯穿检测腔(22)；
3.根据权利要求2所述的多通道微流控芯片，其特征在于，所述第一主干流道(111)和所述第二主干流道(121)平行设置；
4.根据权利要求1所述的多通道微流控芯片，其特征在于，所述流道层(1)还设有第一连接通道(15)和第二连接通道(16)；所述第一连接通道(15)的两端分别与所述进样流道(13)和第一流道(11)的头端连通，所述第二连接通道(16)的两端分别与所述出样流道(14)和第二流道(12)的头端连通。
5.根据权利要求4所述的多通道微流控芯片，其特征在于，所述进样流道和出样流道平行设置，且与所述流道层(11)的上表面平行；所述第一连接通道和第二连接通道平行设置，且与所述流道层(11)的上表面垂直。
6.根据权利要求1所述的多通道微流控芯片，其特征在于，还包括如下技术特征中
7.根据权利要求6所述的多通道微流控芯片，其特征在于，技术特征a2)中，所述微流控芯片还包括若干连接件；所述流道层(1)、检测层(2)和电极层(3)均设有若干相互对应的固定孔(18)，各所述连接件与各所述固定孔(18)可拆式连接。
8.一种离子检测系统，至少包括一个如权利要求1～7任一项所述的微流控芯片(100)，还包括循环缓冲装置；所述循环缓冲装置包括循环泵(201)和与所述循环泵(201)连通的第一循环管路(202)和第二循环管路(203)，所述第一循环管路(202)连通所述进样通道(13)，所述第二循环管路(202)连通所述出样管路(14)。
9.根据权利要求8所述的离子检测系统，其特征在于，还包括进样管(301)和控制阀(302)；所述进样管(301)与所述第一循环管路(201)连通，所述控制阀(302)设于所述进样管。
10.如权利要求1～7任一项所述的多通道微流控芯片、或所述权利要求8或9所述的离子检测系统在离子检测中的用途。
...【技术特征摘要】
1.一种多通道微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片(100)由上至下依次包括流道层(1)、检测层(2)和电极层(3)；
2.根据权利要求1所述的多通道微流控芯片，其特征在于，所述检测层(2)设有第一贯穿检测腔(21)和第二贯穿检测腔(22)；
3.根据权利要求2所述的多通道微流控芯片，其特征在于，所述第一主干流道(111)和所述第二主干流道(121)平行设置；
4.根据权利要求1所述的多通道微流控芯片，其特征在于，所述流道层(1)还设有第一连接通道(15)和第二连接通道(16)；所述第一连接通道(15)的两端分别与所述进样流道(13)和第一流道(11)的头端连通，所述第二连接通道(16)的两端分别与所述出样流道(14)和第二流道(12)的头端连通。
5.根据权利要求4所述的多通道微流控芯片，其特征在于，所述进样流道和出样流道平行设置，且与所述流道层(11)的上表面平行；所述第一连接通道和第二连接通道平行设置，且与所述流道层(11)的上表面垂直。
6.根据权利要求1所述的多通道微流...
【专利技术属性】
技术研发人员：梁丽娟，齐同，孙赫彬，赵建龙，
申请(专利权)人：上海前瞻创新研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：
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