一种以微流控芯片为载体的微型电化学检测装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种以微流控芯片为载体的微型电化学检测装置，包括：微流控芯片、托盘、电机及电化学检测装置；所述电化学检测装置与所述电机相连以控制转速；所述微流控芯片嵌入所述托盘中；所述托盘中部插入电机转轴；所述电机旋转时所述托盘带动所述微流控芯片旋转。本发明专利技术的基于离心力驱动的微流控芯片及其托盘，用于待测液体的预处理及短时储存，结合所述电化学检测装置中微处理器、检测电极、恒电位电路、电流‑电压转换电路及多档位放大电路，可以快捷、方便、准确地检测出某种物质的含量。

【技术实现步骤摘要】
一种以微流控芯片为载体的微型电化学检测装置
本专利技术属于生物化学
，具体涉及一种以微流控芯片为载体的微型电化学检测装置。
技术介绍
中国当前面临着较为严重的水质污染问题，据美国《科学》(《Science》)杂志论文显示，中国约有1958万人生活在水砷污染高风险地区。目前在中国国内进行一次单项指标的水样检测的费用大约在500-1000元，个人往往难以负担如此高昂的检测成本，民用水质检测领域还停留在检测pH、硬度等基础指标，而对检测水中各种毒害离子领域还是空白。通过循环伏安法这一普适的、快捷的、准确的电化学检测方法可以达成单次对某种特定物质浓度的检测，查阅文献可以获得表征该物质的特定电压值，在该特定电压值附近设置扫描电压，获得在该电压下得特征电流，即可和该物质浓度的标准曲线进行比较，获取浓度。目前循环伏安法的实现仍需要依托大型的电化学工作站，实验条件较为严格且需要专业技术人员，所以迫切需要一种便携、低成本、高精度、易操作的装置。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服现有技术中的上述缺陷，提出一种以微流控芯片为载体的微型电化学检测装置，通过所述的微流控芯片和电化学检测装置可以快捷、方便、准确地检测出某种物质的含量。本专利技术采用如下技术方案：一种以微流控芯片为载体的微型电化学检测装置，包括：微流控芯片、托盘、电机及电化学检测装置；所述电化学检测装置与所述电机相连以控制转速；所述微流控芯片嵌入所述托盘中；所述托盘中部插入电机转轴；所述电机旋转时所述托盘带动所述微流控芯片旋转；所述微流控芯片包括黏合在一起的下部基片、修饰有功能性镂空的中部叠层和修饰有功能性镂空的上部盖板；所述微流控芯片从上至下包括注液孔、粗流线管路、孵育室、毛细阀流线管路和检测室；所述粗流线管路连接所述注液孔与孵育室，所述毛细阀流线管路连接所述孵育室与检测室；所述电化学检测装置包括外壳、检测电极、恒电位电路、电流-电压转换电路、多档位放大电路和微处理器；所述外壳内部为空腔，所述恒电位电路、电流-电压转换电路、多档位放大电路和微处理器设置在所述空腔中；所述检测电极悬挂在装置外壳外且与所述检测室和所述恒电位电路的输入分别相连；所述恒电位电路的输出与所述电流-电压转换电路的输入相连；所述电流-电压转换电路的输出与所述多档位放大电路的输入相连；所述微处理器与多档位放大电路的输出相连以对信号进行处理。优选的，所述微流控芯片的制备方法包括：选用2mm厚度的聚甲基丙烯酸甲酯作为微流控芯片的制作材质，使用激光刻蚀的方式刻蚀出所述下部基片、修饰有功能性镂空的中部叠层和修饰有功能性镂空的上部盖板；刻蚀完毕后使用质量分数为15％的乙腈的乙醇溶液作为黏合剂将下部基片、中部叠层和上部盖板黏合在一起组成微流控芯片；将黏合完毕的微流控芯片置于0.2MPa、110℃条件下高压热合40分钟。优选的，所述上部盖板覆盖有铝膜。优选的，所述注液孔半径为2mm；所述粗流线管路的宽度为1mm；所述毛细阀流线管路宽度为100μm。优选的，所述托盘使用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料制作。优选的，所述检测电极为丝网印刷电极，基底材质为聚对苯二甲酸乙二醇酯；导电材料为银；工作电极材料为碳，参比电极材料为银，对电极材料为碳。优选的，所述微控制器与所述恒电位电路相连以控制加载在所述检测电极上的电压强度。优选的，所述微控制器与所述多档位放大电路相连还用于控制不同的脉冲输入与进行多档位切换。优选的，所述电化学检测装置还包括显示屏；所述显示屏安装在所述外壳表面；所述显示屏与所述微处理器相连以显示检测到的电压值。优选的，所述电化学检测装置还包括控制按键；所述控制按键安装在所述外壳表面；所述控制按键与所述微处理器相连以启动控制。由上述对本专利技术的描述可知，与现有技术相比，本专利技术具有如下有益效果：(1)本专利技术一种以微流控芯片为载体的微型电化学检测装置，携带方便，可以快捷、方便、准确地检测出某种物质的含量；装置外壳及装载微流控芯片的托盘选用丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料作为材料，便于采用3D打印的方式制作，降低成本；(2)本专利技术制作的微流控芯片，所选材料为可塑性强、价格低廉的聚甲基丙烯酸甲酯；包括注液孔、粗流线管路、孵育室、毛细阀流线管路和检测室五个功能性组块，用于待测液体的预处理及短时储存，其中的注液孔为待测液体注入位置，设计宽度为1mm的粗流线管路可以使得待测液体顺利流入孵育室，孵育室为待测液体检测前做特殊处理的场所、在孵育室中可以提前放置冻干形态的细菌或者其他化学物质，设计宽度为100μm的毛细阀流线管路可以起到微阀门的作用、防止待测液在预处理完毕或电机打开之前流入检测室，其表面覆盖的铝膜可以防止芯片在使用前受到污染、待测液体受到光照因素的影响；(3)本专利技术的电化学检测装置包括检测电极、恒电位电路、电流-电压转换电路和多档位放大电路；所述恒电位电路可以保证在进行电化学检测的过程中工作电极与对电极之间的电势差不会受到待测液体中相关具有氧化性或还原性的物质的影响；所述电流-电压转换电路可以将极易受到干扰的微小电流信号转换为可以稳定传递的微小电压信号；所述多档位放大电路可根据实际情况通过微处理器调控模拟开关的开合接入不同大小的电阻来调节电压信号的不同放大倍数；检测电极选用丝网印刷电极，具有体积小、便于携带、可直接插入所述检测室从而进行快速检测的优点。以下结合附图及实施例对本专利技术作进一步详细说明，但本专利技术的一种以微流控芯片为载体的微型电化学检测装置不局限于实施例。附图说明图1为本专利技术装置的修饰有功能性镂空的上部盖板的结构示意图；图2为本专利技术装置的修饰有功能性镂空的中部叠层的结构示意图；其中2(a)表示修饰有注液孔、粗流线管路、孵育室、毛细阀流线管路和检测室组块的中部叠层；2(b)表示只修饰有检测室组块的中部叠层；图3为本专利技术装置的下部基片的结构示意图；图4为本专利技术装置微流控芯片与托盘组合结构图；图5为本专利技术装置的电化学检测装置的电路连接示意图结构框图；图6为本专利技术装置的恒电位电路的电路图；图7为本专利技术装置的电流-电压转换电路的电路图；图8为本专利技术装置的多档位放大电路的电路图；图9为本专利技术装置对水中砷酸根离子检测结果图。具体实施方式本专利技术公开了一种适用于各种可以为电化学检测方法所检出的物质的检测装置，使得通过本专利技术所述的以微流控芯片为载体的微型电化学检测装置可以快捷、方便、准确地检测出某种物质的含量，本领域技术人员可以借鉴本文内容，适当改进相关工艺参数以达到不同的检测目的。需要特别指出的是，所有类似的替换和改动对本领域技术人员来说是显而易见的，它们都被视为包括在本专利技术范围之内。为了使本专利技术的目的、技术方案更加清楚，下面结合附图及实施实例，对本专利技术进行详细的说明。应当指出的是，此处所描述的具体实施实例仅仅用以解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，相关人员明显能再不脱离本
技术实现思路
、精神和范围内对本文所述的方法和应用进行改动或适当变更与组合，来实现和应用本专利技术。本专利技术一种以微流控芯片为载体的微型电化学检测装置包括基于离心力驱动的微流控芯片、托盘15、电机及电化学检测装置。参见图1至图4所示，所述微流控芯片及其托盘15，用于待测液体的预处理及短时储存，所述微流控芯片包括：下部基片、修饰有功能性镂空的中部叠层和修饰有功能性镂空的上本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种以微流控芯片为载体的微型电化学检测装置，其特征在于,包括：微流控芯片、托盘、电机及电化学检测装置；所述电化学检测装置与所述电机相连以控制转速；所述微流控芯片嵌入所述托盘中；所述托盘中部插入电机转轴；所述电机旋转时所述托盘带动所述微流控芯片旋转；所述微流控芯片包括黏合在一起的下部基片、修饰有功能性镂空的中部叠层和修饰有功能性镂空的上部盖板；所述微流控芯片从上至下包括注液孔、粗流线管路、孵育室、毛细阀流线管路和检测室；所述粗流线管路连接所述注液孔与孵育室，所述毛细阀流线管路连接所述孵育室与检测室；所述电化学检测装置包括外壳、检测电极、恒电位电路、电流‑电压转换电路、多档位放大电路和微处理器；所述外壳内部为空腔，所述恒电位电路、电流‑电压转换电路、多档位放大电路和微处理器设置在所述空腔中；所述检测电极悬挂在装置外壳外且与所述检测室和所述恒电位电路的输入分别相连；所述恒电位电路的输出与所述电流‑电压转换电路的输入相连；所述电流‑电压转换电路的输出与所述多档位放大电路的输入相连；所述微处理器与多档位放大电路的输出相连以对信号进行处理。

【技术特征摘要】
1.一种以微流控芯片为载体的微型电化学检测装置，其特征在于,包括：微流控芯片、托盘、电机及电化学检测装置；所述电化学检测装置与所述电机相连以控制转速；所述微流控芯片嵌入所述托盘中；所述托盘中部插入电机转轴；所述电机旋转时所述托盘带动所述微流控芯片旋转；所述微流控芯片包括黏合在一起的下部基片、修饰有功能性镂空的中部叠层和修饰有功能性镂空的上部盖板；所述微流控芯片从上至下包括注液孔、粗流线管路、孵育室、毛细阀流线管路和检测室；所述粗流线管路连接所述注液孔与孵育室，所述毛细阀流线管路连接所述孵育室与检测室；所述电化学检测装置包括外壳、检测电极、恒电位电路、电流-电压转换电路、多档位放大电路和微处理器；所述外壳内部为空腔，所述恒电位电路、电流-电压转换电路、多档位放大电路和微处理器设置在所述空腔中；所述检测电极悬挂在装置外壳外且与所述检测室和所述恒电位电路的输入分别相连；所述恒电位电路的输出与所述电流-电压转换电路的输入相连；所述电流-电压转换电路的输出与所述多档位放大电路的输入相连；所述微处理器与多档位放大电路的输出相连以对信号进行处理。2.如权利要求1所述的一种以微流控芯片为载体的微型电化学检测装置，其特征在于，所述微流控芯片的制备方法包括：选用2mm厚度的聚甲基丙烯酸甲酯作为微流控芯片的制作材质，使用激光刻蚀的方式刻蚀出所述下部基片、修饰有功能性镂空的中部叠层和修饰有功能性镂空的上部盖板；刻蚀完毕后使用质量分数为15％的乙腈的乙醇溶液作为黏合剂将下部基片、中部叠层和上部盖板黏合在一起组成微流控芯片；将黏合完毕的微流...

【专利技术属性】
技术研发人员：方柏山，梁杨，刘仍伟，
申请(专利权)人：厦门大学，
类型：发明
国别省市：福建,35