一种流场形电极重金属离子微流控检测芯片制造技术

本实用新型专利技术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。

【技术实现步骤摘要】
一种流场形电极重金属离子微流控检测芯片
本技术属于电化学分析
，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。
技术介绍
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(Anodicstrippingvoltammatry，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。
技术实现思路
本技术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，本技术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电压，此时富集的金属单质M将重新被氧化成离子Mn+而溶出，记录电流与电位，得到图1中纵轴负区域的溶出伏安曲线，由溶出伏安曲线可得到峰值电流ip，在控制电解质底液、电极、加压参数等所有操作条件高度一致的前提下，每种金属都有特定的氧化或溶出峰电位，峰值电流ip的大小与待测溶液中该种金属离子的浓度呈线性正相关，据此对溶液中重金属含量进行定性和定量分析。本技术实施例的上述技术方案通过将微流控技术与ASV相结合，提供了重金属离子微流控检测芯片，再通过分析微流控芯片中薄层微通道内的流场设计三电极传感器的三个电极，使三个电极沿流场呈S形分布，形成具有流场型电极的重金属离子检测装置，其有益效果为：用于重金属离子检测，具有体积小，集成度高，便于携带及现场使用的特点；其三电极系统区别于传统的直线形或圆形等电极形状，可在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。附图说明图1为ASV检测原理示意图；图2为本技术实施例提供的流场形电极重金属离子微流控检测芯片的立体结构示意图；图3为图2所示流场形电极重金属离子微流控检测芯片的A-A剖视图；图4为图2所示流场形电极重金属离子微流控检测芯片的微通道内的S形流场示意图；图5为本技术实施例提供的流场形电极重金属离子微流控检测芯片的三电极传感器接口匹配USB接口的示意图。[主要元件符号说明]1-微流控单元；10-微通道；11-电极插槽；12-进液管道；13-出液管道；2-三电极传感器；20-底板；21-工作电极；22-辅助电极；23-参比电极；24-接口区；240-触脚；3-USB接口。具体实施方式为使本技术要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。本技术针对现有的问题，提供一种流场形电极重金属离子微流控检测芯片，用于ASV检测溶液中的重金属离子含量，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。为了实现上述技术方案，如图2至图4所示，本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，其由微流控单元1和三电极传感器2组成，其中：微流控单元1内部包含微通道10，微通道10的两端分别设置进液管道12和出液管道13；三电极传感器2包括卡片状的底板20及底板20上固定的三个电极，即工作电极21、辅助电极22和参比电极23；底板20一端设置为接口区24，三个电极引线端部的三个触脚240排列在接口区24内，三个触脚240用于分别与电化学工作站上的对应的电极连接端相连，由各电极连接端向辅助电极施加电压，同时检测电极回路间的电流；微通道10底部连通有匹配三电极传感器2的电极插槽11，三电极传感器2插入电极插槽11，三个电极进入微通道10中，接口区24留在电极插槽11之外；如图3所示，微流控单元1的微通道10为鞍形薄层，进液管道12和出液管道13分别连接在微通道10的两个鞍形端部，并沿与端部相切方向延伸，三个电极在微通道10内沿流场呈S形串联排布。微流控检测芯片作为微流控技术的应用，可有效克服传统ASV装置在检测中存在的缺陷。微流控技术的思想是将传统的经典分析方法和检测单元集成到一个装置中，从而将分析检测的各个过程按流程集合在一个芯片传感器中完成，其最终目标是构建一个以微流控芯片为基础的集成化学分析各个操作过程的芯片实验室。微流控装置中微通道的小尺度不仅使得分析设备在整体尺寸上微型化，也带来了很多微米和纳米效应，使其与传统的分析系统相比，分析性能有了显著的提高；随着微通道尺寸的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种流场形电极重金属离子微流控检测芯片，其特征在于，由微流控单元(1)和三电极传感器(2)组成，其中：/n所述微流控单元(1)内部包含微通道(10)，所述微通道(10)的两端分别设置进液管道(12)和出液管道(13)；所述三电极传感器(2)包括卡片状的底板(20)及所述底板(20)上固定的三个电极，即工作电极(21)、辅助电极(22)和参比电极(23)；所述底板(20)一端设置为接口区(24)，所述三个电极引线端部的三个触脚(240)排列在所述接口区(24)内；所述微通道(10)底部连通有匹配所述三电极传感器(2)的电极插槽(11)，所述三电极传感器(2)插入所述电极插槽(11)，所述三个电极进入所述微通道(10)中，所述接口区(24)留在所述电极插槽(11)之外；/n所述微流控单元(1)的所述微通道(10)为鞍形薄层，所述进液管道(12)和出液管道(13)分别连接在所述微通道(10)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(10)内沿流场呈S形串联排布。/n

【技术特征摘要】
1.一种流场形电极重金属离子微流控检测芯片，其特征在于，由微流控单元(1)和三电极传感器(2)组成，其中：
所述微流控单元(1)内部包含微通道(10)，所述微通道(10)的两端分别设置进液管道(12)和出液管道(13)；所述三电极传感器(2)包括卡片状的底板(20)及所述底板(20)上固定的三个电极，即工作电极(21)、辅助电极(22)和参比电极(23)；所述底板(20)一端设置为接口区(24)，所述三个电极引线端部的三个触脚(240)排列在所述接口区(24)内；所述微通道(10)底部连通有匹配所述三电极传感器(2)的电极插槽(11)，所述三...

【专利技术属性】
技术研发人员：洪颖，陈建松，黄娟，王金陵，丁友超，朱园园，钱斯，沈博人，
申请(专利权)人：金陵海关技术中心，江苏扬子检验认证有限公司，
类型：新型
国别省市：江苏;32