[发明专利]一种基于微流控芯片技术新型的镉柱还原系统及其加工方法

权利要求书

1.一种基于微流控芯片技术的新型镉柱还原系统，其特征在于：所述系统由芯片基片、镉片以及芯片盖片三层结构组成，芯片基片上刻有凹槽，所述镉片内嵌在芯片基片的凹槽中，在所述芯片基片和镉片上刻制相互连接的微通道；所述芯片盖片位于芯片基片的上面并与芯片基片密封在一起，芯片盖片上设置有通孔，所述通孔与芯片基片和镉片上的微通道相连。

2.根据权利要求1所述的基于微流控芯片技术的新型镉柱还原系统，其特征在于：所述芯片基片由高分子聚合物材料制成，

3.一种如权利要求1或2所述的基于微流控芯片技术的新型的镉柱还原系统的加工方法，其特征在于包括下列步骤：

1)凹槽加工及清洗：选取平整的聚合物芯片基材，借助激光雕刻机或数控机床在基材表面加工一个1-3mm深的矩形凹槽，用乙醇、异丙醇依次冲洗带有凹槽的基片，清洗过程中在凹槽中滴入氯仿、正己烷有机溶剂对凹槽进行轻微腐蚀，去除凹槽内的毛刺，坑洼，用蒸馏水冲洗干净并用氮气吹干；

2)镉片清洗及嵌入：根据凹槽尺寸切割出一块高纯镉片，用280目砂纸打磨镉片使之平整并尽可能接近凹槽尺寸，随后将镉片置于异丙醇溶液中去除表面油污，随后置于3mmol/L的盐酸溶液中浸泡3-5分钟去除表面氧化物，清洗后氮气吹干嵌入预制的凹槽中，用平整的抛光金属板覆盖置于层压机中，在30-60℃条件，100-150N/cm²的压力下预压20-30分钟实现平整化，平整后用填充胶将镉片和芯片之间的缝隙填充满，并用擦去表面剩余的胶；

3)微通道加工：待填充胶固化后，利用激光雕刻机或数控机床以镉片芯片基片为一个整体，在镉片和芯片上刻制一定图案的微通道并在盖片上钻出进样孔；

4)封接：在镉片表面没有图案处涂敷一层填充胶，与经过清洗的芯片盖片对齐置于层压机中热压封接或溶剂辅助封接，所述填充胶为3-8g聚甲基丙烯酸甲酯粉末溶于100ml氯仿中，静置10分钟后搅匀。

4.根据权利要求3所述的基于微流控芯片技术的新型镉柱还原系统的加工方法，其特征在于：所述镉片上刻制的微通道宽深比不小于3，微通道宽度不小于150μm。

5.根据权利要求3所述的基于微流控芯片技术的新型镉柱还原系统的加工方法，其特征在于：所述镉片上微通道的图案包括蛇形混合、分开重整昆合、混沌流混合在内的所有二维的微流控混合形式，所述镉片上微通道的图案和长度由待测样品中硝酸盐的浓度决定，硝酸盐浓度越高，混合图案形式越复杂，混合长度越长。

6.一种如权利要求1或2所述的基于微流控芯片技术的新型镉柱还原系统的使用方法，其特征在于包括下列步骤：第一次使用时的活化方法、样品测试以及镉柱失活后的再生方法，其中，第一次使用前的活化方法包括下列步骤：用微量泵向镉片微通道中依次注入异丙醇和1-2mol/L盐酸溶液，停留20-60s，并以超纯水冲洗干净，随后向微通道中注入5mmol/L硫酸铜溶液，充满后停留20-30s，此步骤重复3-5次至用肉眼观察到微通道中覆满均匀的黑色物质，随后依次用超纯水和氯化铵缓冲液速度冲洗2-3分钟，冲洗后以100-300μl/min的速度注入硝酸盐活化液，注入时间1-2分钟，使镉柱充分活化，最后以氯化铵缓冲液冲洗并封存。

7.根据权利要求6所述的基于微流控芯片技术的新型镉柱还原系统的使用方法，其特征在于：所述氯化铵缓冲液为10g氯化铵固体溶于1000ml水中，以氨水调节pH值至9.0。

8.根据权利要求6所述的基于微流控芯片技术的新型镉柱还原系统的使用方法，其特征在于：硝酸盐活化液为以氯化铵缓冲液为基体配置的浓度为1.5mg/L的硝酸钾溶液。

9.根据权利要求6所述的基于微流控芯片技术的新型的镉柱还原系统的使用方法，其特征在于：所述样品测试包括下列步骤：待测含有硝酸盐的样品以100-300μl/min的速度注入镉柱还原系统，如硝酸盐浓度较高，超过活化液硝酸盐浓度(1.5mg/L)则需待样品充满镉片上微通道时停留30-120s，实现硝酸盐的充分还原。使用完毕后用氯化铵缓冲液冲洗1-2min，并以氯化铵缓冲液封存。

10.根据权利要求6所述的基于微流控芯片技术的新型的镉柱还原系统的使用方法，其特征在于：所述镉柱失活后的再生方法包括下列步骤：向镉柱中依次注入5mmol/L硫酸铜溶液，停留2分钟，2mol/L盐酸溶液，停留3min，再次注入5mmol/L硫酸铜溶液，停留6分钟，实现再生，最后用氯化铵缓冲液冲出并封存。