65]2)制备显色剂琼脂糖凝胶
[0066]先制备3wt%的低熔点琼脂糖溶液，然后在配制好的显色剂溶液中加入低熔点琼脂糖混匀(显色剂溶液与琼脂糖溶液的体积比为1:3)，上述混合溶液在低温时会很快形成凝胶，因此使用移液器移取2 μ L混合溶液，利用表面张力将溶液悬停在枪头位置，靠近冰盒凝固为胶状，然后将该凝胶置于反应腔室内。
[0067]进样池中放置一块用打孔器制作的直径5mm玻璃纤维滤纸，然后用氧等离子清洗处理上层PDMS结构光滑面，与芯片结构表面永久键合，完成一次性芯片制备。将上述芯片用塑料薄膜包裹，放在IMPa真空下15min，抽出芯片残余气体。
[0068]实施例2、利用实施例1中微流控检测芯片检测水样中的亚硝酸根的含量
[0069]采用实施例1中的微流控芯片，按照如下步骤检测水样中的亚硝酸根的含量:
[0070](I)进样:取出真空封装的水质检测微流控芯片，在进样池中添加200 μ L亚硝酸根质量浓度为0.lmg/L亚硝酸钠标准水溶液；标准溶液充满进样池后，用针头挑破进样池的密封塑料薄膜，标准溶液自动进入所述进样池内，标准溶液沿着主微流道和两侧的支微流道进入反应腔室内，标准溶液中的亚硝酸根与所述显色剂N- (1-萘基)-乙二胺发生显色反应。
[0071](2)拍照:将上述水质检测微流控芯片在静止状态下放置15分钟，拆除密封塑料薄膜。将芯片水平置于白纸上，底层玻璃面在最下方，使用手机从芯片竖直方向上对芯片显色位置进行拍照，得到显色照片，如图4所示，光线折射原理如图3所示。
[0072](3)数据处理和计算
[0073]在每个反应腔室对应的照片中选取非反光或阴影处的0.5mmX0.5mm(为显色区域截面积的1/9，如图4(a)中的方框选定的区域)的矩形区域为分析区域，对区域进行RGB三原色分析，分别计算红绿蓝光的光强值，由于亚硝酸根与琼脂糖凝胶的显色反应的波长范围为540nm，接近绿光区域，确定原色类型为绿色，取绿色光强，分别对所述反应腔室和所述残液腔室在照片中的区域进行RGB三原色分析，取绿色光强值，将每个添加有待测物质的标准溶液的反应腔室在照片中的选定的区域的绿色的光强值，记为Gl ;将所述残液腔室在照片中的区域的绿色的光强值，记为GO ;
[0074](4)更换所述待测水样标准溶液的浓度分别为0.2mg/L、0.5mg/L、lmg/L和2mg/L(均为亚硝酸根的质量体积浓度)，重复步骤(I)-步骤(3)，以所述待测水样标准溶液的浓度Cl为横坐标，该浓度下的log(Gl/G0)为纵坐标，制作标准曲线，如图5所示。
[0075](5)将所述待测物质的标准溶液替换为待测水样，重复步骤(I)-步骤(3)，根据所述待测水样的光强值和步骤(4)所述标准曲线，即可得到所述待测水样中待测物质的浓度。
[0076]由图5可以看出，Cl与log(Gl/G0)呈负相关。本发明芯片和方法可用于水质中亚硝酸盐的浓度的检测，光强对数值与样品浓度在O?2mg/L的范围内呈现良好线性关系。
[0077]为进一步确定方法测试的准确性，对一实验室的未知水样进行了亚硝酸盐含量的测定，并与传统的测定亚硝酸盐含量的分光光度法进行了比较。通过该芯片测试出水样的浓度为0.257mg/L，分光光度法测定的水样浓度为0.254mg/L，二者测试结果基本相同。由于传统的分光光度法的检测范围为0-0.02mg/L，当浓度较高时需要试验稀释倍数才能最终测试出亚硝酸盐浓度，而芯片测试的方法最高可测试到2mg/L，并且测试方法简单，省时省力。
【主权项】
1.一种微流控芯片，其特征在于:它包括依次叠加且密封配合的上层盖片、中间层和下层垫片； 所述上层盖片上设有一进样孔； 所述中间层包括进样池、反应腔室和残液腔室；所述进样池与所述进样孔连通，且位置对应；所述进样池与所述残液腔室之间由一主微流道连通；所述主微流道向外延伸出若干对支微流道，每个所述支微流道的端部与所述反应腔室连通； 所述下层垫片是由透明的材料制作的。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于:所述上层盖片的厚度为2?5mm;所述进样孔和所述进样池的体积之和为所述中间层中所述反应腔室、所述主微流道、所述支微流道和所述残液腔室的体积之和的1.1?1.5倍；所述进样孔为圆柱形通孔，直径为4 ?8mm ； 所述中间层的厚度为2?5_ ;所述进样池为圆柱形凹槽，直径为4?8_ ;所述主微流道为立方体形，长度为1.5?4cm，宽度和高度为0.2?Imm ;所述支微流道垂直于所述主微流道设置；每个所述支微流道为立方体形，长度为2?5mm，宽度和高度为0.1?0.5mm ;所述反应腔室为圆柱形腔室，直径为I?4mm ;所述反应腔室内添加有显色剂；所述残液腔室为圆柱形腔室，直径为4?8mm ； 所述透明的材料为玻璃、石英或塑料。3.根据权利要求1或2所述的微流控芯片，其特征在于:所述支微流道的个数为4?8个；所述支微流道对称分布与所述主微流道的两侧；所述支微流道之间的垂直距离为3?5mm ο4.根据权利要求2或3所述的微流控芯片，其特征在于:所述显色剂为液态时，所述显色剂加入之后通过下述I)或2)固定在所述反应腔室内:1)将所述显色剂在添加之后进行蒸发干燥；2)所述显色剂以显色剂琼脂糖凝胶的形式存在，所述琼脂糖凝胶为将显色剂加入琼脂糖溶液中后固化得到；每个所述反应腔室内所述显色剂和所述琼脂糖的加入量为0.5?2 μ L ;所述琼脂糖溶液的质量浓度为3%?4%。5.根据权利要求1-4中任一项所述的微流控芯片，其特征在于:所述进样池内铺设有一滤纸，所述滤纸的直径与所述进样池的直径相同；所述微流控芯片还包括一塑料膜，贴合在所述微流控芯片的外表面；所述微流控芯片内部处于真空状态，在IMPa真空条件下抽真空5?20min后得到。6.一种用于水质检测的装置，其特征在于:它包括权利要求2-5中任一项所述的微流控芯片和照相设备。7.利用权利要求2-5中任一项所述微流控芯片或权利要求6所述装置对水质进行检测的方法，它包括如下步骤: (1)将待测物质的标准溶液注入所述进样池内，所述标准溶液中的待测物质与所述显色剂发生显色反应；将所述待测物质的标准溶液的浓度，记为Cl; (2)沿竖直方向，对所述芯片进行拍照，得照片； (3)对所述照片中的显色区域进行RGB三原色分析，分别计算红绿蓝光的光强值，根据所述显色反应的波长范围，确定原色类型；分别对所述反应腔室和所述残液腔室在照片中的区域进行RGB三原色分析，计算所述原色类型的光强值，将每个添加有所述待测物质的标准溶液的反应腔室在照片中的区域的所述原色类型的光强值，记为Gl ;将所述残液腔室在照片中的区域的所述原色类型的光强值，记为GO ; (4)更换所述待测水样标准溶液的浓度，重复步骤(I)-步骤(3)，以所述待测物质标准溶液的浓度Cl为横坐标，该浓度下的log(Gl/G0)为纵坐标，制作标准曲线； (5)将所述待测物质的标准溶液替换为待测水样，重复步骤(I)-步骤(3)，根据所述待测水样的光强值和步骤(4)所述标准曲线，即可得到所述待测水样中待测物质的浓度。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于:步骤(I)中，所述待测物质的标准溶液的注入量为0.1?0.5mL ?’步骤(5)中，所述水样的注入量为0.1?0.5mL。9.根据权利要求7或8所述的方法，其特征在于:步骤(2)中，在加入所述待测物质的标准溶液或所述水样10?20min后，对所述芯片进行拍照。10.根据权利要求7-9中任一项所述的方法，其特征在于:步骤(3)中，在进行RGB三原色分析时，所述照片中的区域为矩形区域，每个所述区域的大小为每个所述反应腔室或所述残液腔室对应在照片中的面积的1/4?1/16 ;所述区域为非反光区或阴影处。
【专利摘要】本发明公开了一种水质检测方法及其专用微流控芯片。该微流控芯片，它包括依次叠加且密封配合的上层盖片(1)、中间层(2)和下层垫片(3)；上层盖片(1)上设有一进样孔(4)；中间层包括进样池(5)、反应腔室(6)和残液腔室(7)；进样池(5)与进样孔(1)连通，且位置对应；进样池(5)与残液腔室(7)之间由一主微流道(8)连通；主微流道(8)向外延伸出若干对支微流道(10)，每个支微流道的端部连通反应腔室(6)；下层垫片(3)是由透明的材料制作的。本发明微流控芯片方便大众使用，易于“互联网+”推广；显色芯片与检测器件分离，易与移动设备和物联网集成；可实现多指标检测。
【IPC分类】G01N21/25
【公开号】CN105115911
【申请号】CN201510599468
【发明人】李冰, 邱勇, 周方明, 丁宇焜
【申请人】清华大学
【公开日】2015年12月2日
【申请日】2015年9月18日