用于透明流体类食品检测的微流控芯片及制造方法

本发明涉及食品检测领域，尤其涉及一种用于透明流体类食品检测的微流控芯片及制造方法。

背景技术：

1、现如今，透明流体类食品质量检测主要是采用液相色谱-串联质谱法，其试验过程复杂，耗时长，所需仪器设备多，且结果的准确率较难验证和比较。因此，近红外光谱、表面增强拉曼光谱和电化学等多种食品安全检测手段也开始被广泛应用。当同时采用近红外光谱、表面增强拉曼光谱、电化学等多种分析手段，可实现对食品中蛋白质含量、抗生素含量以及重金属离子的安全检测。该法具有无损检测、易携带、操作简单、费用低廉、灵敏度高、适应性强等优点，适合于透明流体类中有害物质的快速测定。

2、目前，市面上流体类食品质量检测试剂盒往往只能检测样本中一种或一类有害物质，若要完成上述全部检测，需要复杂的检测步骤，从而消耗大量的人力和物力。另一方面，大部分关于透明流体类质量安全的光谱检测方法都无法完全控制检测时样本的厚度，这会导致光谱检测结果会出现一定误差。

技术实现思路

1、针对现有技术存在的问题，本发明提供一种用于透明流体类食品检测的微流控芯片及制造方法。

2、本发明提供一种用于透明流体类食品检测的微流控芯片，包括：由上到下依次固定的芯片盖板、第一中间层、第二中间层和电极层；所述芯片盖板包括第一进样孔和第二进样孔；所述第一中间层包括近红外光谱检测区，所述近红外光谱检测区一端与所述第一进样孔基于通道直连，另一端与所述第二进样孔共同通过第一电控阀门连接到混合通道，并经所述混合通道连接到过滤工作区；所述第二中间层包括与所述过滤工作区基于通道相连的拉曼光谱检测区，所述拉曼光谱检测区中设置存储槽，所述存储槽中存储拉曼光谱检测用纳米粒子，并通过第二电控电阀门基于通道连接到所述电极层；所述电极层包括与所述第二电控电阀门基于通道相连的电化学检测区，所述电化学检测区设有重金属检测的叉指电极；其中，所述近红外光谱检测区和所述拉曼光谱检测区以上的芯片空间由透明材质构成。

3、根据本发明提供的一种用于透明流体类食品检测的微流控芯片，所述芯片盖板、所述第一中间层和所述第二中间层的本体材质均为无色透明状物质；所述无色透明状物质包括聚二甲基硅氧烷、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、硅片、玻璃板或者亚克力板中的一种或多种。

4、根据本发明提供的一种用于透明流体类食品检测的微流控芯片，所述叉指电极的材质包括利用激光诱导所产生的石墨烯。

5、根据本发明提供的一种用于透明流体类食品检测的微流控芯片，所述混合通道为锥形螺旋通道，且靠近近红外检测区一端的直径大于靠近过滤工作区的一端。

6、根据本发明提供的一种用于透明流体类食品检测的微流控芯片，所述过滤工作区设有微米级别的滤网，并在所述滤网下方设有漏斗，所述漏斗末端基于通道连接至所述拉曼光谱检测区。

7、根据本发明提供的一种用于透明流体类食品检测的微流控芯片，所述第一电控阀门为磁吸的微阀结构；所述微阀结构包括t型阀芯，用于同时控制近红外光谱检测区流出的通道和第二进样孔流出的通道；所述阀芯槽孔由芯片盖板和第一中间层构成，阀芯槽孔整体高度大于阀芯高度，且阀芯槽孔宽度大于流出通道的截面直径。

8、根据本发明提供的一种用于透明流体类食品检测的微流控芯片，所述混合通道分布于所述第一中间层和所述第二中间层，相应地：所述第一中间层和第二中间层之间设有多个相同的微型自锁结构，所述第一中间层底部和所述第二中间层的顶部，分别设有自锁结构的齿或齿槽中的一个，齿和齿槽相互啮合固定；其中，所述微型自锁结构的数量包括四个。

9、根据本发明提供的一种用于透明流体类食品检测的微流控芯片，还包括贯穿于所述芯片盖板、所述第一中间层和所述第二中间层的定位销，所述芯片盖板、所述第一中间层和所述第二中间层设有用于安装所述定位销的定位孔；所述定位销包括锥形柱体和去除两端的球状头部，内部为空心结构；所述球状头部安装在所述第二中间层内部，所述锥形柱体小头朝下与所述球状头部固定，所述定位销的顶端低于所述芯片盖板。

10、本发明还提供一种上述用于透明流体类食品检测的微流控芯片制造方法，包括：用未固化的pdms涂抹各层连接部位；将第二中间层固定在电极层上；使第一中间层与第二中间层互相处于水平位置，并以相对方向互相重合，直至第一中间层与第二中间层的齿和齿槽啮合；将芯片盖板的定位孔对准第一中间层定位孔位置进行安装；将定位销的中心线对准芯片定位孔插入，旋转运动直至完全匹配。

11、根据本发明提供的一种用于透明流体类食品检测的微流控芯片制造方法，所述用未固化的pdms涂抹各层连接部位之前，还包括：由固体材料刻出锥形螺旋通道的模型，所述固体材料的熔点小于芯片材料；将所述模型放置在第一中间层和第二中间层之间的模版中；在浇铸、固化所述第一中间层和所述第二中间层后，重新加热芯片至所述固体材料熔点和所述芯片材料熔点之间的温度，使得芯片中的所述模型融化并导出芯片。

12、本发明提供的用于透明流体类食品检测的微流控芯片及制造方法，将近红外光谱检测、表面增强拉曼光谱以及电化学检测三种检测方法集成在同一片芯片上，仅通过一次检测物的添加、检测，便可得到三种检测结果，使芯片的检测范围扩大。此外，基于芯片两个光谱检测区的设计，以及通道的流体传输，可以实现样本的厚度控制，避免光谱检测结果出现误差。同时，该芯片其制作流程简单，可通过简单的操作实现精准的控制，得到准确的检测结果，从而可以提高用于透明流体类食品检测的效率并减少检测成本。

技术特征：

1.一种用于透明流体类食品检测的微流控芯片，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的用于透明流体类食品检测的微流控芯片，其特征在于，所述芯片盖板、所述第一中间层和所述第二中间层的本体材质均为无色透明状物质；

3.根据权利要求1所述的用于透明流体类食品检测的微流控芯片，其特征在于，所述叉指电极的材质包括利用激光诱导所产生的石墨烯。

4.根据权利要求1所述的用于透明流体类食品检测的微流控芯片，所述过滤工作区设有微米级别的滤网，并在所述滤网下方设有漏斗，所述漏斗末端基于通道连接至所述拉曼光谱检测区。

5.根据权利要求1所述的用于透明流体类食品检测的微流控芯片，其特征在于，所述第一电控阀门为磁吸的微阀结构；

6.根据权利要求1所述的用于透明流体类食品检测的微流控芯片，其特征在于，所述混合通道为锥形螺旋通道，且靠近近红外检测区一端的直径大于靠近过滤工作区的一端。

7.根据权利要求6所述的用于透明流体类食品检测的微流控芯片，其特征在于，所述混合通道分布于所述第一中间层和所述第二中间层，相应地：

8.根据权利要求7所述的用于透明流体类食品检测的微流控芯片，其特征在于，还包括贯穿于所述芯片盖板、所述第一中间层和所述第二中间层的定位销，所述芯片盖板、所述第一中间层和所述第二中间层设有用于安装所述定位销的定位孔；

9.一种基于权利要求8所述的用于透明流体类食品检测的微流控芯片的制造方法，其特征在于，包括：

10.根据权利要求9所述的用于透明流体类食品检测的微流控芯片制造方法，其特征在于，所述用未固化的pdms涂抹各层连接部位之前，还包括：

技术总结
本发明提供一种用于透明流体类食品检测的微流控芯片及制造方法，属于食品检测领域，该芯片包括：由上到下依次固定的芯片盖板、第一、二中间层和电极层；芯片盖板包括第一、二进样孔；第一中间层包括近红外光谱检测区，一端与第一进样孔基于通道直连，另一端与第二进样孔共同通过第一电控阀门连接到混合通道，并经混合通道连接到过滤工作区；第二中间层包括与过滤工作区基于通道相连的拉曼光谱检测区，其中设置拉曼光谱检测用纳米粒子存储槽，并通过第二电控电阀门基于通道连接到电极层；电极层包括与第二电控电阀门基于通道相连的叉指电极。该芯片一次检测物的添加便可得到三种检测结果，可以提高用于透明流体类食品检测的效率并减少检测成本。

技术研发人员：王巧华,王英力,王钰婕
受保护的技术使用者：华中农业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/12