微流控液液萃取-液液波导集成化检测系统及检测方法
【技术领域】
[0001] 本发明创造属于化学检测领域，具体地涉及一种采用微流控技术，将液液萃取和 液液波导检测集成化的检测系统和检测方法。
【背景技术】
[0002] 微流控技术由于具有样品用量少的优点，越来越在检测分析领域得到广泛的应 用。目前建立的微流控芯片液液萃取方法具有萃取试剂和样品消耗量仅为微升、皮升甚至 纳升级，萃取时间仅为几分钟甚至数秒的优点，而得到广泛的应用。但其存在的问题是:建 立的微流控芯片液液萃取方法通常是将萃取物从微通道中分离出来再进行下一步骤的检 测，也就是分析检测在芯片外进行，需要将萃取物引入到常规仪器中进行检测，这样仍需消 耗较多样品，而且试样在转移过程中，容易污染，极大地降低了微流控技术的优点，突显不 出微萃取的优势。
[0003] 液芯波导检测，能够有效增加吸收光程，在微流控分析系统中有良好的应用前景。 然而，由于常见非水溶剂的折射率大于待测物水溶液的折射率，使得难以形成以待测物水 溶液为液芯的液液光波导系统，同时由于难以形成清晰而稳定的两相界面、折射率差较小、 轴向检测时背景光干扰严重等原因，基于液芯/液层光波导的光学检测方法没有得到广泛 应用。
[0004] 吸收光度检测是最常用的检测技术之一，也是最早用于微全分析系统的检测技 术。但由于微流控芯片通道检测区的体积小、吸收光程短，故导致检测灵敏度低，严重制约 了吸收光度检测技术在微流控分析中的应用。
【发明内容】
[0005] 本发明创造的目的是提供一种将液液萃取和液液波导检测集成为一体，既提高了 萃取物质的富集倍数，又增加了有效光程，从而提高吸光度检测方法的灵敏度，同时也避免 了样品污染的微流控液液萃取-液液波导集成化检测系统。
[0006] 本发明创造的另一目的是提供一种微流控液液萃取-液液波导集成化检测方法。
[0007] 本发明创造采用的技术方案是:微流控液液萃取-液液波导集成化检测系统，由微 流控芯片、液液萃取系统和液液波导检测系统组成。
[0008] 所述的液液萃取系统是:萃取通道的入口端分别与注入离子液体的入口 I、注入含 有试样的无机盐溶液的入口 π和入口 m、注入不含试样的无机盐溶液的入口 iv和入口 v连 通;入口 I、入口 π、入口 m、入口 iv和入口 v分别连接一个注射器和注射栗，萃取通道置于 微流控芯片内，入口 I、入口 π、入口 m、入口 iv和入口 v的入口端设在微流控芯片表面。
[0009] 所述的液液波导检测系统是:设在微流控芯片内的直线型检测通道的入口端与萃 取通道的出口端连通，钨灯光源与入射光纤连接，入射光纤与入射端准直透镜连接并通过 入射光纤耦合器固定，入射端准直透镜与检测通道的入口端相对应;检测通道的出口端设 有两个出口，与检测通道的出口端相对应设有接收端准直透镜，接收端准直透镜与接收光 纤连接并通过入射光纤耦合器固定，接收光纤与光纤光谱仪连接。
[0010] 上述的微流控液液萃取-液液波导集成化检测系统，萃取通道由螺旋部和直线部 构成，直线部上设有交汇点A和B，入口 I设在直线部的延长线上，入口 π和入口 m对称设置 在直线部的两侧并分别从交汇点A处的两侧与交汇点A连通，入口IV和入口 V对称设置在直 线部的两侧并分别从交汇点B处的两侧与交汇点B连通。
[0011] 上述的微流控液液萃取-液液波导集成化检测系统，萃取通道的总长度为170-190mm;检测通道长度为12_14mm。
[0012]上述的微流控液液萃取-液液波导集成化检测系统，入口 I与交汇点A之间、入口 Π 和入口 ΙΠ 与交汇点A之间、入口 IV和入口 V与交汇点B之间的通道宽度为190-21 Ομπι;交汇点 Α和交汇点Β之间的通道宽度为580-620μπι;萃取通道和检测通道的宽度为780-820μπι;所有 通道的深度均为80-120μηι。
[0013] 上述的微流控液液萃取-液液波导集成化检测系统，萃取通道的出口端折转90°后 与直线型检测通道的入口端连接。
[0014] 上述的微流控液液萃取-液液波导集成化检测系统，入射光纤发出的光与检测通 道在一个水平面内，入射端准直透镜距离检测通道入口端5-9mm;接收端准直透镜对准检测 通道的出口端，距离检测通道的出口端l_3mm。
[0015] 上述的微流控液液萃取-液液波导集成化检测系统，入射光的入射角为13-15°。
[0016] -种微流控液液萃取-液液波导集成化检测方法，采用上述的微流控液液萃取-液 液波导集成化检测系统，包括如下步骤：
[0017] 1)将离子液体从入口 I的入口端注入，含有试样的无机盐溶液从入口 π和入口 m 的入口端注入，不含试样的无机盐溶液从入口 iv和入口 v的入口端注入。优选的，离子液 体，含有试样的无机盐溶液和不含试样的无机盐溶液的流速分别为4yL/min、10yL/min和4μ L/min〇
[0018] 2)离子液体、含有试样的无机盐溶液和不含试样的无机盐溶液，在萃取通道内形 成无机盐溶液-离子液体溶液-无机盐溶液的三相层流，在层流行进过程中，试样从两侧的 无机盐溶液相中被萃取到中间的离子液体相中。
[0019] 3)在萃取通道的螺旋部内，萃取完成后，在萃取通道的出口端，三相层流转过90° 角进入直线型检测通道。
[0020] 4)在检测通道内，作为液芯的离子液体相构成样品吸收池，打开钨灯光源，入射光 以13-15°的入射角照射液芯，采用吸光度检测方法进行检测。
[0021 ]上述的微流控液液萃取-液液波导集成化检测方法，所述的离子液体是溴化1-丁 基-3-甲基咪唑，所述的无机盐是Na2C〇3。
[0022]本发明创造中，为了建立用于吸收光度检测的液芯/液层光波导系统，利用离子液 体折射率高和萃取性能优异的特点，选取亲水性离子液体溴化1-丁基-3-甲基咪唑为萃取 剂和液芯，Na2C0 3溶液为包层溶液，在多相层流通道中实现了双水相萃取。将离子液体双水 相体系用于建立微流控多相层流系统，在微通道内形成无机盐溶液/离子液体溶液/无机盐 溶液的三相层流。选用折射率较大的亲水性离子液体为层流的液芯，溶有试样的无机盐溶 液在液芯的两侧，在层流过程中，试样从两侧的水相中被萃取到中间的离子液体相中。芯片 中螺旋形通道为萃取通道，萃取完成后，多相层流转过90°角进入相同宽度和深度的直线型 检测通道，即多相层流通道的下游设计为检测通道，采用吸光度检测方法，以检测通道的液 芯为样品吸收池。当入射光从检测通道的一端以一定角度照射时，由于内芯的折射率大于 外层溶液的折射率，入射光在离子液体和无机盐溶液的液液界面上发生全内反射，沿液芯 轴向传导，从而可以测定液芯中试样的吸光度。在该系统中，利用离子液体优异的萃取能 力，将试样从两侧的水相溶液中萃取到离子液体液芯中，不仅可以对试样起到一定的富集 作用，更重要的是能够构建液液光波导检测系统，不再受待测物水相溶液折射率小的限制。 而且该多相层流体系具有异常稳定的层流界面，几乎不受流速和通道长度的影响，这得益 于所选择的离子液体双水相体系。用于液芯波导时，由于两相界面为稳定的液面，具有光学 平滑性，将减少因折射和散射而导致的光损失。
[0023] 本发明创造的有益效果是：
[0024] 1.本发明创造，首次利用液液萃取和液芯波导技术，将萃取和检测集成在一个芯 片上，不仅简化了操作过程，避免了试样污染，而且减少了试样和试剂消耗。
[0025] 2.本发明创造，设计了双包层萃取体系，即离子液体两侧以含有待测试样的无机 盐溶液作为内包层，以不含待测试样的无机盐溶液作为外包层，完全解决了离子液体萃取 剂易贴壁流动的现象。
[0026] 3.液液萃取体系中萃取剂与待萃取物溶液之间往往存在不易形成稳定的层流，萃 取率低，萃取速率低的问题。本发明创造，具有较高的萃取率，选取亲水性离子液体溴化1 -丁基-3-甲基咪唑为萃取