本技术介绍了一种新型微流控芯片,具备精确控制样品注入量的进样模块,以及微储液混合模块,实现硒样品与硫脲、盐酸等的微混合。芯片还包括硫脲在线预还原模块,通过加热和制冷反应生成硒化氢气体,并集成半导体制冷模块以精确控制温度,优化反应过程。最终,收集模块收集生成的硒化氢气体,有效缩短硒元素合成还原时间,提升效率。
背景技术
以微机电系统(MEMS)的微细加工技术为基础的微流控芯片技术(Microfluidics)是一种将生物、化学、医学分析过程中的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上的技术,能够自动完成分析全过程,微混合作为微流控芯片技术(Microfluidics)中的一种核心技术,已经成为微量元素的测定和反应合成的关键技术,其通过微通道及微柱障碍物等在微米至纳米级别的空间内精确操控流体的反应合成,从而实现对微量元素含量的高效、准确测定。
近年来,针对微流控芯片的在线联用技术研究主要有微混合器件进行高效微混合后以实现后续的反应检测。其中对于痕量元素(如硒元素)快速测定方法主要由电化学方法、电子活化法、荧光光度法、电感耦合等离子体质谱法、原子光谱法等。如对于硒元素的快速测定常采用玻璃烧杯作为容器,在第一个玻璃烧杯中加入消解后的含硒样品、HCL及硫脲后,通过烧杯底部的半导体电子制冷器进行混合反应,将混合反应后的样品转入第二个烧杯中,再加入Ar和KBH4后超声混合器进行预还原生成硒化氢气体。微混合结束后的硒化氢气体进入气液分离器以实现硒元素的测定。上述硒元素测定方法存在测定值受干扰严重、操作繁琐和成本较高的问题,因为在进行混合反应还原时,需要两个玻璃烧杯进行实验,使用半导体电子制冷器和超声混合器辅助,这样使得成本升高、操作难度增大;混合反应后的样品需要辅助容器进行转移,转移过程中存在干扰,干扰测定值的准确性,样品的形态也会加大转移的难度。
基于上述存在的问题,以微流控技术为基础。深入开展微混合芯片上在线联用技术的研究对于实现高效痕量元素测定在生物、化学分析等领域的应用具有十分重要的意义。实现微流控芯片——原子荧光在线联用一体化集成实现痕量元素(如硒)快速检测的一个关键因素就是如何有效地实现样品微混合和微反应,这直接关系到后续痕量元素能否高效检测。如样品混合不彻底使得后续反应不充分无法获取所需样品或者所获样品量不充足,也无法进行还原反应生成硒化氢气体。
实现思路