CN110006882B - 一种检测水体中氮磷含量的微流控芯片及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种检测水体中氮磷含量的微流控芯片及检测方法。该微流控芯片包括由上到下依次设置的上层、隔膜层、下层、支撑层，并且，所述上层、隔膜层、下层和支撑层均为圆形；其中：所述上层设有上层试剂注入口、N个上层混合腔、N个上层消解腔、N个上层显色腔；所述下层设有下层试剂注入口、N个下层混合腔、N个下层消解腔、N个下层显色腔、参比池；所述上层试剂注入口与所述上层试剂注入口的位置重叠并通过隔膜层分隔。本发明还提供了利用上述微流控芯片检测水体中氮磷含量的检测方法。本发明的微流控芯片可以实现不同浓度消解液的快速、便捷、可控配制。

Description

一种检测水体中氮磷含量的微流控芯片及检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测水体中氮磷含量的微流控芯片及检测方法，属于微流控芯片技术领域。

背景技术

大量生活污水、农田排水或工业废水排入水体，使水中氮、磷含量增加，生物或微生物类大量繁殖，消耗水中溶解氧，使水体质量恶化。另外，湖水、水库、养殖废水、海水等不同水源中的总氮总磷含量差别也很大，目前还没有一套标准的检测方法适用于各种水体的氮磷检测。其中，消解液中过硫酸钾和氢氧化钠的加入量及加入比例，关系到水样的消解程度及测试结果的准确性，对于不同来源的水样所含的氮磷存在形态均不一样，因此，消解液的配方也是不同的。

目前常规的操作基本是在国标GB 11894-89和GB11893-89的基础上按照经验进行适度优化，变化范围小、选取点少，代表性差，易遗漏重要信息；另外，每个样品需要单独处理、单独检测、分析，工作量大。介于此，研发一种新型的处理及检测方法对提高水中氮磷检测效率将具有重要意义。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种检测水体中氮磷含量的微流控芯片及检测方法，利用该微流控芯片可实现消解液的批量、快速、精确配制以及水样品批量、快速消解、反应，相应的检测方法具有工艺简单、快速、高效、试剂用量少等优点。

为达到上述目的，本发明提供了一种检测水体中氮磷含量的微流控芯片，其中，该微流控芯片包括由上到下依次设置的上层、隔膜层、下层、支撑层，并且，所述上层、隔膜层、下层和支撑层均为圆形；其中：

所述上层设有上层试剂注入口、N个上层混合腔、N个上层消解腔、N个上层显色腔，所述上层试剂注入口处设有相应的上层储液池，其中，所述上层混合腔、上层消解腔、上层显色腔围绕所述上层试剂注入口等距离分布，并且，每一个所述上层混合腔与所述上层试剂注入口通过等高等宽等长的微通道连接，N个上层消解腔通过等高等宽等长的微通道串联在一起并且在其串联微通道上设有至少一个消解液注入口，N个上层显色腔通过等高等宽等长的微通道串联在一起并且在串联微通道上设有至少一个显色液注入口；

所述下层设有下层试剂注入口、N个下层混合腔、N个下层消解腔、N个下层显色腔、参比池，所述下层试剂注入口处设有相应的下层储液池，其中，所述下层混合腔、下层消解腔、下层显色腔围绕所述下层试剂注入口等距离分布，相应的下层混合腔、下层消解腔、下层显色腔通过等高等长的微通道串联在一起并连接至所述下层试剂注入口，并且，连接所述下层试剂注入口与不同的下层混合腔的微通道的宽度不同；所述参比池设于所述下层的任意空白位置；

所述上层试剂注入口与所述下层试剂注入口的位置重叠并通过隔膜层分隔，相应的上层混合腔与下层混合腔的位置重叠并且通过隔膜层分隔，相应的上层消解腔与下层消解腔的位置重叠并且通过隔膜层分隔，相应的上层显色腔与下层显色腔的位置重叠并且通过隔膜层分隔。

本发明的微流控芯片分为四层，即上层（又称第1层）、隔膜层（又称第2层）、下层（又称第3层）、支撑层（又称第4层），其中，上层和下层设有相应的微通道，隔膜层用于将上层和下层相应的部分分隔开，支撑层用于支撑上层、下层以及隔膜层。

本发明的微流控芯片可以通过以下方式制备：利用画图软件设计芯片，并通过微加工技术在芯片基材上加工上微通道及各个功能单元，然后将隔膜复合在上层和下层之间，再将复合物置于支撑层之上。4层基片可利用现有的微加工技术进行封装，组装成微流控芯片。

本发明的微流控芯片的各个部分可以相同或不同的材质制成，优选地，所述上层和下层的材质为聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚碳酸酯（PC）、聚四氟乙烯（PTFE）、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、玻璃、不锈钢、铝和硅片中的一种或两种以上的组合。

在本发明的微流控芯片中，上层和下层相应的试剂注入口、混合腔、消解腔、显色腔分别组成进样单元、混合单元、消解单元和显色单元。在使用过程中，上层的试剂注入口与下层的试剂注入口预先通过隔膜层分隔开（粘结、密封第1层和第3层基片），在需要时通过外力将隔膜破坏，从而实现两层试剂注入口的连通，混合腔、消解腔、显色腔同样如此。

根据本发明的具体实施方案，微流控芯片中的混合单元、消解单元和显色单元所包括的混合腔、消解腔、显色腔的数量（即N的取值）可以根据需要进行设置，N的取值可以为大于等于2的整数，优选为8、16、24、32、64或128，但不限于此。

根据本发明的具体实施方案，优选地，该微流控芯片还包括对应于下层的每个腔室的换能器以及相应的控制系统；更优选地，所述换能器设于所述支撑层的外部；更优选地，所述换能器的频率为20-500KHz，功率为10-100W。换能器用于实现不同腔室的液体的混合。换能器用于产生超声波，利用超声波一方面可以促进流体混合，另一方面促进化学反应，所以只要对应于下层的每个混合腔或者消解腔、或者显色腔即可。控制系统用于控制换能器的工作功率、时间等，需要单独设计，放在微流控芯片外。

根据本发明的具体实施方案，相互之间通过微通道连接在一起的混合腔、消解腔、显色腔称为相应的混合腔、消解腔和显色腔，或者三者的组。

在微流控芯片中，优选地，相应的上层混合腔、上层消解腔、上层显色腔设置在所述上层的同一半径上。

在微流控芯片中，优选地，相应的下层混合腔、下层消解腔、下层显色腔设置在所述上层的同一半径上。

在微流控芯片中，优选地，所述上层混合腔、上层消解腔、上层显色腔围绕所述上层试剂注入口等距离分布是指相邻上层混合腔相互之间的直线距离相等，相邻上层消解腔相互之间的直线距离相等，相邻上层显色腔相互之间的直线距离相等，每一个所述上层混合腔、每一个所述上层消解腔、每一个所述上层显色腔与所述上层试剂注入口的直线距离相等；即，所有的上层混合腔、所述的上层消解腔、所有的上层显色腔分别位于以试剂注入口为圆心的、不同半径的圆周上，并且，在该圆周上等距离分布。优选地，连接N个所述上层消解腔的微通道组成一个圆形，连接N个所述上层显色腔的微通道组成一个圆形。

在微流控芯片中，优选地，所述下层混合腔、下层消解腔、下层显色腔围绕所述下层试剂注入口等距离分布是指相邻下层混合腔相互之间的直线距离相等，相邻下层消解腔相互之间的直线距离相等，相邻下层显色腔相互之间的直线距离相等，每一个所述下层混合腔、每一个所述下层消解腔、每一个所述下层显色腔与所述下层试剂注入口的直线距离相等；即，所有的下层混合腔、所述的下层消解腔、所有的下层显色腔分别位于以试剂注入口为圆心的、不同半径的圆周上，并且，在该圆周上等距离分布。

在微流控芯片中，腔室可以设有相应的溢流口，用于使过量的液体流出相应的腔室。优选地，每一个上层混合腔、每一个下层混合腔、每一个下层消解腔、每一个下层显色腔分别设有相应的溢流口；串联上层消解腔的微通道上设有至少一个溢流口；串联上层显色腔的微通道上设有至少一个溢流口。

在微流控芯片中，上层之上的微通道具有相同的高度和宽度，优选地，位于上层的微通道的高度为100-3000微米，宽度为100-3000微米。

在微流控芯片中，下层之上的微通道具有相同的高度，但是其宽度有所变化，优选地，优选地，位于下层的微通道的高度为100-3000微米，宽度为100-3000微米，并且，连接所述下层试剂注入口与不同的下层混合腔的各条微通道的宽度梯级增加50-200微米，例如：连接所述下层试剂注入口与不同的下层混合腔的各条微通道的宽度按照顺时针的顺序梯级增加50-200微米。

在微流控芯片中，各条微通道的长度可以根据需要设置，例如：在上层之中，连接上层试剂注入口与上层混合腔的微通道的长度为2000微米，连接各个上层消解腔的微通道的长度为3.2厘米，连接各个上层显色腔的微通道的长度为7.8厘米；在下层之中，连接下层试剂注入口与下层混合腔的微通道的长度为2厘米，连接下层混合腔与下层消解腔的微通道的长度为2厘米，连接下层消解腔与下层显色腔的微通道的长度为2厘米。

本发明还提供了一种利用上述微流控芯片检测水体中氮磷含量的检测方法，其包括以下步骤：

（1）灌注氢氧化钠：将氢氧化钠从上层试剂注入口加入到上层储液池，盖上密封盖，使氢氧化钠在离心力的驱动下注入到每一个上层混合腔；

（2）灌注过硫酸钾：破坏所述上层试剂注入口与下层试剂注入口之间的隔膜，注入过硫酸钾，盖上密封盖，使过硫酸钾在离心力的驱动下注入到每一个下层混合腔；由于连接下层试剂注入口和下层混合腔的微通道的尺寸不同，呈连续梯级变化，在相同的离心力下，注入下层混合腔的过硫酸钾的量也呈梯级变化；优选地，离心力对应的离心转速为20-150转/分；

（3）不同比例的过硫酸钾和氢氧化钠的快速混合：破坏每一对相应的上层混合腔和下层混合腔之间的隔膜，使过硫酸钾和氢氧化钠混合，得到消解液，由于过硫酸钾的量呈梯级变化，混合后的过硫酸钾和氢氧化钠的比例也呈梯级连续变化；优选地，过硫酸钾和氢氧化钠混合的时间为5-60s；优选通过换能器实现过硫酸钾和氢氧化钠的快速混合；

（4）灌注水样品：通过水样品注入口利用注射泵或注射器将待消解水样品注入每一个的上层消解腔，密封水样品注入口；优选地，注射泵或注射器的流速为0.5-2 ml/min；

（5）水样品和消解液的混合：使消解液在离心力驱动下注入到相应的下层消解腔之中，破坏每一对上层消解腔和下层消解腔之间的隔膜，使待消解水样品和消解液接触混合；优选地，水样品和消解液混合的时间为5-60s；优选通过换能器实现水样品和消解液的混合；

（6）消解：将所述微流控芯片置于紫外环境、微波环境或者高温压力环境中，在适当条件下进行消解处理，得到消解液；消解可采用微波消解、紫外消解、高温消解，不局限于某种具体的消解方式；

（7）检测总氮：利用紫外可见分光光度计对经过消解处理的微流控芯片中的样品中的总氮含量进行定量检测；

（8）注入钼酸铵溶液：通过显色液注入口将钼酸铵溶液注入每一个上层显色腔，密封显色液注入口；

（9）显色反应：利用离心力使消解液转移至每一个下层显色腔中，破坏每一对上层显色腔和下层显色腔之间的隔膜，使钼酸铵溶液与消解液混合、反应；优选地，离心力对应的离心转速为20-1000转/分；

（10）检测总磷：利用紫外可见分光光度计对经过消解处理的微流控芯片中的样品中的总磷含量进行定量检测。

本发明的技术方案具有以下有益效果：

（1）本发明的微流控芯片可以实现不同浓度消解液的快速、便捷、可控配制。

（2）本发明的微流控芯片尺寸可调、通道结构可设计、可随时根据实验条件灵活改动。

（3）本发明的检测方法可批量、快速筛选、优化实验条件，从传统的每个样品几个小时将为一批量样品仅需几分钟，检测效率大大提高。

（4）本发明的检测方法不同于传统的工艺，利用微流控芯片减少了化学试剂的使用，工艺路线简单，大大降低了检测成本，实现了高效率、低能耗、低试剂消耗、低排放、低污染。

附图说明

图1为实施例1的微流控芯片的示意图。

图2为超声混合系统控制系统的示意图。

图3为水体中N、P含量吸光度结果。

具体实施方式

为了对本发明的技术特征、目的和有益效果有更加清楚的理解，现对本发明的技术方案进行以下详细说明，但不能理解为对本发明的可实施范围的限定。

实施例1

本实施例提供了一种微流控芯片，其结构如图1所示，该微流控芯片包括：上层（第1层）、隔膜层（第2层）、下层（第3层）、支撑层（第4层）等四层，均为圆形；其中：

上层和下层各设有8通道，即8组混合腔、消解腔、显色腔以及相应的微通道；

上层之中设有一个位于圆心的上层试剂注入口11并设有相应的上层储液池；8个上层混合腔14分别通过等宽等高等长的微通道171与上层试剂注入口11连接，分别设有相应的溢流口181，并且，相邻上层混合腔14相互之间的直线距离相等，8个上层混合腔14在一个圆周上均匀分布，相邻的连接上层试剂注入口11与上层混合腔14的微通道的夹角为45°；8个上层消解腔15通过等高等宽等长的微通道172串联在一起并且在其串联微通道172上设有一个水样品注入口12，上述串联微通道172和8个上层消解腔15形成一个闭合的圆，8个上层消解腔15在该圆上等距均匀分布，其中1个上层消解腔15设有溢流口182；8个上层显色腔16通过等高等宽的微通道173串联在一起并且在其串联微通道173上设有一个水样品显色液注入口13，上述串联微通道173和8个上层显色腔16形成一个闭合的圆，8个上层显色腔16在该圆上等距均匀分布，其中1个上层显色腔16设有溢流口183；相应的上层混合腔14、上层消解腔15、上层显色腔16设置在以上层试剂注入口11为圆心的圆的同一半径上；上层的各条微通道的宽度为100微米，高度为100微米；连接上层试剂注入口11与上层混合腔14的微通道171的长度为2厘米，连接各个上层消解腔15的微通道172的长度为3.2厘米，连接各个上层显色腔16的微通道173的长度为7.8厘米；

下层之中设有一个位于圆心的下层试剂注入口31并设有相应的下层储液池；8个下层混合腔34分别通过等高等长不等宽的微通道371与下层试剂注入口31连接，分别设有相应的溢流口381，并且，相邻下层混合腔34相互之间的直线距离相等，8个下层混合腔34在一个圆周上均匀分布，相邻的连接下层试剂注入口31与下层混合腔34的微通道371的夹角为45°；8个下层消解腔35通过等高等宽等长的微通道372与相应的下层混合腔34连接在一起，并且每个下层消解腔35均设有溢流口382，相邻的连接下层消解腔35与下层混合腔34的微通道372的夹角为45°；8个下层显色腔36通过等高等宽等长的微通道373与相应的下层消解腔35连接在一起，并且每个下层显色腔36均设有溢流口383，相邻的连接下层显色腔36与下层消解腔35的微通道373的夹角为45°；相应的下层混合腔34、下层消解腔35、下层显色腔36设置在以下层试剂注入口31为圆心的圆的同一半径上；下层的各条微通道的高度为100微米，连接下层试剂注入口31与不同的下层混合腔34的微通道371的宽度不同，从50微米至400微米按顺时针方向以50微米的级差递增；连接下层消解腔35与下层混合腔34的微通道、连接下层显色腔36与下层消解腔35的微通道的宽度均为100微米；连接下层试剂注入口31与下层混合腔34的微通道371的长度为2厘米，连接下层混合腔34与下层消解腔35的微通道372的长度为2厘米，连接下层消解腔35与下层显色腔36的微通道373的长度为2厘米；下层还设有参比池39，设于任意空白位置；

上层试剂注入口11与下层试剂注入口31的位置重叠并通过隔膜层分隔，相应的上层混合腔14与下层混合腔34的位置重叠并且通过隔膜层分隔，相应的上层消解腔15与下层消解腔35的位置重叠并且通过隔膜层分隔，相应的上层显色腔16与下层显色腔36的位置重叠并且通过隔膜层分隔；

上层、下层是利用激光雕刻技术将相应的腔室、注入口、溢流口等结构雕刻到PMMA基板上而得到的；隔膜层（第2层）为双面胶，支撑层（第4层）为PMMA板，作为支撑板，采用热压方式将各层粘结、封合成芯片。

在支撑层下面对应于混合腔、消解腔和显色腔的位置处固定相应的换能器（如图2所示），并附有相应的控制线路410、411、412，每一类的功能腔的换能器采用串联方式，通过控制换能器工作程序，包括频率、时间、功率，促使溶剂的混合及发生化学反应。

本实施例还提供了一种利用上述微流控芯片检测水体中氮磷含量的检测方法，其包括以下步骤：

（1）灌注氢氧化钠：将2 mL质量浓度为5%的氢氧化钠溶液从上层试剂注入口11加入到上层储液池，盖上密封盖，使氢氧化钠在离心力（转速50转/分）的驱动下注入到每一个上层混合腔14；

（2）灌注过硫酸钾：破坏上层试剂注入口11与下层试剂注入口31之间的隔膜，注入2mL质量浓度为5%的过硫酸钾溶液，盖上密封盖，使过硫酸钾在离心力（转速50转/分）的驱动下注入到每一个下层混合腔34；由于连接下层试剂注入口31和下层混合腔34的微通道371的尺寸不同，呈连续梯级变化，在相同的离心力下，注入下层混合腔34的过硫酸钾的量也呈梯级变化；

（3）不同比例的过硫酸钾和氢氧化钠的快速混合：破坏每一对相应的上层混合腔14和下层混合腔34之间的隔膜，启动控制线路410，调节换能器（频率20kHz，功率5W）进行30s的处理，使过硫酸钾和氢氧化钠混合均匀，得到不同配比的消解液（碱性过硫酸钾）；

（4）灌注水样品：通过水样品注入口12利用注射器或注射泵将待消解水样品（氮磷混合标准溶液，每升溶液中含氮1.0 mg，含磷0.08 mg）注入每一个的上层消解腔15，密封水样品注入口12；

（5）水样品和消解液的混合：使消解液在离心力（转速100转/分）驱动下注入到相应的下层消解腔35之中，破坏每一对上层消解腔15和下层消解腔35之间的隔膜，启动控制线路411调节换能器频率（频率20kHz，功率5W）进行30s的处理，使待消解水样品和消解液接触混合；

（6）消解：将微流控芯片置于紫外灯下进行5分钟的消解处理，得到消解液；

（7）检测总氮：利用紫外可见分光光度计对经过消解处理的微流控芯片中的样品中的总氮含量进行定量检测，测试在220nm和275nm波长处的吸光度值；

（8）注入钼酸铵溶液：通过显色液注入口13将钼酸铵溶液注入每一个上层显色腔16，密封显色液注入口13；

（9）显色反应：利用离心力（转速150转/分）使消解液转移至每一个下层显色腔36中，破坏每一对上层显色腔16和下层显色腔36之间的隔膜，启动控制线路412调节换能器频率（频率20kHz，功率5W）进行30s的处理，使钼酸铵溶液与消解液充分混合、反应5分钟；

（10）检测总磷：利用紫外可见分光光度计对经过消解处理的微流控芯片中的样品中的总磷含量进行定量检测，测试在700nm处的吸光度值。检测结果如图3所示，其中，横坐标是“连接下层试剂注入口与不同的下层混合腔的微通道的宽度”。图3的结果给出了消解不同量级N、P的水样品最佳的消解液配比（氢氧化钠和过磷酸钾的配比）。测定N含量时需要在碱性条件下进行，而测定P含量时需要在酸性环境下进行，由于采取的是N、P测试串联连续进行，所以氢氧化钠的量一定要控制好，不能太少也不能过多，否则会影响测试结果的准确性，而通过采用本实施例1的梯级结构调控消解液配比（即过硫酸钾和氢氧化钠的梯级比例）能够很好地满足上述要求。综合N、P检测结果，当通道371的宽度为250微米时获得的消解液配比是最佳配比。

实施例2

本实施例采用实施例1所提供的微流控芯片检测水体中氮磷含量的检测方法，不同之处在于：紫外灯下消解15min后测试总氮含量，测试总磷含量时换能器的频率为100kHz，功率为20W，处理时间为30s，结果如图3所示，综合N、P检测结果，当通道371的宽度为200微米时获得的消解液配比是最佳配比。

实施例3

本实施例采用实施例1所提供的微流控芯片检测水体中氮磷含量的检测方法，不同之处在于：氮磷混合标准溶液为每升溶液中含氮3.5 mg，含磷0.4 mg；紫外灯下消解15min后测试总氮含量；测试总磷含量时换能器的频率为150 kHz，功率为30W，处理时间为30s，确定该样品浓度下消解液的最佳配比，或者最佳配比范围，结果如图3所示，综合N、P检测结果，当通道371的宽度为200微米时获得的消解液配比是最佳配比。

实施例4

本实施例采用实施例1所提供的微流控芯片检测水体中氮磷含量的检测方法，不同之处在于：氮磷混合标准溶液为每升溶液中含氮0.1mg，含磷0.3 mg；测试总磷含量时换能器的频率为100 kHz，功率为30W，处理时间为30s，确定该样品浓度下消解液的最佳配比，或者最佳配比范围，结果如图3所示，综合N、P检测结果，当通道371的宽度为200微米时获得的消解液配比是最佳配比。

实施例5

本实施例采用与实施例1所提供的微流控芯片相似的微流控芯片检测水体中氮磷含量的检测方法，不同之处在于：设计的芯片为3通道，下层（第3层）从下层试剂注入口至下层混合腔的微通道宽度为200微米，混合腔至消解腔、消解腔至显色腔的连接微通道的宽度为100微米，高度为100微米；通入标准浓度水样品（N浓度：2.3 mg/L；P浓度：0.3mg/L）；紫外灯下消解15min后测试总氮含量；测试总磷含量时换能器的频率为150 kHz，功率为20W，处理时间为30s，测试待测水样的总氮磷浓度，计算3次测试结果的平均值，结果如表1所示。

实施例5的目的是测试该芯片的稳定性，因此固定消解液配比，设计三通道，比较3组测试结果的稳定性；通过与用传统方法的测试结果对比，证明该芯片及测试方法的准确性。

对比例1

按照国标GB 11894-89和国标GB 11893-89的方法测试实施例5所用水样，测试氮磷含量，结果如表1所示。

表1 水体中N、P含量吸光度结果

从表1结果可以看出：本发明的方法具有与传统方法同样好的测试准确度和精确度。

Claims (10)

1.一种检测水体中氮磷含量的微流控芯片，该微流控芯片包括由上到下依次设置的上层、隔膜层、下层和支撑层，其特征在于，所述上层、隔膜层、下层和支撑层均为圆形；其中：

所述上层设有上层试剂注入口、N个上层混合腔、N个上层消解腔、N个上层显色腔；所述上层试剂注入口处设有相应的上层储液池，其中，所述上层混合腔、上层消解腔、上层显色腔围绕所述上层试剂注入口等距离分布，并且，每一个所述上层混合腔与所述上层试剂注入口通过等高等宽等长的微通道连接，N个所述上层消解腔通过等高等宽等长的微通道串联在一起并且在其串联微通道上设有至少一个水样品注入口，N个所述上层显色腔通过等高等宽等长的微通道串联在一起并且在串联微通道上设有至少一个显色液注入口；

所述下层设有下层试剂注入口、N个下层混合腔、N个下层消解腔、N个下层显色腔、参比池，所述下层试剂注入口处设有相应的下层储液池，其中，所述下层混合腔、下层消解腔、下层显色腔围绕所述下层试剂注入口等距离分布，相应的下层混合腔、下层消解腔、下层显色腔通过等高等长的微通道串联在一起并连接至所述下层试剂注入口，并且，连接所述下层试剂注入口与不同的下层混合腔的各条微通道的宽度按照顺时针的顺序梯级增加50-200微米；所述参比池设于所述下层的任意空白位置；

所述上层试剂注入口与所述下层试剂注入口的位置重叠并通过隔膜层分隔，相应的上层混合腔与下层混合腔的位置重叠并且通过隔膜层分隔，相应的上层消解腔与下层消解腔的位置重叠并且通过隔膜层分隔，相应的上层显色腔与下层显色腔的位置重叠并且通过隔膜层分隔。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述N为大于等于2的整数。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，该微流控芯片还包括对应于下层的每个腔室的换能器以及相应的控制系统；

优选地，所述换能器设于所述支撑层的外部；

优选地，所述换能器的频率为20-500KHz，功率为10-100W。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，相应的上层混合腔、上层消解腔、上层显色腔设置在所述上层的同一半径上；相应的下层混合腔、下层消解腔、下层显色腔设置在所述下层的同一半径上。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述上层混合腔、上层消解腔、上层显色腔围绕所述上层试剂注入口等距离分布是指相邻上层混合腔相互之间的直线距离相等，相邻上层消解腔相互之间的直线距离相等，相邻上层显色腔相互之间的直线距离相等，每一个所述上层混合腔、每一个所述上层消解腔、每一个所述上层显色腔与所述上层试剂注入口的直线距离相等；优选地，连接N个所述上层消解腔的微通道组成一个圆形，连接N个所述上层显色腔的微通道组成一个圆形；

所述下层混合腔、下层消解腔、下层显色腔围绕所述下层试剂注入口等距离分布是指相邻下层混合腔相互之间的直线距离相等，相邻下层消解腔相互之间的直线距离相等，相邻下层显色腔相互之间的直线距离相等，每一个所述下层混合腔、每一个所述下层消解腔、每一个所述下层显色腔与所述下层试剂注入口的直线距离相等。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，每一个上层混合腔、每一个下层混合腔、每一个下层消解腔、每一个下层显色腔分别设有相应的溢流口；串联上层消解腔的微通道上设有至少一个溢流口；串联上层显色腔的微通道上设有至少一个溢流口。

7.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述上层和下层的材质为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷、玻璃、不锈钢、铝和硅片中的一种或两种以上的组合。

8.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，位于所述上层的微通道的高度为100-3000微米，宽度为100-3000微米。

9.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，位于所述下层的微通道的高度为100-3000微米，宽度为100-3000微米。

10.一种利用权利要求1-9任一项所述的微流控芯片检测水体中氮磷含量的检测方法，其包括以下步骤：

(1)灌注氢氧化钠：将氢氧化钠从上层试剂注入口加入到上层储液池，盖上密封盖，使氢氧化钠在离心力的驱动下注入到每一个上层混合腔；

(2)灌注过硫酸钾：破坏所述上层试剂注入口与下层试剂注入口之间的隔膜，注入过硫酸钾，盖上密封盖，使过硫酸钾在离心力的驱动下注入到每一个下层混合腔；由于连接下层试剂注入口和下层混合腔的微通道的尺寸不同，呈连续梯级变化，在相同的离心力下，注入下层混合腔的过硫酸钾的量也呈梯级变化；优选地，离心力对应的离心转速为20-150转/分；

(3)不同比例的过硫酸钾和氢氧化钠的快速混合：破坏每一对相应的上层混合腔和下层混合腔之间的隔膜，使过硫酸钾和氢氧化钠混合，得到消解液，由于过硫酸钾的量呈梯级变化，混合后的过硫酸钾和氢氧化钠的比例也呈梯级连续变化；优选地，过硫酸钾和氢氧化钠混合的时间为5-60s；优选通过换能器实现过硫酸钾和氢氧化钠的快速混合；

(4)灌注水样品：通过水样品注入口利用注射泵或注射器将待消解水样品注入每一个的上层消解腔，密封水样品注入口；优选地，注射泵或注射器的流速为0.5-2ml/min；

(5)水样品和消解液的混合：使消解液在离心力驱动下注入到相应的下层消解腔之中，破坏每一对上层消解腔和下层消解腔之间的隔膜，使待消解水样品和消解液接触混合；优选地，水样品和消解液混合的时间为5-60s；优选通过换能器实现水样品和消解液的混合；

(6)消解：将所述微流控芯片置于紫外环境、微波环境或者高温压力环境中，在适当条件下进行消解处理，得到消解液；

(7)检测总氮：利用紫外可见分光光度计对经过消解处理的微流控芯片中的样品中的总氮含量进行定量检测；

(8)注入钼酸铵溶液：通过显色液注入口将钼酸铵溶液注入每一个上层显色腔，密封显色液注入口；

(9)显色反应：利用离心力使消解液转移至每一个下层显色腔中，破坏每一对上层显色腔和下层显色腔之间的隔膜，使钼酸铵溶液与消解液混合、反应；优选地，离心力对应的离心转速为20-1000转/分；

(10)检测总磷：利用紫外可见分光光度计对经过消解处理的微流控芯片中的样品中的总磷含量进行定量检测。

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