近年来，随着工业化的迅速发展，企业生产排放的毒害污染物也越来越多，使环境遭受到前所未有的污染破坏威胁。尤其是冶金、电子、皮革等生产加工企业，排放的废弃物中含有大量的重金属污染物。这些重金属污染物通过食物链在生物体内有蓄积作用，危害极大。基于环境保护及人类健康的需要，对环境中的重金属污染物的定量检测十分必要。目前，现行的重金属离子检测技术方法主要有AAS、AFS、ICP-MS、ASV等，都依赖精密仪器和大型实验室支持完成，所需的设备体积大，耗能高，价格昂贵，运行操作复杂，对使用环境要求高，不能在简易条件下使用，难以满足对环境中重金属离子进行快速现场、实时在线监测的需求。所以，研制自动化程度高、消耗试剂量少、操作维护简便的便携式重金属离子快速检测技术设备，有重要的现实意义。微流控芯片检测技术是分析科学家在20世纪90年代提出的微全分析系统（Miniaturized Total Analysis Systems，μ-TAS）理念上发展起来的现代分析化学新兴、前沿技术之一，又叫Lab-on-a-chip，是借助微机电、微加工技术，将分析试验的反应、分离、检测全过程集成在一块微小芯片上的化学集成技术。其技术的高度集成性、低污耗性、便捷性使它在生化分析测试领域，具有非常好的应用前景。但实际上，由于传统的微流控芯片技术，包括C4D微流控芯片检测技术在内，都一直受几个瓶颈问题的困扰，使这项技术在实际应用中没有实质性的进展。问题汇总起来主要有以下4点：（1）加工制作芯片的技术过于复杂、专业，导致芯片价格昂贵；（2）进样技术困难，及进样与信号接口无统一标准，芯片与外围设备接口不通用，没有统一标准，难以实现工业化，芯片不能成为廉价的一次性消耗产品；（3）过于追求芯片构造尺度上的微型化，而忽视了应用功能本身的需求；（4）C4D微流控芯片的电导检测的信号较弱，不利于定量检测。本研究在传统的C4D微流控芯片技术基础上，利用现代电子制造技术组建进样与信号源、检测模块，与激光刻蚀微加工技术制作PMMA材料的微流控芯片，建立了水质重金属离子Cd2+的微流控自动检测技术方法与系统。具体工作包括以下7个方面的：（1）选择PMMA为芯片制作材料，采用普通激光雕刻机快速打印刻蚀芯片通道、反应单元，热合方法封装芯片；（2）不再局限于传统微流控芯片的单一微小化尺寸概念，引入MESO芯片尺寸（0.1～10mm），放大芯片通道与面积尺寸，降低了芯片制作难度，缩短周期，提高成品率，使性能满足C4D方法的水质检测毫克级需求；（3）采用聚酰胺-环氧树脂胶修饰芯片反应单元微通道内壁，形成电泳双电层，提高C4D芯片电泳分离性能；（4）以现有普通医用注射器接口为芯片进出样标准接口，进样方式可以兼容手、自动进样，增加了芯片系统的便捷可靠性；（5）独特的可插拔芯片固定插座专利设计，通过金属触点方式为芯片提供与外设之间的电信号传输，无尾线连接，从而使芯片变成可随时插接更换的一次性耗材，改变了芯片的使用方式，大大提高了芯片的通用性；（6）改C4D芯片为对夹式电极设置，提高检测信号强度，增强到原来的2～3倍；（7）自设计加工完成C4D芯片检测所需的电泳高压直流电源模块、多通道进样微流泵模块的微型便携化研制。实验从EDTA、PAN、Cadion-Triton100、MES-L-His四种经典的Cd2+选择性络合物中优化选择Cadion-Triton100为Cd2+的C4D微流控芯片电导检测背景缓冲液，pH=10时，对于范围0.5～20mmol/L内的Cd2+、Na+、Cl-、SO2-4四种离子，在20min内可以同时完成定量检测，Cd2+的最低检出限为0.05mmol/L。完成的C4D检测系统微型化检测处理模块全部设备（含芯片、总电源）总体积不超过20cm×20cm×28cm，微型化高压直流输出：0～30000V，0.5mA（Max），微调步进5V；独立四通道微流控泵体积微小，流速适中，为0.1～5ml/min。本研究完成了C4D微流控芯片的加工制作及其对水中Cd2+检测系统的初步设计和应用，建立了一种基本规模可运行、实用廉价的水质C4D微流控芯片检测系统。设备实验材料的总体成本约2.5万元，只有目前专业设备的1/10～1/40；检测结果准确可靠，达到预期实验设计目的。