一種多指標(biāo)檢測的微流控芯片的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及微流控芯片分析領(lǐng)域，尤其涉及一種用于多指標(biāo)檢測的微流控芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片又稱芯片實(shí)驗(yàn)室，指的是一種在一塊幾平方厘米的芯片上構(gòu)建的生物或化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。它把生物和化學(xué)領(lǐng)域中所涉及的反應(yīng)、分離、培養(yǎng)、分選、檢測等基本操作單元分別做成微/納米量級的構(gòu)件，集成到一塊很小的芯片上，由微通道形成網(wǎng)絡(luò)，以可控流體貫穿整個(gè)系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)常規(guī)生物或化學(xué)的各種功能。以生化樣品分析為目的而進(jìn)行的酶反應(yīng)、免疫反應(yīng)、PCR反應(yīng)、酶聯(lián)免疫分析等反應(yīng)都可在微流控芯片上實(shí)現(xiàn)。由于微流控芯片技術(shù)具有進(jìn)樣量小、集成度高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和高通量分析的特點(diǎn)，在微流控芯片上進(jìn)行生化反應(yīng)操作較常規(guī)的分析而言樣品前處理更方便、快速、成本低廉。而且，高特異性的生化反應(yīng)與微流控芯片強(qiáng)大的分離、檢測能力相結(jié)合將顯示出更為顯著的優(yōu)勢。
[0003]應(yīng)用微流控芯片進(jìn)行多指標(biāo)生化檢測時(shí)，由于檢測指標(biāo)的多樣性，需在芯片上設(shè)置多個(gè)供檢測反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)池對同一樣品進(jìn)行檢測，如何在快速高效的對樣品進(jìn)行多指標(biāo)檢測的同時(shí)保證各檢測反應(yīng)的獨(dú)立進(jìn)行以及參與各檢測反應(yīng)的樣品量一致成為微流控芯片設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
[0004]發(fā)明專利CN102671729公開了一種用于多指標(biāo)生化檢測的微流控芯片，該芯片包括微流體通道、若干個(gè)反應(yīng)池和氣動(dòng)微閥，反應(yīng)池內(nèi)固定有生化反應(yīng)所需的試劑，若干個(gè)反應(yīng)池通過微流體通道串行或并行連接。雖然該芯片可通過控制氣動(dòng)微閥的開關(guān)來實(shí)現(xiàn)各反應(yīng)池之間的連通和隔離，但是在樣品進(jìn)樣的流動(dòng)過程中容易造成反應(yīng)試劑的交叉污染，樣品注入后需要流經(jīng)多個(gè)相連的反應(yīng)池才能將各反應(yīng)池充滿，通道內(nèi)液體流速各有差異，導(dǎo)致位置不同的反應(yīng)池間參與各檢測反應(yīng)的樣品量存在較大差異，不利于各檢測反應(yīng)的精確控制及檢測結(jié)果的準(zhǔn)確分析。
[0005]基于以上背景，發(fā)明一種結(jié)構(gòu)簡單、操作便捷的支持多指標(biāo)同時(shí)檢測，且各指標(biāo)間不存在交叉污染，各反應(yīng)池樣品量相同的微流控芯片是是十分必要的。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本實(shí)用新型的目的在于提供一種用與多指標(biāo)檢測的微流控芯片，同時(shí)保證參與各檢測反應(yīng)的樣品量相同并且各指標(biāo)檢測反應(yīng)之間獨(dú)立發(fā)生無交叉污染，實(shí)現(xiàn)簡便、高效、低成本的多指標(biāo)檢測。
[0007]為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案:
[0008]—種多指標(biāo)檢測的微流控芯片，包括氣體控制通道層(100)，有機(jī)高分子聚合物薄膜(200 )，微流體通道層(300 )，各層材料集成鍵合封接形成芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于:氣體控制通道層包括進(jìn)樣孔(1)、出氣孔(6)和兩個(gè)氣動(dòng)微閥(2，3)和多個(gè)串聯(lián)樣品儲(chǔ)液池(4)的上半部分;有機(jī)高分子聚合物薄膜上設(shè)有進(jìn)樣孔(1)、氣動(dòng)微閥結(jié)構(gòu)(2，3)、樣品儲(chǔ)液池(4)和出氣孔(6)對應(yīng)位置大小的孔;微流體通道層設(shè)置多個(gè)串聯(lián)樣品儲(chǔ)液池(4)下半部分和多個(gè)反應(yīng)池(9)、連通各樣品儲(chǔ)液池(4)間的液體通道(7)、連通樣品儲(chǔ)液池(4)和反應(yīng)池(9)的液體通道(8)。
[0009]所述的兩個(gè)微閥(2，3)包括閥座(10，12)和微閥氣路通道(11，13)，通過控制氣壓，控制微閥開啟關(guān)閉，進(jìn)而控制微流體通道層中液體流向，外界空氣進(jìn)入微閥后，擠壓中間層薄膜使之凸起堵塞下層通道，達(dá)到控制效果;其中微閥(2)具閥座(10)和多路分支氣路通道
(11)，通道相交設(shè)于各樣品儲(chǔ)液池(4)連接通道上方，控制各樣品儲(chǔ)液池(4)間液體通道(7)開關(guān);微閥(3)具閥座(12)和與之垂直的氣路通道(3)，相交設(shè)置于樣品儲(chǔ)液池(4)和反應(yīng)池
[9]連接通道(8)上，控制連接通道(8)的開關(guān)。
[0010]所述氣動(dòng)微閥(2，3)的閥座(10)和(12)可與氣體鋼瓶或注射器等外源設(shè)備相連通，進(jìn)而向所述微閥氣路通道(11)和(13)內(nèi)提供正、負(fù)壓。
[0011]所述的樣品儲(chǔ)液池(4)為大小相同，并行串聯(lián)，液體通道(7)由其最上端接入和接出，最末端連接緩沖池(5)，儲(chǔ)存過量的樣品。
[0012]所述的微流控芯片材質(zhì)可選擇玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)中任何一種。
[0013]所述的樣品儲(chǔ)液池(4)上半側(cè)的彈性薄膜的材質(zhì)可為聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅橡膠、記憶合金或聚四氟乙烯。
[0014]所述反應(yīng)池(9)內(nèi)預(yù)先固定有多指標(biāo)檢測所需的試劑，例如酶和底物、抗原或抗體以及PCR引物，可以通過物理吸附、化學(xué)交聯(lián)、溶膠-凝膠包埋、微珠固定或膜固定進(jìn)行固定。
[0015]—種如權(quán)利要求1所述的微流控芯片的工作方法，其特征在于包括如下步驟:
[0016]步驟一:加樣時(shí)，微閥(2)開啟，微閥(3)關(guān)閉。通過閥座(12)向微閥氣路通道(13)內(nèi)通入加壓氣體，關(guān)閉樣品儲(chǔ)液池向反應(yīng)池方向液體通道。樣品從進(jìn)樣孔(1)注入，樣品流經(jīng)液體通道(7)流入各樣品儲(chǔ)液池(4)中，多余的樣品流入樣品緩沖池(5)中。
[0017]步驟二:當(dāng)各樣品儲(chǔ)液池(4)均充滿時(shí)，微閥(2)關(guān)閉，微閥(3)開啟，通過閥座(10)向微閥氣路通道(11)內(nèi)通入加壓氣體，關(guān)閉控制各樣品儲(chǔ)液池(4)間液體通道(7)內(nèi)液體流動(dòng)的微閥，實(shí)現(xiàn)各樣品儲(chǔ)液池(4)間的隔離;打開控制各樣品儲(chǔ)液池(4)與對應(yīng)的反應(yīng)池的液體通道的微閥，按壓各樣品儲(chǔ)液池(4)上方的彈性薄膜，使樣品從各樣品儲(chǔ)液池(4)中流入對應(yīng)的反應(yīng)池(9)中，樣品流入反應(yīng)池(9)后與預(yù)先固定在反應(yīng)池(9)中的多指標(biāo)檢測用試劑進(jìn)行反應(yīng)。
[0018]有益效果
[0019]本實(shí)用新型提供了一種多指標(biāo)檢測的微流控芯片，基于微流控芯片技術(shù)平臺，集樣品進(jìn)樣、多指標(biāo)檢測于一體，檢測時(shí)只需結(jié)合進(jìn)樣裝置注入樣品，利用外加的氣源控制微閥的開啟與閉合，手動(dòng)或其他方式按壓腔壁即可實(shí)現(xiàn)檢測，結(jié)構(gòu)簡單，使用方便，成本低廉；利用多個(gè)串行連接的相同大小的樣品儲(chǔ)液池使參與各檢測反應(yīng)的樣品量相同，樣品儲(chǔ)存與反應(yīng)設(shè)在不同的區(qū)域，利用集成的氣動(dòng)微閥使各反應(yīng)池形成獨(dú)立的反應(yīng)區(qū)域，避免了樣品進(jìn)樣及反應(yīng)過程中由液體流動(dòng)造成的試劑污染及相互干擾，提高了參與檢測反應(yīng)樣品量的精度，保證了檢測結(jié)果的可靠性。
【附圖說明】
[0020]圖1多指標(biāo)檢測芯片整體示意圖。
[0021]圖2多指標(biāo)檢測芯片中的上層氣體控制通道層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0022]圖3多指標(biāo)檢測芯片中的中間層PDMS薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖4多指標(biāo)檢測芯片中的下層微流體通道層結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖5多指標(biāo)檢測芯片中整體結(jié)構(gòu)組成示意圖。
[0025]圖6多指標(biāo)檢測芯片中的微閥開啟示意圖。
[0026]圖7多指標(biāo)檢測芯片中的微閥關(guān)閉不意圖。
[0027]1為進(jìn)樣孔，2為樣品儲(chǔ)液池氣動(dòng)微閥，3為反應(yīng)池氣動(dòng)微閥，4為樣品儲(chǔ)液池，5為樣品緩沖池，6為出氣孔，7為樣品儲(chǔ)液池液體通道，8為反應(yīng)池液體通道，9為反應(yīng)池，10為樣品儲(chǔ)液池微閥閥座，11樣品儲(chǔ)液池微閥氣路通道，12為反應(yīng)池微閥閥座，13為反應(yīng)池微閥氣路通道，100為氣體控制通道層，200為有機(jī)高分子聚合物薄膜，300為微流體通道層。
【具體實(shí)施方式】
[0028]下面的實(shí)例對本實(shí)用新型做進(jìn)一步說明，該實(shí)例僅是本實(shí)用新型裝置的實(shí)施方式之一，并不對本實(shí)用新型做出任何限制。
[0029]實(shí)施例一:微流控芯片結(jié)構(gòu)
[0030]如圖1、2、3、4、5所示:一種用于多生化指標(biāo)檢測的微流控芯片，由集成了微閥的芯片材料鍵合封接而成，包括氣體控制通道層100，有機(jī)高分子聚合物薄膜200，微流體通道層300，其中:
[0031]氣體控制通道層100上設(shè)有樣品進(jìn)樣孔1、出氣孔6、兩個(gè)氣動(dòng)微閥2、3及多個(gè)串聯(lián)樣品儲(chǔ)液池4的上半部分，樣品儲(chǔ)液池4的上半部分的一側(cè)為彈性薄膜且暴露于空氣中；
[0032]微流體通道層300包括連通進(jìn)樣孔與各樣品儲(chǔ)液池4的液體通道7、連通各樣品儲(chǔ)液池4與對應(yīng)的反應(yīng)池的液體通道8、樣品儲(chǔ)液池4的下半部分，與樣品注入通道末端連通的樣品緩沖池5以及反應(yīng)池9，反應(yīng)池內(nèi)固定有多指標(biāo)檢測用的反應(yīng)試劑；
[0033]有機(jī)高分子聚合物薄膜200夾于氣體控制通道層100與微流體通道層300之間，薄膜上對應(yīng)進(jìn)樣孔1、閥座10和12、出氣孔6及樣品儲(chǔ)液池4的位置設(shè)有相應(yīng)大小的孔；
[0034]上述的用于多指標(biāo)檢測的微流控芯片中，所述的微流控芯片的材質(zhì)為PC、PDMA、PMMA、PET中的