一種檢測用微流控芯片的制作方法
【技術(shù)領域】
[0001]本實用新型涉及一種檢測用微流控芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]檢測用微流控芯片技術(shù)是利用微通道精確控制和處理微尺寸流體的技術(shù)。利用微流控芯片技術(shù)，可在數(shù)平方厘米的芯片上實現(xiàn)進樣、稀釋、混合、反應、檢測等多項功能，非常適合于臨床快速檢測。微流控芯片的關(guān)鍵技術(shù)在于檢測樣品流體動向和流速的控制，中國專利CN2008811037公開了利用電潤濕(EW)致動的疏水截止閥來控制液體流動，即在固體液體接觸面施加電場以改變接觸表面能從而提高或阻礙液流，使用這種技術(shù)的芯片，如微點公司的mLabs系列檢測卡，需要把微機械加工的電子控制裝置整合到芯片中，制備工藝比車父復雜，提尚了芯片的制備成本。
【實用新型內(nèi)容】
[0003]為了克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，本實用新型的目的在于提供一種檢測用微流控芯片，其不需要使用多孔的吸水性材料作為載體，也不需要復雜的電子控制裝置，而是通過均一材質(zhì)的芯片上的微結(jié)構(gòu)紋理控制樣品液體在芯片上的流動，可精確控制流體動向和流速，實現(xiàn)更準確的床旁快速檢測的同時降低產(chǎn)品的制備成本。
[0004]為解決上述問題，本實用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0005]—種檢測用微流控芯片，包括由高分子聚合物材料制備得到的長方形的底座和上蓋基片，底座和上蓋基片的長度和寬度可以根據(jù)檢測項目的多少或?qū)鈱W檢測儀器的設計進行調(diào)整。底座包括一個樣品接收池，一個反應腔室，一個時間閥，一個狹長的檢測元件區(qū)，一個廢液池，可選的，還包括設置在底座基片四周的凸起能量引導微結(jié)構(gòu);所述的樣品接收池包括壓緊結(jié)構(gòu)和過濾墊;所述的反應腔室上規(guī)則的布置有多個微米級別的微柱，微柱可以是圓柱形，棱柱形，六角棱柱形，半球形等任意幾何形狀的微柱，以一定的間距規(guī)則分布，還固定有和標記物結(jié)合的抗體，所述的標記物可以是膠體金，熒光膠粒等;所述的檢測元件區(qū)是一個狹長的通道，其布置有多個微米級別的微柱，這些微柱可以是圓柱形，棱柱形，六角棱柱形，半球形等任意幾何形狀的微柱，以一定的間距規(guī)則分布，還設置有一個或多個檢測區(qū)域，所述的檢測區(qū)域上固定有至少一種抗體。所述的樣品接收池和反應腔室流體連通，所述的時間閥和反應腔室流體連通，所述的檢測元件區(qū)和時間閥流體連通，所述的廢液池和檢測元件流體連通。上蓋包括設置在廢液池和樣品接收池處的排氣孔，和設置在與底座的樣品接收池相對應位置的一個加樣窗口，可選的，還包括與底座凸起的能量引導微結(jié)構(gòu)相對應的凹陷的微溝道。當上蓋和底座平行鍵合時，上蓋和底座的各組成結(jié)構(gòu)形成一個微通道，樣品流體在毛細管力的作用下，可以沿著微通道流動，檢測元件區(qū)的微柱所形成的毛細管力大于反應腔室的微柱形成的毛細管力，從而驅(qū)動液體樣品流向檢測元件區(qū)。當流體樣品加入到樣品接收池經(jīng)過濾墊過濾后到達反應腔室，樣品流體中所含的待測抗原成分和反應腔中的抗體標記物發(fā)生免疫反應結(jié)合在一起，隨后隨樣品流體流過時間閥，時間閥可以使得樣品流體以特定的速度流過并到達檢測元件區(qū)，樣品流體中含帶的抗原-抗體-標記物結(jié)合物和檢測區(qū)的抗體發(fā)生免疫反應留在檢測區(qū)，其余樣品流體流過檢測元件區(qū)最后到達廢液池，留在檢測區(qū)的免疫反應結(jié)合物的量，可以通過光學檢測手段檢測得到，從而實現(xiàn)對待測抗原的定量分析。
[0006]芯片底座的樣品接收池包括壓緊結(jié)構(gòu)和過濾墊，可選的，還可以包括一個支撐桿。所述的樣品接收池是一個平行的等邊梯形，所述的壓緊結(jié)構(gòu)是沿著樣品接收池四周設置的一個臺階，其水平高度低于反應腔室，其遠離反應腔室的一端是非封閉的，并把樣品接收池分成過濾墊腔和樣品貯液池，支撐桿橫跨設置在樣品過濾墊腔內(nèi)并連接兩端的壓緊結(jié)構(gòu)，把過濾墊腔分成兩部分，過濾墊設置在壓緊結(jié)構(gòu)和支撐桿上，所述的過濾墊可選用半透膜材料制備，其形狀和樣品接收池相適應，尺寸比樣品接收池略大，當?shù)鬃蜕仙w平行鍵合后，底座的壓緊結(jié)構(gòu)及支撐桿和上蓋共同作用對局部過濾墊有輕微的壓縮從而達到密封的效果，使得樣品流體和顆粒不會沿著過濾墊的四周流入反應腔室，實現(xiàn)對樣品流體的有效過濾，壓緊結(jié)構(gòu)和支撐桿支撐著過濾墊，過濾墊下部具有一定的空間，即當?shù)鬃蜕仙w鍵合時，只有和壓緊結(jié)構(gòu)以及支撐桿接觸部分的過濾墊會被壓縮變，其他部分的過濾墊不被壓縮變形。
[0007]芯片底座的時間閥上設置有橫跨微通道的溝槽狀紋理，可以延緩阻礙樣品流體的流動，從而實現(xiàn)對流體動向和速度的控制。
[0008]本實用新型提供的檢測用微流控芯片的上蓋和底座可以選用聚苯乙烯，聚酰胺，聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚二甲基硅氧烷，橡膠，氟塑料或環(huán)烯烴共聚物等高分子材料中的一種或多種混合物，通過激光燒蝕法，噴射模塑法，注塑法，熱壓法及軟刻蝕法制備得到。
[0009]芯片的底座和上蓋通過特定的工藝平行鍵合在一起，鍵合方式可以選用熱壓鍵合，有機溶劑輔助粘合，激光鍵合，壓敏膠鍵合，超聲輔助鍵合等，優(yōu)選的，通過超聲封合技術(shù)使得設置在底座基片上的凸起能量引導微結(jié)構(gòu)和設置在上蓋基片上的對應的凹陷的微溝道緊密配合實現(xiàn)底座和上蓋的鍵合。
[0010]底座和上蓋平行鍵合后底座的各結(jié)構(gòu)區(qū)域和上蓋共同形成微通道，微通道的高度可以全部一致，也可以局部增高或降低，以獲得不同的毛細管力，達到不同的流體動力和檢測效果，優(yōu)選的，反應腔所在部位的微通道高度要大于其余部位的微通道高度。微通道的局部高度差異，可以通過在制備芯片的底座或上蓋時，把微通道的不同區(qū)域設計成不同的厚度來實現(xiàn)，也可以在底座和上蓋鍵合時形成，如通過壓敏膠鍵合時，可以在不同區(qū)域使用不同厚度或不同層數(shù)的膠黏層來實現(xiàn)微通道的局部高度差異。
[0011]本實用新型所提供的檢測用微流控芯片對比于現(xiàn)有技術(shù)的有益效果在于，特殊的微柱結(jié)構(gòu)增加了反應腔室和檢測區(qū)的反應面積，提高了檢測的信號量，并可以有效的控制流速，同時芯片整體使用單一的材料制備，減少了復雜的工序，大大提高了產(chǎn)品的均一性，減小了各個芯片之間的差異，獲得較低的背景干擾，尤其增加了產(chǎn)品cut-off值附近的測試靈敏度。
【附圖說明】
[0012]圖1為底座的結(jié)構(gòu)不意圖；
[0013]圖2為上蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014]其中，1、壓緊機構(gòu);2、反應腔室;3、時間閥;4、檢測元件區(qū)；5、檢測區(qū);6、廢液池;7、凸起能量引導微結(jié)構(gòu);8、樣品接收池;9、支撐桿；10、排氣孔；11、加樣窗口； 12、微溝道;20、上蓋基片;30、底座。
【具體實施方式】
[0015]下面，結(jié)合附圖以及【具體實施方式】，對本實用新型做進一步描述:
[0016]具體實施例1
[0017]如圖1、2所示，為本實用新型的一個檢測用微流控芯片，包括底座30和上蓋基片20，均使用聚丙烯酸塑料通過注塑成型工藝制備，并通過超聲封合技術(shù)使得設置在底座基片上的凸起能量引導微結(jié)構(gòu)7和設置在上蓋基片20上的對應的凹陷的微溝道12緊密配合實現(xiàn)底座30和上蓋的平行鍵合。底座30和上蓋平行鍵合后底座30的各結(jié)構(gòu)區(qū)域和上蓋共同形成微通道
[0018]整個檢測用微流控芯片長寬厚分別是8.7cm,3.5cm和0.26cm。底座基片包括一個樣品接收池8，一個反應腔室2，一個時間閥3，一個狹長的檢測元件區(qū)4，一個廢液池6。所述的樣品接收池8和反應腔室2流體連通，所述的時間閥3和反應腔室2流體連通，所述的檢測元件區(qū)4和時間閥3流體連通，所述的廢液池6和檢測元件區(qū)4流體連通。反應腔所在部位的微通道高度微10um，其余部位的微通道高70umo
[0019]樣品接收池8包括壓緊結(jié)構(gòu)，過濾墊，和一個支撐桿9，樣品接收池8是一個平行等邊梯形，壓緊結(jié)構(gòu)是沿著樣品接收池8四周設置的一個臺階，臺階的水平高度低于反應腔室2，其遠離反應腔室2的一端是非封閉的，并把樣品接收池8分成過濾墊腔和樣品貯液池，支撐桿9橫跨設置在樣品過濾墊腔內(nèi)并連接兩端的壓緊結(jié)構(gòu)把過濾墊腔分成兩部分，其水平高度和壓緊結(jié)構(gòu)相同，并把過濾墊腔分成兩部分，過濾墊設置在過濾墊腔上，比過濾墊腔大I %的尺寸，過濾墊選用硼硅酸鹽玻璃纖維材料制備，厚約0.03cm。
[0020]血液樣品流體流經(jīng)過濾墊后，由于毛細管作用經(jīng)微通道流入反應腔室2，反應腔室2內(nèi)規(guī)則的布置有直徑10011111，高3011111，彼此間隔20011111的微柱結(jié)構(gòu)。在反應腔的表面，設置有結(jié)合了熒光膠粒標記物的cTn I抗體。
[0021]樣品流體流經(jīng)反應腔室2后，目標HIV抗原和熒光膠粒標記結(jié)合的cTnI抗體發(fā)生免疫反應，反應結(jié)合物隨樣品流體流經(jīng)時間閥3進入狹長通道的檢測元件區(qū)4，時間閥3是一組橫跨微通道的寬70um，高30um的溝槽，可以延緩和阻礙流體樣品的流動，檢測元件區(qū)4規(guī)則布置有直徑50um高30um，彼此間隔120um