用于體液中物質(zhì)實時檢測的微型生物芯片的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開一種用于體液中物質(zhì)實時檢測的微型生物芯片，它由流通型微流體芯片和薄膜生物傳感器組裝而成，流通型微流體芯片各個部分依次相互連接貫通，組成一個完整流體通路；薄膜生物傳感器包括工作電極，對電極，參比電極；在流通型微流體芯片的檢測室中以串聯(lián)或并聯(lián)/串聯(lián)和并聯(lián)形式，嵌入一種或多種薄膜生物傳感器，使得嵌入的薄膜生物傳感器的表面總是與流經(jīng)的體液接觸，實時監(jiān)測體液中的物質(zhì)。
【專利說明】用于體液中物質(zhì)實時檢測的微型生物芯片
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及微流體芯片領(lǐng)域，特別是涉及一種用于體液中物質(zhì)實時檢測的微型生物芯片。
【背景技術(shù)】
[0002]在體液的臨床檢測中，小型化的微透析系統(tǒng)可以克服傳統(tǒng)的微透析系統(tǒng)較大的死體積，較長的滯后時間缺點。例如，Gaspar使用了流通型的多傳感器芯片，并結(jié)合微透析系統(tǒng)，連續(xù)監(jiān)測體液中的葡萄糖:實現(xiàn)更快的響應(yīng)速度，更小的死體積；但是該微透析系統(tǒng)中沒有微流體控制部件，動態(tài)響應(yīng)范圍很窄，例如，對于血液中的葡萄糖小于 5mM,參見S Gaspar, X.Wang, H.Suzukib, E.Csoregi, Amperometric biosensor-basedflow-through microdetector for microdialysis applications, Analytica ChimicaActa525(2004)75 - 82)o
[0003]可穿戴血糖表設(shè)備采用反離子電滲技術(shù)，可通過完整皮膚將葡萄糖標本收集到凝膠盤上，進行測定。但是在這樣的系統(tǒng)中只有生物傳感器沒有含微流體生物芯片。
[0004]微型化侵入式SpectRx的生物光子技術(shù)使用激光設(shè)備在皮膚的角質(zhì)層中產(chǎn)生微孔。通過這些微孔和由泵在膜片中收集組織液，進行測定。在這樣的系統(tǒng)中只有生物傳感器沒有使用微流體生物芯片。
[0005]在美國專利US6990849B2中描述了一種通過微通道及薄膜閥來控流的微流體系統(tǒng)，結(jié)合一個位置傳感器來增加測量采集體液體積的準確度，幫助準確測定阻抗來測定分析物濃度。這個體系要求精準地測定微流體體積，這對微流體的體系而言，是比較困難的。由于需要一個額外的位置傳感器，使該體系更加復(fù)雜。該體系不適合用于體液的連續(xù)監(jiān)測。
[0006]Arkal醫(yī)療技術(shù)使用微針陣列將組織液被動取出用于靜態(tài)測量，沒有連續(xù)流，據(jù)稱可用于連續(xù)測量；但不知采樣頻率，不知在特定時間點，測量血糖值與體內(nèi)真實血糖值的滯后時間。
[0007]在美國專利US8050729B2中描述了一種使用復(fù)雜的取樣技術(shù)和具有風險的系統(tǒng)；使用光學傳感器測定體液中葡萄糖。從其流體流路結(jié)構(gòu)來看，更適合于間歇式測量。但不知采樣頻率，不知在特定時間點，測量血糖值與體內(nèi)真實血糖值的滯后時間。
[0008]另外的一些體外系統(tǒng)，將從體內(nèi)抽取的血液的一少部分通過多個泵送到體外的葡萄糖傳感器，進行血糖的測定；同時，將抽取的血液的絕大部分通過清洗裝置清洗后送回體內(nèi)。這樣一個復(fù)雜和危險的系統(tǒng)中只有生物傳感器沒有使用微流體生物芯片。生物傳感器置于體液的流通管中，這會阻礙流體的正常流動，也會影響傳感器的性能。另外，在美國專利申請2010/0137778A1中公開了使用一次性的血糖試紙條的系統(tǒng)。
[0009]但是在現(xiàn)有技術(shù)中，缺少可以方便地用于體液中物質(zhì)實時連續(xù)分析的微型生物芯片。

【發(fā)明內(nèi)容】
[0010]為了解決現(xiàn)有技術(shù)的上述不足，本發(fā)明目的是提供一種用于體液中物質(zhì)實時檢測的微型生物芯片，所述微型生物芯片的技術(shù)方案如下。
[0011]用于體液中物質(zhì)實時檢測的微型生物芯片，它由流通型微流體芯片和薄膜生物傳感器組裝而成，其中:
[0012]流通型微流體芯片包括:流體入口，微孔，蛇形通道，檢測室，微通道，和流體出口 ；各個部分依次相互連接貫通，組成一個完整流體通路；
[0013]薄膜生物傳感器包括:工作電極，對電極，參比電極，用于將多個電極與微型芯片外儀器連接的接觸墊，連接電極與接觸墊的連線，用于插入儀器插口的凸出塊，連接體液的穿透孔，和具有與多個電極匹配的絕緣層圖案開孔的電極絕緣層；
[0014]在檢測室中以串聯(lián)或并聯(lián)/串聯(lián)和并聯(lián)形式，嵌入一種或多種薄膜生物傳感器，使得嵌入的薄膜生物傳感器的表面總是與流經(jīng)的體液接觸，連續(xù)監(jiān)測體液中的物質(zhì)。
[0015]在一種實施方式中，在流通型微流體芯片和薄膜生物傳感器之間，放入具有與薄膜生物傳感器匹配的圖案開孔的薄層雙面膠進行組裝。
[0016]在一種實施方式中，微導(dǎo)管固定在流體入口和流體出口中，然后與連續(xù)監(jiān)測體液中物質(zhì)的分析系統(tǒng)中的體液采樣器和微流泵連接，使連接通道的死體積最小。
[0017]在一種實施方式中，流通型微流體芯片包括兩個以上的檢測室，在薄膜生物傳感器中具有與檢測室數(shù)量相匹配的工作電極；每個工作電極可以制備成不同的生物傳感器，用于連續(xù)實時地檢測多種不同的分析物。
[0018]在一種實施方式中，流通型微流體芯片的面積小于5cm2,高度小于2mm。
[0019]在一種實施方式中，微孔小于400um ;當流速小于10ul/min流速,微孔小于150um。
[0020]在一種實施方式中，蛇形通道寬度小于600um,長度小于10mm。
[0021]在一種實施方式中，體液中物質(zhì)可以是血糖、乳酸、氧氣、pH值、血細胞比容、和/或電解質(zhì)。
[0022]在一種實施方式中，微導(dǎo)管直徑小于600um。微導(dǎo)管由可用于醫(yī)療設(shè)備的材料制成，諸如，塑料、橡膠、金屬；塑料可以是PE、PTFE、PES、PEEK、PU、或醫(yī)療級PVC ;橡膠可以是硅橡膠；金屬可以是不銹鋼或鈦合金。微導(dǎo)管引導(dǎo)微流體導(dǎo)應(yīng)去的地方諸如檢測室，與芯片外部件諸如采樣器和微流體泵連接。微導(dǎo)管可以是長方形或圓形；尺寸小于3000um。
[0023]在一種實施方式中，流通型微流體芯片可由用于微機械加工和生物兼容性的材料制成，例如，塑料、硅、玻璃、金屬、或陶瓷，塑料可以是PMMA、PAA、PS、PC、PE、PP、PET、或PDMS，金屬可以是不銹鋼、或鈦合金。
[0024]在一種實施方式中，流通型微流體芯片可以通過激光蝕刻、化學蝕刻、等離子刻蝕、和/或模具制造的方法制備。激光蝕刻適合于上述所有的材料。可選用的激光=CO2激光(10.6um),紅外激光(1064nm),綠激光(532nm)，UV激光(355nm);不同材料及不同的加工精度，選用不同的激光器來加工?；瘜W蝕刻適合于金屬、硅、和玻璃。模具制造適合于大量制造。
[0025]在一種實施方式中，通過激光蝕刻的方法在塑料上加工制備用于測量血糖的流通型微流體芯片。
[0026]在一種實施方式中，薄膜生物傳感器的電極材料可以是Au、Pt、Pd、Rh、Ru、Ag、N1、
C等等。電極可以通過濺射法、化學氣相沉積、等離子體氣相沉積、或絲網(wǎng)印刷等方法進行制備。
[0027]薄膜生物傳感器的載體材料可以是用塑料、硅、玻璃、陶瓷。塑料可以是P1、PE1、PSE、PES、PVC、PET、*PP。薄膜生物傳感器中絕緣層材料可以是PMMA、P1、PE1、SU8、Si02、
或 Si3N4。
[0028]在一種實施方式中，工作電極是直徑小于1.5mm的圓形單電極，或微電極陣列；制備工作電極的材料可以是Pt、Pd、Rh、或Ru，優(yōu)選地是Rh。工作電極可以通過濺射法、化學氣相沉積、等離子體氣相沉積或電鍍的方法制備。
[0029]在一種實施方式中，參比電極是尺寸小于3mm2的任何幾何圖形，優(yōu)選地為環(huán)繞工作電極的環(huán)形帶。制備參比電極的材料可以是Ag或Ag/AgCl。參比電極可以通過濺射法、化學氣相沉積、等離子體氣相沉積或電鍍的方法制備。當參比電極的材料為Ag時，是通過氧化將Ag轉(zhuǎn)化成為Ag/AgCl。例如，在HCl中，通過恒電流氧化Ag成為Ag/AgCl。
[0030]在一種實施方式中，對電極是尺寸小于3mm2的任何幾何圖形，優(yōu)選地為環(huán)繞工作電極的環(huán)形帶。制備對電極的材料可以是Au、Pt、Pd、Rh、Ru、或C。
[0031]在一種實施方式中，可以將多種生物敏感膜和其它不同功能膜固定在薄膜生物傳感器工作電極上。在薄膜生物傳感器上可以敏感膜、消除干擾的膜、擴散控制的膜或生物兼容性的膜。
[0032]在一種實施方式中，敏感膜中可以含有用于血糖檢測的葡萄糖氧化酶或葡萄糖脫氫酶，或用于乳酸檢測的乳酸氧化酶或乳酸脫氫酶，牛血清白蛋白，全氟磺酸，纖維素；或包含介質(zhì)，例如用于血糖檢測的二甲基二茂鐵。優(yōu)選地是在工作電極上固定葡萄糖氧化酶，制成檢測血糖的薄膜生物傳感器。
[0033]在一種實施方式中，消除干擾的膜可以是纖維素、全氟磺酸、聚碳酸酯、聚氨酯、或電聚合苯二胺。
[0034]在一種實施方式中，擴散控制的膜可以是全氟磺酸、聚碳酸酯、聚氨酯、或聚四氟乙烯。
[0035]在一種實施方式中，生物兼容性的膜可以是全氟磺酸、聚碳酸酯、聚氨酯、聚四氟乙烯、聚乙二醇、聚環(huán)氧乙烷、或肝素。
[0036]在一種實施方式中，全氟磺酸、聚碳酸酯、聚氨酯、或聚四氟乙烯可以具有多重功倉泛。
[0037]在一種實施方式中，可以用溫敏式分配器將一定體積例如小于Iul的膜溶液精準地放置在所需的位置并覆蓋所需的區(qū)域，例如，只覆蓋工作電極的表面，形成很薄的膜；或用電聚合方法插入所需的生物酶例如GOx ;或用浸涂方法固定非敏感膜的其它膜。
[0038]在一種實施方式中，在組裝流通型微流體芯片和生物薄膜傳感器中，使用雙面膠，雙面膠可以是很薄的壓敏膠，例如小于350um。在雙面膠上加工有圖案的開孔，讓有些地方不要被膠覆蓋；將有圖案的雙面膠按設(shè)計精確地置于在流通型微流體芯片和生物薄膜傳感器之間。例如，讓檢測室/傳感器、流通口不會被膠遮擋；并且，檢測室/傳感器、流通口定位放置；另外，可在通型微流體芯片和生物薄膜傳感器上加其它設(shè)置，幫助定位組裝。組裝時，在通型微流體芯片和生物薄膜傳感器之間加一定的壓力或溫度，固定。
[0039]在一種實施方式中，在組裝流通型微流體芯片和生物薄膜傳感器中，使用適當粘度的UV膠，采用蓋印(stamping)方法，將很薄有圖案的UV膠精確地轉(zhuǎn)移到流通型微流體芯片上設(shè)定的位置。將生物薄膜傳感器按設(shè)計精確地蓋在流通型微流體芯片上；例如，讓檢測室/傳感器、流通口定位放置，可在通型微流體芯片和生物薄膜傳感器加其它設(shè)置，幫助定位組裝。組裝時，加壓、UV光照固化UV膠，固定。
[0040]在一種實施方式中，在組裝流通型微流體芯片和生物薄膜傳感器中，使用超聲波焊接或激光焊接，該方法較適合于至少焊接的一面是塑料。將和生物薄膜傳感器按設(shè)計精確地蓋在流通型微流體芯片上。例如，讓檢測室/傳感器、流通口定位放置，可在生物芯片和生物傳感器加其它設(shè)置，幫助定位組裝。組裝時，加壓，施加適合的超聲波頻率，固定。
[0041]在本發(fā)明的微型生物芯片中，檢測室不同的尺寸和幾何形狀、位置及布局，可以用于并聯(lián)或串聯(lián)地嵌入各種尺寸和幾何形狀的薄膜生物傳感器；檢測室不同的尺寸和幾何形狀確保嵌入的生物傳感器的表面總是與流經(jīng)的體液接觸。嵌入在微生物芯片中檢測室的薄膜生物傳感器能夠同時連續(xù)/間歇地監(jiān)測體液中的單種或多種分析物。
[0042]本發(fā)明的流通型微流體芯片的各種幾何形狀和表面，允許體液在微流體生物芯片中流通順利并且死體積最小，無氣泡。微流體線路的各種尺寸和幾何形狀，允許系統(tǒng)以不同的速率采取不同量的體液，調(diào)整到適當?shù)乃俾?，就避免了采取大量的體液而將采取的體液送回體內(nèi)的非常危險的情況。
[0043]本發(fā)明的流通型微流體芯片具有不同的尺寸和幾何形狀的入口和出口通道，用于連接與微型生物芯片連接的器件例如采樣器和微流泵，并讓連接的死體積最小。本發(fā)明的流通型微流體芯片的總體積非常小，例如，小于15微升，這樣允許在短的時間之內(nèi)，例如小于5分鐘，以連續(xù)或間歇的緩慢速率，更新所有在微型生物芯片內(nèi)的流體。這樣可以保證，每隔幾分鐘，每一次的測量數(shù)據(jù)都是來源于新鮮采取的體液中的檢測分析物，而不是舊體液中的該分析物。
[0044]在本發(fā)明的微型生物芯片中，嵌入在流通型的微生物芯片中薄膜生物傳感器具有快的響應(yīng)。薄膜生物傳感器的電極是平面和毫米尺寸，可允許負載更多的酶和蛋白質(zhì)在生物傳感器表面，產(chǎn)生具有較大信號的更穩(wěn)定的生物傳感器。圓形的工作電極表面，可更精確和方便地將膜層固定在電極表面的限定范圍內(nèi)。用過氧化物催化劑例如銠做工作電極材料，可以增加檢測信號密度和降低工作電位，減少/消除體液中共存的尿酸、對乙酰氨基酚、抗壞血酸等對于檢測的干擾。使用不可浸出的過氧化催化劑例如銠，使得過氧化氫的測定，例如血糖、乳酸經(jīng)各自氧化酶作用產(chǎn)生的過氧化氫，沒有浸出物質(zhì)，導(dǎo)致電極信號更穩(wěn)定，適合于同時連續(xù)監(jiān)測體液中多種物質(zhì)。使用多層的生物傳感器膜，可將干擾降至最低，延展檢測的動態(tài)范圍，提高生物傳感器的使用壽命和生物相容性，適合于連續(xù)監(jiān)測體液中的物質(zhì)。
[0045]本發(fā)明的微型生物芯片是體外生物傳感器，一方面減少了傳感器缺氧的問題，擴大了傳感器動態(tài)響應(yīng)范圍；另一方面，無體內(nèi)對植入傳感器的響應(yīng)，極大地減少了傳感器性能衰減和信號漂移的問題，因此只需較少的校準點。
[0046]本發(fā)明的微型生物芯片中，以并聯(lián)或串聯(lián)方式，在同一個電極基板上集成排列的多種不同類型的工作電極，可同時連續(xù)監(jiān)測多種分析物，例如血糖、乳酸等；以并聯(lián)或串聯(lián)方式，在同一個電極基板上集成排列的多個同類型的工作電極，可同時連續(xù)監(jiān)測一種分析物，例如，用二個葡萄糖工作電極檢測葡萄糖，以減少單個工作電極失效的風險，并極大地增加測定的可靠性；在薄膜生物傳感器中幾個工作電極共享相同的參考電極和對電極?！緦＠綀D】

【附圖說明】
[0047]為了更清楚地說明本申請實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本申請中記載的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來來說，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其它的附圖。
[0048]圖1是單個檢測室的流通型微流體芯片示意圖；
[0049]圖2是多個檢測室的流通型微流體芯片示意圖；
[0050]圖3是單個傳感器的電極組及其展開示意圖；
[0051]圖4是多個傳感器的電極組及其展開示意圖；
[0052]圖5是單檢測室及單傳感器的生物芯片組裝及展開示意圖；
[0053]圖6是多檢測室及多傳感器的生物芯片組裝及展開示意圖。
【具體實施方式】
[0054]為了使本領(lǐng)域【技術(shù)領(lǐng)域】的人員更好地理解本申請中的技術(shù)方案，下面將結(jié)合本申請實施例中的附圖，對本申請實施例中的技術(shù)方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本申請一部分實施例，而不是全部的實施例?；诒旧暾堉械膶嵤├绢I(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其它實施例，都應(yīng)當屬于本申請保護的范圍。
[0055]實施實例1:具有單檢測室和單傳感器的微型生物芯片
[0056]參見圖1、3和5，具有單檢測室和單傳感器的生物芯片6用于連續(xù)監(jiān)測體液中的各種分析物，例如血糖、乳酸、鈉離子、鈣離子、鎂離子、氯離子、碳酸氫根離子以及體液中各種蛋白質(zhì)等等等。它由流通型微流體芯片3和薄膜生物傳感器4組裝而成。它可以用于連續(xù)檢測體液中的單個待分析物。
[0057]流通型微流體芯片
[0058]參見圖1，流通型微流體芯片3的微流體線路通常是由以下幾個部分組成:流體入口 301，微孔302，蛇形通道303，檢測室310，微通道306，和流體出口 307。流通型微流體芯片3的各個部分依次相互連接貫通，組成一個完整流體通路。上述各個部分都嵌入微流體芯片主體3。
[0059]上述各個部分根據(jù)不同需要可以具有不同的尺寸和形狀，微孔302的不同大小的尺寸用于調(diào)節(jié)微流體的流動阻力和體外系統(tǒng)中的背壓或阻力；蛇形通道303的不同的長度和曲率用于調(diào)節(jié)微流體的流動阻力和體外系統(tǒng)中的背壓或阻力；檢測室310不同的尺寸和幾何形狀、位置及布局，與放置嵌入檢測室310的各種尺寸和幾何形狀的薄膜生物傳感器相匹配。
[0060]薄膜生物傳感器
[0061]參見圖3，薄膜生物傳感器通常由以下幾個部分組成:圓形的工作電極401，環(huán)繞工作電極401的環(huán)帶型對電極405，參比電極406，多個電極與儀器連接的接觸墊408，多條連接多個電極與多個接觸墊的連線407，用于插入儀器插口的凸出塊409，連接體液的穿透孔410，電極的絕緣層420，及與多個電極匹配的絕緣層圖案開孔421。所述組分都負載于薄膜生物傳感器的主體4上。
[0062]檢測室310與嵌入的薄膜生物傳感器的工作電極401、對電極405、參比電極406匹配，并確保嵌入的工作電極401、對電極405、參比電極406匹配的表面總是與流經(jīng)的體液接觸，確保連續(xù)監(jiān)測體液中的各種物質(zhì)。微流體芯片3的微流體線路的各個部分的各種幾何形狀和表面，還必須允許體液在微流體芯片3中流通順利并且死體積最小，無氣泡。微流體線路的各種尺寸和幾何形狀，結(jié)合微流泵，使系統(tǒng)以不同的速率采集不同量的體液；調(diào)整到適當?shù)乃俾?，可以避免了采取大量的體液，因此不需要將采取的體液送回體內(nèi)，避免了這種不利和非常危險的情況。
[0063]薄膜生物傳感器的性能決定于傳感器工作電極上的膜。固定多種不同的生物敏感膜和其它不同功能膜在工作電極上，制成多種不同的生物傳感器。例如，在Rh電極上固定葡萄糖氧化酶，可制成檢測血糖的生物傳感器；在電極上固定各種離子選擇性膜，可以制成檢測體液中離子濃度的離子電極；在電極上固定各種抗體，可以制成檢測體液中各種蛋白質(zhì)濃度的電極。通過控制固定膜的厚度，制成薄膜生物傳感器4，然后可與流通型微流體芯片3組裝成生物芯片6，用于連續(xù)監(jiān)測體液中的分析物。
[0064]組裝生物芯片
[0065]參見圖5，將刻有流體通路的流通型微流體芯片3和固定了所需膜的薄膜生物傳感器4按設(shè)計對齊，并調(diào)整薄膜生物傳感器4，使生物傳感膜層朝下。在流通型微流體芯片3和薄膜生物傳感器4之間，放入帶匹配的圖案開孔的薄層雙面膠5，對齊；確保流體孔307、501,410對齊，同時開孔502正好位于檢測室310上面。然后加壓固定，得到組裝的生物芯片6。
[0066]選擇與流體入口 301和出口 307通道在尺寸和幾何形狀上匹配的合適微導(dǎo)管，用膠將選好的微導(dǎo)管分別固定在入口 301和出口 307上，然后與連續(xù)監(jiān)測體液中物質(zhì)的分析系統(tǒng)中的體液采樣器和微流泵連接，并使連接通道的死體積最小。當生物芯片通過流體入口 301與體液采樣器，和通過流體出口 307與微流泵連接后，啟動微流泵，體液就會從體內(nèi)經(jīng)體液采樣器通過流體入口 301、微孔302、蛇形通道303、檢測室310、微通道306、和流體出口 307流過微流體芯片3，流經(jīng)微流泵，進入廢液收集器；在檢測室310中體液與與薄膜生物傳感器中的工作電極401、對電極405、參比電極406接觸。
[0067]實施例2:具有多檢測室和多傳感器的生物芯片
[0068]參見圖2、4和6，具有多檢測室以及多傳感器的生物芯片6用于連續(xù)監(jiān)測體液中的各種分析物，例如血糖、乳酸、鈉離子、鈣離子、鎂離子、氯離子、碳酸氫根離子以及體液中各種蛋白質(zhì)等等等。它由流通型微流體芯片3和薄膜生物傳感器4組裝而成。它可以用于同時連續(xù)地檢測體液中的多個待分析物。
[0069]流通型微流體芯片
[0070]參見圖2，流通型微流體芯片3的微流體線路由以下幾個部分組成:流體入口 301，微孔302，蛇形通道303，檢測室310和311，微通道304、305和306，以及流體出口 307。各個部分依次連接貫通。組成一個完整流體通路。上述各個部分都嵌入微流體芯片主體3。
[0071]薄膜生物傳感器
[0072]參見圖4，薄膜生物傳感器4通常是由以下幾個部分組成:4個圓形的工作電極401、402、403、404，對電極405，參比電極406，多個電極與儀器連接的接觸墊408，多條連接多個電極與多個接觸墊的連線407，用于插入儀器插口的凸出塊409，連接體液的穿透孔410，電極的絕緣層420，以及與多個電極匹配的絕緣層圖案開孔421。上述各個部分都負載于主體4上。
[0073]實施例2的生物芯片與實施例1的生物芯片不同之處:有兩個檢測室310、311 ;與之匹配的薄膜生物工作電極組401-406包括4個工作電極401、402、403、和404，其中工作電極401、402對應(yīng)于檢測室310，工作電極403、404對應(yīng)于檢測室311。2個微通道304將體液分流入檢測室310和311 ；2個微通道305將分流入檢測室310和311的體液匯合在一起。
[0074]在這4個不同的工作電極上可制備4個不同的生物工作電極，例如血糖、乳酸、氧氣、pH值生物傳感器。工作電極401、402順聯(lián)地嵌入檢測室310，工作電極403、404順聯(lián)地嵌入檢測室311，同時工作電極401、402與工作電極403、404并聯(lián)地置于生物芯片6。因此，可同時接續(xù)地監(jiān)測4種不同的分析物。并將可能有相互干擾的傳感器并聯(lián)置于不同的檢測室中，避免了干擾。
[0075]組裝生物芯片
[0076]參見圖6，將刻好的流通型微流體芯片3和固定了所需膜的薄膜生物傳感器4按設(shè)計對齊，并調(diào)整薄膜生物傳感器4，使生物傳感膜層朝上。在流通型微流體芯片3和薄膜生物傳感器4之間，放入帶匹配的圖案開孔的薄層雙面膠5，對齊；確保流體孔307、501、410很好地對齊，同時開孔502正好位于檢測室310上面，開孔503正好位于檢測室311上面。然后加壓固定，就得到組裝的生物芯片6。
[0077]選擇與流體入口 301和出口 307通道在尺寸和幾何形狀上匹配的適合的微導(dǎo)管，用膠將選好的微導(dǎo)管分別固定在入口 301和出口 307上，然后與連接連續(xù)監(jiān)測體液中的分析物系統(tǒng)中的體液采樣器和微流泵，并使連接通道的死體積最小。當生物芯片通過流體入口 301與體液采樣器，及流體出口 307與微流泵連接后，啟動微流泵，體液就會從體內(nèi)經(jīng)體液采樣器通過流體入口 301、微孔302、蛇形通道303、分流微通道304，將體液分別導(dǎo)入檢測室310和311，在檢測室中與薄膜生物工作電極401-406接觸；然后匯集入微通道305、微通道306，和經(jīng)過流體出口 307，流經(jīng)微流泵，進入廢液收集器。
[0078]以上實施例示出了 2個檢測室及相應(yīng)的4個工作電極的多檢測室生物芯片結(jié)構(gòu)；本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識到到根據(jù)需要，本發(fā)明的生物芯片可以具有更多個檢測室的生物芯片，用于檢測體液中更多個物質(zhì)。
[0079]應(yīng)該理解到披露的本發(fā)明不僅僅限于描述的特定的方法、方案和物質(zhì)，因為這些均可變化。還應(yīng)理解這里所用的術(shù)語僅僅是為了描述特定的實施方式方案的目的，而不是意欲限制本發(fā)明的范圍，本發(fā)明的范圍僅受限于所附的權(quán)利要求。
[0080]本領(lǐng)域的技術(shù)人員還將認識到，或者能夠確認使用不超過常規(guī)實驗，在本文中所述的本發(fā)明具體的實施方案的許多等價物。這些等價物意欲包含在所附的權(quán)利要求中。
【權(quán)利要求】
1.用于體液中物質(zhì)實時檢測的微型生物芯片，它由流通型微流體芯片和薄膜生物傳感器組裝而成，其中: 流通型微流體芯片包括:流體入口，微孔，蛇形通道，檢測室，微通道，和流體出口 ；各個部分依次相互連接貫通，組成一個完整流體通路； 薄膜生物傳感器包括:工作電極，對電極，參比電極，用于將多個電極與微型芯片外儀器連接的接觸墊，連接電極與接觸墊的連線，用于插入儀器插口的凸出塊，連接體液的穿透孔，具有與電極匹配的絕緣層圖案開孔的電極絕緣層； 在檢測室中以串聯(lián)或并聯(lián)/串聯(lián)和并聯(lián)形式，嵌入一種或多種薄膜生物傳感器，使得嵌入的薄膜生物傳感器的表面總是與流經(jīng)的體液接觸，連續(xù)監(jiān)測體液中的物質(zhì)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型生物芯片，其中在流通型微流體芯片和薄膜生物傳感器之間，放入具有與薄膜生物傳感器匹配的圖案開孔的薄層雙面膠進行組裝；或通過蓋印方法轉(zhuǎn)移與薄膜生物傳感器圖案匹配的液體膠進行組裝；或通過超聲焊接或激光焊接的方法組裝流通型微流體芯片和薄膜生物傳感器。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型生物芯片，其中微導(dǎo)管固定在流體入口和流體出口中，然后與連續(xù)監(jiān)測體液中物質(zhì)的分析系統(tǒng)中的體液采樣器和微流泵連接。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型生物芯片，其中流通型微流體芯片包括兩個以上的檢測室，在薄膜生物傳感器中具有與檢測室數(shù)量相匹配的工作電極。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型生物芯片，其中流通型微流體芯片的面積小于5cm2，高度小于2mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型生物芯片，其中體液中物質(zhì)是血糖、乳酸、氧氣、pH值、血細胞比容、和/或電解質(zhì)。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的微型生物芯片，其中通過激光蝕刻的方法在塑料上加工制備用于測量血糖的流通型微流體芯片。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型生物芯片，其中工作電極是直徑小于1.5mm的圓形單電極，或微電極陣列；制備工作電極的材料是Pt、Pd、Rh、或Ru。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型生物芯片，其中參比電極是尺寸小于3mm2的環(huán)繞工作電極的環(huán)形帶；制備參比電極的材料是Ag或/和Ag/AgCl。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型生物芯片，其中對電極是尺寸小于3mm2的環(huán)繞工作電極的環(huán)形帶；制備對電極的材料是Au、Pt、Pd、Rh、Ru、或C。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型生物芯片，其中流通型微流體芯片的總體積小于15微升，在小于5分鐘，以連續(xù)或間歇的緩慢速率，更新所有在微型生物芯片內(nèi)的流體。
12.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型生物芯片，其中薄膜生物傳感器的電極使用多層的生物傳感器膜，連續(xù)監(jiān)測體液中的物質(zhì)。
13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型生物芯片，以并聯(lián)或串聯(lián)方式，在同一個電極基板上集成排列的不同類型的工作電極，同時連續(xù)監(jiān)測多種分析物。
14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微型生物芯片，以并聯(lián)或串聯(lián)方式，在同一個電極基板上集成排列多個同類型的工作電極，同時連續(xù)監(jiān)測一種分析物。
【文檔編號】G01N27/26GK103913489SQ201310007653
【公開日】2014年7月9日 申請日期:2013年1月9日 優(yōu)先權(quán)日:2013年1月9日
【發(fā)明者】莫健偉, 李元光, 何偉, 李獻紅, 王官俊, 楊軼穎 申請人:北京怡成生物電子技術(shù)有限公司, 美國優(yōu)西生物儀器公司