一种适用于多电极传感器的微流控芯片的制作方法

本实用新型属于微流控芯片技术领域，尤其涉及一种适用于多电极传感器的微流控芯片。

背景技术：

微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程中的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程的技术。微流控芯片是微流控技术实现的主要平台，其装置特征主要是其容纳流体的有效结构(流道、反应室或其它功能部件)至少在一个纬度上为微米级尺度。由于微米级的结构，流体在其中显示和产生了与宏观尺度不同的特殊性能，因此发展出独特的分析产生的性能。目前，微流控芯片技术的应用主要集中在核酸分离和定量、DNA测序、基因突变和基因差异表达分析等方面。

微流控芯片一般需要配合电化学生物传感器(电极传感器)和缓冲液使用。检测时，将电极传感器插入微流控芯片的反应槽中，将待检测样本与缓冲液混合后的检测液泵入微流控芯片，使得检测液与电极传感器进行充分杂交，通过微流控芯片中的检测单元对杂交后的检测液进行检测即可完成检测过程。

然而，现有的微流控芯片通常仅包括一个反应槽，只能结合一个电极传感器对待检测样本进行单一方面的检测，无法根据实际需求同时对待检测样本进行多方面的检测。若要对待检测样本进行多个不同方面的检测，则需要使用多个微流控芯片，操作复杂且成本较高。

综上可知，现有的微流控芯片存在无法同时对待检测样本进行多方面的检测的问题。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种适用于多电极传感器的微流控芯片，旨在解决现有的微流控芯片存在的无法同时对待检测样本进行多方面的检测的问题。

本实用新型是这样实现的，一种适用于多电极传感器的微流控芯片，用于与所述电极传感器和预设的缓冲液配合使用以对待检测样本进行检测，所述微流控芯片包括设置于同一纬度的n个反应槽、流道、检测槽及储液槽，n为大于1的整数；

所述n个反应槽从第1个反应槽开始，按照前一个反应槽的第一出液口通过流道连通后一个反应槽的进液口的方式依次连通至第n个反应槽，所述第n个反应槽的第一出液口以及前(n-1)个反应槽的第二出液口均通过流道与所述检测槽的进液口连通，所述检测槽的出液口通过流道与储液槽和所述第1个反应槽的进液口连通，所述第1个反应槽的进液口为所述微流控芯片的进液口；

所述第1个反应槽的进液口以及所述前(n-1)个反应槽的第一出液口处均设置有控制流道流通与否的常开式控制开关，所述前(n-1)个反应槽的第二出液口处均设置有控制流道流通与否的常闭式控制开关，所述储液槽中设置有液位检测装置，所述第1个反应槽的进液口处设置有磁流体动力微泵；

在对待检测样本进行检测时，若第a个反应槽对应的常开式控制开关被控关闭且常闭式控制开关被控开启，则由所述微流控芯片的进液口泵入的检测液依次流经所述第1个反应槽至所述第a个反应槽，并流经所述检测槽至所述储液槽；所述液位检测装置若检测到所述检测液充满所述储液槽，则输出提示信号，以提示停止泵入所述检测液；当所述磁流体动力微泵被控开启以促使流道内的所述检测液流动时，所述检测液分别与插入所述第1个反应槽至所述第a个反应槽中的电极传感器进行杂交；杂交完成后，若所述第1个反应槽至第(a-1)个反应槽对应的常开式控制开关被控关闭，所述第a个反应槽对应的常闭式控制开关被控关闭，则所述第1个反应槽至所述第a个反应槽分别形成独立封闭的空间；若所述检测液中的待检测样本正常，则在所述第1个反应槽至所述第a个反应槽中的任一反应槽对应的常闭式控制开关被控开启时，该反应槽中的杂交后的检测液流入所述检测槽以完成检测过程；其中，所述检测液由所述待检测样本与所述预设的缓冲液进行混合得到；a为大于1且小于n的整数。

本实用新型通过采用包括设置于同一纬度的n个反应槽、流道、检测槽及储液槽的微流控芯片，由于第1个反应槽的进液口以及前(n-1)个反应槽的第一出液口处均设置有控制流道流通与否的常开式控制开关，且前(n-1)个反应槽的第二出液口处均设置有控制流道流通与否的常闭式控制开关，因此，可通过控制常闭式控制开关和常开式控制开关的开启或关闭来控制需要使用的反应槽的数量，从而达到了同时对同一待检测样本进行不同方面的检测的目的，简化了检测流程，实现了分型检测的快速化、微型化及集成化。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种适用于多电极传感器的微流控芯片的俯视图；

图2是本实用新型实施例提供的一种适用于多电极传感器的微流控芯片中的石蜡微阀的开合示意图；

图3是本实用新型实施例提供的一种适用于多电极传感器的微流控芯片中的常闭式磁力微阀的开合示意图。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本实用新型进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

图1是本实用新型实施例提供的一种适用于多电极传感器的微流控芯片的俯视图，为了便于说明，仅示出了与本实用新型实施例相关的部分，详述如下：

如图1所示，一种适用于多电极传感器的微流控芯片，用于与电极传感器和预设的缓冲液配合使用以对待检测样本进行检测。该微流控芯片包括设置于同一纬度的n个反应槽X1～Xn(图1中以微流控芯片包括7个反应槽为例进行示意)、流道2、检测槽3及储液槽4。其中，n为大于1的整数。

n个反应槽X1～Xn从第1个反应槽X1开始，按照前一个反应槽的第一出液口通过流道2连通后一个反应槽的进液口的方式依次连通至第n个反应槽Xn，第n个反应槽Xn的第一出液口以及前(n-1)个反应槽X1～X(n-1)的第二出液口均通过流道2与检测槽3的进液口连通，检测槽3的出液口通过流道2与储液槽4和第1个反应槽X1的进液口连通，第1个反应槽X1的进液口为微流控芯片的进液口。

第1个反应槽X1的进液口以及前(n-1)个反应槽X1～X(n-1)的第一出液口处均设置有控制流道2流通与否的常开式控制开关5，前(n-1)个反应槽X1～X(n-1)的第二出液口处均设置有控制流道2流通与否的常闭式控制开关6，储液槽4中设置有液位检测装置(图中未示出)，第1个反应槽的进液口处设置有磁流体动力微泵(图中未示出)。

在对待检测样本进行检测时，若第a个反应槽Xa对应的常开式控制开关5被控关闭，且第a个反应槽Xa对应的常闭式控制开关6被控开启，则由微流控芯片的进液口泵入的检测液依次流经第1个反应槽X1至第a个反应槽第a个反应槽Xa对应的，并流经检测槽3至储液槽4；液位检测装置若检测到检测液充满储液槽4，则输出提示信号，以提示停止泵入检测液；当磁流体动力微泵被控开启以促使流道2内的检测液流动时，检测液分别与插入第1个反应槽X1至第a个反应槽Xa中的电极传感器进行杂交；杂交完成后，若第1个反应槽X1至第(a-1)个反应槽X(a-1)对应的常开式控制开关5被控关闭，第a个反应槽Xa对应的常闭式控制开关6被控关闭，则第1个反应槽X1至第a个反应槽Xa分别形成独立封闭的空间；若检测液中的待检测样本正常，则在第1个反应槽X1至第a个反应槽Xa中的任一反应槽对应的常闭式控制开关6被控开启时，该反应槽中的杂交后的检测液流入检测槽4以完成检测过程。

在本实用新型实施例中，a为大于1且小于n的整数。

在本实用新型实施例中，检测液由待检测样本与预设的缓冲液进行混合得到。

在实际应用中，预设的缓冲液可以为能够进行杂交与检测两个过程的缓冲液。例如，在对SNP进行多位点检测时，预设的缓冲液可以包括高氯酸钠、SDS(sodium dodecyl sulfate，sodium salt，十二烷基硫酸钠)、吐温等试剂，其可以进行杂交与检测两个过程。

在实际应用中，该微流控芯片可用于对基因进行多位点检测，例如，可用于对SNP(Single Nucleotide Polymorphisms，单核苷酸的多态性)进行多位点检测，或者对病原菌基因进行多位点检测等，具体根据实际需求进行确定，此处不做限制。在进行检测时，根据需要检测的基因位点的数量来确定需要使用的反应槽和电极传感器的数量，进而通过常开式控制开关和常闭式控制开关来控制需要使用的反应槽的数量。

在本实用新型实施例中，电极传感器可以为电化学生物传感器，其以生物材料作为敏感元件，以电极作为转换元件，以电势或电流为特征来检测信号。由于电化学生物传感器具有高度选择性，因此，其是快速、直接获取复杂体系组成信息的理想分析工具。

在本实用新型实施例中，磁流体动力微泵与反应槽X1～Xn、流道2、检测槽3及储液槽4也位于同一纬度(同一水平面)。磁流体动力微泵用于驱动流道内的检测液流动。具体的，磁流体动力微泵可以设置于第1个反应槽的进液口处的流道的两侧。在实际应用中，磁流体动力微泵可以采用以线圈和磁性元件为核心的磁流体动力泵，可以将磁流体动力微泵种的线圈设置于第1个反应槽的进液口处的流道的两侧。在使用磁流体动力微泵时，将线圈连接至电源，使线圈中有电流流过，并通过磁性元件施加磁场，以使磁流体动力微泵产生驱动力(洛伦兹力)，进而驱动检测液从第1个反应槽X1依次流入第a个反应槽Xa。

作为本实用新型一实施例，常开式控制开关5可以为石蜡微阀。

图2是本实用新型实施例提供的一种适用于多电极传感器的微流控芯片中的石蜡微阀的开合示意图。

如图2a所示，在实际应用中，石蜡微阀5可以设置于反应槽X1～X(n-1)的第一出液口处的流道2的外壁上。在正常情况下，石蜡微阀处于开启状态，此时，相应的流道2处于流通状态。当需要控制相应的流道2关闭时，可通加热石蜡，石蜡融化及凝固后，可将相应的流道2关闭，此时石蜡微阀处于关闭状态(如图2b所示)。

作为本实用新型一实施例，常闭式控制开关6可以为常闭式磁力微阀。

图3是本实用新型实施例提供的一种适用于多电极传感器的微流控芯片中的常闭式磁力微阀的开合示意图。

在实际应用中，常闭式控制开关6可以设置于反应槽X1～X(n-1)的第二出液口处的流道2的外壁上。

如图3a所示，在正常情况下，常闭式磁力微阀处于关闭状态，此时，相应的流道2处于关闭状态，当需要控制相应的流道2流通时，可以通过施加磁场来控制常闭式磁力微阀的悬梁臂抬起，以使常闭式磁力微阀处于开启状态(如图3b所示)，此时，相应的流道2便可处于流通状态。

作为本实用新型一实施例，液位检测装置可以为压力传感器。压力传感器可以设置于储液槽的顶部。若压力传感器检测到检测液充满储液槽4，则说明检测液已经充满整个流道2，此时，压力传感器输出提示信号，以提示停止进液。

作为本实用新型一实施例，检测槽3可以包括第一外接电路工作槽31、阴性对照检测槽32、阳性对照检测槽33及第二外接电路工作槽34。

其中，第一外接电路工作槽31的进液口为检测槽3的进液口，第一外接电路工作槽31的出液口通过流道2连通阴性对照检测槽32的进液口，阴性对照检测槽32的出液口通过流道2连通阳性对照检测槽33的进液口，阳性对照检测槽33的出液口通过流道2连通第二外接电路工作槽34的进液口，第二外接电路工作槽34的出液口为检测槽3的出液口。

在本实用新型实施中，第一外接电路工作槽31和第二外接电路工作槽34用于外接电源，与工作槽形成电流回路，并为反应槽提供稳定的电势。

具体的，第一外接电路工作槽31可以包括参比电极槽311和辅助电极槽312。

参比电极槽311的进液口为第一外接电路工作槽31的进液口，参比电极槽311的出液口通过流道2与辅助电极槽312的进液口连通，辅助电极槽312的出液口为第一外接电路工作槽31的出液口。

第二外接电路工作槽34可以为辅助电极槽。

在本实用新型实施例中，阴性对照检测槽32和阳性对照检测槽33用于检测检测液中的待检测样本是否可以正常使用。在检测液中的待检测样本正常的情况下，才能进行杂交后的检测过程。具体的，阴性对照检测槽32和阳性对照检测槽33中的对照组与检测液中的检测样本发生反应，若阳性对照组有结果，阴性对照组无结果，即可证检测液中的待检测样本可正常使用。

以下以检测DNA样本的SNP位点为例，对本实用新型实施例提供的一种适用于多电极传感器的微流控芯片作进一步说明：

首先，选择电极传感器(即检测芯片)，例如选择可检测SNP位点rs1421085(肥胖基因)、rs1121980(肥胖基因)、rs1815739(冠军基因)的3个检测芯片，分别插入第1个反应槽X1、第2个反应槽X2及第3个反应槽X3中。控制第3个反应槽X3对应的常开式控制开关5关闭，以确保检测液不会流入后面的反应槽中。同时，控制第3个反应槽X3对应的常闭式控制开关6开启，以确保检测液可以流至检测槽3和储液槽4。

在进行检测时，将DNA样本与预设的缓冲液进行充分混合得到检测液，将检测液通过微流控芯片的进液口持续泵入，检测液流经第1个反应槽X1、第2个反应槽X2、第3个反应槽X3及检测槽3后，流至储液槽4。当储液槽4中的液位检测装置检测到储液槽4被检测液充满时，液位检测装置输出提示信号。在接收到提示信号时，控制第1个反应槽X1的进液口处的常开式控制开关5关闭，以停止进液，此时，微流控芯片内形成串联三个反应槽的回路。启动磁流体动力微泵，使流道2内的检测液流动，以促进检测液与3个检测芯片的杂交过程。杂交完成后，控制第1个反应槽X1和第2个反应槽X2对应的常开式控制开关5关闭，且控制第3个反应槽X3对应的常闭式控制开关6关闭，此时，第1个反应槽X1至第3个反应槽X3分别形成独立封闭的空间。通过阴性对照检测槽和阳性对照检测槽监测检测液中的待检测样本是否正常，若正常，则分别对第1个反应槽X1至第3个反应槽X3中的杂交后的检测液进行检测。具体的，将第1个反应槽X1接通电源，并开启其对应的常闭式控制开关6，使第1个反应槽X1流入检测槽3以收集第1个反应槽X1对应的检测结果；收集完毕后，控制第1个反应槽X1对应的常闭式控制开关6关闭，并将第2个反应槽X2接通电源，且开启第2个反应槽X2对应的常闭式控制开关6，使第2个反应槽X2流入检测槽3以收集第2个反应槽X2对应的检测结果；同理，进行第3个反应槽X3对应的检测结果的收集。

检测结果收集完毕后，分别对第1个反应槽X1至第3个反应槽X3对应的检测结果进行分析，即可得到所检测的3个SNP位点的基因分型结果。

在本实用新型实施例中，杂交过程统一进行，缩短了反应时间，且检测过程实现了自动化，简化了整个检测流程。

本实用新型实施例通过采用包括设置于同一纬度的n个反应槽、流道、检测槽及储液槽的微流控芯片，由于第1个反应槽的进液口以及前(n-1)个反应槽的第一出液口处均设置有控制流道流通与否的常开式控制开关，且前(n-1)个反应槽的第二出液口处均设置有控制流道流通与否的常闭式控制开关，因此，可通过控制常闭式控制开关和常开式控制开关的开启或关闭来控制需要使用的反应槽的数量，从而达到了同时对同一待检测样本进行不同方面的检测的目的，简化了检测流程，实现了分型检测的快速化、微型化及集成化。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。