一种纸基数字微流器件的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明属于数字微流控技术和纸基微流控的交叉领域，涉及一种基于介质上电润湿驱动的数字微流控技术以及纸基微流检测技术，具体涉及一种纸基数字微流器件。
【背景技术】
[0002]床边检测(Point of Care Testing, POCT)是指在病人床边或病房内进行的检测，现已扩展至无需传统医院检测设备在病人身边进行的快出检测手段。这种检测包含了一大类操作简单快速，且试剂稳定，便于保存和携带，而又不缺乏精确性的临床检测方法。
[0003]目前商业化的床边检测手段主要是基于纸基微流器件的检测。纸基微流器件具有操作简单，成本低廉的特点，一般应用于半定量分析的领域，主要是因为其在定量分析以及液体控制上就有着明显的缺陷。定量分析误差较大主要是由于试剂或样品的量难以控制。液体控制的缺陷源于纸基微流依靠毛细现象被动输运样品，有大量的试剂或样品浪费在输运的过程中。
[0004]基于电润湿的数字微流技术是指通过对电极上施加电压，通过静电力对单个液滴进行操控的技术，该技术具有实现简单，控制方便的特点，被认为是实现床边检测的有力候选技术。而通用的基于电湿润的数字微流芯片没有存储试剂的方法，在非实验室进行检测的时候十分不便。并且，在数字微流器件集成传统过滤的功能工艺复杂，成本高。
【发明内容】
[0005]本发明目的在于融合现有纸基微流器件以及电润湿数字微流器件，设计一种纸基数字微流器件使其同时具有纸基微流以及数字微流的特点，弥补单纯采用电润湿数字微流技术以及纸基微流技术的不足。
[0006]为达到上述目的，本发明提供了一种纸基数字微流器件，其包含:
下极板，该下极板由衬底、电极层、介质层及第一疏水层依次设置构成；其中，衬底要求化学性质稳定，不与试剂以及样品反应；及
上盖板，该上盖板包含第二疏水层及设置在其上的纸质层；该纸质层由样品吸收区域及非样品吸收区域构成。所述上盖板上并无电极，亲水区域以及疏水区域的形状、大小并不限定，依功能而定。
[0007]上述的纸基数字微流器件，其中，所述的上盖板还包含设置在纸质层上的阻挡层。该阻挡层是可选的，当没有配置阻挡层时，从上盖板上方加入的样品能够透过未经疏水处理的纸质层扩散到数字微流器件内部，对样品进行初步的被动分离，分离尺寸与所选取的上盖板的材料有关。与试剂贮藏的配置类似，需要与外部进行样品交换的位置的上盖板不进行疏水处理。
[0008]上述的纸基数字微流器件，其中，所述的电极层包含若干平面电极。
[0009]上述的纸基数字微流器件，其中，所述的纸质层为能够吸收试剂的多孔纤维材料，能够将试剂固定在该材料中，待有溶剂流过该区域时能够从中溶解出被固定的试剂。其中，非样品吸收区域经疏水处理过，不能吸收试剂。
[0010]上述的纸基数字微流器件，其中，所述的纸质层的材料选择滤纸。
[0011]上述的纸基数字微流器件，其中，所述的疏水处理是指涂蜡处理。
[0012]上述的纸基数字微流器件，其中，所述的第一疏水层、第二疏水层的材料选择蜡或特氟龙。
[0013]本发明的纸基数字微流器件的上盖板采用多孔材料作为基底材料作为纸质层，并对部分区域进行必要疏水处理，以作为非吸收样品区域；采用电极驱动液滴的方式为本发明的纸基微流器件提供液体输运的方法。
[0014]本发明的下极板中通用电极的设计应满足基于数字微流芯片的通用电极结构(专利号:CN201210190156。I )，其具体形状和尺寸并不限定。
[0015]本发明的最大创新在于利用电润湿数字微流器件以及纸基微流器件组合成新型纸基数字微流器件，不仅能够在芯片上贮藏试剂，对样品进行被动筛选，还能够自由驱动试剂样品而不造成浪费。
[0016]本发明提供的纸基数字微流器件具有如下显著优势:
(a)相较于通用数字微流器件增加了试剂贮藏，样品筛选分离的功能。并且，纸基微流器件作为反应衬底，读取设备简单，速度快，更加适用于便携式检测。
[0017](b)相较于通用纸基微流器件使其能够对液体进行自由操控而不会造成实际样品的浪费。采用数字微流器件产生的液滴精度高于手动滴加降低了纸基微流器件的误差。同时，采用一定的检测策略能够在不增加额外人工操作的情况下极大的扩展纸基微流器件的检测范围(例如在芯片上对样品进行稀释或者浓缩)。
[0018](C)下极板采用通用数字微流芯片工艺，上盖板采用纸基微流器件工艺，无需额外复杂工艺。
【附图说明】
[0019]图1为本发明的纸基数字微流器件的俯视结构图。
[0020]图2为图1的B-B剖视图。
[0021]图3为本发明的纸基数字微流器件按图1 B-B剖面图中的下极板S0。
[0022]图4a为本发明的纸基数字微流器件按图1 B_B剖面图中的上盖板SI。
[0023]图4b为图4a中上盖板SI的纸质层104的局部放大图。
[0024]图5a为本发明的纸基器件的一个实施例中纸质层104的俯视图。
[0025]图5b为本发明的纸基器件的一个实施例中第二疏水层103的俯视图。
[0026]图6为本发明的纸基器件的一个实施例中纸质层104的俯视图。
【具体实施方式】
[0027]以下结合附图通过具体实施例对本发明作进一步的描述，这些实施例仅用于说明本发明，并不是对本发明保护范围的限制。
[0028]本发明提供的一种纸基数字微流器件基于目前介质上电润湿数字微流技术的芯片结构和驱动方法，而检测方法依托于纸基微流器件的检测方法。应当指出，本实施方式是为了说明目的而提供，而不在意以任何方式限制本发明的范围。
[0029]如图1-2所示，本发明的纸基数字微流器件的主体由两层结构组成:下层的单平面电润湿数字微流驱动层下极板SO以及上层的纸基微流器件上盖板SI。在上盖板SI中，104B代表亲水区域(用作试剂贮存或样品反应)。图3为通用电润湿数字微流器件(图1的B-B剖面图中的下极板S0)的示意图，本发明中电润湿数字微流驱动层与通用数字微流芯片无异，包含由下向上依次设置的绝缘衬底100、电极层(由电极El，E2, E3平行设置构成)、介质层101以及第一疏水层102。应当说明，用作衬底的材料并不固定，只要绝缘即可，如可以为石英、玻璃、绝缘的硅片等；而电极可以由任何导电材料组成，其电极大小和间隔及具体电极的个数并不限定，本说明书仅以一定数目及规格的电极为例，而且图1、2并不精确反应电极的尺寸及截面情况，只是从芯片角度表示其电极排布。介质层应为绝缘介质材料但并不限定，优选为介电常数较高、抗击穿能力较强的材料。
[0030]图4a为该纸基器件的上盖