专利名称：发光分析用流动注射化学发光流通池芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及一种适用于发光分析的化学发光反应/检测池芯片，尤指一种发光分析用流动注射化学发光流通池芯片。
背景技术：
发光分析是分子发光光谱分析的简称。分子发光分为荧光、磷光和化学发光三种，其中荧光和磷光属于光致发光。基态分子吸收化学反应中释放的能量跃迁至激发态，处在激发态的分子以光辐射的形式返回基态则产生化学发光。基于分子发光强度和被测物含量之间关系建立的分析方法叫发光分析法。由于发光分析法是直接进行光子计量的方法，其灵敏度和选择性一般都优于吸光光度法，从而为无机物和有机物的痕量和超痕量分析提供了一个高灵敏度的研究手段。在药物分析、免疫分析、生物活性物质分析等领域得到迅速发展。由于化学发光(CL)现象一般比较短暂且随时间变化较大，在使用间歇式手工操作时较难取得良好精度，流动注射分析系统(FIA)却极适用于这类反应。FI-CL分析系统保存了一般CL法的优点同时具备FIA的一般优点分析装置简单，操作方便，一般实验室可自行组装；方法灵敏度高，一般在ng/mL-pg/mL数量级；线性范围宽，反应物的发光强度与待测物的浓度可在4-5个数量级范围内成线性关系；FI-CL显著提高了分析结果的重现性。在FI-CL分析系统中，灵敏度的高低、测定结果的准确程度都与流通池有直接关系，CL分析的流通池由玻璃管或透明塑料管制成螺旋型置于光电北增管前面，有时反应管道与流通池合为一体。目前报道的CL的流通池有如下几种。
(1)直通道式流通池Stieg和Nieman制作的直通道式流通池，试剂从流通池底部进入，从流通池顶部流出(S.Stieg and T.A.Nieman，Experimental and theoretical considerations of flow cell design inanalytical chemi-luminescence，Anal.Chem.，1978，50，401-404)。该流通池的缺点是检测灵敏度较低。
(2)螺旋型流通池Burguera和Townshend设计的螺旋型流通池极大地提高了化学发光检测的灵敏度，为目前流动注射化学发光系统常用的流通池(J.L.Burguera and A.Townshend，Flow injection analysisfor monitoring chemiluminescence reactions，Anal.Chim.Acta，1980，114，209-214)。该流通池的缺点是由于其采用的螺旋通道为要极细螺旋管，因而其制作工艺复杂，制造成本高，无法实现批量生产。
发明内容
本实用新型的目的是为了克服现有的缺点而提供一种以标准光刻技术及微细加工技术为基础，在基片上构建流通池微通道，并将样品及试剂通道与流通池一体化来形成发光分析用流动注射化学发光流通池芯片；该芯片的制作工艺简便、成本低、可实现批量生产。
本实用新型的目的可通过如下措施来实现一种发光分析用流动注射化学发光流通池芯片，包括基片和盖板；在其中一基片上设流通池通道槽，在流通池通道槽的两端分设进液口和排液口；在另一基片上设有进液通道槽及与其相连的进液孔；将基片上的进液口与基片上的进液孔相对后，再将两基片及其上的盖板固定成一芯片。
所述的基片上的进液口至少为一个，且其为盲孔。
所述的基片上的进液孔至少为一个。
所述的基片上的进液通道槽至少为两条。
在任一进液通道槽上还与至少一进液通道槽相连。
所述的进液通道槽为直线槽、曲线槽、折线槽、直线与曲线和/或折线相连的槽、曲线与曲线相连的槽、曲线与折线相连的槽及曲线与直线和折线相连的槽/中的一种。
所述的流通池通道槽为螺旋槽、直线槽、曲线槽、折线槽、直线与曲线和/或折线相连的槽、曲线与曲线相连的槽、曲线与折线相连的槽及曲线与直线和折线相连的槽/中的一种。
所述的基片和盖板的材料选自玻璃、聚甲基丙稀酸甲脂(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等透明性高聚物。
本实用新型相比现有技术具有如下优点本实用新型将化学发光流通池芯片化与现有化学发光流通池相比，具有体积小，化学试剂消耗量少，制作工艺简单、制造成本低，易于微型化等优点；尤其是由高分子材料制作的流通池芯片易于进行批量生产，且成本极低。
图1是本实用新型的结构示意图1-基片 2-基片 3-盖板 4-流通池通道槽5-进液通道槽 6-排液口 7-进液口 7′-进液孔图2是本实用新型的基片1结构示意图图3是本实用新型的基片2结构示意图图4是本实用新型的安装示意图图5是本实用新型的应用实施例结构示意图具体实施方式
本实用新型还将结合附图对实施例作进一步详述参照图1，一种发光分析用流动注射化学发光流通池芯片，包括基片1、2和盖板3；在基片1上刻设螺旋型流通池通道槽4，在流通池通道槽4的螺旋线中心设进液口7A，B，进液口7为盲孔；螺旋线的另一端延伸至基片1边缘成为排液口6C；在另一基片2上设有三条进液通道槽5A2，B2，C1，其中B2，C1两条进液通道槽5在D处相连，在A2，B2进液通道槽5端部的基片2上钻有两与其分别相连的进液孔7′A1，B1；将基片1上的进液口7A，B与基片2上的进液孔7′A1，B1相对后，再将基片1和基片2及其上的盖板3固定成一芯片。
本实用新型的工作原理如下样品和发光试剂分别沿基片2的三个进样通道A2，B2，C1，经A1-A、B1-B接口进入流通池芯片，在基片1的交叉处O汇合，然后在整个螺旋管中反应发光，光信号被置于其下的光电倍增管或者其它测光装置所接收，而反应后的废液由基片1上的出口通道C排出。根据发光试剂所需的混合时间，对基片2右通道交叉口D至入口B1的距离进行调节，可通过弯曲该段通道来达到长时间混合的要求。
本实用新型的具体制作方法以下述实施例来说明实施例1基片1的制作玻璃板首先在煮沸的按H2SO4∶H2O2的体积比4∶1中清洗，再依次用丙酮、酒精、高纯水进行超声波清洗各10分钟。然后进行真空镀膜，镀上150nm的铬膜，再进行感光胶涂敷，该感光胶为正性胶，600转/分钟，2分钟，厚度1微米左右，在95℃下预烘半小时，冷却，将带有基片1设计图的掩膜胶片置于光刻胶上，紫外曝光90秒，其波长365nm，显影2分钟，然后再在100℃下烘半小时。在室温下用铬膜刻蚀液，其中硫酸铈∶高氯酸∶水＝50克15毫升∶300毫升，腐蚀铬膜，然后用水冲洗干净。用0.4M HF/0.4M NH4F腐蚀硼硅玻璃，腐蚀速度为6微米/小时。刻蚀20小时后，水洗，丙酮洗，用铬膜刻蚀液除去铬膜。即为基片1。通道宽度上底640微米，下底400微米，深度120微米，从交叉口O至出口C的通道长为23厘米。
基片2的制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高纯水进行超声波清洗各10分钟。然后进行真空镀膜，镀上150nm的铬膜，再进行感光胶涂敷PMER正性胶，600转/分钟，2分钟，厚度1微米左右，在95℃下预烘半小时，冷却，将带有基片2设计图的掩膜胶片置于光刻胶上，紫外曝光90秒，其波长365nm，显影2分钟，然后再在100℃下烘半小时。在室温下用铬膜刻蚀液，其中硫酸铈∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升腐蚀铬膜，然后用水冲洗干净。用0.4M HF/0.4M NH4F腐蚀硼硅玻璃，腐蚀速度为6微米/小时。刻蚀20小时后，水洗，丙酮洗，用铬膜刻蚀液除去铬膜。即为基片2。然后用微型台钻在基片2的进液通道5的一端打孔，钻头为1毫米的金刚钻头，孔径为1毫米，作为进液通道5与螺旋通道4的接口。
盖板3的制作与基片同样材料同样尺寸的干净玻璃片。
最后键合将基片1、基片2与盖板3在H2SO4∶H2O2(4∶1)、H2O∶H2O2∶NH4OH(50∶10∶1)、H2O∶H2O2∶HCl(5∶1∶1)中超声波清洗10分钟，用氮气吹干，将水玻璃(含二氧化硅35-38％，氧化纳17-19％，少量氧化钙)用甩胶机均匀涂敷于盖板表面及基片2背面(转速约2000转/分钟，涂敷20秒)，然后将三片合拢，在氮气环境下加热至80℃并保持1小时左右。得到微结构参数等于上述盖板和基片的化学发光流通池芯片。
实施例2基片1玻璃阳模板制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高纯水进行超声波清洗(各10分钟)。然后进行真空镀膜，镀上150nm的铬膜，再进行感光胶涂敷PMER正性胶，600转/分钟，2分钟，厚度1微米左右，在95℃下预烘半小时，冷却，将带有基片1设计图的掩膜胶片(与玻璃流通池芯片所用掩膜反色)置于光刻胶上，紫外曝光90秒，其波长365nm，显影2分钟，然后再在100℃下烘半小时。在室温下用铬膜刻蚀液，其中硫酸铈∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升，腐蚀铬膜，然后用水冲洗干净。用0.4MHF/0.4MNH4F腐蚀硼硅玻璃，腐蚀速度为6微米/小时。刻蚀二十个小时后，水洗，丙酮洗，用铬膜刻蚀液除去铬膜。即为带有凸形微通道图形的基片1阳模。通道宽度上底360微米，下底600微米，高度120微米，从交叉口O至出口C通道长为23厘米。
本体聚合合成PMMA芯片基片1将提纯后的甲基丙烯甲脂与引发剂，一般为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰，按1000∶5混合后，在85-90℃预聚合50分钟左右，迅速冷却至室温，真空脱气30分钟，然后浇铸到步骤(1)的阳模上，在45℃聚合12小时，然后升温至95℃聚合2小时，缓慢冷却至40℃左右后脱模，得PMMA流通池芯片基片1，通道尺寸对应于阳模板。
基片2玻璃阳模板制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高纯水进行超声波清洗各10分钟。然后进行真空镀膜，镀上150nm的铬膜，再进行感光胶涂敷PMER正性胶，600转/分钟，2分钟，厚度1微米左右，在95℃下预烘半小时，冷却，将带有基片2设计图的掩膜胶片与玻璃流通池芯片所用掩膜反色置于光刻胶上，紫外曝光90秒，其波长365nm，显影2分钟，然后再在100℃下烘半小时。在室温下用铬膜刻蚀液，其中硫酸铈∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升，腐蚀铬膜，然后用水冲洗干净。用0.4MHF/0.4MNH4F腐蚀硼硅玻璃，腐蚀速度为6微米/小时。刻蚀二十个小时后，水洗，丙酮洗，用铬膜刻蚀液除去铬膜。即为带有凸形微通道图形的基片2阳模板。
本体聚合合成PMMA芯片基片2将提纯后的MMA与引发剂，一般为过氧化苯甲酰或偶氮二异丁氰，按1000∶5混合后，在85-90℃预聚合50分钟左右，迅速冷却至室温，真空脱气30分钟，然后浇铸到步骤(3)的阳模上(微型不锈钢柱放置于相应位置)，在45℃聚合12小时，然后升温至95℃聚合2小时，缓慢冷却至40℃左右后脱模，得PMMA流通池芯片基片2，通道尺寸对应于基片2阳模板。基片2也可用微型台钻打孔。
盖板3的制作将模板换为光洁玻璃板，采用与本题聚合PMMA基片相同的方法合成盖片。
最后键合将基片1、基片2与盖板3对齐合拢，在110℃键合2小时，即成PMMA流通池芯片，通道宽度上底600微米，下底360微米，高度120微米，从螺旋通道交叉口至出口的通道长为23厘米。
实施例3基片1玻璃阳模板制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高纯水进行超声波清洗各10分钟。然后进行真空镀膜，镀上150nm的铬膜，再进行感光胶涂敷PMER正性胶，600转/分钟，2分钟，厚度1微米左右，在95℃下预烘半小时，冷却，将带有基片1设计图的掩膜胶片与玻璃流通池芯片所用掩膜反色置于光刻胶上，紫外曝光90秒，其波长365nm，显影2分钟，然后再在100℃下烘半小时。在室温下用铬膜刻蚀液，其中硫酸铈∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升，腐蚀铬膜，然后用水冲洗干净。用0.4MHF/0.4MNH4F腐蚀硼硅玻璃，腐蚀速度为6微米/小时。刻蚀20小时后，水洗，丙酮洗，用铬膜刻蚀液除去铬膜。即为带有凸形微通道图形的基片1阳模。通道宽度上底360微米，下底600微米，高度120微米，从交叉口O至出口C通道长为23厘米。
本体聚合合成PDMS芯片基片1将PDMS单体与引发剂(Sylgard184，Dow Coming，Midland，MI)按重量比10∶1混合，浇注于步骤(1)的阳模板上，在65℃聚合1小时左右，冷却，剥离模板即得PDMS流通池芯片基片1。
基片2玻璃阳模板制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高纯水进行超声波清洗各10分钟。然后进行真空镀膜，镀上150nm的铬膜，再进行感光胶涂敷(PMER正性胶，600转/分钟，2分钟，厚度1微米左右)，在95℃下预烘半小时，冷却，将带有基片2设计图的掩膜胶片(与玻璃流通池芯片所用掩膜反色)置于光刻胶上，紫外曝光90秒(波长365nm)，显影2分钟，然后再在100℃下烘半小时。在室温下用铬膜刻蚀液(硫酸铈∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升)腐蚀铬膜，然后用水冲洗干净。用0.4MHF/0.4MNH4F腐蚀硼硅玻璃，腐蚀速度为6微米/小时。刻蚀20小时后，水洗，丙酮洗，用铬膜刻蚀液除去铬膜。即为带有凸形微通道图形的基片2阳模板。
本体聚合合成PDMS芯片基片2将PDMS单体与引发剂(Sylgard184，Dow Coming，Midland，MI)按重量比10∶1混合，浇注于步骤(3)的阳模板上(微型不锈钢柱置于相应位置)，在65℃聚合1小时左右，冷却，剥离模板即得PDMS基片2，通道尺寸对应于基片2阳模板。基片2也可用微型台钻打孔。
盖板3制作将模板换为光洁玻璃板，采用与本题聚合PPDMS基片相同的方法合成盖片。
最后键合基片1、基片2与盖板3用乙醇洗干净，用氩气吹干，放于空气等离子器中氧化1分钟后，立即将两片合拢，盖片与基片即牢固地结合在一起，制成PDMS流通池芯片，或利用PDMS材料的粘性室温下加一定压力进行可逆键合，即成PMMA流通池芯片，通道宽度上底600微米，下底360微米，高度120微米，从螺旋通道交叉口O至出口C的通道长为23厘米。
使用实施例1所制作的玻璃流通池进行发光分析实验。体系为KHSO4/CoSO4，测定物质为荧光性有机化合物(如图2)。所用的发光反应体系可以参考相关的文献(J.-M.Lin，M.Yamada，Chemiluminescent reaction of fluorescent organic compounds withKHSO5using cobalt(II)as catalyst and its first application to molecularimprinting，Anal.Chem.，2000，72，1148-1155)。
使用该微芯片流通池所得灵敏度基本与目前通用的管式螺旋型流通池相同，测得荧光性化合物的检测限如表1所示。表1采用图2的流动注射化学发光体系测定荧光性有机化合物的结果有机化合物检测限(M)(S/N＝3)芘 5×10-81-硝基芘 2×10-8罗丹明6G 1×10-8菲 7×10-8
权利要求1.一种发光分析用流动注射化学发光流通池芯片，包括基片(1)、(2)和盖板(3)；其特征在于在一基片(1)上设流通池通道槽(4)，在流通池通道槽(4)的两端分设进液口(7)和排液口(6)；在另一基片(2)上设有进液通道槽(5)及与其相连的进液孔(7′)；将基片(1)上的进液口(7)与基片(2)上的进液孔(7′)相对后，再将基片(1)和基片(2)及其上的盖板(3)固定成一芯片。
2.如权利要求1所述的发光分析用流动注射化学发光流通池芯片，其特征在于所述的基片(1)上的进液口(7)至少为一个，且其为盲孔。
3.如权利要求1所述的发光分析用流动注射化学发光流通池芯片，其特征在于所述的基片(2)上的进液孔(7′)至少为一个。
4.如权利要求1所述的发光分析用流动注射化学发光流通池芯片，其特征在于所述的基片(2)上的进液通道槽(5)至少为两条。
5.如权利要求1或4所述的发光分析用流动注射化学发光流通池芯片，其特征在于在任一进液通道槽(5)上还与至少一进液通道槽(5)相连。
6.如权利要求1所述的发光分析用流动注射化学发光流通池芯片，其特征在于所述的进液通道槽(5)为螺旋槽、直线槽、曲线槽、折线槽、直线与曲线和/或折线相连的槽、曲线与曲线相连的槽、曲线与折线相连的槽及曲线与直线和折线相连的槽/中的一种。
7.如权利要求1所述的发光分析用流动注射化学发光流通池芯片，其特征在于所述的流通池通道槽(4)为螺旋槽、直线槽、曲线槽、折线槽、直线与曲线和/或折线相连的槽、曲线与曲线相连的槽、曲线与折线相连的槽及曲线与直线和折线相连的槽/中的一种。
8.如权利要求1所述的发光分析用流动注射化学发光流通池芯片，其特征在于所述的基片(1)、(2)和盖板(3)的材料选自玻璃、聚甲基丙稀酸甲脂或者聚二甲基硅氧烷 透明性高聚物。
专利摘要本实用新型涉及一种发光分析用流动注射化学发光流通池芯片，该芯片是由三片组成，其中一基片刻设流通池通道槽，在流通池通道槽的两端分设进液口和排液口，另一基片上刻设进液通道槽及与其相连的进液孔，将两基片的进液口与进液孔相对后，再将两基片及盖板固定形成芯片；本实用新型的制作工艺简单、成本低、体积小、牢固稳定，易于微型化，且化学试剂消耗量少；特别是采用高分子材料制作流通池后，更易实现批量生产。
文档编号G01N21/64GK2549458SQ0223806
公开日2003年5月7日 申请日期2002年7月1日 优先权日2002年7月1日
发明者林金明, 苏荣国 申请人:中国科学院生态环境研究中心