一种纸基微流体芯片蜡笔装置及其应用的制作方法

本发明属于纸基即时诊断设备技术领域，具体是涉及一种纸基微流体芯片蜡笔装置。

背景技术：

近年来，科学家们开发出了基于纸的微流体芯片并广泛应用于即时诊断检测，例如人类健康，环境监测，以及食品安全等领域。与传统微流体芯片相比，纸基微流体芯片具有易操作、低成本、环境友好、容易获得、可任意处理、柔软灵活等优势。特别地，由于纸的多孔结构，液体在纸上的流动依赖于孔的毛细作用，因此纸基微流体芯片不需要外接额外的泵来驱动液体流动，进一步使得纸基微流体芯片的操作变得简单，更适合应用于即时诊断领域。

纸基微流体芯片的制备离不开在纸上制备微流体通道用于引导液体的流动。目前用于制备纸基微流体芯片的方法主要分为两类，化学制备方法以及物理制备方法。化学制备方法包括光刻法，蚀刻法，等离子处理法等。这些方法需要用到比较昂贵的化学试剂，以及大型的实验室仪器，而且所需步骤繁多，因此制作成本相对较高，并且化学处理可能会对纸本身的性能造成破坏。因此，化学制备方法逐渐淡出人们视野，取而代之的是物理制备方法。物理制备方法包括切割法，图章法，石蜡印刷法等，与化学方法相比，这些制备方法不需要昂贵的化学试剂和大型仪器，并且制备步骤大大简化，因此目前物理制备方法广泛应用于制备纸基微流体芯片。在物理制备方法中，由于石蜡具有成本低、容易获得、低熔点、环境友好等优点，因此基于石蜡的制备方法尤为广泛，其中包括用石蜡打印机打印的方法，石蜡浸润的方法，以及用固体蜡笔直接写的方法。但是，这些方法都存在着一定的缺陷，例如：石蜡打印机成本昂贵，石蜡浸润的方法操作要求很高，固体石蜡笔写的方法精度很低。并且这些方法都包括两个步骤：第一，将石蜡打印到纸上；第二，通过加热台加热的方法使得石蜡融化渗透纸，形成通道。此过程中，由于石蜡的熔点低，融化之后的液态石蜡在纸里面的渗透很难控制。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种纸基微流体芯片蜡笔装置及其应用，该装置结构简单，设计合理，易于操作，便于携带，成本低廉。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种纸基微流体芯片蜡笔装置，包括石蜡笔芯，在石蜡笔芯外包覆金属外套，且在该金属外套上缠绕有加热丝。

在该蜡笔装置外部还设有隔热保护套，石蜡笔芯的笔尖部分伸出隔热保护套底部。

加热丝呈螺旋状缠绕于金属外套外部。

缠绕在金属外部的加热丝的螺距相同。

本发明还公开了上述的纸基微流体芯片蜡笔装置在制备微流体通道中的应用。

制备微流体通道时，通过给加热丝通电，对石蜡笔芯进行加热，当加热温度达到石蜡熔点时，石蜡笔芯能够在纸基上书写微流体通道。

所述纸基为滤纸或硝酸纤维素膜。

与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：

本发明公开的一种纸基微流体芯片蜡笔装置，包括石蜡笔芯，在石蜡笔芯外包覆金属外套，且在该金属外套上缠绕有加热丝。该装置通过加热丝加热石蜡笔芯，使得石蜡在笔芯内融化并流出笔尖在纸基上可顺利书写出石蜡图案形成微流体通道。此过程中避免了使用额外的加热台，使得在纸基上制备微流体通道仅需一步就能完成。该装置结构简单，设计合理，易于操作，便于携带，成本低廉。

附图说明

图1为本发明的纸基微流体芯片蜡笔装置结构示意图；

图2和图3为实施例1利用本发明的装置在滤纸和硝酸纤维素膜上书写石蜡图案；

图4和图5为实施例2利用本发明的装置在硝酸纤维素膜上制作微流体通道。

具体实施方式

下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。

参见图1，本发明的纸基微流体芯片蜡笔装置，包括石蜡笔芯1，由于石蜡笔芯1的材料为塑料，加热容易发生塑性变形，不便于书写，因而在石蜡笔芯1外包覆金属外套2，金属外套2与石蜡笔芯1紧密配合。在该金属外套2上缠绕有加热丝3，通过金属外套2将热量均匀得传递至石蜡笔芯1处。

优选地，为了操作者在使用过程中方便书写且保护操作者在加热过程中不被烫伤，因此设计了隔热保护套4将加热丝3与外界隔开，石蜡笔芯1的笔尖部分伸出隔热保护套4底部。

优选地，加热丝呈螺旋状缠绕于金属外套外部。为了受热均匀，缠绕在金属外部的加热丝的螺距相同。

本发明的工作原理为：

组装之前，将普通圆珠笔笔芯清洗干净并装入石蜡，制备好石蜡笔芯1。将石蜡笔芯1、金属外套2、加热丝3和隔热保护套4按照图1所示装配好之后，给加热丝3通电，使得加热丝3给石蜡笔芯1加热，当石蜡笔芯1温度达到石蜡熔点后，便可在纸上书写出微流体通道。

实施例1利用本发明装置在纸上书写石蜡图案

本实施例将石蜡装入清洗干净的圆珠笔芯内，加热丝3通电之后对石蜡笔芯1进行加热，当温度达到石蜡熔点时，便利用该装置在不同的纸上书写出石蜡图案，如图2所示为在滤纸上书写出的石蜡图案，图3所示为在硝酸纤维素膜上写出的石蜡图案。此处引入这两种纸是因为绝大部分纸基微流体芯片的基底都是基于滤纸或者硝酸纤维素膜。因此验证了该装置可以在不同的纸上制备微流体通道。

实施例2利用该装置在硝酸纤维素膜上制作微流体通道

本实施例制作方法与实施例1一致，在硝酸纤维素膜上依靠尺子书写了不同形状的微流体通道，并且在通道内滴入色素溶液，结果显示石蜡通道可以成功的将液体固定在通道内，如图4所示，验证了该装置制备的纸基微流体通道的可行性。

进一步地，利用该装置制备了便于即时检测的微流体通道形状，如图5所示。同样地，纸基微流体芯片能够很好的限制液体在纸上的流动，因此能够应用于即时诊断领域。