一种用于痕量物质快速检测的离心式微流控芯片的制作方法

本发明属于微流控领域，特别是涉及一种用于痕量物质快速检测的离心式微流控芯片。

背景技术：

在现代生活中，痕量物质检测不论是在食品工业、环境监控还是在医疗保健、疾病诊断方面都具有重要的作用，常用的检测方法有分光光度法、气相色谱法等，其中分光光度法的检测精度较低，通常只能实现定性测量；气相色谱法存在使用成本高、适用范围小等缺点。微流控芯片是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、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一种技术。微流控芯片作为一种微型分析实验装置，因其微型化、自动化、集成化、高通量、低成本等优点，近年来已成为生命科学、化学、食品安全等领域检测痕量物质的优选方法。如专利申请号为201820087187.7，专利名称为一种基于y型与s型通道联用的微流控盘片的实用新型专利，该芯片检测单元少，无法实现高通量检测；专利申请号为201610045231.3，专利名称为微流控芯片及其在农药检测中的应用的发明专利，该芯片反应通道构造简单，会导致试剂反应不充分；如专利申请号为201620365855.9，专利名称为一种复合型离心式食品添加剂检测微流控芯片的实用新型专利，该专利卡槽较小且只有一个，存在高速离心不稳定的缺点。目前用于痕量物质检测领域的微流控芯片普遍存在通道构造简单，且高速旋转不稳定的问题。

技术实现要素：

针对现有技术中存在的上述问题，本发明的目的在于提供一种用于痕量物质快速检测的离心式微流控芯片，其目的在于能够在实现高通量的同时使多种试剂充分混合反应，且微流控芯片能在高速离心下稳定旋转。

为解决以上问题，本发明采用如下技术方案：

一种用于痕量物质快速检测的离心式微流控芯片，包括9个检测单元，所述检测单元包括一号进样口（1）、二号进样口（2）、三号进样口（3）、一号卡槽（4）、反应池（5）、反应通道（6）、检测池（7）、通气孔（8）、废液池（9）、二号卡槽（10）、三号卡槽（11）、四号卡槽（12）；所述一号进样口（1）、二号进样口（2）、三号进样口（3）靠近圆心，所述检测池（7）、通气孔（8）、废液池（9）相连成u形靠近芯片边缘，所述一号进样口（1）、二号进样口（2）、三号进样口（3）与反应池（5）一端相连，反应池（5）另一端与反应通道（6）相连，反应通道（6）与检测池（7）相连，检测池（7）、通气孔（8）、废液池（9）依次连接，其特征在于，反应通道（6）由四个v型结构组成，且通道两侧外壁向内具有凸起；一号卡槽（4）位于芯片圆心处，二号卡槽（10）、三号卡槽（11）、四号卡槽（12）分布在以圆心为中心的等边三角形的三个顶点处。微流控芯片由三层刻有微米级别的微结构基片组成，其中，第一芯片层位于顶部，第二芯片层位于中间，第三芯片层位于底部。一号进样口（1）、二号进样口（2）、三号进样口（3）、一号卡槽（4）、二号卡槽（10）、三号卡槽（11）、四号卡槽（12）、通气孔（8）贯穿第一芯片层。一号进样口（1）、二号进样口（2）、三号进样口（3）、一号卡槽（4）、反应池（5）、反应通道（6）、检测池（7）、通气孔（8）、废液池（9）、二号卡槽（10）、三号卡槽（11）、四号卡槽（12）贯穿于第二芯片层。一号卡槽（4）、二号卡槽（10）、三号卡槽（11）、四号卡槽（12）贯穿于第三芯片层。一号进样口（1）、二号进样口（2）、三号进样口（3）、通气孔（8）、废液池（9）为圆形，且直径为2mm；一号卡槽（4）、二号卡槽（10）、三号卡槽（11）、四号卡槽（12）为正六边形，边长为0.5mm；二号卡槽（10）、三号卡槽（11）、四号卡槽（12）所围成的等边三角形边长为6mm；反应池（5）为六边形，长为8mm，宽为5mm，上顶角为60°；反应通道（6）宽度为300µm，凸起高度为150µm；检测池（7）为六边形，长为9mm，宽为6mm，上顶角为120°。第一芯片层、第二芯片层、第三芯片层的厚度分别为0.5mm、1mm、0.5mm，且其材料为pmma。

本发明的有益效果为：

1.此微流控芯片具有反应池和多v形反应通道，通道内有凸起，使通道宽度减小导致液体流速变慢，从而达到充分混合的效果；

2.此微流控芯片具有四个卡槽且较为分散，能使微流控芯片稳定固定在离心机上，且能在高速离心下稳定旋转；

3.此微流控芯片按环形阵列分布，具有9个检测池，能同时检测多个样品。

附图说明

下面结合附图及其实施例对本发明作进一步说明；

图1是微流控芯片的结构示意图；

图2是第一芯片层的结构示意图；

图3是第二芯片层的结构示意图；

图4是第三芯片层的结构示意图；

图5是第二芯片层局部结构放大图；

1为一号进样口、2为二号进样口、3为三号进样口、4为一号卡槽、5为反应池、6为反应通道、7为检测池、8为通气孔、9为废液池、10为二号卡槽、11为三号卡槽、12为四号卡槽。

具体实施方式

实施例：z型通道每段刻有3个凸起的实施例

图1、3、5中，一种用于痕量物质快速检测的离心式微流控芯片，包括9个检测单元，所述检测单元包括一号进样口1、二号进样口2、三号进样口3、一号卡槽4、反应池5、反应通道6、检测池7、通气孔8、废液池9、二号卡槽10、三号卡槽11、四号卡槽12；所述一号进样口1、二号进样口2、三号3进样口呈圆形，直径为2mm，且靠近圆心，所述检测池7、通气孔8、废液池9相连成u形靠近芯片边缘，其中检测池7为六边形，长为9mm，宽为6mm，上顶角为120°，通气孔8、废液池9为圆形，且直径为2mm，所述一号进样口1、二号进样口2、三号进样口3与反应池5一端相连，其中反应池5为六边形，长为8mm，宽为5mm，上顶角为60°，反应池5另一端与反应通道6相连，其中反应通道6宽度为300µm，反应通道6与检测池7相连，检测池7、通气孔8、废液池9依次连接；反应通道6由四个v型结构组成，且通道两侧外壁向内具有凸起，其中凸起高度为150µm；一号卡槽4位于芯片圆心处，二号卡槽10、三号卡槽11、四号卡槽12分布在以圆心为中心的等边三角形的三个顶点处，四个卡槽均为为正六边形，边长为0.5mm，二号卡槽10、三号卡槽11、四号卡槽12所围成的等边三角形边长为6mm；

图2中，一号进样口1、二号进样口2、三号进样口3、一号卡槽4、二号卡槽10、三号卡槽11、四号卡槽12、通气孔8贯穿第一芯片层；

图3中，一号进样口1、二号进样口2、三号进样口3、一号卡槽4、反应池5、反应通道6、检测池7、通气孔8、废液池9、二号卡槽10、三号卡槽11、四号卡槽12贯穿于第二芯片层；

图4中，一号进样口1、二号进样口2、三号进样口3、一号卡槽4、反应池5、反应通道6、检测池7、通气孔8、废液池9、二号卡槽10、三号卡槽11、四号卡槽12贯穿于第三芯片层；

第一芯片层、第二芯片层、第三芯片层的厚度分别为0.5mm、1mm、0.5mm。

本实施例中的通道凸起制备方法：使用二氧化碳激光雕刻机在材料为pmma的基片上雕刻而成。

一种用于痕量物质快速检测的离心式微流控芯片工作过程（以表面增强拉曼快速检测技术为例）：

1.按照图3所示的结构连接，将待测样品、助检试剂与贵金属纳米粒子分别从一号进样口1、二号进样口2、三号进样口3中注入；

2.将微流控芯片放入离心机，设定离心速度250~500rpm，旋转方向为顺时针，启动离心机，试剂进入反应池5并开始混合反应；

3.当试剂进入反应通道6后，提高离心速度至800~1500rpm，旋转方向为逆时针，最后试剂流入检测池7、通气孔8。用拉曼探头对检测池7进行照射，获得待测物的拉曼数据，从而进行定性定量检测。

本实施例以及工作过程的举例是优选方案，对凸起数量的简单改变都属于本发明保护的范畴。