一种多指标检测的微流控芯片的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及微流控芯片分析领域，尤其涉及一种用于多指标检测的微流控芯片。
【背景技术】
[0002]微流控芯片又称芯片实验室，指的是一种在一块几平方厘米的芯片上构建的生物或化学实验室。它把生物和化学领域中所涉及的反应、分离、培养、分选、检测等基本操作单元分别做成微/纳米量级的构件，集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，用以实现常规生物或化学的各种功能。以生化样品分析为目的而进行的酶反应、免疫反应、PCR反应、酶联免疫分析等反应都可在微流控芯片上实现。由于微流控芯片技术具有进样量小、集成度高、易实现自动化控制和高通量分析的特点，在微流控芯片上进行生化反应操作较常规的分析而言样品前处理更方便、快速、成本低廉。而且，高特异性的生化反应与微流控芯片强大的分离、检测能力相结合将显示出更为显著的优势。
[0003]应用微流控芯片进行多指标生化检测时，由于检测指标的多样性，需在芯片上设置多个供检测反应发生的反应池对同一样品进行检测，如何在快速高效的对样品进行多指标检测的同时保证各检测反应的独立进行以及参与各检测反应的样品量一致成为微流控芯片设计中的关键环节。
[0004]发明专利CN102671729公开了一种用于多指标生化检测的微流控芯片，该芯片包括微流体通道、若干个反应池和气动微阀，反应池内固定有生化反应所需的试剂，若干个反应池通过微流体通道串行或并行连接。虽然该芯片可通过控制气动微阀的开关来实现各反应池之间的连通和隔离，但是在样品进样的流动过程中容易造成反应试剂的交叉污染，样品注入后需要流经多个相连的反应池才能将各反应池充满，通道内液体流速各有差异，导致位置不同的反应池间参与各检测反应的样品量存在较大差异，不利于各检测反应的精确控制及检测结果的准确分析。
[0005]基于以上背景，发明一种结构简单、操作便捷的支持多指标同时检测，且各指标间不存在交叉污染，各反应池样品量相同的微流控芯片是是十分必要的。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的在于提供一种用与多指标检测的微流控芯片，同时保证参与各检测反应的样品量相同并且各指标检测反应之间独立发生无交叉污染，实现简便、高效、低成本的多指标检测。
[0007]为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案:
[0008]—种多指标检测的微流控芯片，包括气体控制通道层(100)，有机高分子聚合物薄膜(200 )，微流体通道层(300 )，各层材料集成键合封接形成芯片结构，其特征在于:气体控制通道层包括进样孔(1)、出气孔(6)和两个气动微阀(2，3)和多个串联样品储液池(4)的上半部分;有机高分子聚合物薄膜上设有进样孔(1)、气动微阀结构(2，3)、样品储液池(4)和出气孔(6)对应位置大小的孔;微流体通道层设置多个串联样品储液池(4)下半部分和多个反应池(9)、连通各样品储液池(4)间的液体通道(7)、连通样品储液池(4)和反应池(9)的液体通道(8)。
[0009]所述的两个微阀(2，3)包括阀座(10，12)和微阀气路通道(11，13)，通过控制气压，控制微阀开启关闭，进而控制微流体通道层中液体流向，外界空气进入微阀后，挤压中间层薄膜使之凸起堵塞下层通道，达到控制效果;其中微阀(2)具阀座(10)和多路分支气路通道
(11)，通道相交设于各样品储液池(4)连接通道上方，控制各样品储液池(4)间液体通道(7)开关;微阀(3)具阀座(12)和与之垂直的气路通道(3)，相交设置于样品储液池(4)和反应池
[9]连接通道(8)上，控制连接通道(8)的开关。
[0010]所述气动微阀(2，3)的阀座(10)和(12)可与气体钢瓶或注射器等外源设备相连通，进而向所述微阀气路通道(11)和(13)内提供正、负压。
[0011]所述的样品储液池(4)为大小相同，并行串联，液体通道(7)由其最上端接入和接出，最末端连接缓冲池(5)，储存过量的样品。
[0012]所述的微流控芯片材质可选择玻璃、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)或聚碳酸酯(PC)中任何一种。
[0013]所述的样品储液池(4)上半侧的弹性薄膜的材质可为聚二甲基硅氧烷(PDMS)、硅橡胶、记忆合金或聚四氟乙烯。
[0014]所述反应池(9)内预先固定有多指标检测所需的试剂，例如酶和底物、抗原或抗体以及PCR引物，可以通过物理吸附、化学交联、溶胶-凝胶包埋、微珠固定或膜固定进行固定。
[0015]—种如权利要求1所述的微流控芯片的工作方法，其特征在于包括如下步骤:
[0016]步骤一:加样时，微阀(2)开启，微阀(3)关闭。通过阀座(12)向微阀气路通道(13)内通入加压气体，关闭样品储液池向反应池方向液体通道。样品从进样孔(1)注入，样品流经液体通道(7)流入各样品储液池(4)中，多余的样品流入样品缓冲池(5)中。
[0017]步骤二:当各样品储液池(4)均充满时，微阀(2)关闭，微阀(3)开启，通过阀座(10)向微阀气路通道(11)内通入加压气体，关闭控制各样品储液池(4)间液体通道(7)内液体流动的微阀，实现各样品储液池(4)间的隔离;打开控制各样品储液池(4)与对应的反应池的液体通道的微阀，按压各样品储液池(4)上方的弹性薄膜，使样品从各样品储液池(4)中流入对应的反应池(9)中，样品流入反应池(9)后与预先固定在反应池(9)中的多指标检测用试剂进行反应。
[0018]有益效果
[0019]本实用新型提供了一种多指标检测的微流控芯片，基于微流控芯片技术平台，集样品进样、多指标检测于一体，检测时只需结合进样装置注入样品，利用外加的气源控制微阀的开启与闭合，手动或其他方式按压腔壁即可实现检测，结构简单，使用方便，成本低廉；利用多个串行连接的相同大小的样品储液池使参与各检测反应的样品量相同，样品储存与反应设在不同的区域，利用集成的气动微阀使各反应池形成独立的反应区域，避免了样品进样及反应过程中由液体流动造成的试剂污染及相互干扰，提高了参与检测反应样品量的精度，保证了检测结果的可靠性。
【附图说明】
[0020]图1多指标检测芯片整体示意图。
[0021]图2多指标检测芯片中的上层气体控制通道层结构示意图。
[0022]图3多指标检测芯片中的中间层PDMS薄膜结构示意图。
[0023]图4多指标检测芯片中的下层微流体通道层结构示意图。
[0024]图5多指标检测芯片中整体结构组成示意图。
[0025]图6多指标检测芯片中的微阀开启示意图。
[0026]图7多指标检测芯片中的微阀关闭不意图。
[0027]1为进样孔，2为样品储液池气动微阀，3为反应池气动微阀，4为样品储液池，5为样品缓冲池，6为出气孔，7为样品储液池液体通道，8为反应池液体通道，9为反应池，10为样品储液池微阀阀座，11样品储液池微阀气路通道，12为反应池微阀阀座，13为反应池微阀气路通道，100为气体控制通道层，200为有机高分子聚合物薄膜，300为微流体通道层。
【具体实施方式】
[0028]下面的实例对本实用新型做进一步说明，该实例仅是本实用新型装置的实施方式之一，并不对本实用新型做出任何限制。
[0029]实施例一:微流控芯片结构
[0030]如图1、2、3、4、5所示:一种用于多生化指标检测的微流控芯片，由集成了微阀的芯片材料键合封接而成，包括气体控制通道层100，有机高分子聚合物薄膜200，微流体通道层300，其中:
[0031]气体控制通道层100上设有样品进样孔1、出气孔6、两个气动微阀2、3及多个串联样品储液池4的上半部分，样品储液池4的上半部分的一侧为弹性薄膜且暴露于空气中；
[0032]微流体通道层300包括连通进样孔与各样品储液池4的液体通道7、连通各样品储液池4与对应的反应池的液体通道8、样品储液池4的下半部分，与样品注入通道末端连通的样品缓冲池5以及反应池9，反应池内固定有多指标检测用的反应试剂；
[0033]有机高分子聚合物薄膜200夹于气体控制通道层100与微流体通道层300之间，薄膜上对应进样孔1、阀座10和12、出气孔6及样品储液池4的位置设有相应大小的孔；
[0034]上述的用于多指标检测的微流控芯片中，所述的微流控芯片的材质为PC、PDMA、PMMA、PET中的