基于PCB板的数字微流控芯片及病原体免疫检测方法与流程

本发明涉及微流控芯片技术领域，具体涉及一种基于pcb板的数字微流控芯片及病原体免疫检测方法。

背景技术：

输血安全是国家卫生保健的重要内容之一，随着我国人群健康水平的提高，对输血的需求呈持续上升的趋势。很多重要的传染性疾病，如hbv、hcv、hiv等，都可能借输血途径传播。严格筛查血液可避免携带病原体的血液应用于临床而使受血者感染，是保障输血安全的有效手段。与发达国家相比，我国的采血站/点较为分散，规模小，设备较差，在血液检测中还存在一些有待改进的地方。在设备方面，国内主要使用tecanevo等加样设备以及hamiltonf.a.m.e24/20等大型进口检测设备进行自动化检测。这些设备体积庞大，一般只能安装在中心血站，进行批量分析，不能适应我国采血点分散的特点。

免疫检测是疾病诊断中的重要技术平台。免疫分析方法具有很高的特异性和灵敏度，广泛应用于临床检测中。特别是在病原体检测中，尽管pcr检测方法近年来得到的快速发展，但其在特异性方面的缺陷未得到根本性的改善，免疫检测仍然是最可靠、最常用的检测方法。但常规的免疫分析通常操作过程复杂，需要耗时数小时甚至一天以上，很难实现快速检测；耗费大量昂贵的免疫试剂，并且仪器设备复杂，不适于进行现场分析。生物大分子的扩散速度、分子迁移时间是影响免疫反应速率的关键因素。生物大分子的扩散系数一般为10-5cm²/s。迁移时间与扩散距离的平方成正比，当迁移距离约为1cm时，迁移时间为数小时至一天左右；当迁移距离为1um时，迁移时间小于1分钟。相对于常规免疫检测方法或者通道式微流控免疫检测。目前，尚未见基于pcb板的数字微流控免疫芯片报道。

技术实现要素：

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种基于pcb板的数字微流控芯片及病原体免疫检测方法，工艺成熟且简单，成本低，适合商业化生产；多层布线，可实现高密度、高通量电极排布，可进行多指标的多重检测。

为了达到上述技术效果，本发明包括以下技术方案：一种基于pcb板的数字微流控芯片，包括上层芯片、下层芯片和连接两者的间隔层，所述上层芯片包括ito玻璃，所述下层芯片包括pcb板基底层，所述pcb板基底层上设有引脚区和由电极形成的工作区，所述工作区包括储液池、液滴生成单元、样品池、分析单元和废液池，所述pcb板基底层上部设有绝缘层，所述储液池通过液滴产生单元与分析单元连通，所述样品池与所述分析单元连通，所述废液池供分析单元反应后的废液流入。

所述储液池内灌注有抗体溶液，所述样品池内灌注有待测样品，所述废液池供反应废液排入；所述分析单元用于待测样品反应与检测；所述引脚区设有连接所述数字微流控芯片与外界液滴驱动电路、电源的引脚。

进一步地，所述储液池有5个，分别灌注鼠抗hbsag抗体溶液、hrp标记抗鼠二抗、hrp底物显色液、pbs缓冲液、hrp标记抗人igg二抗；所述样品池有两个，分别灌注待测样品。

优选地，所述分析单元有两个，每个分析单元对应连通一个样品池，每个分析单元包括四个检测区，分别为a、b、c和d检测区，各检测区电极上分别对应包被有抗hbsag抗体、hiv抗原、hcv抗原和tp抗原。

另一方面，本发明提供了一种采用上述数字微流控芯片的病原体免疫检测方法，所述数字微流控芯片包括5个储液池，分别为a、b、c、d和e储液池，分别灌注鼠抗hbsag抗体溶液、hrp标记抗鼠二抗、hrp底物显色液、pbs缓冲液、hrp标记抗人igg二抗；包括如下步骤：

(1)样品池产生的样品样滴进入分析单元，在分析单元充分反应，反应后的液滴排入到废液池；

(2)d储液池产生pbs液滴，重复步骤(1)中样品样滴路径，洗去非特异结合血清，多次重复后，废液排入到废液池；

(3)a储液池产生鼠抗hbsag抗体液滴，通过液滴生成单元进入到分析单元，反复浸润后由d储液池产生pbs液滴进行润洗；

(4)b储液池产生的二抗液滴浸润分析单元，e储液池产生的抗人二抗液滴浸润分析单元，并用pbs洗涤；

(5)c储液池生成显色液液滴，通过液滴生成单元输送至分析单元进行显色反应；

(6)反应结果由ccd拍照，并进行灰度分析，与阴性、阳性内控标准比较，自动做出结果判断。

所述数字微流控芯片包括两个分析单元，每个分析单元对应连通一个样品池，每个分析单元包括四个检测区，分别为a、b、c和d检测区，各检测区电极上分别对应包被有抗hbsag抗体、hiv抗原、hcv抗原和tp抗原；

所述步骤(3)中a储液池产生鼠抗hbsag抗体液滴进入到分析单元的d区；

所述步骤(4)中b储液池产生的二抗液滴浸润分析单元的d区，e储液池产生的抗人二抗液滴浸润分析单元的a、b、c区；

所述步骤(5)中c储液池生成显色液液滴，通过液滴生成单元分别输送至分析单元的a、b、c、d检测区进行显色反应。

采用上述技术方案，包括以下有益效果：本发明所提供的基于pcb板的数字微流控芯片及病原体免疫检测方法，采用pcb板制造芯片，工艺成熟，简单，成本低，适合商业化生产；多层布线，可实现高密度、高通量电极排布，按需要排布；可进行多指标检测，能够大幅度减少试剂消耗量，针对血液筛查，能够降低血站日常运行成本，市场前景较好。

附图说明

图1为本发明所提供基于pcb板的数字微流控芯片的结构示意图；

图2为本发明所提供基于pcb板的数字微流控芯片的电极布置示意图。

图中，

100、工作区；200、液滴生成单元；300、分析单元；

1、pcb板基底层；2、绝缘层；3、电极；4、特氟龙层；5、ito玻璃；6、间隔层；7、120p插槽；8、样本池；9、储液池；10、废液池；11、检测区。

具体实施方式

下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。

实施例：

本实施例提供了一种基于pcb板的数字微流控芯片，参阅图，包括上层芯片、下层芯片和连接两者的间隔层6，所述上层芯片包括ito玻璃5，所述下层芯片包括pcb板基底层1，所述pcb板基底层1上设有引脚区和由电极形成的工作区100，所述工作区包括储液池9、液滴生成单元200、样品池8、分析单元300和废液池10，所述pcb板基底层1上部设有绝缘层2，制作方法为：在pcb板基底层1上旋涂10um厚su8-3010，整体紫外曝光15秒固化，形成绝缘层。

所述储液池9通过液滴产生单元200与分析单元300连通，所述样品池8与所述分析单元300连通，所述废液池10供分析单元反应后的废液流入。

所述储液池内灌注有抗体溶液，所述样品池内灌注有待测样品，所述废液池供反应废液排入；所述分析单元用于待测样品反应与检测；所述引脚区设有连接所述数字微流控芯片与外界液滴驱动电路、电源的引脚。

所述间隔层6有两个，分设于所述数字微流控芯片的两端且位于工作区的两侧，每个间隔层的上端与所述上层芯片连接，底端与下层芯片连接。在所形成的绝缘层表面再次旋涂150um厚su8-3050，用掩膜在su8间隔层区曝光80s，乳酸乙酯洗去未曝光部分，留下固化的su8间隔层。

所述ito玻璃底面以及所述绝缘层顶面分别设有特氟龙层4。能够减小样本在电极上的黏附，降低液滴运动的阻力，同时有利于降低样品间交叉污染的可能性。

所述引脚区设有120p插槽7，引脚区的引脚通过120p插槽以及插座连接外部控制电路以便检测芯片的更换，外部控制信号可方便地加载到每个电极单元上。

本实施例中，所述储液池有5个，分别灌注鼠抗hbsag抗体溶液、hrp标记抗鼠二抗、hrp底物显色液、pbs缓冲液、hrp标记抗人igg二抗；所述样品池有两个，分别灌注待测样品。

所述分析单元300有两个，每个分析单元对应连通一个样品池8，每个分析单元包括四个检测区11，分别为a、b、c和d检测区，各检测区电极上分别对应包被有抗hbsag抗体、hiv抗原、hcv抗原和tp抗原。

本实施例还提供了一种采用上述数字微流控芯片的病原体免疫检测方法，包括如下步骤：

(1)样品池产生的样品样滴进入分析单元，在分析单元充分反应，反应后的液滴排入到废液池；

(2)d储液池产生pbs液滴，重复步骤(1)中样品样滴路径，洗去非特异结合血清，多次重复后，废液排入到废液池；

(3)a储液池产生鼠抗hbsag抗体溶液，通过液滴生成单元进入到分析单元，反复浸润后由d储液池产生pbs液滴进行润洗；

(4)b储液池产生的二抗液滴浸润分析单元，e储液池产生的抗人二抗液滴浸润分析单元，并用pbs洗涤；

(5)c储液池生成显色液液滴，通过液滴生成单元输送至分析单元进行显色反应；

(6)反应结果由ccd拍照，并进行灰度分析，与阴性、阳性内控标准比较，自动做出结果判断。

所述数字微流控芯片包括两个分析单元，每个分析单元对应连通一个样品池，每个分析单元包括四个检测区，分别为a、b、c和d检测区，各检测区电极上分别对应包被有抗hbsag抗体、hiv抗原、hcv抗原和tp抗原；

所述步骤(3)中a储液池产生鼠抗hbsag抗体溶液进入到分析单元的d区；

所述步骤(4)中b储液池产生的二抗液滴浸润分析单元的d区，e储液池产生的抗人二抗液滴浸润分析单元的a、b、c区；

所述步骤(5)中c储液池生成显色液液滴，通过液滴生成单元分别输送至分析单元的a、b、c、d检测区进行显色反应。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。