一種無源微閥poct芯片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明提供了一種無源微閥POCT芯片，采用微流體流型控制及進樣量控制單元，并可集成于POCT即時檢測微流控芯片，用于免疫分析、即時檢測等領域。
【背景技術】
[0002]POCT(Point-Care-Of-Testing)即時檢測技術是指任何由醫院專業人士或非專業人士在檢測中心以外進行的臨床檢測。相比傳統的臨床檢測，POCT操作簡便、結果可靠迅速，對操作人員的要求低，取代了具有較高維護成本的傳統設備，為臨床患者的即時診斷及治療提供了有利條件。因此POCT已成為臨床檢驗工作中令人矚目的熱點和急診檢驗工作中的一種新的工作模式。
[0003]目前最成熟的POCT應用是側流試紙條檢測法，它使用一個薄膜或紙帶指示蛋白質標記物如抗原或抗體的存在，已廣泛應用于妊娠檢測及鏈球菌或流感感染的檢測。盡管側流試紙條檢測法易于操作，但其檢測結果精度低、可復制性差，這些缺點限制了該方法的進一步應用。另一個成功商業化的POCT應用是血糖檢測，市面上已出現多款血糖儀產品，如強生的0NET0UCH血糖儀及羅氏的ACCU-CHEK血糖儀。但血糖檢測因其自身特點比較特殊，就技術方面而言，血糖濃度達到毫摩爾級別，遠遠超出大部分其他分析物的濃度;就市場而言，相較于其他分析物的檢測血糖檢測的頻率很高，常常一天多次。
[0004]近年來，L0C(lab-on-a-chip，芯片實驗室)技術逐漸成為生物醫療領域的研究熱點，其目標是在微芯片上集成各種生化反應以減少試劑消耗、縮短反應時間，使自動化程度更高，實現高通量、大規模的檢測，從而降低成本，且檢測結果更加可靠。LOC的出現給POCT即時檢測指明了新的發展方向。基于芯片實驗室的POCT即時檢測被廣泛認為是轉變POCT產業最有潛力的技術。
[0005]基于芯片實驗室技術的POCT檢測在針對早期癌癥、艾滋病檢測、心臟病檢測等方面有較大的優勢，主要研究可分為核酸檢測、免疫檢測和細胞檢測等。如雅培公司(Abbott)的i 一STAT利用電化學測定法可檢測血液中的鈉、鉀、氯化物、葡萄糖、血細胞比容等化學成分;Epocal公司來發的SmartCard可定量檢測血液的:pH、pC02、p02、Na+、K+、Ca++、Glu、Lac、Hct等化學物質；Alere公司開發的The Alere Pima? Analyser只需注入25mL血液至檢測芯片即可在20分鐘內檢測出血液中⑶4細胞的數量，這對HIV/AIDS的確診具有重要意義;博適公司的Triage MeterPlus手提式熒光計，可同時定量測定cTn1、CK_MB和Mb，采用熒光標記技術，可產生高達85%的熒光效率，通過儲存在儀器中的標準曲線最終換算出待測物的濃度。
[0006]目前LOC領域微流體控制技術主要包括微進樣、微栗、微閥、微混合、過濾、富集等。微閥的作用包括徑流調節、開關轉換及密封微納粒子、化學試劑等，按有無外加驅動力可分為有源微閥和無源微閥。有源微閥需在某種外部驅動能的作用下實現對微流體的控制，可分為電、磁、壓電、熱、相變、雙穩態有源微閥以及由外部輔助系統如氣體驅動的有源微閥，需要比較復雜的外部設備，不利于POCT芯片小型化、智能化、便攜化的發展趨勢。無源微閥無需從外部輸入能量，通常在順壓與逆壓作用下無需外部設備即可實現對微流體的控制，因此在POCT產品上具有廣闊的應用前景。
[0007]技術方案
[0008]本發明提供了一種結構簡單的無源微閥即時檢測芯片，其中蓋片為一帶有注液孔的矩形薄板，基片上集成了進樣區、過濾區、混合區、反應室和廢液區；在混合區靠近過濾區的端點處，固定有一邊平直，另一邊為波浪型的長條薄片型控流微結構單元，其中控流微結構單元的平直一側長度等于混合區靠近過濾區端點的橫截面長度，且緊貼端點將整個控流微結構單元固定于混合區的上表面;樣品流動方向為從控流微結構單元平直一側流向波浪形一側。波浪形控流微結構單元厚度為10-100um。控流微結構單元波浪形波谷高度為50um-1250um，波峰高度為100um-2000um，寬度由過濾區尺寸決定，數量為3-15個。控流微結構單元材質為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯醇(PET)、聚四氟乙烯(特富龍PTFE)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、尼龍、聚氨酯(PU)、苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)等熱塑性聚合物。
[0009]由于形控流微結構單元位于過濾區和反應室之間，改變了從過濾區到反應室的通道橫截面積，增強了毛細力，從而使得流體能自發進入反應室，同時波浪形結構使流體流型更加均一;通過調整波浪形凸臺的高度、數量及其結構尺寸，可以精確控制樣品從過濾區進入反應室中的流型和反應容量，隔離過量樣品，這樣進樣區的加樣量可以在較大范圍內浮動。
【附圖說明】
[0010]附圖1是本發明的I結構示意圖。
[0011]圖中:I進樣區、2過濾區、3波浪形控流微結構單元、4混合區、5反應室、6廢液區、7
基片、8蓋片。
【具體實施方式】
[0012]此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本發明，并不用于限定本發明。
[0013]本發明提供了一種無源微閥POCT芯片，采用仿生毛細波浪形控流微結構單元3，能準確控制液體的流入量，確保液體流經流動延時控制單元同一橫截面上的水頭流速的均一性，有效避免通道易被氣泡阻塞的風險，排除進樣量不均對后續分析的干擾，為微流控芯片的后續檢測分析提供了有利條件。
[0014]下面以一種典型尺寸的波浪形控流微結構單元3，集成于POCT微流控芯片在心梗檢測的應用，作為實施例，對血清或全血與熒光物質的混合液體在三維波浪形控流微結構控制單元作用下的流動控制加以說明。結合附圖如下。
[0015]實施例
[0016]該POCT芯片由基片7與蓋片8鍵合而成。其中基片7包括進樣區1、過濾區2、波浪形控流微結構單元3、混合區4、檢測區5、廢液區6。波浪形控流微結構單元3的平直一側與過濾區2的出口連接，波浪形控流微結構單元3的出口即波浪形一側即為混合區4入口。進樣區I與過濾區2相連，過濾區2中應放置一片濾紙，用于對過濾全血中的血細胞以得到血清。
[0017]本發明的波浪形控流微結構單元3是一種建立在波浪形凸臺結構上的三維通道。集成了此結構的基片7通過與蓋片8的鍵合形成三維通道結構。
[0018]反應室5通道的深度為10um，寬度為2mm，長度為80mm。
[0019]三維通道中的波浪形控流微結構單元3的厚度為25um，波峰高hi= 20um，數量為10個，則其寬度為》=10_/10 = 1_。
[0020]血清或全血通過進樣區I加樣后，在毛細力作用下流入過濾區2，經過濾區濾紙過濾后的樣品最終進入波浪形控流微結構單元3。波浪形控流微結構單元3對過濾后的樣品進行準確的流速、流型控制，使得進入混合區4的過濾樣品容量在預定的范圍內，加強混合效率。反應室5表面有心梗的蛋白質標記物，經過濾的樣品在反應室5中與這些蛋白充分反應，過量樣品流入廢液區6;最后利用熒光檢測裝置對流過反應室5的混合液體進行熒光檢測，得出檢測結果。醫務人員對檢測結果進行分析判斷，如果檢測數據超出正常范圍，說明存在患有心梗的風險。
【主權項】
1.一種無源微閥POCT芯片，其中蓋片(8)為一帶有注液孔的矩形薄板，基片(7)上集成了進樣區(I)、過濾區(2)、混合區(4)、反應室(5)和廢液區(6);其特征在于，在混合區(4)靠近過濾區(2)的端點處，固定有一邊平直，另一邊為波浪型的長條薄片型控流微結構單元(3)，其中控流微結構單元(3)的平直一側長度等于混合區(4)靠近過濾區(2)端點的橫截面長度，且緊貼端點將整個控流微結構單元(3)固定于混合區(4)的上表面;樣品流動方向為從控流微結構單元(3)平直一側流向波浪形一側。2.根據權利要求1所述的一種無源微閥POCT芯片，其特征為所述的波浪形控流微結構單元(3)厚度為lO-lOOum。3.根據權利要求1所述的一種新型即時檢測芯片，其特征為，控流微結構單元(3)波浪形波谷高度為50um-1250um，波峰高度為100um-2000um，寬度由過濾區尺寸決定，數量為3-15個。4.根據權利要求1所述的一種無源微閥POCT芯片，其特征在于，所述的控流微結構單元(3)材質為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對苯二甲酸乙二酯醇(PET)、聚四氟乙烯(特富龍PTFE)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、尼龍、聚氨酯(PU)、苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)等熱塑性聚合物。
【專利摘要】一種無源微閥POCT芯片，采用波浪形流體控制單元，集成于POCT芯片中，用于免疫分析、即時檢測等眾多生物醫療領域。規律分布的波浪形凸臺結構，固定于混合區的入口處，可局部改變流體通道的微尺度特性，改變流阻從而延緩流速；當樣品流經該波浪形控流微結構單元時，該結構可有效改善流體流型，使流型均一，通過調整波浪形凸臺的高度、數量及其結構尺寸，可以精確控制樣品從過濾區進入反應室中的流型和反應容量，隔離過量樣品，使進樣區的加樣量可以在較大范圍內浮動。
【IPC分類】G01N21/64
【公開號】CN105628660
【申請號】CN201511007449
【發明人】李經民, 王帥, 劉沖, 梁超, 劉軍山, 王立鼎
【申請人】大連理工大學
【公開日】2016年6月1日
【申請日】2015年12月29日