本發(fā)明專(zhuān)利技術(shù)涉及一種包含疏水基片的亞型豬流感檢測(cè)用微流控芯片裝置,屬于分析測(cè)試領(lǐng)域。使用廉價(jià)且極易加工的聚二甲基硅氧烷即PDMS來(lái)制作亞型豬流感診斷用微流控芯片的基片,存在諸多障礙;本案針對(duì)所述障礙。本案要點(diǎn)是,基片選定具有原生態(tài)表面的PDMS,并將附設(shè)有微型超聲波換能器的合頁(yè)式夾具手動(dòng)緊固定位在該微流控芯片的試樣液流終端其近鄰位置,以超聲波降低界面張力,同時(shí)利用PDMS對(duì)超聲波的強(qiáng)吸收能力,達(dá)成超聲波強(qiáng)度在短距離內(nèi)快速遞減,從而在該芯片的兩端形成界面張力差異,該差異提供一種驅(qū)趕試樣液流沿疏水毛細(xì)通道向該終端方向流動(dòng)的力量,該力量并且同時(shí)與結(jié)構(gòu)中包含的微泵其機(jī)械性泵送力量相互耦合、協(xié)同運(yùn)作。
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專(zhuān)利技術(shù)涉及一種包含疏水基片的亞型豬流感檢測(cè)用微流控芯片裝置,屬于分析測(cè)試領(lǐng)域。
技術(shù)介紹
多通道微流控亞型豬流感診斷技術(shù)背景,可以參見(jiàn)CN201110311127.1等專(zhuān)利技術(shù)專(zhuān)利申請(qǐng)案。僅就微流控技術(shù)其本身的整體概貌而言,可以參見(jiàn)著名微流控專(zhuān)家林炳承先生不久前出的專(zhuān)著“圖解微流控芯片實(shí)驗(yàn)室”,該專(zhuān)著已經(jīng)由科學(xué)出版社出版,該專(zhuān)著對(duì)微流控技術(shù)的過(guò)去、現(xiàn)在,以及,未來(lái)展望等等方面,都有著詳盡的、深入到具體細(xì)節(jié)的長(zhǎng)篇論述。那么,下面要談?wù)劚景戈P(guān)注的重點(diǎn)問(wèn)題。微流控芯片的基本架構(gòu),包括刻蝕有微小液流通道的基片以及與之貼合在一起的蓋片,所述基片上的微小液流通道,在裝配上蓋片之前,表觀上看就是一些微槽道,要等到在其上覆蓋了蓋片之后,才真正閉合形成所述微小液流通道,該微槽道的槽道內(nèi)表面連同包繞著該微槽道的那部分蓋片一起構(gòu)成所述的微小液流通道;那么,顯然,裝配完成了之后的該微小液流通道,它的內(nèi)表面面積的主要部分是那個(gè)微槽道的內(nèi)表面面積,換句話說(shuō),該微槽道內(nèi)表面的狀態(tài)或性質(zhì)基本上決定了該微小液流通道的整體狀態(tài)或性質(zhì);因此說(shuō),這個(gè)構(gòu)建在基片上的微槽道的內(nèi)表面狀態(tài)或內(nèi)表面性質(zhì)是關(guān)鍵因素;原則上講,任何的能夠保持或基本保持其固體形態(tài)的材料,都能夠用來(lái)制作基片及蓋片,比如,能夠用作基片及蓋片的材料可以是單晶硅片、石英片、玻璃片、高聚物如聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯等等;當(dāng)然,基片的選材和蓋片的選材可以相同,也可以不相同;從材料耗費(fèi)、制作難度以及應(yīng)用普及前景等等方面來(lái)看,這些材料之間存在不小差異,尤其是那個(gè)基片的選材,影響較大。在各種基片制作材料中,聚二甲基硅氧烷,即PDMS,相對(duì)而言十分容易成型,在這樣的基片上制作微槽道極其簡(jiǎn)單,并且該材料成本低廉,以該聚二甲基硅氧烷材料制作基片,在其上壓制或刻蝕微槽道,并與玻璃或聚丙烯或其它塑料片等廉價(jià)材料制作的蓋片相配合,貌似是一種比較理想的選擇;當(dāng)然,蓋片材料也可以選擇使用廉價(jià)的聚二甲基硅氧烷材料;那么,這種基片選材為聚二甲基硅氧烷材料的方案,材料極便宜,制作極簡(jiǎn)易,看似也應(yīng)當(dāng)極易于普及、推廣。但是,事情并非如此簡(jiǎn)單。其一,這個(gè)聚二甲基硅氧烷材料,即縮寫(xiě)字母PDMS所指代的材料,其本身是一種強(qiáng)烈疏水的材料,在這一材料上構(gòu)建微槽道,如果不進(jìn)行針對(duì)該微槽道表面的改性操作,那么,整體裝配完成之后,即蓋上蓋片后,因結(jié)構(gòu)中的所述微槽道其內(nèi)表面占據(jù)了大部分的液流通道的內(nèi)表面,那么,該P(yáng)DMS微槽道內(nèi)表面其強(qiáng)烈的疏水特性,是決定性因素,它會(huì)使得類(lèi)似于水溶液的極性液體微細(xì)液流的通過(guò)變得十分困難,其流動(dòng)阻力之大,甚至一般的微泵都難以推動(dòng),當(dāng)然,如果蓋片也選擇使用該P(yáng)DMS材料,那么,問(wèn)題基本上一樣,大同小異;因此,在現(xiàn)有技術(shù)之中,特別針對(duì)該P(yáng)DMS材料上的微槽道內(nèi)表面進(jìn)行改性修飾,是必須的操作;那么,這個(gè)針對(duì)PDMS微槽道內(nèi)表面的改性操作很麻煩嗎?那倒也不是這個(gè)問(wèn)題,構(gòu)成嚴(yán)重技術(shù)困擾的,是另一個(gè)問(wèn)題:這個(gè)PDMS材料基片其體相內(nèi)部的PDMS聚合物分子具有自動(dòng)向表面擴(kuò)散、遷移的特性,這種基片體相內(nèi)部PDMS聚合物分子自動(dòng)向表面擴(kuò)散、遷移的特性,將使得經(jīng)過(guò)表面改性修飾的那個(gè)微槽道其內(nèi)表面的改性之后的狀態(tài)并不能維持足夠長(zhǎng)的時(shí)間,那個(gè)經(jīng)表面改性之后的微槽道其內(nèi)表面狀態(tài)的維持時(shí)間大致僅夠完成實(shí)驗(yàn)室內(nèi)部測(cè)試實(shí)驗(yàn)的時(shí)間需要;換句話說(shuō),經(jīng)過(guò)表面改性或表面修飾的該P(yáng)DMS微槽道內(nèi)表面,其改性之后或曰修飾之后所形成的表面狀態(tài)并不能持久,而是很快地自動(dòng)趨于或曰變回表面改性之前的表面狀態(tài),在較短的時(shí)間里就回到那種原本的強(qiáng)烈疏水的表面狀態(tài),那么,試想,這樣的微流控芯片能夠大量制作、大量?jī)?chǔ)存、廣泛推廣嗎,答案很明顯,那就是,不可能。這個(gè)PDMS材料上的微槽道,不做表面修飾的話,類(lèi)似于水溶液的極性溶液微細(xì)液流無(wú)法泵送通過(guò),芯片也就沒(méi)法使用;而如果做了表面修飾,又無(wú)法持久保持其修飾之后的狀態(tài),還是同樣無(wú)法推廣應(yīng)用。那么,如何做到既能夠利用廉價(jià)的PDMS材料來(lái)制作基片,而又能夠解除所述微槽道內(nèi)表面修飾狀態(tài)無(wú)法持久、芯片無(wú)法大量制作、大量?jī)?chǔ)備進(jìn)而廣泛推廣這樣一個(gè)令本領(lǐng)域眾多專(zhuān)業(yè)人員長(zhǎng)期糾結(jié)的困擾,就是一個(gè)明擺著的其技術(shù)障礙不可小覷的高難度問(wèn)題。該高難度問(wèn)題已經(jīng)存在很多個(gè)年頭了,迄今為止,尚未得到妥善解決。其二,未經(jīng)表面修飾的PDMS材料,上文已經(jīng)述及,其表面強(qiáng)烈疏水,這種強(qiáng)烈疏水的材料表面并且還有另一個(gè)問(wèn)題,那就是,這種強(qiáng)烈疏水的PDMS表面會(huì)吸附生物大分子,并且,這些被吸附的生物大分子還會(huì)進(jìn)一步地在PDMS表面上更深一步的沉陷,漸陷漸深,直至沉陷入到PDMS基片的體相之內(nèi),其實(shí),這種過(guò)程,部分地也是由于PDMS材料體相內(nèi)部聚合物分子具有向表面擴(kuò)散、遷移運(yùn)動(dòng)所導(dǎo)致;這種情況,也可以從另一個(gè)角度來(lái)解釋?zhuān)矗掷m(xù)不斷地由PDMS體相內(nèi)部向其表面擴(kuò)散、遷移的那些聚合物分子,其運(yùn)動(dòng)的結(jié)果,是逐漸地將那些已經(jīng)被表面吸附的生物大分子卷入PDMS基片的體相之內(nèi),簡(jiǎn)單地說(shuō),這些被吸附的生物大分子就是被PDMS基片體相吞沒(méi)了;那么,這種PDMS基片體相吞沒(méi)生物大分子的現(xiàn)象,其所造成的影響,必然是導(dǎo)致涉及生物大分子的各類(lèi)實(shí)驗(yàn)測(cè)試數(shù)據(jù)的嚴(yán)重偏差。如上所述,PDMS基片的問(wèn)題是,它不但表面吸附生物大分子,而且吞沒(méi)生物大分子,這樣一來(lái),作為實(shí)驗(yàn)測(cè)試對(duì)象的生物大分子其消失不會(huì)因?yàn)楸砻骘柡臀蕉V梗牵粩啾晃剑€不斷地被吞沒(méi)。關(guān)于PDMS基片在相關(guān)實(shí)驗(yàn)測(cè)試過(guò)程中其體相不斷吞沒(méi)測(cè)試相關(guān)生物大分子的現(xiàn)象,另一種解釋是說(shuō),PDMS體相內(nèi)存在大量的微小氣孔,相關(guān)生物大分子被表面吸附之后,沉陷進(jìn)入這些微小氣孔,進(jìn)而被吞沒(méi);然而,本案專(zhuān)利技術(shù)人認(rèn)為,那些能夠容許微小尺度的空氣分子擠入其間的所述微小氣孔,不等于說(shuō)它們也能直接容許相對(duì)大尺度的生物大分子進(jìn)入,兩者在尺度上差別巨大,不可一概而論。撇開(kāi)解釋?zhuān)瑹o(wú)論怎樣,作為相關(guān)測(cè)試分析對(duì)象的生物大分子被PDMS基片微槽道內(nèi)表面吸附,進(jìn)而不斷被PDMS基片體相所吞沒(méi),這是已知客觀存在的現(xiàn)象。為了阻止這種PDMS基片體相對(duì)于生物大分子的吞沒(méi)作用,可以從遏制PDMS表面對(duì)生物大分子的吸附來(lái)著手解決,辦法就是針對(duì)該P(yáng)DMS材料表面進(jìn)行化學(xué)修飾改性,對(duì)于以PDMS為基片材料的情況來(lái)講,就是對(duì)所述的微槽道部分的表面進(jìn)行化學(xué)修飾改性,經(jīng)過(guò)化學(xué)修飾改性的所述微槽道內(nèi)表面,能夠遏制其對(duì)生物大分子的吸附,進(jìn)而避免生物大分子被PDMS基片體相所吞沒(méi);但是,還是那個(gè)老問(wèn)題,那就是,PDMS材料表面上的化學(xué)修飾改性之后的表面狀態(tài)無(wú)法持久保持,該P(yáng)DMS基片體相內(nèi)部的聚合物分子其自動(dòng)向表面擴(kuò)散、遷移的過(guò)程,會(huì)很快地將那個(gè)經(jīng)過(guò)表面化學(xué)修飾改性的微槽道內(nèi)表面狀態(tài)變回原本的強(qiáng)烈疏水并且強(qiáng)烈吸附生物大分子的狀態(tài),換句話說(shuō),無(wú)論該領(lǐng)域?qū)I(yè)人員們?cè)鯓诱垓v,該P(yáng)DMS基片其微槽道內(nèi)表面總是快速地向強(qiáng)烈疏水表面狀態(tài)演變。那么,如何既能夠獲得PDMS材料價(jià)格極其低廉、基片制作極其簡(jiǎn)易的好處,又能夠達(dá)成長(zhǎng)期遏制該P(yáng)DMS基片微槽道內(nèi)表面對(duì)生物大分子的吸附進(jìn)程,進(jìn)而阻止PDMS基片體相對(duì)生物大分子的吞沒(méi)作用,使得相關(guān)芯片制成品能夠維持一個(gè)足夠長(zhǎng)時(shí)間的、合理的保質(zhì)期,就是一個(gè)十分棘手的難題。該難題如同上文述及的另一個(gè)難題一樣,同樣令本領(lǐng)域眾多專(zhuān)業(yè)人員長(zhǎng)期糾結(jié)、本文檔來(lái)自技高網(wǎng)...

【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種包含疏水基片的亞型豬流感檢測(cè)用微流控芯片裝置,該裝置的結(jié)構(gòu)包括多通道微流控芯片,該微流控芯片的結(jié)構(gòu)包括相互貼合裝設(shè)在一起的基片和蓋片,所述基片和蓋片均為板狀物或片狀物,該基片的面向該蓋片的那個(gè)面含有經(jīng)由模壓工藝或刻蝕工藝形成的槽道結(jié)構(gòu),相互貼合安裝在一起的該基片與該蓋片共同構(gòu)建成了含有管道結(jié)構(gòu)的微流控芯片,該管道的結(jié)構(gòu)位置位于該基片與該蓋片相互貼合的交界區(qū)域,該管道的兩端分別與該微流控芯片的進(jìn)樣端以及終端連接,該進(jìn)樣端是該微流控芯片試樣溶液的注入端,該終端是該微流控芯片實(shí)際進(jìn)樣測(cè)試時(shí)其芯片內(nèi)試樣溶液流動(dòng)的終端,該終端與該進(jìn)樣端相互遠(yuǎn)離,該終端與該進(jìn)樣端之間的距離介于3厘米與10厘米之間,在該管道內(nèi)不同位置上依序裝設(shè)有工作電極以及對(duì)電極以及參比電極,所述工作電極由導(dǎo)電性電極以及貼附在該導(dǎo)電性電極上的包埋了亞型豬流感特異性抗原的金膠敏感膜構(gòu)成,該管道的構(gòu)造呈并聯(lián)構(gòu)造,所述呈并聯(lián)構(gòu)造的管道由三條分支管道并聯(lián)構(gòu)成,所述工作電極的數(shù)量是三個(gè),該三個(gè)工作電極的裝設(shè)位置分別位于所述三條分支管道內(nèi),以及,該三個(gè)工作電極其表層金膠敏感膜結(jié)構(gòu)中的特異性抗原分別是對(duì)亞型豬流感抗體能特異性結(jié)合的三種亞型豬流感抗原物質(zhì),該三種抗原物質(zhì)分別是亞型豬流感特異性抗原H1N1、H3N2及H1N2,所述工作電極其材質(zhì)是黃金材質(zhì)或熱分解導(dǎo)電高分子材質(zhì),所述工作電極其形貌呈現(xiàn)片狀或絲狀,其特征在于,該基片其材質(zhì)是聚二甲基硅氧烷材質(zhì),該基片其表面是原生形態(tài)的表面,該原生形態(tài)的表面其意思指的是沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何表面化學(xué)修飾或任何表面化學(xué)改性的該材質(zhì)的原生形態(tài)的表面,該裝置的結(jié)構(gòu)還包括合頁(yè)式夾具,該合頁(yè)式夾具其外形輪廓形似合頁(yè),該合頁(yè)式夾具由相互鉸接在一起的兩個(gè)頁(yè)片以及貫穿該兩個(gè)頁(yè)片的一個(gè)緊固螺絲以及一個(gè)與該緊固螺絲匹配并與該緊固螺絲套接在一起的用于手動(dòng)緊固及手動(dòng)松脫的螺帽構(gòu)成,該合頁(yè)式夾具的兩個(gè)頁(yè)片各以其末梢相互靠攏并夾持該微流控芯片,所述末梢定位在該微流控芯片的鄰近所述終端的結(jié)構(gòu)位置上,至少在其中的一個(gè)所述頁(yè)片上貼附固定裝設(shè)有微型超聲波換能器,以及,高頻振蕩電訊號(hào)傳輸電纜,該高頻振蕩電訊號(hào)傳輸電纜的一端與該微型超聲波換能器連接在一起;該合頁(yè)式夾具提供了一個(gè)方便該裝置拆解的功能;該微型超聲波換能器其主要功能是在微流控芯片實(shí)際進(jìn)樣測(cè)試時(shí),利用其所發(fā)射的超聲波來(lái)降低試樣溶液與該微流控芯片其內(nèi)部通道的內(nèi)壁之間的界面張力,使其能夠相容,并且,利用所述進(jìn)樣端以及所述終端與該微型超聲波換能器裝設(shè)位置之間的距離差異以及其所感受到的超聲波強(qiáng)度上的差異,誘導(dǎo)形成所述進(jìn)樣端其界面張力與所述終端其界面張力之間的差異,該微流控芯片該兩端之間的界面張力差異會(huì)在該微流控芯片的該兩端之間形成壓力差異,該壓力差異會(huì)驅(qū)動(dòng)試樣溶液向所述終端流動(dòng);該微型超聲波換能器其功能還包括以其所發(fā)射的超聲波遏止試樣中所含有的生物大分子其在該微流控芯片其內(nèi)部通道內(nèi)表面上的吸附,進(jìn)而遏止該聚二甲基硅氧烷材質(zhì)的基片其體相對(duì)該生物大分子的吞沒(méi)作用;柔軟并具彈性的該聚二甲基硅氧烷材質(zhì)的基片其功能包括以其對(duì)超聲波強(qiáng)烈吸收的性質(zhì),對(duì)超聲波進(jìn)行強(qiáng)烈吸收,并藉此在該微流控芯片該終端到該進(jìn)樣端之間的有限的短距離之內(nèi)實(shí)現(xiàn)超聲波強(qiáng)度的快速遞減;以及,微泵,該微泵與該進(jìn)樣端連接;該微泵的功能是,在該試樣溶液與該微流控芯片其內(nèi)部通道的內(nèi)壁之間的界面張力受該超聲波作用而降低、相間相容性增加的前提條件下,以該微泵的機(jī)械性泵送力量來(lái)與該超聲波誘導(dǎo)的所述兩端之間的界面張力差異其所帶來(lái)的驅(qū)動(dòng)力量互相支持、互相調(diào)適、互相耦合,以協(xié)同運(yùn)作的方式匯聚成一股驅(qū)動(dòng)試樣液流向所述終端方向流動(dòng)的力量。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種包含疏水基片的亞型豬流感檢測(cè)用微流控芯片裝置,該裝置的結(jié)構(gòu)包括多通道微流控芯片,該微流控芯片的結(jié)構(gòu)包括相互貼合裝設(shè)在一起的基片和蓋片,所述基片和蓋片均為板狀物或片狀物,該基片的面向該蓋片的那個(gè)面含有經(jīng)由模壓工藝或刻蝕工藝形成的槽道結(jié)構(gòu),相互貼合安裝在一起的該基片與該蓋片共同構(gòu)建成了含有管道結(jié)構(gòu)的微流控芯片,該管道的結(jié)構(gòu)位置位于該基片與該蓋片相互貼合的交界區(qū)域,該管道的兩端分別與該微流控芯片的進(jìn)樣端以及終端連接,該進(jìn)樣端是該微流控芯片試樣溶液的注入端,該終端是該微流控芯片實(shí)際進(jìn)樣測(cè)試時(shí)其芯片內(nèi)試樣溶液流動(dòng)的終端,該終端與該進(jìn)樣端相互遠(yuǎn)離,該終端與該進(jìn)樣端之間的距離介于3厘米與10厘米之間,在該管道內(nèi)不同位置上依序裝設(shè)有工作電極以及對(duì)電極以及參比電極,所述工作電極由導(dǎo)電性電極以及貼附在該導(dǎo)電性電極上的包埋了亞型豬流感特異性抗原的金膠敏感膜構(gòu)成,該管道的構(gòu)造呈并聯(lián)構(gòu)造,所述呈并聯(lián)構(gòu)造的管道由三條分支管道并聯(lián)構(gòu)成,所述工作電極的數(shù)量是三個(gè),該三個(gè)工作電極的裝設(shè)位置分別位于所述三條分支管道內(nèi),以及,該三個(gè)工作電極其表層金膠敏感膜結(jié)構(gòu)中的特異性抗原分別是對(duì)亞型豬流感抗體能特異性結(jié)合的三種亞型豬流感抗原物質(zhì),該三種抗原物質(zhì)分別是亞型豬流感特異性抗原H1N1、H3N2及H1N2,所述工作電極其材質(zhì)是黃金材質(zhì)或熱分解導(dǎo)電高分子材質(zhì),所述工作電極其形貌呈現(xiàn)片狀或絲狀,其特征在于,該基片其材質(zhì)是聚二甲基硅氧烷材質(zhì),該基片其表面是原生形態(tài)的表面,該原生形態(tài)的表面其意思指的是沒(méi)有經(jīng)過(guò)任何表面化學(xué)修飾或任何表面化學(xué)改性的該材質(zhì)的原生形態(tài)的表面,該裝置的結(jié)構(gòu)還包括合頁(yè)式夾具,該合頁(yè)式夾具其外形輪廓形似合頁(yè),該合頁(yè)式夾具由相互鉸接在一起的兩個(gè)頁(yè)片以及貫穿該兩個(gè)頁(yè)片的一個(gè)緊固螺絲以及一個(gè)與該緊固螺絲匹配并與該緊固螺絲套接在一起的用于手動(dòng)緊固及手動(dòng)松脫的螺帽構(gòu)成,該合頁(yè)式夾具的兩個(gè)頁(yè)片各以其末梢相互靠攏并夾持該微流控芯片,所述末梢定位在該微流控芯片的鄰近所述終端的結(jié)構(gòu)位置上,至少在其中的一個(gè)所述頁(yè)片上貼附固定裝設(shè)有微型超聲波換能器,以及,高頻振蕩電訊號(hào)傳輸電纜,該高頻振蕩電訊號(hào)傳輸電纜的一端與該微型超聲波換能器連接在一起;該合頁(yè)式夾具提供了一個(gè)方便該裝置拆解的功能;該微型超聲波換能器其主要功能是在微流控芯片實(shí)際進(jìn)樣測(cè)試時(shí),利用其所發(fā)射的超聲波來(lái)降低試樣溶液與該微流控芯片其內(nèi)部通道的內(nèi)壁之間的界面張力,使其能夠相容,并且,利用所述進(jìn)樣端以及所述終端與該微型超聲波換能器裝設(shè)位置之間的距離差異以及其所感受到的超聲波強(qiáng)度上的差異,誘導(dǎo)形成所述進(jìn)樣端其界面張力與所述終端其界面張力之間的差異,該微流控芯片該兩端之間的界面張力差異會(huì)在該微流控芯片的...
【專(zhuān)利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員:李榕生,干寧,馮小彬,李天華,吳大珍,朱云云,何佳麗,王家雨,
申請(qǐng)(專(zhuān)利權(quán))人:寧波大學(xué),
類(lèi)型:發(fā)明
國(guó)別省市:浙江;33
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