一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片的制作方法

本发明属于生物传感器领域，涉及一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片。

背景技术：

1、目前最新型的poct化学传感仪器产品可实现多个样本同时进行检测，大幅节省检测时间，同时使得即时检测更为快捷。poct器件多采用生物传感器来实现，通过将生物酶分子固定于微型分析器件的固相界面，特异性识别分析物后采用电化学或光学方法进行检测，并立即给出读数。典型的基于生物传感器的商业化poct器件以血糖仪、血气分析仪为代表，主要用于血糖监测、血气及电解质分析。

2、针对一次性同时检测多个物质指标的生化检测耗材器件，目前已有相关技术，具体是将检测特定生化分子的微电极集成在整体检测器件上，并将其应用于多参数电化学检测。目前国内外都有将微流控系统与poct产品结合的技术。微流控是在一块具有微管道的芯片上对微流体进行控制操作的技术，现有poct相关微流控系统还存在缺陷，如待测液在微流控管道中凝固阻塞、待测液易倒流混溶、液体流速不快，检测效率不高、反应产生废气影响检测等。

3、有鉴于此，本发明旨在提供一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，将防止待测液凝固阻塞、校准液混合、样液检测、废液回收与废气排放等功能集中在一块芯片上，降低芯片成本与加工难度、在保证多参数同时检测的同时提高检测速度和灵敏度、准确性，并实现对生化电解质中多种指标的同时检测。

技术实现思路

1、综上，本发明提供了一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片。

2、本发明的目的是提供一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，具体包括芯片主体、设置在芯片主体上的进样口、进样管道系统、校准液包、电极卡槽和液体导出系统；进样管道系统包括微型逆止阀，电极卡槽与进样管道系统通过埋在芯片主体内部的进样液体通道相连，进样液体通道与微型逆止阀连通，并通过微型逆止阀延伸出至少一条校准液体通道与校准液包相连；电极卡槽一端与进样液体通道相连，另一端通过埋在芯片主体内部的出样液体通道与液体导出系统连通；液体导出系统连通有排气孔。

3、进一步，芯片主体宽度为30～40mm、高度为65～75mm；进样口管道的宽度为0.5～1.5mm、高度为0.5～1.5mm，进样液体通道、校准液体通道的宽度均为0.5～1.5mm、高度均为0.5～1.5mm；校准液包的宽度为12.5～13.5mm、高度为30.5～31.5mm。

4、进一步，电极卡槽可装载有单片电极卡，电极卡与芯片主体的接触面设置有电极检测位点，其背面设置有金属位点，电极卡槽内部设置有样品测试槽，样品测试槽为进样液体通道的一部分，并与出样液体通道相连，样品测试槽设置于电极检测位点所在位置；电极卡槽内设置有电极卡定位柱，电极卡表面设置有定位孔，电极卡定位柱与定位孔的位置相对应，且尺寸相符。

5、进一步，样品测试槽为固定体积的凹槽。

6、进一步，样品测试槽宽度为7.5～8.5mm、高度为1.0～2.0mm；电极卡定位柱为圆柱形，底面半径为0.2mm；电极卡槽宽度为13.0～14.0mm、高度为6.5～7.5mm。

7、进一步，液体导出系统包括逆止阀、废液槽和排气孔。

8、进一步，逆止阀结构包括特斯拉阀结构。

9、进一步，芯片主体上还设置有芯片定位孔。

10、如附图1所示，分别为多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片的结构示意图。

11、进样口可通过1～3毫升针管将100微升左右的血液/测试样品注入微流控管道中；微型逆止阀具有微型的倒圆台形结构，芯片水平放置时垂直方向，开口上大下小，通过流通的阻力防止样品倒流；校准液包用于装载标准浓度的校准液，校准液可通过机械装置挤压或手动挤压等方式流出。

12、电极卡槽在芯片主体上挖出一块区域用作样品检测，具体可以装载一片电极卡用于样品检测，电极卡槽内设置有固定体积的凹槽，作为样品测试槽，使得检测结果更为准确，同时在电极卡槽四角或任意两角处设置有电极卡定位柱。电极卡正面设置有五颗微电极，微电极所在位置为电极卡检测位点，并在四角或任意两角处设置有定位孔。

13、样品测试槽和电极卡定位柱的位置分别与电极卡的微电极检测位点和定位孔对应，可将电极卡安装固定在电极卡槽内，同时微电极所在位置正在位于样品测试槽内；埋在芯片主体内部的进样液体通道按顺序依次经过样品测试槽位置，并在出口处与出样液体通道相连，经过逆止阀后进入废液槽，其中产生气体通过与废液槽相连的排气孔排出。逆止阀采用特殊结构可防止废液槽液体倒流；废液槽可装载已测试液体，包括校准液以及测试样品，排气孔用于排出流道内气体，便于液体在微流道中的流动，并具有简易的防溢出结构。

14、其中电极卡槽尺寸与电极卡尺寸都可根据需求更改，定位柱数量也可根据电极卡数量和尺寸进行更改，电极卡的微电极数量也可根据检测需求进行调整。

15、以上所有结构皆包含在芯片主体内部，可通过注塑方法一次性加工完成，无需另外安装零件，大幅简化了微流控系统的加工步骤，实现了微流控和传感芯片的一体化。

16、如附图2所示，为多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片液体进样示意图。加样时，微流控芯片水平放置，正面朝上，待测液体从进样口注入，流经微型逆止阀，同时使用机械装置或外力挤压校准液包，将校准液包内的校准液挤压流出，流入校准液体通道，再通过微型逆止阀与待测液体混合；混合液通过进样液体通道依次经过样品测试槽、接触电极卡的电极检测位点，再通过出样液体通道，流经简易逆止阀，进入废液槽，途中产生气体通过与废液槽相连的排气孔排出，检测电信号通过电极卡的金属位点传递。

17、本发明的有益效果是：

18、(1)本发明通过微流控结构设计，将防止待测液凝固阻塞、校准液混合、样液检测、废液回收与废气排放等功能集中在一块芯片上，降低芯片成本与加工难度、在保证多参数同时检测的同时提高检测速度和灵敏度、准确性，并实现对生化电解质中多种指标的同时检测。

19、(2)本发明的微流控芯片，设计了样品测试槽，固定了测量体积，使得测量结果更为精准，同时定电极卡定位柱设计使得可以将微流控芯片与电极卡拆分，简化了微流控芯片的结构，大幅降低了其生产工艺难度和效率，且可根据检测目标物安装电极卡，适用于血气检测以及多参数电化学检测。

技术特征：

1.一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，包括芯片主体、设置在所述芯片主体上的进样口(1)、进样管道系统、校准液包(3)、电极卡槽(4)和液体导出系统；所述进样管道系统包括微型逆止阀(2)，所述电极卡槽(4)与所述进样管道系统通过埋在所述芯片主体内部的进样液体通道相连，所述进样液体通道与所述微型逆止阀(2)连通，并通过所述微型逆止阀(2)延伸出至少一条校准液体通道与所述校准液包(3)相连；所述电极卡槽(4)一端与所述进样液体通道相连，另一端通过埋在所述芯片主体内部的出样液体通道与所述液体导出系统连通；所述液体导出系统连通有排气孔(10)。

2.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述芯片主体宽度为30～40mm、高度为65～75mm；所述进样口(1)管道的宽度为0.5～1.5mm、高度为0.5～1.5mm，所述进样液体通道、所述校准液体通道的宽度均为0.5～1.5mm、高度均为0.5～1.5mm；所述校准液包(3)的宽度为12.5～13.5mm、高度为30.5～31.5mm。

3.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述电极卡槽(4)可装载有单片电极卡，所述电极卡与所述芯片主体的接触面设置有电极检测位点，其背面设置有金属位点，所述电极卡槽(4)内部设置有样品测试槽(5)，所述样品测试槽(5)为所述进样液体通道的一部分，并与所述出样液体通道相连，所述样品测试槽(5)设置于所述电极检测位点所在位置；所述电极卡槽(4)内设置有电极卡定位柱(6)，所述电极卡表面设置有定位孔，所述电极卡定位柱(6)与所述定位孔的位置相对应，且尺寸相符。

4.根据权利要求3所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述样品测试槽(5)为固定体积的凹槽。

5.根据权利要求3所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述样品测试槽(5)宽度为7.5～8.5mm、高度为1.0～2.0mm；所述电极卡定位柱(6)为圆柱形，底面半径为0.2mm；所述电极卡槽(4)宽度为13.0～14.0mm、高度为6.5～7.5mm。

6.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述液体导出系统包括逆止阀(7)、废液槽(8)和排气孔(9)。

7.根据权利要求6所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述逆止阀(7)结构包括特斯拉阀结构。

8.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述芯片主体上还设置有芯片定位孔(10)。

9.一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片的使用方法，其特征在于，包含以下步骤：加样时，所述微流控芯片水平放置，正面朝上，待测液体从进样口(1)注入，沿着进样液体通道流经微型逆止阀(2)，同时使用机械装置或手动挤压校准液包(3)，将校准液包(3)内的校准液挤压流出，流入校准液体通道，再通过微型逆止阀(2)与待测液体混合；混合液通过进样液体通道经过样品测试槽(5)、接触电极卡的电极检测位点，再通过出样液体通道，流经逆止阀(7)，进入废液槽(8)，途中产生气体通过与废液槽(8)相连的排气孔(9)排出，检测电信号通过电极卡的金属位点传递。

技术总结
本发明提供了一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，具体包括芯片主体、设置在芯片主体上的进样口，以及位于芯片主体正面的进样管道系统和校准液包，还有位于芯片主体背面的电极装配区域和液体导出系统。进样管道系统包括依次连通进样口的磁珠混合区、混匀管道和微型逆止阀，电极装配区域与进样管道系统通过埋在芯片主体内部的进样液体通道相连，进样液体通道与微型逆止阀连通，并通过微型逆止阀延伸出至少一条校准液体通道与校准液包相连，校准液体通道与校准液包中间设置有导流阀。本发明可以降低芯片成本与加工难度、在保证多参数同时检测的同时提高检测速度和灵敏度、准确性，并实现对生化电解质中多种指标的同时检测。

技术研发人员：奚亚男,胡保帅,崔皓博
受保护的技术使用者：广州钰芯传感科技有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/13