一种多个微电极集成的阵列式电极卡用于多参数生化分子检测的含微流控检测卡的制作方法

本发明属于生物医疗传感器领域，涉及一种多个微电极集成的阵列式电极卡用于多参数生化分子检测的含微流控检测卡。

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个微电极集成的阵列式电极卡用于多参数生化分子检测的含微流控检测卡，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、综上所述，本发明提供了一种多个微电极集成的阵列式电极卡用于多参数生化分子检测的含微流控检测卡。

2、本发明的目的是提供一种多个微电极集成的阵列式电极卡用于多参数生化分子检测的含微流控检测卡，具体包括检测卡主体、设置在检测卡主体中的微流控系统和阵列式电极安装卡槽，以及装载于阵列式电极安装卡槽内的电极卡，电极卡表面集成有多个微电极；微流控系统包括进样口、进样管道系统、校准液系统、电极装配区域和液体导出系统；电极装配区域设置有阵列式电极安装卡槽，阵列式电极安装卡槽由多个电极安装卡槽阵列式排列组成，单个卡槽内部可装载有一片电极卡，单片电极卡正面集成有多颗微电极，电极卡背面设置有相同数量的电极引脚，微电极与电极引脚通过电极片表面的导通位点与金属线路逐一对应相连；阵列式电极安装卡槽的每个卡槽内部均设置有样品测试槽，电极卡正面向下装载于卡槽内部，电极卡表面修饰的微电极对应嵌入样品测试槽；电极装配区域一端与进样管道系统相连，另一端与液体导出系统连通；进样管道系统经过电极装配区域，具体经过阵列式电极安装卡槽的每个卡槽，并与样品测试槽相连。

3、进一步，检测卡主体上设置有排气孔，排气孔与液体导出系统连通。

4、进一步，检测卡主体上还设置有检测卡定位孔。

5、微流控系统中，进样管道系统包括前处理室、前处理缓冲通道、微型逆止阀以及进样液体通道，进样液体通道与进样口相连，并依次与前处理室、前处理缓冲通道和微型逆止阀连通，校准液系统与微型逆止阀相连。

6、进一步，前处理室内部可放置有免疫磁珠，还可放置有抗凝药物或空置。

7、进一步，前处理缓冲通道可以为多个微型马鞍形结构组成的微型流通管道。

8、微流控系统中，校准液系统包括校准液体通道和校准液包，校准液体通道与校准液包中间设置有导流阀；校准液体通道与进样管道系统相连。

9、微流控系统中，液体导出系统包括简易逆止阀、废液槽以及出样液体通道，出样液体通道与进样管道系统相连，出样液体通道依次与简易逆止阀、废液槽连通。

10、进一步，简易逆止阀结构包括特斯拉阀结构。

11、阵列式电极安装卡槽中，样品测试槽为固定体积的凹槽。

12、进一步，阵列式电极安装卡槽的每一个卡槽内都设置有定位柱，电极卡表面设置有定位孔，定位柱与定位孔的位置相对应，且尺寸相符，可通过定位孔将电极卡固定于阵列式电极安装卡槽内部。

13、电极卡表面集成设置的微电极包括参比电极、辅助电极和工作电极，其中工作电极中包括校准电极。

14、进一步，电极卡表面修饰的微电极包括参比电极、辅助电极、工作电极a、工作电极b和校准电极。

15、如附图1和附图2、附图3所示，分别为本发明提供的微流控检测卡的结构示意图、正面和背面示意图。

16、进样口可通过1～3毫升针管将血液/测试样品注入微流控管道中；前处理室用于进样溶液的前处理，如分离、过滤、混合等，前处理室内可放置磁珠微球，用于rna和ctdna的分子提取，即与样品混合进行dna检测；前处理缓冲通道具有混合均匀、减轻流速的作用，可提高进样溶液的前处理效率，防止前处理室中的反应不充分；微型逆止阀具有微型的倒圆台形结构，检测卡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；导流阀可将校准液导向正确的流通方向同时具有一定高低差的结构防止液体倒流进校准液包，具体是校准液包方向较高，顺着校准液流出方向降低；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或人力挤压等方式流出。

17、电极装配区域在检测卡主体上挖出一块区域用作样品检测，为阵列式电极安装卡槽，具体可划分为6个规格一致的卡槽，每个卡槽内都设置有固定体积的凹槽，作为样品测试槽，同时在两角处设置有定位柱，样品测试槽和定位柱的位置分别与电极卡上的微电极检测位点和定位孔对应，电极卡安装于卡槽内部时，其集成微电极正好固定于样品测试槽内。

18、如附图4和附图5所示，分别为电极卡的正面、背面结构示意图。

19、电极卡正面集成有五颗微电极，包括1颗参比电极、1颗辅助电极和3颗工作电极，其中1颗工作电极可作为校准电极。参比电极表面修饰银-氯化银，辅助电极表面修饰铂层，工作电极表面可修饰金层，并可根据检测指标修饰不同敏感物质。每片电极卡可同时检测至少两种物质指标。

20、校准电极可实现自行校准目的，使得工作电极检测结果更为精准。

21、电极卡背面设置有与微电极数量相同的金属引脚，微电极与金属引脚通过电极卡内部金属线路或是导通孔金属线路对应相连。

22、电极卡正面向下安装于阵列式电极安装卡槽内部，微电极对应嵌入样品测试槽。

23、阵列式电极安装卡槽的卡槽数量可根据检测指标数量变化同时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。

24、检测卡主体的进样液体通道按顺序依次经过阵列式电极安装卡槽的六个样品测试槽，并在出口处与出样液体通道相连，简易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。

25、以上所有结构，除去需另外安装的电极卡以外，皆包含在检测卡主体内部，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检测卡的一体化将电极卡固定于检测卡卡槽内部，通过微电极集成方案同时检测多种生化分子，实现微流控传感检测卡的多参数电化学检测。

26、如附图6所示，为本发明提供的微流控检测卡的液体进样示意图。

27、加样时，检测卡水平放置，正面朝上，待测液体从进样口注入，流经前处理室，流入前处理缓冲通道，再流经微型逆止阀，同时使用机械装置或人力挤压校准液包，将校准液包内的校准液挤压流出，经过导流阀后流入校准液体通道，再通过微型逆止阀与进样液体通道中的待测液体混合；混合液通过进样液体通道依次经过样品测试槽、接触电极卡正面修饰的微电极，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背面的电极引脚传递。

28、本发明的有益效果是：

29、(1)本发明通过微流控结构设计，将防止待测液凝固阻塞前处理功能、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。

30、(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，适用于血气检测中的多种指标分析。

31、(3)将阵列式电极片装载于微流控芯片的卡槽中，并在电极片上集成有多个微电极，结合微流控传感芯片，实现了同时检测多个生化分子，可应用于多参数电化学检测。