免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置及其应用

本发明涉及微流控芯片，尤其涉及一种免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置及其应用。

背景技术：

1、多重即时检测是一种现场快速检测多种目标物的方法。它既具有多重检测的特点，即与单一目标物的检测相比，能够提供更全面的样品信息；同时，它也具有即时检测的特点，即能够现场、快速、方便地得到检测结果。因此，多重即时检测在疾病诊断、环境监测和食品安全等多个领域引起了广泛关注。

2、微流控芯片由于具有微型化和集成化的特点，可以方便地集成多步操作，为多重即时检测装置的开发提供了有力工具。现有的微流控芯片往往需要多步外加试剂，操作较为繁琐，还存在试剂被污染的风险；同时这些试剂通常还需要利用外部的泵和管路进行驱动，从而限制了其现场检测的广泛应用。因此，发展能够预存储试剂同时流体驱动方便的微流控多重即时检测装置是非常必要。虽然人们也发展了一些便携化的微流控检测装置，如按压式芯片，但为了避免溶液回流和串扰的问题，往往需要在芯片上设计单向阀、截止阀等结构，从而使芯片结构较为复杂，抬高了制造成本。因此，发展免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置仍是非常必要的。

技术实现思路

1、本发明针对上述需要解决的技术问题，提供了一种免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，储液腔室中以液体形式预存储有检测试剂，如洗涤缓冲液、显色剂等；按压腔室用于手指按压驱动储液腔室中的溶液转移到芯片通道中；四条分支通道上分别固定有不同的检测探针，用于多重检测。从加样孔中加入待测样品后，只需通过手指按压即可完成后续的所有检测过程。本发明的微流控多重即时检测装置通过试剂预存储简化了操作步骤；通过简单的手指按压即可实现溶液的驱动，无需借助外部的泵和管路；芯片的结构和尺寸进行了合理设计和优化，不存在溶液的回流和串扰问题。此外，本发明的芯片结构简单，无需设计单向阀、截止阀等结构，降低了制造难度和成本，能够方便地存储检测试剂，也能够在无需泵和管路的条件下驱动多种溶液，不存在溶液回流和串扰的问题，特别适合多种目标物的现场检测。

2、为了实现本发明的目的，本发明提供了一种免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，包括排气孔(15)、按压腔室(14)、储液腔室(13)、加样孔(12)、中心通道(7)、分支通道(8)、连接通道(9)和废液出口(10)，所述排气孔(15)、按压腔室(14)和储液腔室(13)依次通过连接通道(9)与中心通道(7)的一端连接，所述废液出口(10)与所述中心通道(7)的另一端连接；在所述中心通道(7)上，前后分别设有加样孔(12)和分支通道(8)，所述分支通道(8)上固定有检测探针。

3、上述的免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，进一步的，所述免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置上设有多个排气孔(15)、多个按压腔室(14)和多个储液腔室(13)，每一个排气孔(15)依次连接一个按压腔室(14)和一个储液腔室(13)形成一个输液通道，多个所述输液通道连通在同一个中心通道(7)上。

4、上述的免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，进一步的，所述免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置设有多个分支通道(8)，每一个分支通道(8)的一端与中心通道(7)连接，另一端上固定有检测探针。

5、上述的免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，进一步的，所述按压腔室(14)表面为硅胶贴膜，所述硅胶贴膜的厚度为0.1mm。

6、上述的免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，进一步的，所述废液出口(10)为开放型结构。

7、上述的免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，进一步的，在储液腔室(13)底部设置有直径为0.3mm的微孔(11)，与所述储液腔室(13)连通。

8、上述的免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，进一步的，所述按压腔室(14)为直径为12mm，深为3mm的圆柱形腔室。

9、上述的免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，进一步的，所述储液腔室(13)直径为6mm，深为3mm的所述按压腔室14为直径为12mm，深为3mm的圆柱形腔室。

10、上述的免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，进一步的，所述分支通道(8)的长宽深尺寸为8mm×0.5mm×1mm，所述中心通道(7)和连接通道(9)尺寸均为宽1mm，深1mm。

11、上述的免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，进一步的，所述储液腔室(13)，按压腔室(14)、微孔(11)均做了疏水处理；所述中心通道(7)、分支通道(8)和连接通道(9)均做亲水处理。

12、上述的免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，进一步的，所述疏水处理为涂覆饱和烃类、硅橡胶或碳氟化合物；所述亲水处理为涂覆聚乙二醇、聚乙烯吡咯烷酮或泳镜防雾剂。

13、基于一个总的技术构思，本发明还提供了一种上述的免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置的制备方法，包括以下步骤：

14、s1、切割透明pmma板得到盖片层(2)、储液层(3)、分隔层(4)、通道层(5)和底板(6)；

15、s2、通过3m 9969双面胶彼此贴合形成检测装置；

16、s3、在盖片层(2)上贴一层硅胶贴膜(1)。

17、基于一个总的技术构思，本发明还提供了一种所述的免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置在多重即时检测中的应用。

18、上述的应用，进一步的，所述应用的方法为：

19、(1)在分支通道(8)中注入检测探针，在其中的两个储液腔室(13)中加入洗涤缓冲液，另一个储液腔室(13)中加入反应底物；

20、(2)用硅胶贴膜(1)密封按压腔室(14)、排气孔(15)、注入孔(16)；

21、(3)向加样孔(12)中加入待测样品，使其分配到分支管道(8)中进行反应，用滤纸吸走中心通道(7)中的溶液；

22、(4)用手指按压与洗涤缓冲液储液腔室(13)连通的按压腔室(14)，使洗涤缓冲液冲洗分支通道(8)，然后打开排气孔(15)，再松开手指；

23、(5)再手指按压与反应底物储液腔室(13)连通的按压腔室，使反应底物驱动到分支通道(8)中，进行反应，然后打开排气孔(15)，再松开手指；

24、(6)将检测装置插入暗盒，分析各分支通道(8)的颜色。

25、手指按压时，密封排气孔，此时按压腔室(14)会产生正压从而驱动储液腔室(13)中的溶液转移到芯片通道；然后打开排气孔，再松开手指，此时空气会通过排气孔进入按压腔室(13)并使硅胶贴膜(1)恢复形变，而不会使通道中的溶液回流。

26、与现有技术相比，本发明的优点在于：

27、(1)本发明提供了一种免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，在芯片中通过手指按压驱动溶液时，溶液的回流是一个重要的问题。这是因为硅胶贴膜(1)具有弹性，当手指按压并松开时，硅胶贴膜(1)会恢复形变，在按压腔室(14)中产生负压，从而使通道中的溶液回流到储液腔室(13)中。为了避免这一问题，同时简化芯片结构，我们设计并制作了储液腔室(13)外侧带排气孔(15)的单按压腔室芯片，通过简单的手指按压即可驱动微流控芯片中溶液的流动，在驱动溶液时只需通过封堵和打开排气孔(15)即可解决回流问题，无需在芯片上设计单向阀等复杂结构，降低了微流控芯片制作的难度和成本并可以避免溶液回流的现象。其中，硅胶贴膜(1)可以是橡胶模、开关膜、硅胶贴膜等。

28、(2)本发明提供了一种免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，储液腔室(13)内预存储有检测试剂，无需多次外加试剂，更方便携带和使用，同时也减少了试剂转移时被污染的风险。

29、(3)本发明提供了一种免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，微流控芯片的通道结构和尺寸进行了合理的优化，可以方便地驱动多种溶液，不会发生不同溶液之间的串扰问题。

30、(4)本发明提供了一种免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，微流控芯片上带有多条分支通道(8)，可以方便地实现多重即时检测。

31、(5)本发明提供了一种免溶液串扰的无阀门型微流控多重即时检测装置，将芯片上液体试剂的预存储技术、芯片上溶液的手指按压驱动技术、多重检测技术相结合，并非上述三种技术的简单叠加。储液腔室(13)和各通道的亲疏水性、各通道的形状和大小、排气孔(15)等参数的细微改变都会导致溶液回流和串扰等问题，从而影响检测的灵敏度和准确性。本发明通过微流控芯片的精细设计和加工，成功实现了芯片上液体试剂的预存储和溶液的手指按压驱动。利用该芯片可以方便地进行多重即时检测。