预置磁珠的微流控芯片、制造方法及微流控检测设备技术

一种预置磁珠的微流控芯片，包括芯体和薄膜，芯体上开设有微流道，薄膜覆盖在微流道上方，所述微流道的进口端连通有进液通道，微流道的出口端设置有阀门，微流道的靠近出口端的部分连通有废液排出通道，微流道的中部扩张形成磁珠反应槽，磁珠反应槽的底部设置有由水溶性包裹体和磁珠混合而成的预置磁珠涂层，所述芯体上固定设置有预置软磁体，且预置软磁体位于磁珠反应槽的背侧。本发明专利技术提供一种预置磁珠的微流控芯片、制造方法及微流控检测设备，能够精确控制磁珠捕获量和磁珠运动轨迹，提高磁珠的吸附/洗脱效果。

【技术实现步骤摘要】
预置磁珠的微流控芯片、制造方法及微流控检测设备
本专利技术涉及微流控
，具体的说是一种预置磁珠的微流控芯片、制造方法及微流控检测设备。
技术介绍
磁性高分子微球尤其是具有超顺磁性的微球会在外界磁场的作用下瞬间充磁放磁。Fe3O4磁珠作为一种新型的固相化载体试剂，其表面可以进行各种化学修饰和改性，特定的化学基团还可以特异性的与很多种类的生物分子结合，因此，可以用于各种生物分子的分离提纯及分析。采用磁珠法，使得各种生物分子的固液分离操作更精准简便，因此被广泛应用于核酸提取、免疫反应、细胞分离等生物学或医学分析及检测领域。微流控（Microfluidics）指的是使用微管道处理或操纵微小流体的系统。它涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学、医学和生物医学工程等多种技术，是一门新兴交叉学科。因为具有微型化、集成化等特征，微流控装置通常被称为微流控芯片，也被称为芯片实验室（LabonaChip）和微全分析系统（micro-TotalAnalyticalSystem）。由于纳米尺寸的磁珠具有颗粒小、比表面积大、偶联容量大、悬浮稳定性好等特性，不少微流控芯片设计利用其提纯、富集生物样品。但是，微流控芯片的微型化、集成化也给检测样品的前处理增加了难度，如何利用磁珠在微流控芯片上实现特定生物分子的简便、精准、有效的捕获、分离或分析，仍没有很好的解决。在微流控芯片中，通常使用磁珠捕获核酸、蛋白质、外泌体等生物分子或细胞。磁珠和样品的混匀、运动和反应，在芯片上微小的流道或舱室里发生，其规律与常规反应并不完全一样，需要考虑微流体力学，流场与磁场的耦合效应等等。磁珠在芯片上的运动轨迹十分复杂。磁珠的比重通常比水或常见反应液大，其在微流道中前进时，往往形成局部堆积，减小了与样品的接触面积，降低了反应效率。若芯片结构复杂，舱室较多，流道较长，流速较慢，或有粘性覆膜等不利因素，磁珠更容易沉降、滞留甚至堵塞。更重要的是，磁珠和生物样品、吸附液或洗脱液都需要充分混匀才能保证反应效果，捕获了特定生物分子的磁珠，也常常需要运动到特定的位置或经过其它特殊的步骤，才能继续进行芯片上的下一步生物反应。这就涉及利用磁场来操控磁珠的运动。要想实现利用磁珠有效的捕获、分离或分析样品，需要对磁珠的运动进行精准的操控。此外，为了增加样品特定生物分子的分离率，常规试剂盒或微流控芯片中均使用过量磁珠。但高品质的磁珠价格昂贵，这无形中增加了样品的检测成本。磁珠在微流控芯片上堆积、沉降或滞留等问题，现有技术中尚缺乏很好的解决方法。磁珠与各种反应液混匀的问题，现有技术中有一些的研究，但是都缺陷明显。传统磁珠捕获系统多为单面磁体静态系统，如专利CN107942050A公开的一种基于磁珠技术的微流控芯片检测方法，其利用可调控强磁体实现样品的洗涤与洗脱，该方案捕获磁珠后难以实现磁珠间的均匀混合，易导致样品残留，影响后续操作；专利CN206838098U公开了一种离心式免疫磁珠分选微流控芯片及装置，其将离心机旋转轴与芯片结合在一起，利用顺时针与逆时针的变换操作实现样品间的混合与分离，该方案限定条件较高，不利于芯片的多功能集成，且高转速不利于后续反应的进行；也有如申请号为201410368536.9的中国专利技术专利公开的一种微流控芯片磁珠混沌混合方法及装置，通过电磁线圈改变磁极使磁珠发生混合运动，但电磁线圈在工作时将产生热量积累，容易损坏。且这种有源电磁铁体积较大，需要在多个位置布置磁体，占用空间，磁珠的移动需要调整不同方位的磁力实现，也耗费时间。
技术实现思路
为了解决现有技术中的不足，本专利技术的第一个目的是提供一种预置磁珠的微流控芯片，能够精确控制磁珠捕获量，并且能够降低微流控检测设备的复杂度。为了实现上述第一个目的，本专利技术采用的具体方案为：一种预置磁珠的微流控芯片，包括芯体和薄膜，芯体上开设有微流道，薄膜覆盖在微流道上方，所述微流道的进口端连通有进液通道，微流道的出口端设置有阀门，微流道的靠近出口端的部分连通有废液排出通道，微流道的中部扩张形成磁珠反应槽，磁珠反应槽的底部设置有由水溶性包裹体和磁珠混合而成的预置磁珠涂层，所述芯体上固定设置有预置软磁体，且预置软磁体位于磁珠反应槽的背侧。作为一种优选方案，所述芯体设置为聚甲基丙烯酸甲酯材质，所述薄膜设置为聚二甲基硅氧烷材质。作为一种优选方案，所述磁珠反应槽和所述微流道的两端之间均弧形过渡。本专利技术的第二个目的是提供一种制造上述微流控芯片的方法，能够快速精确地制造该微流控芯片。为了实现上述第二个目的，本专利技术采用的技术方案为：制造如上所述的一种预置磁珠的微流控芯片的方法，包括如下步骤：步骤一、在所述芯体上加工出所述微流道；步骤二、取所述水溶性包裹体溶于蒸馏水得到溶液；步骤三、将所述磁珠置入溶液中并且混合均匀得到混合液；步骤四、取混合液涂布到所述磁珠反应槽的底部，并且涂布厚度不超过磁珠反应槽深度的三分之一；步骤五、将完成混合液涂布的所述芯体置于鼓风干燥箱内，在50℃-70℃的温度范围内干燥20min-30min；步骤六、将所述薄膜键合在所述芯体上，并且薄膜覆盖所述微流道；步骤七、将所述预置软磁体固定设置在所述芯体上。本专利技术的第三个目的是提供一种微流控检测设备，能够精确控制磁珠运动，提高吸附/洗脱效果。为了实现上述第三个目的，本专利技术采用的技术方案为：一种微流控检测设备，包括如上所述的一种预置磁珠的微流控芯片和磁珠运动调节装置；所述磁珠运动调节装置包括用于承载所述芯片的底座，并且底座与所述薄膜相贴合，底座上开设有滑道，滑道位于芯片下方，滑道内滑动设置有强永磁体。作为一种优选方案，所述滑道内滑动设置有支架，所述强永磁体固定设置在支架上，支架下端一体连接有连杆，连杆中心处开设有螺孔，螺孔内设置有螺杆，螺杆的下端连接有减速步进电机。作为一种优选方案，所述滑道分为相互连通的上半段和下半段，并且上半段的截面积大于下半段的截面积，所述支架滑动设置在上半段中，所述连杆滑动设置在下半段中。有益效果：1、本专利技术的的微流控芯片通过预置磁珠的方式，能够避免对磁珠捕获中复杂的磁珠捕获运动进行分析，简化设计流程，使微流控检测设备无需设置专门的磁珠输入接口，优化设备结构、提高设备检测效率；而且，通过控制预置磁珠的数量，本专利技术能够精确控制磁珠的捕获量，避免磁珠的捕获量过小影响实验效果或者磁珠的捕获量过大造成实验成本提升；2、本专利技术的制造方法能够快速精确地制造该微流控芯片；3、本专利技术的微流控检测系统能够精确控制磁珠运动，提高吸附/洗脱效果。附图说明图1是本专利技术的微流控芯片整体结构剖视图；图2是本专利技术的微流控芯片上微流道的结构示意图；图3是本专利技术微流控芯片中预置磁珠涂层的结构示意图；图4是本专利技术的磁珠运动调节装置整体结构剖视图。附图标记：1-芯体，2-进液通道，3-磁珠反应槽，4-预置软磁体，5-预置磁珠涂层，6-废液排出通道，7-洗脱液出口，8-薄膜，9-水溶性包裹体，10-磁珠，11-强永磁体，12-支架，13-滑道，14-底座，15-连杆，16-螺杆，17-减速步进电机。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预置磁珠的微流控芯片，包括芯体（1）和薄膜（8），芯体（1）上开设有微流道，薄膜（8）覆盖在微流道上方，其特征在于：所述微流道的进口端连通有进液通道（2），微流道的出口端设置有阀门，微流道的靠近出口端的部分连通有废液排出通道（6），微流道的中部扩张形成磁珠反应槽（3），磁珠反应槽（3）的底部设置有由水溶性包裹体（9）和磁珠（10）混合而成的预置磁珠涂层（5），所述芯体（1）上固定设置有预置软磁体（4），且预置软磁体（4）位于磁珠反应槽（3）的背侧。

【技术特征摘要】
1.一种预置磁珠的微流控芯片，包括芯体（1）和薄膜（8），芯体（1）上开设有微流道，薄膜（8）覆盖在微流道上方，其特征在于：所述微流道的进口端连通有进液通道（2），微流道的出口端设置有阀门，微流道的靠近出口端的部分连通有废液排出通道（6），微流道的中部扩张形成磁珠反应槽（3），磁珠反应槽（3）的底部设置有由水溶性包裹体（9）和磁珠（10）混合而成的预置磁珠涂层（5），所述芯体（1）上固定设置有预置软磁体（4），且预置软磁体（4）位于磁珠反应槽（3）的背侧。2.如权利要求1所述的一种预置磁珠的微流控芯片，其特征在于：所述芯体（1）设置为聚甲基丙烯酸甲酯材质，所述薄膜（8）设置为聚二甲基硅氧烷材质。3.如权利要求1所述的一种预置磁珠的微流控芯片，其特征在于：所述磁珠反应槽（3）和所述微流道的两端之间均弧形过渡。4.制造如权利要求1所述的一种预置磁珠的微流控芯片的方法，其特征在于：包括如下步骤：步骤一、在所述芯体（1）上加工出所述微流道；步骤二、取所述水溶性包裹体（9）溶于蒸馏水得到溶液；步骤三、将所述磁珠（10）置入溶液中并且混合均匀得到混合液；步骤四、取混合液涂布到所述磁珠反应槽（3）的底部，并且涂布厚度不超过磁珠反应槽（3）深度的三分...

【专利技术属性】
技术研发人员：杜喆，李昭，薛云，宋春辉，张帅，胡志刚，祖向阳，
申请(专利权)人：河南科技大学，
类型：发明
国别省市：河南,41