一种微流控芯片及其制备方法与应用技术

本发明专利技术公开了一种微流控芯片及其制备方法与应用。所述微流控芯片包括芯片本体和声微流引发机构，所述芯片本体依次包括电极层、微流道层和顶层，所述微流道层中设有微流道，所述电极层、所述顶层分别与所述微流道相连通，所述电极层包括微柱阵列电极；检测时，在声微流引发机构的引发作用下，于微流道内集成声微流，所述声微流增加微流道内待测样品与所述微柱阵列电极的接触，从而实现大的响应信号。本发明专利技术中的微流控芯片应用于电化学检测中，具有高灵敏和低温升的特点。高灵敏和低温升的特点。高灵敏和低温升的特点。

【技术实现步骤摘要】
一种微流控芯片及其制备方法与应用


[0001]本专利技术属于微流控
，具体涉及一种微流控芯片及其制备方法与应用。

技术介绍

[0002]电化学检测是利用物质的电化学性质进行表征和测量的分析方法。采用电化学的分析方法不但可以实现自动记录分析结果，而且还有利于对痕量物质的检测，包括葡萄糖、肌氨酸和尿素等，在工业、农业、食品安全等方面应用广泛。微流控技术是一种以在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术，可以在芯片上实现多步骤的生化反应。微流控技术在电化学检测研究方面具有特殊的优势，包括小的样品量，低成本，快速的样品分析以及提高的反应可靠性和重现性。然而目前，采用传统的电化学检测器进行电化学检测时，灵敏度较低。

技术实现思路

[0003]本专利技术旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本专利技术提出一种具有声微流引发机构和微柱阵列电极的微流控芯片在电化学检测中的应用，具有检测灵敏度高的特点。
[0004]本专利技术还提出一种微流控芯片。
[0005]本专利技术还提出一种微流控芯片的制备方法。
[0006]本专利技术还提出一种微流控平台。
[0007]本专利技术还提出一种电化学检测器。
[0008]本专利技术还提出一种电化学检测平台。
[0009]本专利技术还提出上述微流控芯片、微流控平台、电化学检测器或电化学检测平台的应用。
[0010]本专利技术的第一方面，提出了一种具有声微流引发机构和微柱阵列电极的微流控芯片在电化学检测中的应用。
[0011]根据本专利技术实施例的具有声微流引发机构和微柱阵列电极的微流控芯片在电化学检测中的应用，至少具有以下有益效果：
[0012]本专利技术基于声微流技术，所述微流控芯片用于电化学检测中，可以很好地增加电极表面附近的扩散，且检测样品的温升小。声微流技术可以在不显著温升的情况下增加电极对分析物的传质效率。同时，本专利技术中，与平面电极相比，微柱阵列电极具有更大的表面积和更好的电信号，可显著提高微流控芯片的灵敏度。因此，将所述微流控芯片应用于电化学检测中，具有高灵敏和低温升的特点，非常适合用于生物标记物的检测。
[0013]本专利技术的第二方面，提出了一种微流控芯片，包括芯片本体和声微流引发机构，所述芯片本体依次包括电极层、微流道层和顶层，所述微流道层中设有微流道，所述电极层、所述顶层分别与所述微流道相连通，所述电极层包括微柱阵列电极；
[0014]检测时，在声微流引发机构的引发作用下，于微流道内集成声微流，所述声微流增
加微流道内待测样品与所述微柱阵列电极的接触。
[0015]根据本专利技术实施例的微流控芯片，至少具有以下有益效果：本专利技术基于微流控技术，将声微流和电化学检测相结合，可以在不显著温升的情况下增加电极表面附近的传质效率。同时，本专利技术采用微柱阵列电极，由于微柱阵列电极具有极大的表面积以及微柱的结构，在声微流作用下，微柱阵列电极与声微流相互协同作用，从而能够实现超级灵敏的电化学检测。将所述微流控芯片应用于电化学检测中，具有高灵敏和低温升的特点，温升在3℃以内。在本专利技术的实施例中，在具有声微流的工作过程中，微流控芯片内液体温度变化小于1℃。通常在生物标志物检测应用中，样品在检测生物标志物时的温升需要尽可能小，例如在几摄氏度以内。因此，本专利技术中的微流控芯片在电化学生物标记物检测中具有显著的优越性。
[0016]在本专利技术的一些实施方式中，所述声微流引发机构包括声波引发组件，所述顶层内设有与所述微流道相连通的微坑阵列；
[0017]检测时，所述微坑阵列形成气泡阵列，所述声波引发组件引发声场，在所述声场作用下所述气泡阵列形成声微流。
[0018]通过上述实施方式，待测样品的溶液注入微流控芯片后，由于顶层设有微坑阵列，微坑可以自发形成微型气泡，形成气泡阵列，通过声波引发组件施加一定频率的声波激励，在声场作用下气泡阵列于微流道内形成声微流，从而在微流控芯片内集成声波微流(包括在微柱阵列电极表面附近产生声微流)，基于气泡激发的声微流技术能有效搅拌的液体体积可在微升的范围，从而有效地搅动检测区域内的溶液，增强了电极与分析物之间的接触，从而提高了检测灵敏度，实现超高灵敏度的电化学分析。
[0019]本专利技术首次提出可以利用基于气泡的声微流技术和微柱阵列电极技术协同辅助增强电化学传感灵敏度，将微柱阵列电极和气泡诱导声微流技术共同集成在用于高灵敏度生物标志物的微流控检测芯片。本专利技术公开了电化学检测过程中结合微阵列电极技术和声微流技术，可以大幅提高电化学检测的灵敏度，获得超高的电化学检测灵敏度。同时采用微流控芯片的检测平台存在消耗量小，工作过程温升小的优势，可用于低丰度的生物检测，具有在生物传感的极大潜力。
[0020]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述微坑阵列中，微坑的数量为1
‑
1000个。
[0021]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述微坑阵列中，微坑的数量为10
‑
1000个。
[0022]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述微坑阵列中各微坑排列呈圆形阵列、扇形阵列、环形阵列、椭圆形阵列、三角形阵列、四边形阵列、五边形阵列或六边形阵列中的至少一种。
[0023]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述微坑阵列中各微坑排列呈等距六边形阵列。
[0024]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述微坑阵列中微坑为圆柱状、锥体状、圆台状或微锥形的坑洞。
[0025]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述微坑阵列中微坑为微锥形的坑洞。
[0026]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述微坑阵列中微坑的深度为10μm
‑
10mm。
[0027]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述微坑阵列中微坑的深度为10μm
‑
1mm。
[0028]本专利技术中，所引起的声微流强度与所制备的微坑阵列的深度相关。灵敏度的增幅与微坑阵列的深度相关。
[0029]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述微坑阵列中微坑的深度为10
‑
1000μm。
[0030]在本专利技术的一些更优选的实施方式中，所述微坑阵列中微坑的深度约为500μm。
[0031]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述微坑阵列中微坑的间距为10
‑
500μm。
[0032]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述微坑阵列中微坑靠近所述微流道层的一端的直径为10
‑
300μm，微坑远离所述微流道层的一端的直径为10
‑
300μm。
[0033]在本专利技术的一些优选的实施方式中，所述顶层的制备方法包括：所述顶层由3D打印的微柱阵列模型进行倒模制得，或者由光刻工艺制备的微柱阵列模型进行倒模制得，或者利用机加工制备带有微坑阵列的不同基底制得。所述基底可为不同的材质。
[0034]在本专利技术的一些优选的实施方式中，采用3D打印制得的微柱阵列模型进行倒本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种具有声微流引发机构和微柱阵列电极的微流控芯片在电化学检测中的应用。2.一种微流控芯片，其特征在于，包括芯片本体和声微流引发机构，所述芯片本体依次包括电极层、微流道层和顶层，所述微流道层中设有微流道，所述电极层、所述顶层分别与所述微流道相连通，所述电极层包括微柱阵列电极；检测时，在声微流引发机构的引发作用下，于微流道内集成声微流，所述声微流增加微流道内待测样品与所述微柱阵列电极的接触。3.根据权利要求2所述的一种微流控芯片，其特征在于，所述声微流引发机构包括声波引发组件，所述顶层内设有与所述微流道相连通的微坑阵列；检测时，所述微坑阵列形成气泡阵列，所述声波引发组件引发声场，在所述声场作用下所述气泡阵列形成声微流；优选地，所述微坑阵列中，微坑的数量为1
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1000个；优选地，所述微坑阵列中微坑的深度为10μm
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10mm；优选地，所述微流道的尺寸为微米级别；优选地，所述声波引发组件包括压电换能器；优选地，所述压电换能器为压电片。4.根据权利要求2所述的一种微流控芯片，其特征在于，所述电极层包括基板和均设于所述基板上的工作电极、参比电极和对电极，所述工作电极、参比电极和对电极均能够与所述微流道内的待测样品相接触，所述工作电极为微柱阵列电极；优选地，所述微柱阵列电极包括微柱阵列基底和设于所述微柱阵列基底上的导电层；优选地，所述导电层表面修饰纳米颗粒。5.根据权利要求2所述的一种微...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱永刚，陈超湛，陈华英，冉斌，刘波，刘校璇，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学深圳，
类型：发明
国别省市：