纸基微流控芯片和微流控检测系统技术方案

本实用新型专利技术涉及微流控检测技术领域，公开了一种纸基微流控芯片和微流控检测系统，所述纸基微流控芯片包括：纸基层(2)，该纸基层设有检测池(21)、加样区(22)以及连接所述加样区和检测池的扩散通道(23)；底层(1)，该底层设于所述纸基层(2)的第一侧并具有覆盖所述检测池的非透水透气部分；以及，盖层(3)，该盖层设于所述纸基层(2)的与所述第一侧相对的第二侧，且该盖层(3)具有覆盖所述检测池并形成有通气孔(31)的非透水透气部分，在所述盖层(3)上对应所述加样区(22)的位置设置有加样孔(32)。该纸基微流控芯片通过限域挥发提高了检测准确性和检测灵敏度，并通过将加样位置与检测池分开布置而便于进行平行试验。布置而便于进行平行试验。布置而便于进行平行试验。

【技术实现步骤摘要】
纸基微流控芯片和微流控检测系统


[0001]本技术涉及微流控检测技术，具体地涉及一种纸基微流控芯片。在此基础上，本技术还涉及一种包括该纸基微流控芯片的微流控检测系统。

技术介绍

[0002]纸基微流控芯片简称“纸芯片”，是一种依靠毛细作用力实现自驱动的微流控分析技术平台。相比于其他基材的微流控芯片，纸芯片具有成本低、便携性好的特点，在水质检测、环境检测和食品医疗等领域中潜力巨大。随着智能手机的照相技术和软件功能的不断发展进步，利用随身携带的手机拍摄纸芯片的检测池图像，即可通过内置软件进行色度识别和比色分析，避免了额外信号分析设备的使用，纸芯片与手机拍照分析的结合能够推动检测设备便携化的进一步发展。
[0003]然而，由于试剂承载量有限、纸质材料的不均匀性以及毛细作用(如咖啡环效应)带来的显色色度不足、均匀性差、重复性不好的问题，导致纸芯片检测的灵敏度和检出限低，准确性和重复性不足，成为制约纸芯片检测技术发展的共性问题。
[0004]为了提高纸芯片检测灵敏度和准确性，研究者们进行了诸多努力，例如通过设计双向进液通道，将试剂预置在检测池的两侧，并采用两侧进样的方式，使得试剂在待测液体的带动下从两侧进入检测池，降低色度向检测池边缘的扩散，从而提高检测池的色度均匀性。再如，可以利用咖啡环效应的富集作用，在显色反应后生成的咖啡环上取色，降低了目标物的检出限。另外，现有技术还提出利用贵金属纳米粒子和碳量子点对目标物的吸附作用，将这些吸附物质负载在纸芯片上，进行目标物的富集，以提高检测灵敏度。然而，上述方法仍然存在缺陷：提高显色均匀性可以使得色度均匀分布，但无法提高检测灵敏度或降低检出限；通过咖啡环富集作用取点定量，则由于咖啡环形成的随机性和变化性，取色位置无法固定，进而由于取色位置不同而导致色度差异较大，无法保证检测的准确性、重复性和可操作性。

技术实现思路

[0005]本技术的目的是为了克服现有技术存在的比色定量纸芯片的色度不足、色度分散不均匀导致的检出限和检测灵敏度无法满足要求以及检测准确性、重复性低的问题，提供一种纸基微流控芯片，该纸基微流控芯片具有较高的检测准确性和检测灵敏度，能够有效降低液体检测时的检出下限，可操作性和重复性较好。
[0006]为了实现上述目的，本技术一方面提供一种纸基微流控芯片，包括：纸基层，该纸基层设有检测池、加样区以及连接所述加样区和所述检测池的扩散通道；底层，该底层设于所述纸基层的第一侧并具有覆盖所述检测池的非透水透气部分；以及，盖层，该盖层设于所述纸基层的与所述第一侧相对的第二侧，且该盖层具有覆盖所述检测池并形成有通气孔的非透水透气部分，在所述盖层上对应所述加样区的位置设置有加样孔。
[0007]优选地，所述通气孔为正多边形或圆形，且所述通气孔的直径或外接圆直径为
0.5mm
‑
5mm。
[0008]优选地，所述通气孔的直径或外接圆直径为1mm
‑
3mm。
[0009]优选地，所述通气孔位于所述盖层的对应所述检测池的中心的位置。
[0010]优选地，所述检测池和/或所述扩散通道内预置有显色试剂。
[0011]优选地，所述纸基层的材料为滤纸、纤维素滤膜，并且/或者，所述底层和所述盖层的材料各自独立地为聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、硅胶、聚四氟乙烯中的一种或多种。
[0012]优选地，所述纸基层设有分别通过相应的所述扩散通道连通所述加样区的多个检测池。
[0013]优选地，所述纸基层上还设置有环绕所述检测池布置以能够用于向该检测池补充液体的蓄液池。
[0014]优选地，所述检测池形成为直径为2mm
‑
8mm的圆形或外接圆直径为2mm
‑
8mm的正多边形，所述蓄液池形成为相对所述检测池同心布置的环状。
[0015]本技术的第二方面提供一种包括上述纸基微流控芯片的微流控检测系统。
[0016]通过上述技术方案，本技术根据色度在纸芯片上的迁移机理，通过在检测池上覆盖形成有通气孔的非透水透气部分而调控检测池不同位置的蒸发速度，使得检测池边缘部分的蒸发速度降低，而保持甚至增加通气孔对应区域的蒸发速度，从而利用蒸发速度的差异使得色度随着水分向蒸发速度较快位置的补充而迁移并富集，最终在检测池内形成色度斑点，从而在待测目标物浓度相同的前提下提高单位面积上的色度和均匀性，提高了检测灵敏度并降低检出限，同时增大取点范围，改善了取点可操作性和检测重复性。
[0017]另外，通过将加样位置与检测池分开布置，便于在同一加样位置向多个检测池加样，从而在需要平行检测多个样品或者多次重复测试时，可以利用一次芯片检测完成，提高了检测通量并且进一步降低平行试验之间的误差。
附图说明
[0018]图1是根据本技术一种优选实施方式的纸基微流控芯片的示意图；
[0019]图2是根据本技术另一种优选实施方式的纸基微流控芯片的检测池分布图；
[0020]图3是表示色度富集效果与通气孔孔径的关系的散点图；
[0021]图4是根据本技术另一种优选实施方式的纸基微流控芯片的示意图；
[0022]图5是不同纸基微流控芯片的色度富集效果对比图；
[0023]图6是表示在不同环境温度下的色度富集效果与检测时间的关系的散点图；
[0024]图7和图8分别为本技术实施例2的纸基微流控芯片的定量曲线。
[0025]附图标记说明
[0026]1‑
底层；2
‑
纸基层；21
‑
检测池；22
‑
加样区；23
‑
扩散通道；24
‑
蓄液池；25
‑
支撑层；26
‑
通道层；3
‑
盖层；31
‑
通气孔；32
‑
加样孔。
具体实施方式
[0027]以下结合附图对本技术的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本技术，并不用于限制本技术。
[0028]在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
[0029]在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种纸基微流控芯片，其特征在于，包括：纸基层(2)，该纸基层(2)设有检测池(21)、加样区(22)以及连接所述加样区(22)和所述检测池(21)的扩散通道(23)；底层(1)，该底层(1)设于所述纸基层(2)的第一侧并具有覆盖所述检测池(21)的非透水透气部分；以及，盖层(3)，该盖层(3)设于所述纸基层(2)的与所述第一侧相对的第二侧，且该盖层(3)具有覆盖所述检测池(21)并形成有通气孔(31)的非透水透气部分，在所述盖层(3)上对应所述加样区(22)的位置设置有加样孔(32)。2.根据权利要求1所述的纸基微流控芯片，其特征在于，所述通气孔(31)为正多边形或圆形，且所述通气孔(31)的直径或外接圆直径为0.5mm
‑
5mm。3.根据权利要求2所述的纸基微流控芯片，其特征在于，所述通气孔(31)的直径或外接圆直径为1mm
‑
3mm。4.根据权利要求2所述的纸基微流控芯片，其特征在于，所述通气...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜慧芸，王世强，金艳，冯俊杰，安飞，李明骏，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，
类型：新型
国别省市：