【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于微流控芯片领域，更具体地，涉及一种气动离心驱动往复流微流控分析芯片及分析方法。
技术介绍
1、免疫印迹分析(ias)被广泛应用于生物标志物的检测，传统的免疫吸附检测反应通常在微孔板(如96孔板)中静态孵育进行。这种方法的优点在于，每个检测步骤都可以手动完成，无需任何额外的仪器，并具有低成本和高灵敏度。然而，因其扩散距离约为2mm，静态孵育情况下必然面临反应动力学的限制，存在一个抗体耗尽区域，降低了抗原-抗体反应的效率。这是由于抗体从大量溶液到表面固定化的靶标的扩散不足所导致的。通常1分钟内就会形成抗体耗尽区域，导致抗原-抗体反应需要数小时甚至过夜孵育才能达到平衡。这种劳动密集型、耗时(>2小时)的方法限制了其在即时检测的poct中的潜力，此外，传统方法还存在成本高(大量昂贵试剂)、操作复杂的问题，并且检测结果易受背景干扰影响，检测灵敏度得不到保证。
2、近十年来，研究人员借助新兴的微流控ias技术，通过将所有试剂预先装载到芯片中，并在测试时将试剂按顺序转移到反应室中，将传统ias的大部分步骤整合到芯片检测步骤中，从而显著缩短检测和分析时间。相对于静态孵育反应，研究人员通过在芯片上微米级通道内引入单向流策略，从而加快了免疫结合。然而，在微流控的限域环境下，虽然降低了扩散距离，但反应液中的抗体通常只有一次机会与基底上包被的抗原接触，虽然减少了时间消耗，但会降低免疫结合的效率。最近，研究者提出了一系列新颖的微流控往复流或循环流技术，旨在增加免疫结合概率，进而提高免疫过程的反应效率。
3、20
4、同样在2022年，madou课题组采用离心技术，在气动腔内将抗原以点阵的形式包被，并通过加减速离心的过程实现反应液的来回进出气动腔内，从而增加抗原抗体的接触几率，成功实现了高通量抗体的快速检测(lab on a chip,2022,22(14):2695-2706)。但是，本专利技术发现，该方案中，气动腔室位于反应液流动下游，只有部分液体与其接触，此外，反应腔室高度较高，扩散距离大，不利于超快反应，无法应用于对反应速度有更高要求的场景之下。
技术实现思路
1、针对现有技术的缺陷和改进需求，本专利技术提供了一种气动离心驱动往复流微流控分析芯片及分析方法，其目的在于，进一步提高微流控芯片中免疫分析的检测速度和灵敏度。
2、为实现上述目的，按照本专利技术的一个方面，提供了一种气动离心驱动往复流微流控分析芯片，包括：围绕同一离心轴设置的一个或多个检测单元；检测单元包括：
3、加样腔室，其上设置有用于添加样本溶液的加样口；
4、气动腔室，其位于加样腔室的下游；
5、反应通道，其两端分别连接加样腔室和气动腔室，且其中设置有用于抓捕样本溶液中的目标物的捕获单元；
6、废液腔室；
7、以及虹吸管，其两端分别连接反应通道和反应腔室，且其顶端高于加样腔室。
8、进一步地，检测单元还包括：一个或多个附加气动腔室；相邻附加气动腔室之间，以及第一个附加气动腔室与气动腔室之间，均通过连接通道连通，并且，用于连通第一个气动腔室和气动腔室的连接通道的顶部高于加样腔室。
9、进一步地，反应通道与气动腔室的连接点，为气动腔室的最低点。
10、进一步地，反应通道的水力阻抗大于虹吸管的水力阻抗。
11、在一些可选的实施例中，捕获单元为预埋在反应通道中的反应膜条。
12、在一些可选的实施例中，捕获单元为预埋在反应通道内表面的捕获抗体或抗原。
13、在一些可选的实施例中，加样腔室和气动腔室位于不同的两个芯片层，且捕获单元为位于两个芯片层之间的提取膜。
14、在一些可选的实施例中，检测单元还包括：加压单元，用于向气动腔室施加压力，以增大气动腔室内部的压力。
15、在一些可选的实施例中，气动腔腔室内还预埋有光产热材料。
16、按照本专利技术的另一个方面，提供了基于上述气动离心驱动往复流微流控分析芯片的分析方法，包括如下步骤：
17、(s1)通过加样口向加样腔室中加入样本溶液；
18、(s2)以第一加速度转动芯片，使样本溶液从加样腔室经由反应通道进入气动腔室，压缩气动腔室中的气体；
19、(s3)降低芯片转速，使气动腔室中被压缩的气体释放压力，推动气动腔室中的样本溶液经由反应通道进入加样腔室；
20、(s4)重复执行步骤(s2)～(s3)，直至样本溶液中的目标物被捕获单元完全捕获；
21、(s5)以第二加速度转动芯片，使样本溶液从加样腔室经由反应通道进入气动腔室，压缩气动腔室中的气体；
22、(s6)增大气动腔室中的压力，然后急停，此时，气动腔室中储存的气动能量瞬间释放，推动样本溶液优先流向水力阻抗更低的虹吸管道，并充满虹吸管道；待样本溶液充满虹吸管道后继续离心，使样本溶液在虹吸作用下进入所述废液腔室。
23、总体而言，通过本专利技术所构思的以上技术方案，能够取得以下有益效果：
24、(1)本专利技术提供的气动离心驱动往复流微流控分析芯片，由反应通道连通加样腔室和位于加样腔室下游的气动腔室，加速离心时，可使样本溶液从加样腔室流入气动腔室，压缩气动腔室内的气体，随后减速离心，气动腔室内的被压缩的气体释放，将气动腔室内样本溶液推回加样腔室中，因此，通过控制离心的加速度、方向、速度等，可使样本溶液在加样腔室和气动腔室间往复流动；由于本专利技术中，连通加样腔室和气动腔室的反应通道中固定有用于抓捕目标物的捕获单元，相比于在气动腔室中发生反应，样本溶液在反应通道中往复流动的过程中，与捕获单元碰撞和接触的次数增加，由此能够有效减少反应时间，同时，样本溶液在往复流过捕获单元的同时，可以有效冲洗掉捕获单元表面的杂本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种气动离心驱动往复流微流控分析芯片，其特征在于，包括：围绕同一离心轴设置的一个或多个检测单元；所述检测单元包括：
2.如权利要求1所述的气动离心驱动往复流微流控分析芯片，其特征在于，所述检测单元还包括：一个或多个附加气动腔室；相邻附加气动腔室之间，以及第一个附加气动腔室与所述气动腔室之间，均通过连接通道连通，并且，用于连通所述第一个气动腔室和所述气动腔室的连接通道的顶部高于所述加样腔室。
3.如权利要求1或2所述的气动离心驱动往复流微流控分析芯片，其特征在于，所述反应通道与所述气动腔室的连接点，为所述气动腔室的最低点。
4.如权利要求1或2所述的气动离心驱动往复流微流控分析芯片，其特征在于，所述反应通道的水力阻抗大于所述虹吸管的水力阻抗。
5.如权利要求4所述的气动离心驱动往复流微流控分析芯片，其特征在于，所述捕获单元为预埋在所述反应通道中的反应膜条。
6.如权利要求4所述的气动离心驱动往复流微流控分析芯片，其特征在于，所述捕获单元为预埋在所述反应通道内表面的捕获抗体或抗原。
7.如权利要求4所述的气动
8.如权利要求5～7任一项所述的气动离心驱动往复流微流控分析芯片，其特征在于，所述检测单元还包括：加压单元，用于向所述气动腔室施加压力，以增大所述气动腔室内部的压力。
9.如权利要求5～7任一项所述的气动离心驱动往复流微流控分析芯片，其特征在于，所述气动腔腔室内还预埋有光产热材料。
10.一种基于权利要求1～9任一项所述的气动离心驱动往复流微流控分析芯片的分析方法，其特征在于，包括如下步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种气动离心驱动往复流微流控分析芯片，其特征在于，包括：围绕同一离心轴设置的一个或多个检测单元；所述检测单元包括：
2.如权利要求1所述的气动离心驱动往复流微流控分析芯片，其特征在于，所述检测单元还包括：一个或多个附加气动腔室；相邻附加气动腔室之间，以及第一个附加气动腔室与所述气动腔室之间，均通过连接通道连通，并且，用于连通所述第一个气动腔室和所述气动腔室的连接通道的顶部高于所述加样腔室。
3.如权利要求1或2所述的气动离心驱动往复流微流控分析芯片，其特征在于，所述反应通道与所述气动腔室的连接点，为所述气动腔室的最低点。
4.如权利要求1或2所述的气动离心驱动往复流微流控分析芯片，其特征在于，所述反应通道的水力阻抗大于所述虹吸管的水力阻抗。
5.如权利要求4所述的气动离心驱动往复流微流控分析芯片，其特征在于，所述捕获单...
【专利技术属性】
技术研发人员：刘笔锋，陈鹏，钱纯亘，李一伟，赵旭东，
申请(专利权)人：华中科技大学，
类型：发明
国别省市：
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