一种微流控芯片手动空气压力进样方法技术

本发明专利技术属于一种微流控芯片手动空气压力进样方法。微流控芯片手动混合进样检测方法，以推动密闭的一段空气，向另一端产生的压力为动力，驱动形成密闭通路的检测芯片微通道回路中的液体，向指定的目标方向流动；并经过微流控芯片上的检测器位置，从而完成物质的分析检测；在微流控芯片的进样口处，设置有空腔11，储存反应液和作为驱动的空气，非常有利于人为掌握反应检测时机，容易产生持续的空气压力作为微流控芯片内液体移动所需的动力，实现驱动。本发明专利技术的手动混合进样方式，性价比高、简便实用，是微流控芯片最佳轻量级进样方案，尤其适用于野外现场检测分析。可以广泛地在各种微流控芯片检测装置上应用，具有较好的通用性。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于分析化学领域，涉及微全分析系统用于微流控芯片检测技术，特别是。
技术介绍
在当今环境形势与人们强烈关心环保的意识要求下，实时、在线、绿色微量分析技术成为分析化学的主要发展趋势。各种微分析技术应运而生，而微全分析技术成为目前最受瞩目的技术新领域之一。微全分析系统(Miniaturized Total Analysis Systems)技术的主要目的是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等分析化学的基本 操作单元，集成到一块微小尺寸的芯片上，以达到微量取样，自动完成分析任务的全过程。微流控芯片(microfluidic chip)是基于微全分析系统理念为目标的具体执行技术，也是当前微全分析系统发展最热点的领域。微流控芯片通过在玻璃、石英、硅、塑料等芯片上设置微通道或微小的生化反应单元，以及检测器，对样品进行微量、快速速的分析技术。但是，所有的微流控芯片内的样品及试液，需要一定的驱动力，使其在芯片的微通道内进行移动，进行必要的分离、反应，流经检测器，才能完成检测。所以微流控进样技术是微流控芯片检测技术的第一道屏障，该设计的设计是否得当，足以影响微流控分析技术的关实际应用成败。对于自动化、微量化样品的检测技术而言，样品进入方式对检测能力和可被检测的对象范围影响更为重要的。因此，一直以来，进样技术成为制约微流控芯片发展的一项技术瓶颈。目前，常见的微流控芯片进样方式主要有电动进样、压力进样。电动进样是在液体样品(包括缓冲液、电泳液)的入、出口两端，施加电场，以液体在电场的迁移特性为驱动力，起到移动，并分离的作用。由于目前的微流控芯片加工技术限制，微流体通道尺寸微小(小于100微米)，芯片的结构尽量要设计得简单。样品试液与背景缓冲液混合后，需要匀速流动经过检测器部分，能够在简单的芯片结构上实现这个要求的，大多微流控芯片分析技术都采用了电动进样。这种进样方式优点是芯片卡上的结构简单。但是缺点非常明显因为芯片上液体依靠外加高压电场(几百至数千伏特)驱动，就离不开特殊供电设备。致使芯片固然是小巧了，但附加设备却复杂了，整套微流控分析设备变得体积较大，这就很不适合现场检测技术的便携、微型化的要求，违背微流控分析技术的初衷。难以适用于现场实时检测。而且，由于驱动电场和样品电泳分离电场共用相同的通道，如图I所示，以现在的非接触电容耦合电导检测(Capacitively Coupled Contactless Conductivity Detection 简称 C4D)微流控芯片主要采用的电动进样方式示例。采用电动进样时，驱动电场施加于反应液流动两端，对本身有电性物质的样品检测，会影响分离效果，甚至产生严重干扰。致使电动进样方式对于某些样品是不适用的，这就大大限制了电动进样的方法应用范围。压力进样，是在液体入口路径上的某一处，由连续可控加压装置，施加压力或产生压力差为样品进入通道反应的驱动力。而压力进样方式可以分为压力自动进样、手动进样。压力自动进样包括微流泵进样、压电泵、微阀进样等。最成熟，应用最广泛的是临床检验的自动化生化分析仪的进样系统。压力自动进样，自动化程度、效率高，可连续在线完成检测任务。是高级分析技术的首先。这类进样方式也有其缺点限制需要相应的附属设备，如蠕动泵、蠕动管、压电泵与膜等，增加了系统实现成本。往往设备复杂，体积相对较大，制造成本高、能耗高。所以，微流泵(微阀)压力连续自动进样方式，虽然不干扰反应，自动化控制程度很高，也仍然不能以简便可靠的工作方式，廉价的制造成本，满足各种现场环境的微分析要求。手动进样一般特征，是由实验者来控制，分步操作，手动完成，随时添加、抽压。目前，手动进样的设计多为储液池静压力差(包括垂直重力落差)、通道界面双侧浓差压、出口吸负压等方法。这类进样方式(方法)，虽简陋，自动化连续作业程度稍差，但其在性价比、使用灵活性上却大有优势。何时、如何采用，都可以自主组合配置，自由灵活，实现容易，尤其适于野外现场检测。甚至可能是微流控芯片进样技术的，唯一实用轻量级解决方案。只是目前现有手动简易进样方式负压、静压、气泵、蠕动泵等，设计构思创新性受限，可控性差水平不够，进样性能不够实用要求，难于用于实验室之外真正的现场检测。
技术实现思路
本专利技术在综合性考虑，上述现有的微流控芯片电动进样、压力自动进样、手动负压进样等方式优缺点之后，对微流控芯片手动进样方式，进行了创新性设计。利用手动缓慢地产生空气压力为驱动力，在芯片内部设一定空间形状缓冲区空腔，不仅可以容许空气压力由此产生、注入，而且可以容留一定量的数种反应液体暂时停留，使其预先混合、反应，芯片上的反应何时进行，由实验者来控制决定。本专利技术设计的微流控芯片手动混合进样方法新颖实用，不需要复杂的高电压驱动，无泵、无阀，设备结构简单，性能可靠，容易实施。本专利技术的技术方案如下微流控芯片手动混合进样检测方法，以推动密闭的一段空气，向另一端产生的压力为动力，驱动形成密闭通路的检测芯片微通道回路中的液体，向指定的目标方向流动；并经过微流控芯片上的检测器位置，从而完成物质的分析检测；在微流控芯片的进样口处，设置有空腔11，存储反应液和作为驱动的空气气体，非常有利于掌握反应检测时机，容易产生持续的空气压力，实现驱动。在微流控芯片检测技术中，用手动压力装置，使微通道内一端的一段空气密封，向另一端移动，产生的压力为芯片微通道内反应液体，提供驱动力；即单向封闭空气，手动推动微通道内反应液体，作为驱动微流控芯片上的反应液流动。在微流控芯片进样口与加空气压力接口共用，使用内有斜度的通用注射器标准接□。用带空气单向阀的活塞式注射器施加空气压力，连续向同一方向施加压力。微流控芯片上内设置空腔体积11，作为检测需要的各种反应液，在此空间短暂停留，起到试剂均匀混合、预反应、容留产生空压体积的空气。本专利技术的微流控芯片进样检测方法，步骤如下a)用移液器将反应所需的微量液体，通过进样12 (加压口)，滴加入微流控芯片卡上内置空腔11;进行预先停留反应；b)启动电导信号发生、检测装置5 ；c)抽动注射器活塞，用施加 空气压力的注射器接头出口，插入芯片上的进样口12，吻合形成密封，推动活塞，形成空气压强P，空腔内的样品液体移动，经过检测电极15，数秒后完成检测，废液向出口 6流动。所述的手动压力装置为注射器活塞或手动微型气泵。芯片主体材料为绝缘或化学惰性材料为聚乙烯、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、聚丙烯、玻璃或石英。本专利技术的微流控芯片手动混合进样检测方法，能够与各种检测装置、检测器结合使用。检验装置说明如图2所示，一种微流控芯片手动空气压力进样装置，在微流控芯片卡内设置具有空间形状的空腔为缓冲区(11);空腔在芯片内封闭设置，缓冲区(11)上方设置有加样口(12);缓冲区(11)内侧壁设置有与芯片上微通道(13)相连的废液出口( 14)。所述的上方的加样口( 12)与通用注射器针头接合外径相等，使注射器活塞以内的气体密闭。如图4所示，注射器活塞侧位设置开通孔(19)，内部为锥形结构，内设置有塑料小球，成为空气单向阀。专利技术的原理及理论依据本专利技术设计原理，是利用简易器件(如不带针头的医用注射器)抽吸空气后，在微流控液体通路一端接合，密封，手动本文档来自技高网...

【技术保护点】
微流控芯片手动混合进样检测方法，其特征是以推动密闭的一段空气，向另一端产生的压力为动力，驱动形成密闭通路的检测芯片微通道回路中的液体，向指定的目标方向流动；并经过微流控芯片上的检测器位置，从而完成物质的分析检测；在微流控芯片的进样口处，设置有空腔（11），储存反应液和作为驱动的空气，非常有利于掌握反应检测时机，容易产生持续的空气压力，实现驱动。

【技术特征摘要】
1.微流控芯片手动混合进样检测方法，其特征是以推动密闭的一段空气，向另一端产生的压力为动力，驱动形成密闭通路的检测芯片微通道回路中的液体，向指定的目标方向流动；并经过微流控芯片上的检测器位置，从而完成物质的分析检测；在微流控芯片的进样口处，设置有空腔(11)，储存反应液和作为驱动的空气，非常有利于掌握反应检测时机，容易产生持续的空气压力，实现驱动。2.如权利要求I所述的微流控芯片进样检测方法，其特征是在微流控芯片检测技术中，用手动压力装置，使微通道内一端的一段空气密封，向另一端移动，产生的压力为芯片微通道内反应液体，提供驱动力；即单向封闭空气，手动推动微通道内反应液体，作为驱动微流控芯片上的反应液流动。3.如权利要求I所述的微流控芯片进样检测方法，其特征是在微流控芯片进样口与加空气压力接口共用，使用内有斜度的通用注射器标准接口。4.如权利要求I所述的微流控芯片进样检测方法，其特征是用带空气单向阀的活塞式注射器施加空气压力，连续向同一方向施加压力。5.如权利要求I所述的微流控芯片进样检测方法，其特征...

【专利技术属性】
技术研发人员：马新华，刘楠，李晓丽，欧国荣，
申请(专利权)人：中国人民解放军军事医学科学院卫生学环境医学研究所，
类型：发明
国别省市：