一种基于PCB电极的插拔式电泳微芯片制造技术

本实用新型专利技术公开了一种基于PCB电极的插拔式电泳微芯片，包括PCB检测电极层、U型夹和微通道板；PCB检测电极层包括安装在其检测面的检测电极，U型夹固定安装在检测电极上方，检测电极位于靠近U型夹开口端一侧；U型夹包括一体成型的连接板和两个侧棱板且两个侧棱板水平设置，两个所述侧棱板与连接板围成的开口角度沿着两个侧棱板自由端的方向向相互远离的两边扩大，两个侧棱板内侧面上均开设有止动凸起；微通道板可沿U型夹开口端插入或拔出，两个侧棱板的内侧面以及止动凸起组成固定结构，防止微通道板在竖直方向上的位移。本结构大大提高了电泳微芯片的可维护性，降低了维护成本。

A pluggable electrophoresis microchip based on PCB electrode

【技术实现步骤摘要】
一种基于PCB电极的插拔式电泳微芯片
本技术属于生化分析仪器
，具体涉及一种插拔式电泳微芯片。
技术介绍
电泳微芯片由微通道层和电极层两部分组成，在日常使用过程中，微通道层经常容易发生堵塞或泄漏，特殊情况下电泳微芯片仅适用一次就要丢弃。由于微通道层和电极层是结合在一起，所以当微通道层无法正常工作时，微通道层和电极层都必须同时舍弃，然而电极层的制造工艺比较复杂，这是一种极大的浪费并且也是其应用不广泛的重要原因。微通道层通常由光刻、热压成型和热压键合工艺制作，既费时又昂贵。同时，用SU8或聚二甲基硅氧烷(PDMS)材料制作的热压成型凸模板强度和粘结强度较弱，使用寿命短，无法长期使用。
技术实现思路
本技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术的不足，提供一种可通过简单地插拔来实现通道层的快速更换的基于PCB电极的插拔式电泳微芯片。为实现上述技术目的，本技术采取的技术方案为：一种插拔式电泳微芯片，其中：包括PCB检测电极层、U型夹和微通道板；所述PCB检测电极层包括安装在其检测面的检测电极，所述U型夹固定安装在检测电极上方，所述检测电极位于靠近U型夹开口端一侧；所述U型夹包括一体成型的连接板和两个侧棱板且两个侧棱板水平设置，两个所述侧棱板与连接板围成的开口角度沿着两个侧棱板自由端的方向向相互远离的两边扩大，两个侧棱板内侧面上均开设有止动凸起；所述微通道层可沿U型夹开口端插入或拔出，所述微通道层与U型夹接触面的角度与侧棱板内侧面倾斜角度一致，两个侧棱板的内侧面以及止动凸起组成固定结构，防止微通道层在竖直方向和水平方向上的位移；所述微通道板包括上层板和下层板，所述上层板中刻有两条交叉连通的微通道，一条微通道两端分别连接第一蓄液池和第二蓄液池，另一条微通道两端分别连接第三蓄液池和第四蓄液池，四个蓄液池穿出上层板，所述上层板和下层板热压键合，所述下层板与检测电极接触。为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：上述的检测电极包括信号发射电极、接地电极以及信号接收电极，所述信号发射电极和信号接收电极分别位于接地电极两侧。上述的PCB检测电极层与U型夹通过螺栓固定连接。上述的U型夹的连接板与两个侧棱板连接处均开设有竖直方向的柔性孔。上述的止动凸起上表面与侧棱板上表面齐平，且两个侧棱板上的止动凸起位于对称位置。上述的微通道板的材料为PMMA、PE、PC、PDMS有机材料。本技术的有益效果；1)大大提高其可维护性，当微芯片发生堵塞或者泄露时，无需切断检测电路与微芯片电极上的连接线，只需通过快速插拔的方式即可完成更换操作。整个操作过程方便快捷，完全不需要专业的操作人员。2)大大降低维护成本，当微芯片发生堵塞或者泄露时，只需通过快速插拔的方式即可完成更换操作。由于本专利中采用的是通道层与电极层相分离的插拔式结构，其更换的仅仅是通道层；而传统电泳微芯片需要更换整个微芯片(包含电极层与通道层)。电极层的制作成本通常远高于通道层，本专利使得电极层可反复使用，大大降低了维护成本。3)本技术采用了一种基于金属阳模的微通道层制作工艺，以及采用了PCB电极作为检测电极，避免了复杂的光刻、金属沉积和溅射等微加工工艺，尽可能地降低了微芯片的制造成本。附图说明图1是本技术插拔式电泳微芯片的组装示意图；图2是本技术电泳微芯片通道结构示意图；图3是本技术电泳微芯片的检测原理示意图；图4是本技术电泳微芯片PCB电极层结构示意图；图5是本技术图4中的I-I局部放大图；图6是本技术所采取的一种简易微芯片制作工艺示意图；图7是本技术实验验证部分通道层与电极层的安装偏移示意图；图8是本技术实验验证部分通道层与电极层在不同偏移量下的离子检测检测性能实验结果折线图。附图标记为：PCB检测电极层1、U型夹2、微通道板3、检测电极4、信号发射电极4-1、接地电极4-2、信号接收电极4-3、止动凸起5、第一蓄液池6、第二蓄液池7、第三蓄液池8、第四蓄液池9、柔性孔10。具体实施方式以下结合附图对本技术的实施例作进一步详细描述。如图1所示，本技术为一种基于PCB电极的插拔式电泳微芯片，其中：包括PCB检测电极层1、U型夹2和微通道板3；所述PCB检测电极层1包括安装在其检测面的检测电极4，所述U型夹2固定安装在检测电极4上方，所述检测电极4位于靠近U型夹2开口端一侧；所述U型夹2包括一体成型的连接板和两个侧棱板且两个侧棱板水平设置，两个所述侧棱板与连接板围成的开口角度沿着两个侧棱板自由端的方向向相互远离的两边扩大，两个侧棱板内侧面上均开设有止动凸起5；所述微通道板3可沿U型夹2开口端插入或拔出，所述微通道板3与U型夹2接触面的角度与侧棱板内侧面倾斜角度一致，两个侧棱板的内侧面以及止动凸起5组成固定结构，防止微通道板3在竖直方向上的位移；所述微通道板3包括上层板和下层板，所述上层板中刻有两条交叉连通的微通道，一条微通道两端分别连接第一蓄液池6和第二蓄液池7，另一条微通道两端分别连接第三蓄液池8和第四蓄液池9，四个蓄液池穿出上层板，所述上层板和下层板热压键合，所述下层板与检测电极接触。实施例中，检测电极4包括信号发射电极4-1、接地电极4-2以及信号接收电极4-3，所述信号发射电极4-1和信号接收电极4-3分别位于接地电极4-2两侧。实施例中，PCB检测电极层1与U型夹2通过螺栓固定连接。实施例中，U型夹2的连接板与两个侧棱板连接处均开设有竖直方向的柔性孔10。实施例中，止动凸起5上表面与侧棱板上表面齐平，且两个侧棱板上的止动凸起5位于对称位置。实施例中，微通道板3的材料为PMMA、PE、PC、PDMS有机材料。一种基于PCB电极的插拔式电泳微芯片的微通道板的制造方法，包含以下步骤：步骤一：采用LIGA制备工艺，利用高精度数控机床以及镜面电火花机制备包含凸起微通道结构的金属阳模板；步骤二：采用热压成型工艺，将PMMA有机材料在0.6MPa压力与103℃温度下压在金属阳模上，实现微通道从金属阳模到有机材料的复制；步骤三：将制得的包含微通道的上层板和下层板浸入去离子水中，用超声波清洗机进行多次清洗；步骤四：用等离子体处理机对上述清洗过的两片有机材料板进行表面处理，以提高它们的表面活性，易于粘接；步骤五：将两块有机材料板叠放在一起，在90℃的温度与0.6MPa的压力下，通过热压键合形成所需的微通道板3。本技术的检测方法如下：1)芯片安装：将微电泳芯片的微通道板缓慢插入U型槽中，插入高压电极，连接检测电极；2)检测准备：将电泳微芯片放置在水平台面上，采用注射泵或者其它液体注入方法将去离子水缓慢注入微芯片中，清洗竖直方向微通道；注入缓冲液，清洗水平方向微通道；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于PCB电极的插拔式电泳微芯片，其特征在于：包括PCB检测电极层(1)、U型夹(2)和微通道板(3)；所述PCB检测电极层(1)包括安装在其检测面的检测电极(4)，所述U型夹(2)固定安装在检测电极(4)上方，所述检测电极(4)位于靠近U型夹(2)开口端一侧；所述U型夹(2)包括一体成型的连接板和两个侧棱板且两个侧棱板水平设置，两个所述侧棱板与连接板围成的开口角度沿着两个侧棱板自由端的方向向相互远离的两边扩大，两个侧棱板内侧面上均开设有止动凸起(5)；所述微通道板(3)可沿U型夹(2)开口端插入或拔出，所述微通道板(3)与U型夹(2)接触面的角度与侧棱板内侧面倾斜角度一致，两个侧棱板以及止动凸起(5)组成固定结构，防止微通道板(3)在竖直方向和水平方向上的位移；/n所述微通道板(3)包括上层板和下层板，所述上层板中刻有两条交叉连通的微通道，一条微通道两端分别连接第一蓄液池(6)和第二蓄液池(7)，另一条微通道两端分别连接第三蓄液池(8)和第四蓄液池(9)，四个蓄液池穿出上层板，所述上层板和下层板热压键合，所述下层板与检测电极(4)接触。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于PCB电极的插拔式电泳微芯片，其特征在于：包括PCB检测电极层(1)、U型夹(2)和微通道板(3)；所述PCB检测电极层(1)包括安装在其检测面的检测电极(4)，所述U型夹(2)固定安装在检测电极(4)上方，所述检测电极(4)位于靠近U型夹(2)开口端一侧；所述U型夹(2)包括一体成型的连接板和两个侧棱板且两个侧棱板水平设置，两个所述侧棱板与连接板围成的开口角度沿着两个侧棱板自由端的方向向相互远离的两边扩大，两个侧棱板内侧面上均开设有止动凸起(5)；所述微通道板(3)可沿U型夹(2)开口端插入或拔出，所述微通道板(3)与U型夹(2)接触面的角度与侧棱板内侧面倾斜角度一致，两个侧棱板以及止动凸起(5)组成固定结构，防止微通道板(3)在竖直方向和水平方向上的位移；
所述微通道板(3)包括上层板和下层板，所述上层板中刻有两条交叉连通的微通道，一条微通道两端分别连接第一蓄液池(6)和第二蓄液池(7)，另一条微通道两端分别连接第三蓄液池(8)和第四蓄液池(9)，四个蓄液池穿出上层板，所述上层板和下层板热压键合，所述下层板与检测电极(4)...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨明鹏，周睿哲，王跃翔，金懿航，罗淼，
申请(专利权)人：南京信息工程大学，
类型：新型
国别省市：江苏;32