一种面向多通道SPR传感的微流控芯片结构及制备方法技术

一种面向多通道SPR传感的微流控芯片结构及制备方法，包括用于输送液体的流道层和用于检测样品折射率变化从而产生光强变化的图案化金属薄膜传感层，流道层和图案化金属薄膜传感层相互复合在一起，流道层中设有高度小于100μm的微结构作为传感区，且传感区两端由线型流道连接，各传感区之间相互独立。本发明专利技术在小面积范围内制造多个可检测的独立通道，避免复杂的流路系统，有利于多通道SPR传感器的小型化、集成化，且微米级的流路结构节省样品用量，加快检测时间。从传感区入口到中心段呈漏斗型渐变，可以有效提高样品流经传感区时的稳定性。图案化的独立通道传感区域有利于成像检测，非传感区域不产生SPR效应，减少了通道间的干扰。干扰。干扰。

【技术实现步骤摘要】
一种面向多通道SPR传感的微流控芯片结构及制备方法


[0001]本专利技术公开一种芯片，特别是一种面向多通道SPR传感的微流控芯片结构及制备方法，属于微流控芯片的


技术介绍

[0002]表面等离子共振（即Surface Plasmon Resonance，简称SPR）是一种常见的生物分子检测技术，具有高灵敏、免标记等特点。其基本检测原理为当P偏振光以一定角度入射到高折射率的棱镜时，光会折射到金属与介质界面之间，产生倏逝波并激发等离子体波。倏逝波与表面等离子体波发生共振时，能量从光子转移到表面等离子体，入射光的大部分能量被表面等离子体波吸收，使得反射光的能量急剧减少，从而使检测到的反射光强会大幅度地减弱，在光谱中体现为一个共振谷波形。当金属薄膜表面质量发生变化时，会引起表面折射率发生变化，在光谱上体现为共振角或共振波长、光强等的变化。通过测量这些变化我们可以得出待测生物分子的浓度、亲和力等参数。
[0003]为了提高SPR的检测效率，减少样品用量，实现自动化检测，通常会将微流控技术与SPR传感技术相结合，构建SPR微流控芯片。对于现有的SPR微流控芯片而言，最常见的是线型结构或面阵型结构的微流控芯片。
[0004]线型结构的微流控芯片一般是在镀有金属薄膜的光学玻璃上直接加上具有线型微结构的流道层，具有结构简单、易于加工等优点。但随着芯片尺寸的减少以及流道数量的增加，线型通道面临着通道宽度与通道间距的平衡问题。在芯片面积和流道数量固定时，若通道宽度较小，特别是到百微米级别以下时，会因传感面积较小、通道前后表面质量不均匀等因素造成较大的测量误差。若通道宽度足够，而通道间间距较小时，通道间则会相互干扰。
[0005]面阵型结构的微流控芯片一般是在光学玻璃上制备金属薄膜传感点阵列并配备对应的流道层。优点是易于分辨检测，但结构较为复杂，而且没有考虑流体从流道到传感点时因微结构尺寸变化导致的速度骤变。而这种在传感点发生的速度变化会导致传感点的速度场不稳定，影响样品的浓度分布，从而影响样品与配体间的结合效果。

技术实现思路

[0006]针对上述提到的现有技术中的线型结构的微流控芯片面临着通道宽度与通道间距的平衡问体，面阵型结构的微流控芯片结构较为复杂的缺点，本专利技术提供一种面向多通道SPR传感的微流控芯片，其在图案化金属薄膜传感层上加入一个或多个具有过渡缓冲段的用于SPR传感的区域，使液体从线性通道进入传感区时平稳变速，在传感区域中心形成稳定的速度场，保证检测的稳定进行。
[0007]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案是：一种面向多通道SPR传感的微流控芯片结构，微流控芯片结构包括用于输送液体的流道层和用于检测样品折射率变化从而产生光强变化的图案化金属薄膜传感层，流道层和图案化金属薄膜传感层相互复合在一起，流
道层中设有高度小于100μm的微结构作为传感区，且传感区两端由线型流道连接，各传感区之间相互独立。
[0008]一种面向多通道SPR传感的微流控芯片结构的制备方法，该制备方法为流道层采用热压法或注塑法或激光刻蚀法或LIGA法或软光刻法制备模具，并浇筑厚度5mm的聚二甲基硅氧烷成形，其中，聚二甲基硅氧烷和固化剂的比例为10：1，图案化金属薄膜在给定的光学玻璃基底上利用掩膜板镀上和几何形状传感区形状大小、位置相匹配的金属薄膜层，几何形状传感区材料是金或银或铜或铂或铝或锡或铁或铅或镁或锌或钼或钇或钨或钴中的一种或多种组合，镀膜的方法为真空阻蒸镀膜法，将图案化金属薄膜传感层和流道层通过氧等离子体键合法或胶粘法结合在一起，形成SPR微流控芯片，键合时，图案化金属薄膜传感层镀有金属薄膜的一面朝上，流道层带有微流道结构的一面朝下，对准后结合在一起，形成多通道微流控芯片，进液口和出液口使用打孔器进行打孔，并且通过微型不锈钢管与外部流路连接。
[0009]本专利技术解决其技术问题采用的技术方案进一步还包括：所述的流道层包括基底、进液口、线型流道、几何形状传感区和出液口，几何形状传感区设置在流道层的基底上，进液口和出液口分别通过线型流道与几何形状传感区相连通。
[0010]所述的几何形状传感区为轴对称图形，且几何形状传感区的长轴与短轴之比大于或等于2：1，所述的几何形状传感区为菱形、椭圆形或长方形，所述的几何形状传感区的长轴长度为0.8mm~2mm，短轴长度为0.4mm~1mm。
[0011]所述的流道层和图案化金属薄膜传感层通过等离子体键合法或胶粘法结合。
[0012]所述的流道层的基体的材料为聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯或者聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种，流道层的制备采用热压法或注塑法或激光刻蚀法或LIGA法或软光刻法。
[0013]所述的线型流道的宽度为50μm~200μm之间，线型流道的高度为1μm~100μm之间，所述的几何形状传感区的短轴宽度大于线型流道宽度的2倍以上，所述的进液口和出液口的直径范围为0.6mm~1.2mm。
[0014]所述的流道层中的几何形状传感区数量大于10，并且各个几何形状传感区的间距在100
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1000μm之间，所述的线型流道在与几何形状传感区连接处相互平行，各个线型流道后段向四周扩散延伸，所述的线型流与进液口和出液口连接部分长短间隔设置，所述的与同一几何形状传感区连接的线型流道在几何形状传感区两侧对称设置。
[0015]所述的图案化金属薄膜传感层包括光学玻璃基底和设置在光学玻璃基底上的图案化金属薄膜，图案化金属薄膜的形状和大小为几何形状传感区按1/2比例等比缩小，所述的图案化金属薄膜为一层以上。
[0016]所述的图案化金属薄膜在给定的光学玻璃基底上利用掩膜板镀上和几何形状传感区形状大小、位置相匹配的金属薄膜层，图案化金属薄膜的厚度为1nm~200nm，镀有图案化金属薄膜的区域应小于流道层对应区域。
[0017]本专利技术的有益效果是：本专利技术允许在小面积范围内制造多个可用于检测的独立通道，避免了复杂的流路系统，有利于多通道SPR传感器的小型化，集成化。且微米级的流路结构可以节省样品用量，加快检测时间。本专利技术从传感区入口到中心段呈漏斗型渐变，可以有效提高样品流经传感区时的稳定性。图案化的独立通道传感区域有利于成像检测，非传感
区域不产生SPR效应，减少了通道间的干扰。
[0018]下面将结合附图和具体实施方式对本专利技术做进一步说明。
附图说明
[0019]图1为本专利技术整体结构示意图。
[0020]图2为本专利技术微型流道层结构示意图。
[0021]图3为本专利技术图案化传感层结构示意图。
[0022]图4为本专利技术检测折射率液的记录图像。
[0023]图中，1
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PDMS流道层，2
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图案化金属薄膜传感层，3
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进液口，4
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线型流道，5
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几何形状传感区，6
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图案化金属薄膜，7
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出液口。
具体实施方式
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种面向多通道SPR传感的微流控芯片结构，其特征是：所述的微流控芯片结构包括用于输送液体的流道层（1）和用于检测样品折射率变化从而产生光强变化的图案化金属薄膜传感层（2），流道层（1）和图案化金属薄膜传感层（2）相互复合在一起，所述流道层（1）中设有高度小于100μm的微结构作为传感区，且传感区两端由线型流道连接，各传感区之间相互独立。2.根据权利要求1所述的面向多通道SPR传感的微流控芯片结构，其特征是：所述的流道层（1）包括基底、进液口（3）、线型流道（4）、几何形状传感区（5）和出液口（7），几何形状传感区（5）设置在流道层（1）的基底上，进液口（3）和出液口（7）分别通过线型流道（4）与几何形状传感区（5）相连通。3.根据权利要求2所述的面向多通道SPR传感的微流控芯片结构，其特征是：所述的几何形状传感区（5）为轴对称图形，且几何形状传感区（5）的长轴与短轴之比大于或等于2：1，所述的几何形状传感区（5）为菱形、椭圆形或长方形，所述的几何形状传感区（5）的长轴长度为0.8mm~2mm，短轴长度为0.4mm~1mm。4.根据权利要求1所述的面向多通道SPR传感的微流控芯片结构，其特征是：所述的流道层（1）和图案化金属薄膜传感层（2）通过等离子体键合法或胶粘法结合。5.根据权利要求1所述的面向多通道SPR传感的微流控芯片结构，其特征是：所述的流道层（1）的基体的材料为聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯或者聚甲基丙烯酸甲酯中的一种或几种，流道层（1）的制备采用热压法或注塑法或激光刻蚀法或LIGA法或软光刻法。6.根据权利要求2所述的面向多通道SPR传感的微流控芯片结构，其特征是：所述的线型流道（4）的宽度为50μm~200μm之间，线型流道（4）的高度为1μm~100μm之间，所述的几何形状传感区（5）的短轴宽度大于线型流道（4）宽度的2倍以上，所述的进液口（3）和出液口（7）的直径范围为0.6mm~1.2mm。7.根据权利要求2所述的面向多通道SPR传感的微流控芯片结构，其特征是：所述的流道层（1）中的几何形状传感区（5）数量大于10，并且各个几...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡欣，丁国荣，黄永宾，罗云瀚，袁锦明，梁骏豪，刘婷婷，陈耀飞，陈雷，刘贵师，
申请(专利权)人：深圳市尚荣医疗股份有限公司，
类型：发明
国别省市：