离心式全血分析微流控芯片、制备方法及其应用方法技术

离心式全血分析微流控芯片、制备方法及其应用方法，涉及基于欧拉力辅助作用的离心式微流控芯片、制作方法及其应用方法。本发明专利技术的目的是基于芯片加速旋转时液体受到的欧拉力提出一种适合全血检测的聚合物离心式微流控芯片、制作方法及其应用方法，实现了血液分离、血清提取、血清定量、试剂预封装、试剂提取、试剂定量、血清与实际混合、混合液体分配多种功能的集成，并避免了聚合物离心式微流控芯片表面处理和流动控制中对表面张力的依赖性，保证了芯片的功能可靠性和长期稳定性。本发明专利技术具有集成度高、工艺简单，可靠性高，易于实现的优点。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】，涉及基于欧拉力辅助作用的离心式微流控芯片、制作方法及其应用方法。本专利技术的目的是基于芯片加速旋转时液体受到的欧拉力提出一种适合全血检测的聚合物离心式微流控芯片、制作方法及其应用方法，实现了血液分离、血清提取、血清定量、试剂预封装、试剂提取、试剂定量、血清与实际混合、混合液体分配多种功能的集成，并避免了聚合物离心式微流控芯片表面处理和流动控制中对表面张力的依赖性，保证了芯片的功能可靠性和长期稳定性。本专利技术具有集成度高、工艺简单，可靠性高，易于实现的优点。【专利说明】
本专利技术涉及基于欧拉力辅助作用的离心式微流控芯片、制作方法及其应用方法。
技术介绍
微流控芯片是当前微全分析系统发展的热点领域，是微流控技术实现的主要平台。其装置特征主要是其容纳流体的有效结构(微通道、微阀、反应腔和其它功能部件)尺寸在微米量级。由于微米级的结构，流体在其中显示和产生了与宏观尺度不同的特殊性能，因此发展出独特的分析性能。其产生的应用目的是实现微全分析系统的终极目标——芯片实验室。目前，微流控芯片发展的重点应用领域是生命科学领域。微流控芯片技术与传统的仪器检测方法相比具有高通量、微型化、自动化、成本低、防污染等优点。微流控芯片分为主动式和被动式两种。被动式芯片主要是由高密度分子微阵列构成，包括DNA芯片、肽芯片等，已在基因结构与功能研究中得到应用，也是目前最普遍的生物芯片。但这类芯片存在操作复杂、探针合成工作量大、成本高昂、单块芯片功能较单一等缺点。而主动式芯片则是以各种结构微阵列为基础，在芯片的构建和应用中引入了外力场的作用，从而使细胞分离、化学反应等过程及生物信息的检测与分析自动在片上高效、快速地进行。与前者相比，主动式芯片在结构和功能上比较独特，能够实现芯片实验室、过程集成的功能，其发展和研究引人注目。在芯片上引入了外力场的作用的方法之一是采用微泵为液体流动提供驱动源，但微泵存在芯片上集成困难的缺点。而在离心式微流控芯片上，离心力可以实现微流动的驱动，从而有效地避免了微泵集成带来的困难。微流控芯片要求实现各微流控单元(微通道、微阀和液体储存腔)和对应功能的集成。微流控芯片的基本特征和最大优势是将各种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成。目前，聚合物是普遍采用的微流控芯片加工材料(如:PC, PMMA)。聚合物材料的微流控芯片上微流控结构的加工方法包括热压、激光加工等。其中，激光加工方法具有效率高、对芯片结构设计的约束小的优点。在聚合物离心式微流控芯片上，对血液分离、血清提取和定量至关重要的虹吸阀内发生虹吸流动之前需要发生自发毛细流动，以实现液体对虹吸管的充满；而且除离心力外，芯片内微流动的控制多采用对材料表面性质依赖性强的表面张力，相应的微流控器件包括毛细被动微阀。然而，聚合物材料表面性质多为疏水且不稳定。因此，聚合物离心式微流控芯片常需要表面处理。目前已有的表面处理技术普遍存在长期稳定性方面的问题，而且材料表面处理会导致芯片加工、组装方面的困难。试剂预封装、分离、提取、定量、混合和液体分配是微流控芯片在便携式分析检测领域应用的必须功能。当前微流控芯片技术的发展需要上述各功能的集成，从而为取代常规化学或生物实验室的各种功能的提供一种技术平台。
技术实现思路
本专利技术的目的是基于芯片加速旋转时液体受到的欧拉力提出一种适合全血检测的聚合物离心式微流控芯片、制备方法及其应用方法，实现了血液分离、血清提取、血清定量、试剂预封装、试剂提取、试剂定量、血清与实际混合、混合液体分配多种功能的集成，并避免了聚合物离心式微流控芯片表面处理和流动控制中对表面张力的依赖性，保证了芯片的功能可靠性和长期稳定性。离心式全血分析微流控芯片，包括两个功能单元，每个功能单元包括试剂进液孔、试剂预封装腔、试剂出液孔、试剂进样微通道、试剂定量腔、试剂废液腔、试剂虹吸管、血液进样孔、血液进样腔、血液进样微通道、血液分离腔、血液废液腔、血清虹吸管、混合腔、混合液体虹吸管、混合液体分配腔、混合液体废液腔以及通气孔；还包括封装条，将封装条的两端回折，并将回折的两端粘贴在试剂出液孔上，预封装试剂经试剂进液孔注入到试剂预封装腔内；所述血液进样腔上连接有血液进样孔和通气孔A ;血液进样腔通过血液进样微通道与血液分离腔连接，所述血液进样微通道与血液分离腔的连接处设置扩张阀A ;在血液分离腔两侧分别血液废液腔和血清虹吸管连接；所述血清虹吸管的末端与混合腔连接；所述混合腔上分别与试剂虹吸管的一端、混合液体虹吸管的一端以及通气孔B连接；试剂虹吸管的一端与试剂定量腔连接；所述试剂定量腔与试剂废液腔和试剂进样微通道连接，在试剂进样微通道与试剂定量腔的连接处设置扩张阀B ;所述混合液体虹吸管的侧壁连接多个混合液体分配腔；混合液体虹吸管的另一端连接混合液体废液腔。离心式全血分析微流控芯片的制备方法，采用六个PMMA圆片依次粘贴制成；具体步骤为:步骤一、采用激光雕刻机加工PMMA板材，获得第一 PMMA圆片，在所述第一 PMMA圆片上加工有微控芯片的通气孔和血液进样孔；采用激光雕刻机加工一面附有压敏胶的PMMA板材，获得第二 PMMA圆片、第三PMMA圆片、第四PMMA圆片、第五PMMA圆片和第六PMMA圆片；在所述第二 PMMA圆片上加工形成微流控结构以及与第一 PMMA圆片对应的通气孔和血液进样孔；在第三PMMA圆片上形成试剂预封装腔的试剂出液孔；在第四PMMA圆片上形成试剂预封装腔；在第五PMMA圆片上形成试剂预封装腔的通气孔和试剂进液孔；步骤二、将封装条的两端回折，然后将两回折端粘贴于第三PMMA圆片上附有压敏胶的一侧，同时将试剂预封装腔的试剂出液孔封闭；步骤三、将第一 PMMA圆片与第二 PMMA圆片附有压敏胶的一面粘贴；将第二 PMMA圆片的另一面与第三PMMA圆片附有压敏胶的一面粘贴；将第三PMMA圆片的另一面与第四PMMA圆片附有压敏胶的一面粘贴；将第四PMMA圆片的另一面与第五PMMA圆片附有压敏胶的一面粘贴；步骤四、将预封装试剂通过第五PMMA圆片上的试剂进液孔注入，然后将第五PMMA圆片的另一面与第六PMMA圆片带有压敏胶的一侧粘贴，实现微流控芯片上的试剂预封装，完成离心式全血分析微流控芯片的制作。离心式全血分析微流控芯片的应用方法，该方法由以下步骤实现:步骤A、将微流控芯片安装在离心机轴上，具体为:通过离心机轴穿过芯片上的安装孔；穿过过程中，离心机轴对封装条施力，使封装条回折的两端受拉后打开试剂出液孔；步骤B、通过血液进样孔，向血液进样腔内注入血液，启动离心机，以3000转/分的转速将微流控芯片旋转120秒后停止，通过离心力使试剂预封腔内的试剂由试剂出液孔流入试剂定量腔，同时血液进样腔内的血液流入血液分离腔，完成试剂定量腔对试剂的定量以及血液分离腔内对血液的分离；步骤C、以2000转/分.秒的角加速度启动离心机，使转速达到2000转/分后持续旋转30秒后停止，使步骤二中的血液分离腔内的血清和试剂定量腔内的试剂在离心机加速度产生的欧拉力作用下分别通过血清虹吸管和试剂虹吸管流入混合腔；步骤D、启动离心机以3000转/分?秒的角加速度加速至离心机达到3000转/分的转速后停止，返复循环N次，完成步骤C中混合腔内的血清与试剂的震荡本文档来自技高网...

【技术保护点】
离心式全血分析微流控芯片，包括两个功能单元，每个功能单元包括试剂进液孔（19）、试剂预封装腔（18）、试剂出液孔（17）、试剂进样微通道（9）、试剂定量腔（12）、试剂废液腔（10）、试剂虹吸管（16）、血液进样孔（3）、血液进样腔（4）、血液进样微通道（6）、血液分离腔（7）、血液废液腔（5）、血清虹吸管（8）、混合腔（14）、混合液体虹吸管（15）、混合液体分配腔（13）、混合液体废液腔（11）以及通气孔；其特征是，还包括封装条（C），将封装条（C）的两端回折，并将两回折端（M）粘贴在试剂出液孔（17）上，预封装试剂经试剂进液孔（19）注入到试剂预封装腔（18）内；所述血液进样腔（4）上连接有血液进样孔（3）和通气孔A（c）；血液进样腔（4）通过血液进样微通道（6）与血液分离腔（7）连接，所述血液进样微通道（6）与血液分离腔（7）的连接处设置扩张阀A（a）；在血液分离腔（7）两侧分别血液废液腔（5）和血清虹吸管（8）连接；所述血清虹吸管（8）的末端与混合腔（14）连接；所述混合腔（14）上分别与试剂虹吸管（16）的一端、混合液体虹吸管（15）的一端以及通气孔B（d）连接；试剂虹吸管（16）的一端与试剂定量腔（12）连接；所述试剂定量腔（12）与试剂废液腔（10）和试剂进样微通道（9）连接，在试剂进样微通道（9）与试剂定量腔（12）的连接处设置扩张阀B（b）；所述混合液体虹吸管（15）的侧壁连接多个混合液体分配腔（13）；混合液体虹吸管（15）的另一端连接混合液体废液腔（11）。...

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：邓永波，吴一辉，范建华，周松，武俊峰，李胤，刘永顺，
申请(专利权)人：中国科学院长春光学精密机械与物理研究所，
类型：发明
国别省市：