一種對稱微管道結構集成非接觸式電導檢測的微流控復合芯片，涉及微流控復合電泳芯片的結構。本發明專利技術主要由玻璃基片、聚二甲基硅氧烷蓋片、微型控制電路板構成。特征是：微流控復合電泳芯片由刻有對稱微管道結構的聚二甲基硅氧烷蓋片和沉積有對稱微電極的玻璃基片在室溫下貼合而成，通過芯片接口與微型控制電路板連接進行電導檢測，將兩條平行微管道內的信號進行差分，在同樣的條件下對分離結果進行比對。本發明專利技術具有方便扣除背景和干擾信號，靈敏度高，操作簡單，穩定性好，分析效率快等特點，便于推廣應用，具有發展成為陣列多通道電泳芯片集成電導檢測的應用前景。本發明專利技術可廣泛應用于離子化合物、生化樣品、藥物、農藥殘留等樣品的分析檢測。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于微流控芯片分析測試技術和微機電系統(MEMS)加工技術結合的
，具體涉及微流控復合電泳芯片的結構。二.
技術介紹
微流控芯片把化學和生物等領域中所涉及的樣品制備、反應、分離、檢測等基本操作單元集成到一塊幾平方厘米的芯片上，由分離微管道形成網絡，以可控流體貫穿整個系統。由于微流控芯片管道內流體體積在皮升至納升級，分析樣品量少，因此高的檢測靈敏度以及重現性對于微分析系統顯得尤為重要。目前公認的檢測靈敏度高的檢測器主要有激光誘導熒光檢測器和電化學檢測器。激光誘導熒光檢測器體積較大、結構復雜、不便于微型化，約束了微流控芯片的推廣和使用。電導檢測是根據背景緩沖液與被測物的電導率的差別來進行檢測的電化學檢測方法，在微流控芯片上也易于實現集成，其檢測限一般可達到 IO6 1 (r8mol/L。現有微流控電泳芯片，如2003年Electrophoresis第M期37觀_37；34頁“電泳芯片上雙向進樣模式同時檢測陰陽離子(Electrophoretic microchip with dual-opposite injection for simultaneous measurements of anions and cations)，，，公開白勺: 一禾中電泳芯片上雙端進樣模式，以非接觸式電導檢測作為檢測方式，實現了對NH4+, CH3NH4+, Na+ 三種陽離子和Cl—，NO3-, ClO4-三種陰離子在同一分離管道中的同時電泳分離與在線電導檢測，該電導檢測器在分離管道上的位置連續可調。對NH4+, Na+ ；CF, ClO4-的檢出限分別為 80，70，150，和130ymol/L。該電泳芯片的主要缺點是分離物的范圍小，當做空白和樣品以及其他對照實驗時，不能同時進行，分離條件不能保持一致，重現性不高。又如2007年 Electrophoresis第28期3485-3491頁“果汁中的氟乙酸鈉(MFA)芯片非接觸式電導檢測 (Contactless conductivity detection of sodium monofluoroacetate in fruit juices on a CE microchip) ”，公開的常規十字芯片，在電導檢測電極上采取了屏蔽措施，有效地對蘋果汁、酸果蔓汁和橘子汁中的有毒成分氟乙酸鈉(MFA)進行了芯片電泳的在線電導檢測，蘋果汁、酸果蔓汁和橘子汁中對MFA的檢出限分別達到了 1. 67,1. 38和1. 73mg/L。該電泳芯片的主要缺點是雖然有屏蔽措施，可以減少一部分干擾，能對低濃度的物質進行檢測，但當做干擾成分多的復雜樣本時，卻仍然重現性較低。三.
技術實現思路
本專利技術的目的是針對現有微流控電泳芯片的不足，提供一種對稱微管道結構集成非接觸式電導檢測的微流控復合芯片，具有方便地扣除背景和干擾信號，獲得更高靈敏度的檢測結果，同時也具備操作簡單，穩定性好，能重復多次使用，分析效率快的特點。實現本專利技術目的的技術方案是一種對稱微管道結構集成非接觸式電導檢測的微流控復合芯片，主要由玻璃基片、聚二甲基硅氧烷(PDMS)蓋片、微型控制電路板等構成。特征是微流控復合電泳芯片由刻有對稱微管道結構的聚二甲基硅氧烷蓋片和沉積有對稱微電極的玻璃基片在室溫下貼合而成，通過芯片接口與微型控制電路板連接進行電導檢測， 將兩條平行微管道內的信號進行差分，在同樣的條件下對分離結果進行比對。所述的玻璃基片長度為40000 μ m 45000 μ m、寬度為18000 μ m 20000 μ m，厚度為600 1000 μ m。在所述的玻璃基片上，采用常規的微機電系統技術(MEMQ加工，將鋁或金或鉬或鈦鎢合金材料濺射沉積在所述玻璃基片上形成微平面薄層的微電極。所述的微電極有電泳分離驅動微電極e、e'和在線電導檢測微電極f、g。所述的電泳分離驅動微電極e、e'的長度為3000μπι 5000μπι、寬度為1000 μ m 2000 μ m、厚度為10 50 μ m， 設置于玻璃基片長邊軸線處的兩端，為電泳分離提供所需的直流高壓電。本專利技術將電泳分離驅動微電極集成在玻璃基片上替代了電泳分離過程中的龐大的高壓直流電源，大大提高了芯片的集成化程度。所述的在線電導檢測微電極f、g設置在玻璃基片短邊一端的兩邊， 與玻璃基片的短邊平行，兩對在線電導檢測微電極f、g互相對稱。所述的在線電導檢測微電極f、g均由三個微電極組成，每個微電極長度為6000μπι 7000μπι、寬為600 μ m 700 μ m、厚度為10 50 μ m，兩兩微電極之間的間距為40 μ m 50 μ m。所述的三個微電極的兩邊的微電極是測量微電極，中間的一個微電極是法拉第屏蔽微電極，能有效屏蔽掉雜散電流，避免雜散電容對檢測的干擾；設置在兩邊的兩個測量微電極分別為電導激勵微電極和電導輸出微電極。通過兩對微電極，可以同時對樣品進行檢測；通過一對微電極，也可以單獨對樣品進行檢測。在所述的在線電導檢測微電極的表面沉積有一層厚度為0. 3um 0. 5um的二氧化硅或氮化硅薄膜，成為絕緣層，形成非接觸式電導檢測。這樣能有效避免檢測微電極與微管道內溶液直接接觸，使微電極表面污染，避免微電極表面容易產生氣泡；同時，避免分離直流電場對檢測產生干擾，減小基線噪聲。所述的聚二甲基硅氧烷(PDMS)蓋片的長度為35000μπι 40000μπι、寬度為 15000μπι 18000 μ m、厚度為1000 1500 μ m。在所述的聚二甲基硅氧烷(PDMS)蓋片上設有兩個樣品池a和a'、一個樣品廢液池b、一個緩沖液儲液池c和一個緩沖液廢液池d， 每個池的直徑為1000 3000 μ m、深度為1000 1500 μ m。緩沖液儲液池c和緩沖液廢液池d分別設置在聚二甲基硅氧烷蓋片長邊的中心軸線上，并位于前述玻璃基片上的電泳分離驅動微電極e、e'的內端，緩沖液儲液池c與緩沖液廢液池d之間通過兩條平行的微管道及連接的微管道連通，形成兩條電泳分離微管道，以便兩個電泳分離驅動微電極e、e'引入的直流高壓電分別施加在緩沖液儲液池c和緩沖液廢液池d上，使緩沖液從緩沖液儲液池c流向緩沖液廢液池d。兩個樣品池a和a'設置在聚二甲基硅氧烷蓋片短邊的一端，位于在線電導檢測微電極的另一端，并與緩沖液儲液池c在一條直線上，兩個樣品池a和a' 的中心距離為10000 12000 μ m。樣品廢液池b設置在緩沖液儲液池c內側的軸線上，并與緩沖液儲液池c相距4000 5000 μ m。兩個樣品池a、a'通過微管道分別先與樣品廢液池b連通，形成兩條樣品引入微管道，再與緩沖液儲液池c和緩沖液廢液池d之間的電泳分離微管道連通。這樣樣品引入微管道與電泳分離微管道相互交叉并連通，以便樣品池a、 a'中的樣品液在負壓作用下流向樣品廢液池b，緩沖液在直流高壓的作用下從緩沖液儲液池c流向緩沖液廢液池d時帶動樣品引入微管道與電泳分離微管道相互交叉點處的微量樣品液流向所述的電泳分離微管道的末端，并在直流高壓電的作用下進行電泳分離。所述的在聚二甲基硅氧烷(PDMS)蓋片上的微管道，寬為50 80 μ m、深度為30 50 μ m,均采用原位成形法，通過SU-8陽模澆注而形成微管道網絡。所述本文檔來自技高網...
【技術保護點】
１．一種對稱微管道結構集成非接觸式電導檢測的微流控復合芯片，主要由玻璃基片、聚二甲基硅氧烷蓋片、微型控制電路板構成，其特征在于：所述的玻璃基片長度為４００００μｍ～４５０００μｍ、寬度為１８０００μｍ～２００００μｍ、厚度為６００～１０００μｍ，在所述的玻璃基片上，鋁或金或鉑或鈦鎢合金材料通過濺射沉積形成微平面薄層的微電極，所述的微電極有電泳分離驅動微電極ｅ、ｅ′和在線電導檢測微電極ｆ、ｇ，所述的電泳分離驅動微電極ｅ、ｅ′的長度為３０００μｍ～５０００μｍ、寬度為１０００μｍ～２０００μｍ、厚度為１０～５０μｍ，設置于玻璃基片長邊軸線處的兩端，所述的在線電導檢測微電極ｆ、ｇ設置在玻璃基片短邊一端的兩邊，與玻璃基片的短邊平行，兩對在線電導檢測微電極ｆ、ｇ互相對稱，所述的在線電導檢測微電極ｆ、ｇ均由三個微電極組成，每個微電極長度為６０００μｍ～７０００μｍ、寬為６００μｍ～７００μｍ、厚度為１０～５０μｍ，兩兩微電極之間的間距為４０μｍ～５０μｍ，所述的三個微電極的兩邊的微電極是測量微電極，中間的一個微電極是法拉第屏蔽微電極，設置在兩邊的兩個測量微電極分別為電導激勵微電極和電導輸出微電極，在所述的在線電導檢測微電極的表面沉積有一層厚度為０．３ｕｍ～０．５ｕｍ的二氧化硅或氮化硅薄膜；所述的聚二甲基硅氧烷蓋片的長度為３５０００μｍ～４００００μｍ、寬度為１５０００μｍ～１８０００μｍ、厚度為１０００～１５００μｍ，在所述的聚二甲基硅氧烷蓋片上設有兩個樣品池ａ和ａ′、一個樣品廢液池ｂ、一個緩沖液儲液池ｃ和一個緩沖液廢液池ｄ，每個池的直徑為１０００～３０００μｍ、深度為１０００～１５００μｍ，緩沖液儲液池ｃ和緩沖液廢液池ｄ分別設置在聚二甲基硅氧烷蓋片長邊的中心軸線上，并位于前述玻璃基片上的電泳分離驅動微電極ｅ、ｅ′的內端，緩沖液儲液池ｃ與緩沖液廢液池ｄ之間通過兩條平行的微管道及連接的微管道連通，形成兩條電泳分離微管道，兩個樣品池ａ和ａ′設置在聚二甲基硅氧烷蓋片短邊的一端，位于在線電導檢測微電極的另一端，并與緩沖液儲液池ｃ在一條直線上，兩個樣品池ａ和ａ′的中心距離為１００００～１２０００μｍ，樣品廢液池ｂ設置在緩沖液儲液池ｃ內側的軸線上，并與緩沖液儲液池ｃ相距４０００～５０００μｍ，兩個樣品池ａ、ａ′通過微管道分別先與樣品廢液池ｂ連通，形成兩條樣品引入微管道，再與緩沖液儲液池ｃ和緩沖液廢液池ｄ之間的電泳分離微管道連通，所述的在聚二甲基硅氧烷蓋片上的微管道，寬為５０～８０μｍ、深度為３０～５０μｍ，均采用原位成形法，通過ＳＵ－８陽模澆注而形成微管道網絡，所述的微管道網絡為各池間的微管道相互連通構成；所述的聚二甲基硅氧烷蓋片和玻璃基片之間，以緩沖液廢液池ｄ與電泳分離驅動微電極ｅ′重合的方向，在室溫下貼合形成微流控復合芯片，當玻璃基片和聚二甲基硅氧烷蓋片貼合后，要求所述的在線電導檢測微電極ｆ、ｇ就位于兩條電泳分離微管道末端，在電泳分離微管道的底部，且分別與電泳分離微管道垂直；所述微型控制電路板為長度為１０００００～１５００００μｍ、寬度為１０００００～１５００００μｍ、厚度為２００～５００μｍ的印刷電路板，在所述的微型控制電路板上設置有：芯片接口、電源、電導檢測電路、信號采集電路，所述芯片接口為市購的元件，固定在所述的微型控制電路板上，所述的電源由市購的微小型智能高壓電源和交流信號發生器組成，所述的微小型智能高壓電源和交流信號發生器的輸入端分別通過導線分別與２２０Ｖ市電連接，所述的微小型智能高壓電源的輸出端，即０～２０００Ｖ的直流電分別通過導線和芯片接口的不同管腳，分別與前述的微流控復合芯片的玻璃基片上的電泳分離驅動微電極ｅ、ｅ′連接，所述的交流信號發生器的輸出端分別通過導線和芯片接口的不同管腳分別與前述的微流控復合芯片的玻璃基片上的電導檢測微電極ｆ、ｇ的電導激勵微電極連接，所述的電導檢測電路由常規的Ｉ／Ｖ轉換、乘法運算、低通濾波以及差分電路構成，所述的電導檢測電路的輸入端分別通過導線和芯片接口的不同管腳，分別與前述的微流控復合芯片的玻璃基片上的電導檢測微電極ｆ、ｇ的電導輸出微電極相連，所述的電導檢測電路的輸出端通過通過導線與信號采集電路連接，所述的信號采集電路為Ａ／Ｄ轉換電路，所述信號采集電路的輸入端通過導線與電導檢測電路連接，其輸出端通過導線與設置于計算機上的市購的色譜工作站連接，并最后在計算機上顯示檢測結果。...
【技術特征摘要】
1. 一種對稱微管道結構集成非接觸式電導檢測的微流控復合芯片，主要由玻璃基片、 聚二甲基硅氧烷蓋片、微型控制電路板構成，其特征在于所述的玻璃基片長度為40000μπι 45000 μ m、寬度為18000 μ m 20000 μ m、厚度為600 1000 μ m,在所述的玻璃基片上，鋁或金或鉬或鈦鎢合金材料通過濺射沉積形成微平面薄層的微電極，所述的微電極有電泳分離驅動微電極e、e'和在線電導檢測微電極 f> g，所述的電泳分離驅動微電極e、e'的長度為3000μπι 5000μπι、寬度為1000 μ m 2000 μ m、厚度為10 50 μ m,設置于玻璃基片長邊軸線處的兩端，所述的在線電導檢測微電極f、g設置在玻璃基片短邊一端的兩邊，與玻璃基片的短邊平行，兩對在線電導檢測微電極f、g互相對稱，所述的在線電導檢測微電極f、g均由三個微電極組成，每個微電極長度為6000 μ m 7000 μ m、寬為600 μ m 700 μ m、厚度為10 50 μ m，兩兩微電極之間的間距為40 μ m 50 μ m，所述的三個微電極的兩邊的微電極是測量微電極，中間的一個微電極是法拉第屏蔽微電極，設置在兩邊的兩個測量微電極分別為電導激勵微電極和電導輸出微電極，在所述的在線電導檢測微電極的表面沉積有一層厚度為0. 3um 0. 5um的二氧化硅或氮化硅薄膜；所述的聚二甲基硅氧烷蓋片的長度為35000μπι 40000μπι、寬度為15000μπι 18000 μ m、厚度為1000 1500 μ m，在所述的聚二甲基硅氧烷蓋片上設有兩個樣品池a 和a'、一個樣品廢液池b、一個緩沖液儲液池c和一個緩沖液廢液池d，每個池的直徑為 1000 3000 μ m、深度為1000 1500 μ m,緩沖液儲液池c和緩沖液廢液池d分別設置在聚二甲基硅氧烷蓋片長邊的中心軸線上，并位于前述玻璃基片上的電泳分離驅動微電極e、 e'的內端，緩沖液儲液池c與緩沖液廢液池d之間通過兩條平行的微管道及連接的微管道連通，形成兩條電泳分離微管道，兩個樣品池a和a'設置在聚二甲基硅氧烷蓋片短邊的一端，位于在線電導檢測微電極的另一端，并與緩沖液儲液池c在一條直線上，兩個樣品池a 和a'的中心距離為10000 12000 μ m,樣品廢液池b設置在緩沖液儲液池c內側的軸線上，并與緩沖液儲液池c相距4000 5000 μ m,兩個樣品池a、a'通過微管道分別先與樣品廢液池b連通，形成兩條樣品引入微管道，再與緩沖液儲液池c和緩沖液廢液池d之間的電泳分離微管道連通，所述的在聚二甲基硅氧烷蓋片上的微管道，寬為50 80 μ m、深度為 30 50 μ m,均采用原位成形法，通過SU-8陽模澆注而形成微管道網絡，所述的微管道網絡為各池間的微管道相互連通構成；所述的聚二甲基硅氧烷蓋片和玻璃基片之間，以緩沖液廢液池d與電泳分離驅動微電極e ‘重合的方向，在室溫下貼合形成微流控復合芯片，當玻璃基片和聚二甲基硅氧烷蓋片貼合后，要求所述的在線電導檢測微電極f、g就位于兩條電泳分離微管道末端，在電泳分離微管道的底部，且分別與電泳分離微管道垂直；所述微型控制電路板為長度為100000 150000 μ m、寬度為100000 150000 μ m、厚度為200 500 μ m的印刷電路板，在所述的微型控制電路板上設置有芯片接口、電源、 電導檢測電路、信號采集電路，所述芯片接口為市購的元件，固定在所述的微型控制電路板上，所述的電源由市購的微小型智能高壓電源和交流信號發生器組成，所述的微小型智能高壓電源和交流信號發生器的輸入端分別通過導線分別與220V市電連接，所述的微小型智能高壓電源的輸出端，即0 2000V的直流電分別通過導線和芯片接口的不同管腳，分別與前述的微流控復合芯片的玻璃基片上的電泳分離驅動微電極e、e'連接，所述的交流信號發生器的輸出端分別通過導線和芯片接口的不同管腳分別與前述的微流控復合芯片的玻璃基片上的電導檢測微電極f、...
【專利技術屬性】
技術研發人員：徐溢，馬亮波，彭金蘭，梁靜，季金茍，
申請(專利權)人：重慶大學，
類型：發明
國別省市：85
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