本發(fā)明涉及微流控芯片分析領(lǐng)域，尤其涉及一種多指標(biāo)檢測(cè)的微流控芯片。

背景技術(shù)：
微流控芯片又稱芯片實(shí)驗(yàn)室，指的是一種在一塊幾平方厘米的芯片上構(gòu)建的生物或化學(xué)實(shí)驗(yàn)室。它把生物和化學(xué)領(lǐng)域中所涉及的反應(yīng)、分離、培養(yǎng)、分選、檢測(cè)等基本操作單元分別做成微/納米量級(jí)的構(gòu)件，集成到一塊很小的芯片上，由微通道形成網(wǎng)絡(luò)，以可控流體貫穿整個(gè)系統(tǒng)，用以實(shí)現(xiàn)常規(guī)生物或化學(xué)的各種功能。以生化樣品分析為目的而進(jìn)行的酶反應(yīng)、免疫反應(yīng)、PCR反應(yīng)、酶聯(lián)免疫分析等反應(yīng)都可在微流控芯片上實(shí)現(xiàn)。由于微流控芯片技術(shù)具有進(jìn)樣量小、集成度高、易實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化控制和高通量分析的特點(diǎn)，在微流控芯片上進(jìn)行生化反應(yīng)操作較常規(guī)的分析而言樣品前處理更方便、快速、成本低廉。而且，高特異性的生化反應(yīng)與微流控芯片強(qiáng)大的分離、檢測(cè)能力相結(jié)合將顯示出更為顯著的優(yōu)勢(shì)。應(yīng)用微流控芯片進(jìn)行多指標(biāo)生化檢測(cè)時(shí)，由于檢測(cè)指標(biāo)的多樣性，需在芯片上設(shè)置多個(gè)供檢測(cè)反應(yīng)發(fā)生的反應(yīng)池對(duì)同一樣品進(jìn)行檢測(cè)，如何在快速高效的對(duì)樣品進(jìn)行多指標(biāo)檢測(cè)的同時(shí)保證各檢測(cè)反應(yīng)的獨(dú)立進(jìn)行以及參與各檢測(cè)反應(yīng)的樣品量一致成為微流控芯片設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。發(fā)明專利CN102671729公開(kāi)了一種用于多指標(biāo)生化檢測(cè)的微流控芯片，該芯片包括微流體通道、若干個(gè)反應(yīng)池和氣動(dòng)微閥，反應(yīng)池內(nèi)固定有生化反應(yīng)所需的試劑，若干個(gè)反應(yīng)池通過(guò)微流體通道串行或并行連接。雖然該芯片可通過(guò)控制氣動(dòng)微閥的開(kāi)關(guān)來(lái)實(shí)現(xiàn)各反應(yīng)池之間的連通和隔離，但是在樣品進(jìn)樣的流動(dòng)過(guò)程中容易造成反應(yīng)試劑的交叉污染，樣品注入后需要流經(jīng)多個(gè)相連的反應(yīng)池才能將各反應(yīng)池充滿，通道內(nèi)液體流速各有差異，導(dǎo)致位置不同的反應(yīng)池間參與各檢測(cè)反應(yīng)的樣品量存在較大差異，不利于各檢測(cè)反應(yīng)的精確控制及檢測(cè)結(jié)果的準(zhǔn)確分析?；谝陨媳尘埃l(fā)明一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、操作便捷的支持多指標(biāo)同時(shí)檢測(cè)，且各指標(biāo)間不存在交叉污染，各反應(yīng)池樣品量相同的微流控芯片是是十分必要的。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的在于提供一種多指標(biāo)檢測(cè)的微流控芯片，同時(shí)保證參與各檢測(cè)反應(yīng)的樣品量相同并且各指標(biāo)檢測(cè)反應(yīng)之間獨(dú)立發(fā)生無(wú)交叉污染，實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)便、高效、低成本的多指標(biāo)檢測(cè)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：一種多指標(biāo)檢測(cè)的微流控芯片，包括氣體控制通道層（100），有機(jī)高分子聚合物薄膜（200），微流體通道層（300），各層材料集成鍵合封接形成芯片結(jié)構(gòu)，其特征在于：氣體控制通道層包括進(jìn)樣孔（1）、出氣孔（6）和兩個(gè)氣動(dòng)微閥（2，3）和多個(gè)串聯(lián)儲(chǔ)液池（4）的上半部分；有機(jī)高分子聚合物薄膜上設(shè)有進(jìn)樣孔（1）、氣動(dòng)微閥結(jié)構(gòu)（2，3）、儲(chǔ)液池（4）和出氣孔（6）對(duì)應(yīng)位置大小的孔；微流體通道層設(shè)置多個(gè)串聯(lián)儲(chǔ)液池（4）下半部分和多個(gè)反應(yīng)池（9）、連通各儲(chǔ)液池（4）間的液體通道（7）、連通儲(chǔ)液池（4）和反應(yīng)池（9）的液體通道（8）。所述的兩個(gè)微閥（2，3）包括閥座（10，12）和微閥氣路通道（11，13），通過(guò)控制氣壓，控制微閥開(kāi)啟關(guān)閉，進(jìn)而控制微流體通道層中液體流向，外界空氣進(jìn)入微閥后，擠壓中間層薄膜使之凸起堵塞下層通道，達(dá)到控制效果；其中微閥（2）具閥座（10）和多路分支氣路通道（11），通道相交設(shè)于各儲(chǔ)液池（4）連接通道上方，控制各儲(chǔ)液池（4）間液體通道（7）開(kāi)關(guān)；微閥（3）具閥座（12）和與之垂直的氣路通道（3），相交設(shè)置于儲(chǔ)液池（4）和反應(yīng)池（9）連接通道（8）上，控制連接通道（8）的開(kāi)關(guān)。所述氣動(dòng)微閥（2，3）的閥座（10）和（12）可與氣體鋼瓶或注射器等外源設(shè)備相連通，進(jìn)而向所述微閥氣路通道（11）和（13）內(nèi)提供正、負(fù)壓。所述的儲(chǔ)液池（4）為大小相同，并行串聯(lián)，液體通道（7）由其最上端接入和接出，最末端連接緩沖池（5），儲(chǔ)存過(guò)量的樣品。所述的微流控芯片材質(zhì)可選擇玻璃、聚二甲基硅氧烷（PDMS）、聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）或聚碳酸酯（PC）中任何一種。所述的樣品儲(chǔ)液池（4）上半側(cè)的彈性薄膜的材質(zhì)可為聚二甲基硅氧烷（PDMS）、硅橡膠、記憶合金或聚四氟乙烯。所述反應(yīng)池（9）內(nèi)預(yù)先固定有多指標(biāo)檢測(cè)所需的試劑，例如酶和底物、抗原或抗體以及PCR引物等，可以通過(guò)物理吸附、化學(xué)交聯(lián)、溶膠-凝膠包埋、微珠固定或膜固定等方式進(jìn)行固定。一種多指標(biāo)檢測(cè)的微流控芯片的工作方法，包括如下步驟：步驟一：加樣時(shí)，微閥（2）開(kāi)啟，微閥（3）關(guān)閉。通過(guò)閥座（12）向微閥氣路通道（13）內(nèi)通入加壓氣體，關(guān)閉儲(chǔ)液池向反應(yīng)池方向液體通道。樣品從進(jìn)樣孔（1）注入，樣品流經(jīng)液體通道（7）流入各樣品儲(chǔ)液池（4）中，多余的樣品流入樣品緩沖池（5）中。步驟二：當(dāng)各樣品儲(chǔ)液池（4）均充滿時(shí)，微閥（2）關(guān)閉，微閥（3）開(kāi)啟，通過(guò)閥座（10）向微閥氣路通道（11）內(nèi)通入加壓氣體，關(guān)閉控制各儲(chǔ)液池（4）間液體通道（7）內(nèi)液體流動(dòng)的微閥，實(shí)現(xiàn)各樣品儲(chǔ)液池（4）間的隔離；打開(kāi)控制各樣品儲(chǔ)液池與對(duì)應(yīng)的反應(yīng)池的液體通道的微閥，按壓各樣品儲(chǔ)液池（4）上方的彈性薄膜，使樣品從各樣品儲(chǔ)液池（4）中流入對(duì)應(yīng)的反應(yīng)池（9）中，樣品流入反應(yīng)池（9）后與預(yù)先固定在反應(yīng)池（9）中的多指標(biāo)檢測(cè)用試劑進(jìn)行反應(yīng)。有益效果本發(fā)明提供了一種多指標(biāo)檢測(cè)的微流控芯片，基于微流控芯片技術(shù)平臺(tái)，集樣品進(jìn)樣、多指標(biāo)檢測(cè)于一體，檢測(cè)時(shí)只需結(jié)合進(jìn)樣裝置注入樣品，利用外加的氣源控制微閥的開(kāi)啟與閉合，手動(dòng)或其他方式按壓腔壁即可實(shí)現(xiàn)檢測(cè)，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用方便，成本低廉；利用多個(gè)串行連接的相同大小的樣品儲(chǔ)液池使參與各檢測(cè)反應(yīng)的樣品量相同，樣品儲(chǔ)存與反應(yīng)設(shè)在不同的區(qū)域，利用集成的氣動(dòng)微閥使各反應(yīng)池形成獨(dú)立的反應(yīng)區(qū)域，避免了樣品進(jìn)樣及反應(yīng)過(guò)程中由液體流動(dòng)造成的試劑污染及相互干擾，提高了參與檢測(cè)反應(yīng)樣品量的精度，保證了檢測(cè)結(jié)果的可靠性。附圖說(shuō)明圖1多指標(biāo)檢測(cè)芯片整體示意圖。圖2多指標(biāo)檢測(cè)芯片中的上層氣體控制通道層結(jié)構(gòu)示意圖。圖3多指標(biāo)檢測(cè)芯片中的中間層PDMS薄膜結(jié)構(gòu)示意圖。圖4多指標(biāo)檢測(cè)芯片中的下層微流體通道層結(jié)構(gòu)示意圖。圖5多指標(biāo)檢測(cè)芯片中整體結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖6多指標(biāo)檢測(cè)芯片中的微閥開(kāi)啟與關(guān)閉示意圖。1為進(jìn)樣孔，2為儲(chǔ)液池氣動(dòng)微閥，3為反應(yīng)池氣動(dòng)微閥，4為樣品儲(chǔ)液池，5為樣品緩沖池，6為出氣孔，7為儲(chǔ)液池液體通道，8為反應(yīng)池液體通道，9為反應(yīng)池，10為儲(chǔ)液池微閥閥座，11儲(chǔ)液池微閥氣路通道，12為反應(yīng)池微閥閥座，13為反應(yīng)池微閥氣路通道，100為氣體控制通道層，200為有機(jī)高分子聚合物薄膜，300為微流體通道層。具體實(shí)施方式下面的實(shí)例對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步說(shuō)明，該實(shí)例僅是本發(fā)明裝置的實(shí)施方式之一，并不對(duì)本發(fā)明做出任何限制。實(shí)施例一：微流控芯片結(jié)構(gòu)如圖1、2、3、4、5所示：一種用于多生化指標(biāo)檢測(cè)的微流控芯片，由集成了微閥的芯片材料鍵合封接而成，包括氣體控制通道層100，有機(jī)高分子聚合物薄膜200，微流體通道層300，其中：氣體控制通道層100上設(shè)有樣品進(jìn)樣孔1、出氣孔6、兩個(gè)氣動(dòng)微閥2、3及多個(gè)串聯(lián)樣品儲(chǔ)液池4的上半部分，樣品儲(chǔ)液池4的上半部分的一側(cè)為彈性薄膜且暴露于空氣中；微流體通道層300包括連通進(jìn)樣孔與各樣品儲(chǔ)液池的液體通道7、連通各樣品儲(chǔ)液池與對(duì)應(yīng)的反應(yīng)池的液體通道8、樣品儲(chǔ)液池的下半部分，與樣品注入通道末端連通的樣品緩沖池5以及反應(yīng)池9，反應(yīng)池內(nèi)固定有多指標(biāo)檢測(cè)用的反應(yīng)試劑；有機(jī)高分子聚合物薄膜200夾于氣體控制通道層100與微流體通道層300之間，薄膜上對(duì)應(yīng)進(jìn)樣孔1、閥座10和12、出氣孔6及樣品儲(chǔ)液池4的位置設(shè)有相應(yīng)大小的孔；上述的用于多指標(biāo)檢測(cè)的微流控芯片中，所述的微流控芯片的材質(zhì)為PC、PDMA、PMMA、PET中的一種，本實(shí)施例選用材料為PC，控制通道層的厚度為3~5mm，液體通道層的厚度為120~180um（根據(jù)實(shí)際情況可改變不同厚度大?。?；上述的用于多指標(biāo)檢測(cè)的微流控芯片中，所述樣品儲(chǔ)液池4上半部分側(cè)壁的的彈性薄膜的材質(zhì)為硅橡膠、PDMS、、記憶合金或聚四氟乙烯中的一種，本實(shí)施例選用硅橡膠，彈性薄膜的厚度為60~100um；上述的用于多指標(biāo)檢測(cè)的微流控芯片中，所述氣動(dòng)微閥12的閥座2和11與氣體注射器相連通，進(jìn)而可向所述微閥氣路通道3和10內(nèi)通入加壓氣體，使薄膜14發(fā)生彈性形變，薄膜的厚度為60~100um；上述的用于多指標(biāo)檢測(cè)的微流控芯片中，所述4個(gè)反應(yīng)池9內(nèi)分別預(yù)先固定有用于4種生化指標(biāo)檢測(cè)所需的酶和底物；進(jìn)樣孔的橫截面為圓形，直徑為0.75mm；出氣孔的橫街面為圓形，直徑為0.3mm；樣品儲(chǔ)液池的橫截面為圓形，直徑為7.5mm，高度為0.2mm；反應(yīng)池的橫截面為橢圓形，直徑為15mm×8mm，高度為0.2mm；樣品緩沖池為矩形，長(zhǎng)10mm，寬6mm，高度為0.2mm；液體通道高100um，寬300um，橫截面為半圓形；氣體控制通道高100um，寬300um，橫截面為半圓形，上述數(shù)據(jù)僅限于本實(shí)施例，本發(fā)明并不局限于本實(shí)施例中數(shù)據(jù)，在其他實(shí)施例中數(shù)據(jù)依實(shí)際情況可適當(dāng)調(diào)整變化。實(shí)施例二：微流控芯片工作流程步驟一：加樣時(shí)，微閥2開(kāi)啟，微閥3關(guān)閉，通過(guò)閥座12向微閥氣路通道13內(nèi)通入加壓氣體，關(guān)閉儲(chǔ)液池向反應(yīng)池方向液體通道，樣品從進(jìn)樣孔1注入，樣品流經(jīng)液體通道7流入各樣品儲(chǔ)液池4中，多余的樣品流入樣品緩沖池5中；步驟二：當(dāng)各樣品儲(chǔ)液池4均充滿時(shí)，微閥2關(guān)閉，微閥3開(kāi)啟，通過(guò)閥座10向微閥氣路通道11內(nèi)通入加壓氣體，關(guān)閉控制各儲(chǔ)液池4間液體通道7內(nèi)液體流動(dòng)的微閥，實(shí)現(xiàn)各樣品儲(chǔ)液池4間的隔離；打開(kāi)控制各樣品儲(chǔ)液池與對(duì)應(yīng)的反應(yīng)池的液體通道的微閥，按壓各樣品儲(chǔ)液池4上方的彈性薄膜，使樣品從各樣品儲(chǔ)液池4中流入對(duì)應(yīng)的反應(yīng)池9中，樣品流入反應(yīng)池9后與預(yù)先固定在反應(yīng)池9中的多指標(biāo)檢測(cè)用試劑進(jìn)行反應(yīng)。實(shí)施例三：微流控芯片制作方法（一）制備具有微流控芯片上微結(jié)構(gòu)的模具用計(jì)算機(jī)輔助設(shè)計(jì)軟件設(shè)計(jì)微流控芯片的微通道與微結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計(jì)圖用鉻版分別制作氣體控制通道層及微流體通道層的掩模版。選用硅片進(jìn)行光刻和蝕刻制作模具，首先，將硅片清洗干凈，清洗干凈的硅片用氮?dú)獯蹈芍蠓诺絼蚰z機(jī)上，取適量光刻膠涂于硅片上，啟動(dòng)勻膠機(jī)甩涂光刻膠，將掩膜版置于涂有光刻膠的硅片上后置于光刻機(jī)中進(jìn)行曝光，經(jīng)過(guò)顯影和后烘工藝之后利用干法刻蝕得到具有上層氣體控制通道層及下層微流體通道層的微結(jié)構(gòu)的模具。（二）熱壓法制作芯片將PDMS、PMMA、PET、PC片材中一種（本實(shí)施例選PC）按模具尺寸裁成小片，洗凈，烘干后置于模具上，熱壓機(jī)上在180℃，加1000lb壓力4.5min，脫模，分別制得具有微流體通道和氣體控制通道的PC芯片。（三）將聚二甲基硅氧烷（PDMS）、硅橡膠、記憶合金或聚四氟乙烯中一種（本實(shí)施例使用PDMS）預(yù)聚體及固化劑按體積比為10：1的比例混合，將混合液澆在與芯片相同大小的玻璃幾片上，升溫交聯(lián)2小時(shí)后，形成彈性好的厚度為80um的PDMS薄膜。（四）用超聲波打孔機(jī)在步驟（二）得到的上層氣體控制通道層及下層微流體通道層PC芯片上的相應(yīng)位置進(jìn)行超聲鉆孔，得到進(jìn)樣孔、閥座和出氣孔，在步驟（三）制得的的PDMS薄膜上超聲鉆孔，獲得與進(jìn)樣孔、樣品儲(chǔ)液池及出氣孔位置大小相同的孔。（五）步驟（四）得到的上下PC芯片放入等離子清洗機(jī)真空轟擊1min，迅速在下層微流體通道層上的反應(yīng)池中裝載各個(gè)反應(yīng)的試劑，迅速將步驟（四）得到的PDMS置于上層氣體控制通道層及下層微流體通道層之間，將步驟（三）得到的PDMS薄膜裁剪為直徑大于樣品儲(chǔ)液池大小，置于上層氣體控制通道層上的對(duì)應(yīng)位置，進(jìn)行不可逆封接得到集成了微閥的微流控芯片。