本發(fā)明涉及生物傳感器檢測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種采用微流控技術(shù)、全反射或者消逝場(chǎng)光學(xué)技術(shù)和磁熒光粒子技術(shù)的光學(xué)微流控芯片。

背景技術(shù)：

全反射熒光技術(shù)是一種新型的光學(xué)檢測(cè)技術(shù)，采用全反射產(chǎn)生的消逝場(chǎng)來(lái)激發(fā)熒光，使在入射光作用界面200納米以內(nèi)的熒光顆粒受到激發(fā)產(chǎn)生熒光，而入射光和多余的其它區(qū)域的熒光粒子不會(huì)對(duì)檢測(cè)形成干擾，樣品的顏色和渾濁度也對(duì)檢測(cè)沒(méi)有影響，因此，檢測(cè)信噪比高。目前已經(jīng)發(fā)展的全反射熒光顯微技術(shù)由于需要復(fù)雜的顯微成像系統(tǒng)，儀器復(fù)雜昂貴，不利于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。此外由于很多樣品中待檢物質(zhì)濃度很低，免疫或者特異結(jié)合等反應(yīng)需要較長(zhǎng)的反應(yīng)時(shí)間，不利于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。結(jié)合磁珠的檢測(cè)技術(shù)，可以通過(guò)磁珠的運(yùn)動(dòng)富集分離效應(yīng)，有效的捕捉到待測(cè)樣品中的低濃度待測(cè)樣品，使檢測(cè)靈敏度大幅度提高，通過(guò)磁場(chǎng)的轉(zhuǎn)換，磁粒子的運(yùn)動(dòng)增加了捕獲待測(cè)物的速度，檢測(cè)速度也可以大幅提高。

為了實(shí)現(xiàn)樣品的快速靈敏便捷的檢測(cè)，在實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的過(guò)程中，申請(qǐng)人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術(shù)存在如下技術(shù)缺陷：

(1)儀器系統(tǒng)復(fù)雜昂貴，無(wú)法實(shí)現(xiàn)一步式檢測(cè)，需要額外的加入試劑步驟，需要洗滌，這就無(wú)法實(shí)現(xiàn)poct的應(yīng)用，限制了應(yīng)用場(chǎng)地和范圍。

(2)檢測(cè)速度慢，對(duì)于超低濃度物質(zhì)無(wú)法實(shí)現(xiàn)快速現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術(shù)問(wèn)題

鑒于上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供了一種基于磁熒光復(fù)合粒子的微流控芯片，結(jié)合了微流控技術(shù)、磁富集分離技術(shù)、以及全反射熒光檢測(cè)技術(shù)，方便實(shí)用。本發(fā)明通過(guò)磁富集分離反應(yīng)和熒光光學(xué)檢測(cè)技術(shù)進(jìn)行樣品微量物質(zhì)分析，滿足了微量樣品中低濃度物質(zhì)的快速、靈敏、便捷檢測(cè)需求，解決了現(xiàn)有檢測(cè)方法的儀器設(shè)備復(fù)雜昂貴，不夠便捷，檢測(cè)速度慢等問(wèn)題，在poct檢測(cè)領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用價(jià)值。

(二)技術(shù)方案

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種基于磁熒光復(fù)合粒子的微流控芯片，其包括：從下至上依次設(shè)置的芯片底層板、芯片溝道層、芯片上層蓋板，其中，芯片溝道層包括依次相連的進(jìn)樣區(qū)、進(jìn)樣溝道、光學(xué)檢測(cè)區(qū)、廢液溝道和廢液儲(chǔ)存區(qū)；捕獲識(shí)別試劑固定于所述光學(xué)檢測(cè)區(qū)的下側(cè)，標(biāo)記識(shí)別試劑-磁熒光復(fù)合粒子預(yù)固定于所述進(jìn)樣區(qū)、進(jìn)樣溝道或者光學(xué)檢測(cè)區(qū)的內(nèi)上側(cè)。

根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種光學(xué)檢測(cè)裝置，其包括：基于磁熒光復(fù)合粒子的微流控芯片、檢測(cè)器件、電磁模塊；檢測(cè)器件置于芯片溝道層的光學(xué)檢測(cè)區(qū)的上側(cè)或者下側(cè)；電磁模塊置于芯片溝道層的光學(xué)檢測(cè)區(qū)的上下兩側(cè)。

(三)有益效果

從上述技術(shù)方案可以看出，本發(fā)明基于磁熒光復(fù)合粒子的微流控芯片至少具有以下有益效果其中之一：

(1)本發(fā)明采用微流控芯片內(nèi)磁熒光復(fù)合粒子進(jìn)行富集分離反應(yīng)，有效提高了反應(yīng)速度和靈敏度，簡(jiǎn)化了實(shí)驗(yàn)步驟，實(shí)現(xiàn)了微量樣品超低濃度物質(zhì)的一步式檢測(cè)；

(2)本發(fā)明采用微流控芯片內(nèi)磁熒光復(fù)合粒子進(jìn)行富集分離反應(yīng)，與全反射熒光技術(shù)結(jié)合，不受入射光和多余熒光粒子干擾，有效排除了干擾；

(3)本發(fā)明采用特定角度凹槽設(shè)計(jì)的平面芯片結(jié)構(gòu)，簡(jiǎn)化了結(jié)構(gòu)，便于應(yīng)用，與全反射熒光模塊技術(shù)結(jié)合，無(wú)需洗滌，減少實(shí)驗(yàn)步驟，無(wú)需復(fù)雜設(shè)備和裝置，利于現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)；

(4)本發(fā)明的微流控芯片在芯片溝道層的廢液溝道進(jìn)行專(zhuān)用漸進(jìn)性可溶性膜的貼附修飾，實(shí)現(xiàn)反應(yīng)時(shí)間的可控；

(5)本發(fā)明的微流控芯片在芯片溝道層的廢液溝道采用彎道設(shè)計(jì)以阻止樣品過(guò)快離開(kāi)光學(xué)檢測(cè)區(qū)，以控制反應(yīng)時(shí)間。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例微流控芯片的檢測(cè)原理示意圖和側(cè)視圖。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例微流控芯片的替代結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)側(cè)視圖。

【主要元件】

1芯片底層板；

2芯片上層蓋板；

3芯片溝道層；

3-1進(jìn)樣區(qū)；

3-2進(jìn)樣溝道；

3-3光學(xué)檢測(cè)區(qū)；

3-4廢液溝道；

3-5廢液儲(chǔ)存區(qū)；

4入射光；

5熒光；

6反射光；

7捕獲抗體/捕獲識(shí)別試劑；

8標(biāo)記抗體/標(biāo)記識(shí)別試劑；

9磁熒光復(fù)合粒子；

9”激發(fā)熒光后的磁熒光復(fù)合粒子；

10檢測(cè)器件；

11電磁模塊。

具體實(shí)施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚明白，以下結(jié)合具體實(shí)施例，并參照附圖，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。

在本發(fā)明的實(shí)施例中，提供了一種基于磁熒光復(fù)合納米粒子的微流控芯片。圖1為本發(fā)明實(shí)施例微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖、圖2為本發(fā)明實(shí)施例微流控芯片的檢測(cè)原理示意圖和側(cè)視圖、圖3為本發(fā)明實(shí)施例微流控芯片的替代結(jié)構(gòu)的側(cè)視圖。如圖1至圖3所示，本發(fā)明基于磁熒光復(fù)合粒子的微流控芯片包括：從下至上依次設(shè)置的芯片底層板1、芯片溝道層3、芯片上層蓋板2，芯片溝道層3包括進(jìn)樣區(qū)3-1、進(jìn)樣溝道3-2、光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3、廢液溝道3-4和廢液儲(chǔ)存區(qū)3-5，捕獲抗體/捕獲識(shí)別試劑7固定于光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3下側(cè)，標(biāo)記抗體/標(biāo)記識(shí)別試劑8-磁熒光復(fù)合粒子9預(yù)固定于進(jìn)樣區(qū)3-1、進(jìn)樣溝道3-2或者光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3內(nèi)上側(cè)。利用本發(fā)明的微流控芯片的檢測(cè)裝置，包括上述的基于磁熒光復(fù)合粒子的微流控芯片、檢測(cè)器件10以及電磁模塊11，其中，檢測(cè)器件10置于光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的上方或者下方，電磁模塊11在光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的上下兩側(cè)。

芯片上層蓋板2具有親水膜層，芯片上層蓋板2采用透明塑料制備，芯片上層蓋板2靠近芯片溝道層3的一側(cè)進(jìn)行親水處理形成親水膜層，形成進(jìn)樣區(qū)3-1和進(jìn)樣溝道3-2均一的親水界面，雙效親水處理修飾為微量樣品自動(dòng)進(jìn)樣流控提供基礎(chǔ)和前提，為了增加親水性，可以采用親水膠或者表面活性劑，為了保持親水性，可以采用納米材料。

芯片底層板1采用透明材料并在入射光4的入射區(qū)域具有特定角度的凹槽設(shè)計(jì)。具體地，芯片底層板1采用塑料或者玻璃等透明材料制備，厚度在1～4毫米，采用熱壓成型或者精密雕刻等技術(shù)制備。芯片底層板1在入射區(qū)域的斜面表面為光學(xué)平整，采用特定角度凹槽設(shè)計(jì)，凹槽設(shè)計(jì)的入射光入射角度大于40度，從而在光學(xué)檢測(cè)區(qū)實(shí)現(xiàn)全反射。凹槽設(shè)計(jì)保證了光線的有效入射和入射角度，其光學(xué)面易于保護(hù)和免受污染，并且易于制備，有效控制了微流控芯片的厚度和結(jié)構(gòu)，利于后續(xù)制備過(guò)程中生物點(diǎn)樣和相關(guān)修飾步驟的定位和放置，利于檢測(cè)時(shí)便捷操作。作為一種具體的實(shí)施方式，凹槽采用多凹槽連續(xù)設(shè)計(jì)，減小凹槽深度，保證凹槽的角度和足夠的入射寬度。此外，薄芯片不僅有利于磁粒子控制，而且在芯片模具成型時(shí)由于高分子材料熱脹冷縮效應(yīng)，冷卻后的形變更小，光學(xué)平整度更高。

對(duì)于芯片溝道層3，芯片溝道層3可以采用透明或者不透明材料，芯片溝道層3可以采用mems技術(shù)和光刻膠或者高分子材料制備，也可以采用高精度雕刻技術(shù)制備，或者采用mems技術(shù)、高精度雕刻和熱壓成型幾種技術(shù)協(xié)同制備以實(shí)現(xiàn)高精度流控的控制和反應(yīng)檢測(cè)區(qū)的高靈敏檢測(cè)。在簡(jiǎn)易制備體系中，對(duì)邊界要求精度大于10微米時(shí)，采用高精度雕刻工藝形成溝道層；也可以直接采用熱壓成型或者灌注成型工藝制備溝道層。在高精密制備體系中，對(duì)邊界精度要求小于10微米，采用mems技術(shù)的負(fù)膠光刻工藝技術(shù)制備光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的區(qū)域圖形，以實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵區(qū)域反應(yīng)體積和面積的有效控制達(dá)到高精度檢測(cè)，與雕刻工藝技術(shù)集成形成整個(gè)溝道層的制備，實(shí)現(xiàn)高精度檢測(cè)與成本控制的有效結(jié)合。采用固定入射光時(shí)，反應(yīng)檢測(cè)區(qū)域邊長(zhǎng)在1～5毫米范圍，以實(shí)現(xiàn)多參數(shù)陣列高精度的檢測(cè)。采用掃描入射光時(shí)，反應(yīng)檢測(cè)區(qū)域邊長(zhǎng)可以大于5毫米。

在芯片溝道層3中，進(jìn)樣區(qū)3-1具有過(guò)濾膜，以濾掉待測(cè)樣品中雜質(zhì)，過(guò)濾膜可以是無(wú)機(jī)材料或者有機(jī)高分子材料，標(biāo)記材料(標(biāo)記抗體/標(biāo)記識(shí)別試劑8)可以固定在進(jìn)樣區(qū)3-1或者進(jìn)樣區(qū)3-1與進(jìn)樣溝道3-2連接處，進(jìn)樣溝道3-2設(shè)計(jì)為直流通道，也可以是具有時(shí)間閥的彎道通道以實(shí)現(xiàn)待測(cè)樣品中待檢物質(zhì)與標(biāo)記材料的充分溶解和反應(yīng)，進(jìn)樣區(qū)3-1和進(jìn)樣溝道3-2具有親水修飾以實(shí)現(xiàn)樣品的順利延展流動(dòng)進(jìn)樣。進(jìn)樣區(qū)3-1和進(jìn)樣溝道3-2的親水修飾采用物理方法和化學(xué)方法協(xié)同修飾實(shí)現(xiàn)。在區(qū)域下方采用物理等離子短暫作用達(dá)到親水作用和區(qū)域上方化學(xué)親水薄層膜修飾，實(shí)現(xiàn)協(xié)同親水進(jìn)樣效果以防止樣品進(jìn)樣的阻滯。

光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3下側(cè)的芯片底層板1是高度透明的，光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的下側(cè)固定捕獲識(shí)別試劑，捕獲識(shí)別試劑可以是抗體、核酸、適配體、凝集素等特異性識(shí)別生物材料。特異性捕獲識(shí)別試劑采用共價(jià)固定等強(qiáng)結(jié)合力方法已達(dá)到較強(qiáng)的標(biāo)記效果。具體地，光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的捕獲抗體/捕獲識(shí)別試劑7采用共價(jià)修飾方法固定在光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的下表面，可以采用陣列布局，利于固定入射光檢測(cè)；也可以采用線性陣列，利于多參數(shù)檢測(cè)。另外，光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3同時(shí)也是樣品反應(yīng)、富集區(qū)和檢測(cè)區(qū)，無(wú)需額外的洗滌步驟。通過(guò)上方或者下方的檢測(cè)器件10(發(fā)光二極管、光電倍增管或ccd)進(jìn)行熒光光學(xué)檢測(cè)，并且可以輔以反射光區(qū)域檢測(cè)進(jìn)行檢測(cè)矯正，并進(jìn)行濃度校正計(jì)算，從而得到待測(cè)樣品的濃度。

光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的前端或者上側(cè)固定標(biāo)記識(shí)別試劑8，標(biāo)記識(shí)別試劑8可以是抗體、核酸、適配體、凝集素等特異性識(shí)別生物材料，特異性標(biāo)記識(shí)別試劑采用非共價(jià)固定等弱結(jié)合力方法已達(dá)到較容易的復(fù)溶效果和迅速反應(yīng)。標(biāo)記識(shí)別試劑8與磁熒光復(fù)合粒子9結(jié)合形成復(fù)合物標(biāo)記識(shí)別試劑8-磁熒光復(fù)合粒子9。作為一種具體實(shí)施方式，磁熒光復(fù)合粒子9是磁粒子外包被熒光納米粒子或者直接包被熒光材料的復(fù)合粒子，磁粒子是氧化鐵納米粒子，采用上方檢測(cè)器件檢測(cè)時(shí)，磁粒子為了實(shí)現(xiàn)亞波長(zhǎng)的有效激發(fā)，優(yōu)選粒徑50～300nm磁粒子；采用下方檢測(cè)器件檢測(cè)時(shí)，優(yōu)選粒徑100～2000nm磁粒子。熒光納米粒子可以是多孔納米粒子中結(jié)合鑲嵌熒光分子材料。熒光材料可以是無(wú)機(jī)熒光材料或者有機(jī)熒光材料或者是熒光量子點(diǎn)，無(wú)機(jī)熒光材料可以采用稀土離子發(fā)光或稀土熒光材料，有機(jī)熒光材料可以采用酞菁類(lèi)或者花菁類(lèi)染料。

采用磁熒光復(fù)合粒子9標(biāo)記特異性識(shí)別生物材料，結(jié)合電磁模塊11不僅提高反應(yīng)速度，還通過(guò)夾心反應(yīng)提高靈敏度，進(jìn)一步結(jié)合熒光納米效應(yīng)提高靈敏度。磁熒光復(fù)合粒子的磁分離可以避免非結(jié)合的多余熒光材料的非特異性吸附，減少背景干擾，提高靈敏度。并且與平面型微流控芯片的內(nèi)向凹槽設(shè)計(jì)結(jié)合，實(shí)現(xiàn)了光學(xué)的有效角度的高效輸入和抗干擾，可以形成集成緊湊高靈敏的光檢測(cè)模式。此外微流控芯片的內(nèi)向凹槽設(shè)計(jì)可以使光學(xué)檢測(cè)器件與微流控芯片光學(xué)檢測(cè)區(qū)貼近，減少了光損失和光淬滅，提高了光學(xué)檢測(cè)效率，可以實(shí)現(xiàn)低成本、高靈敏的實(shí)用價(jià)值。

廢液溝道3-4采用彎道設(shè)計(jì)以阻止樣品過(guò)快離開(kāi)光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3，以控制反應(yīng)時(shí)間，同時(shí)在廢液溝道3-4進(jìn)行專(zhuān)用漸進(jìn)性可溶性膜的貼附修飾，以進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)反應(yīng)時(shí)間的控制。

廢液儲(chǔ)存區(qū)3-5用于儲(chǔ)存反應(yīng)廢液，具有儲(chǔ)液墊，防止廢液外溢，保護(hù)操作者和環(huán)境的安全衛(wèi)生。

檢測(cè)器件10置于光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的上方或者下方，檢測(cè)器件10距離微流控芯片的距離小于1厘米以實(shí)現(xiàn)熒光的精密檢測(cè)，檢測(cè)器件10可以采用光電倍增管、二極管、或ccd等實(shí)現(xiàn)緊湊便攜式系統(tǒng)檢測(cè)，檢測(cè)器件10可以采用光譜儀或顯微系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)高精度檢測(cè)。

電磁模塊11在光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的上下兩側(cè)。上方電磁模塊采用環(huán)形電磁線圈模塊，以實(shí)現(xiàn)磁熒光復(fù)合粒子9向正上方周?chē)钠?，從而避免磁熒光?fù)合粒子9的中心區(qū)域過(guò)度集中，減少中心區(qū)的堆疊效應(yīng)，更有效捕獲待測(cè)樣品中微量待檢物質(zhì)；另外可以為檢測(cè)器件10空出區(qū)域，不影響上方光學(xué)檢測(cè)器件的精密定位和高精度檢測(cè)。下方電磁模塊居于光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的正下方以實(shí)現(xiàn)復(fù)合物標(biāo)記識(shí)別試劑8-磁熒光復(fù)合粒子9捕獲待測(cè)樣品后與下側(cè)的固定識(shí)別物(捕獲識(shí)別試劑7)結(jié)合形成夾心反應(yīng)復(fù)合物。

檢測(cè)時(shí)，入射光4可以采用單色光，也可以進(jìn)行偏光前處理采用偏振光，入射光4進(jìn)行準(zhǔn)直處理，采用等于大于全反射角度，經(jīng)過(guò)微流控芯片凹槽入射到達(dá)光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的樣品界面，激發(fā)經(jīng)夾心反應(yīng)固定在界面區(qū)的磁熒光復(fù)合粒子9，發(fā)出熒光5，熒光5被微流控芯片上方或者下方的檢測(cè)器件10檢測(cè)。因?yàn)槿肷涔?、反射光6與熒光5在不同的角度，因此不會(huì)對(duì)熒光的檢測(cè)形成干擾。隨捕獲待測(cè)樣品的濃度變化，在特定反應(yīng)時(shí)間，熒光信號(hào)的強(qiáng)度與捕獲待測(cè)樣品的濃度正相關(guān)，光學(xué)檢測(cè)信號(hào)經(jīng)過(guò)專(zhuān)用軟件處理分析，得到與濃度相關(guān)的數(shù)字信號(hào)。待測(cè)樣品可以是血樣、尿液、唾液、體液等。采用免疫檢測(cè)原理或者特異識(shí)別，適用于樣品中含量低的待檢物。在微流控芯片上固定多種抗體/識(shí)別材料，可以實(shí)現(xiàn)一個(gè)微流控芯片上一次檢測(cè)多個(gè)指標(biāo)。

以下結(jié)合具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

實(shí)施例1：一種基于磁熒光復(fù)合納米粒子的平面型光學(xué)微流控芯片的制備和檢測(cè)malb(urinarymicroalbumin，尿微量白蛋白)。

見(jiàn)圖1、2，本發(fā)明的一次性的平面型光學(xué)微流控芯片主要由芯片底層板1、芯片溝道層3和芯片上層蓋板2等構(gòu)成。其中芯片底層板1采用透明材料并在入射區(qū)域具有特定角度的內(nèi)向凹槽設(shè)計(jì)；芯片溝道層3包括進(jìn)樣區(qū)3-1、進(jìn)樣溝道3-2、光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3、廢液溝道3-4和廢液儲(chǔ)存區(qū)3-5；芯片上層蓋板2具有親水膜層。捕獲抗體/捕獲識(shí)別試劑7固定于光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3下側(cè)，標(biāo)記抗體/標(biāo)記識(shí)別試劑8-磁熒光復(fù)合粒子9預(yù)固定于進(jìn)樣區(qū)3-1、進(jìn)樣溝道區(qū)3-2。檢測(cè)器件10置于光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的上方，電磁模塊11在光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的上下兩側(cè)。

其中，芯片底層板1采用灌注成型方式制備，芯片底層板1厚度為0.5～2mm，過(guò)厚則影響電磁模塊11的效果，過(guò)薄則易導(dǎo)致電磁致熱生物活性材料的失活。內(nèi)向凹槽采用多凹槽連續(xù)設(shè)計(jì)，減小凹槽深度，保證凹槽的角度和足夠的入射寬度，控制芯片底層板1的合適厚度，利于芯片制備和整體反應(yīng)體系精密控制，內(nèi)向凹槽斜面具備鏡面級(jí)別的平滑度以實(shí)現(xiàn)入射光線的高效耦合輸入，凹槽入射角大于40度，入射光線采用620nm的單色光，可以進(jìn)行偏振和準(zhǔn)直化處理以實(shí)現(xiàn)高效輸入和激發(fā)。反射區(qū)域也采用對(duì)稱角度的凹槽設(shè)計(jì)，保證全反光線的射出，避免多次全反射。

芯片上層蓋板2采用透明塑料通過(guò)精密雕刻工藝制備。對(duì)芯片上層蓋板2靠近芯片溝道層3的一側(cè)先采用親水膠均勻涂敷形成具有高粘度的親和界面，再采用表面活性劑tween20低濃度活化處理，形成進(jìn)樣區(qū)和進(jìn)樣溝道均一的親水界面，雙效親水處理修飾為微量樣品自動(dòng)進(jìn)樣流控提供基礎(chǔ)和前提。在廢液溝道進(jìn)行專(zhuān)用時(shí)間可控性漸進(jìn)性可溶性膜的貼附修飾，調(diào)節(jié)膜的長(zhǎng)度和溶解度以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)時(shí)間的控制。

芯片溝道層3采用mems負(fù)膠光刻技術(shù)形成光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的區(qū)域圖形，以實(shí)現(xiàn)小于2微米的精確尺寸控制，從而有效降低待測(cè)樣品的用量至10微升以內(nèi)。同時(shí)可一次制備數(shù)十個(gè)反應(yīng)檢測(cè)區(qū)圖形。將mems工藝與精密雕刻工藝結(jié)合實(shí)現(xiàn)芯片制備，既保證反應(yīng)的精密控制，也可實(shí)現(xiàn)成本的有效控制。溝道進(jìn)樣區(qū)進(jìn)行局部的物理等離子親水處理以實(shí)現(xiàn)有效進(jìn)樣控制。

捕獲抗體采用抗malb單抗，共價(jià)結(jié)合固定在反應(yīng)光學(xué)檢測(cè)區(qū)下表面層。標(biāo)記材料是配對(duì)的抗malb單抗連接磁熒光復(fù)合納米粒子，采用100nm鏈霉親和素修飾氧化鐵磁粒子與親和素修飾的高效異硫氰酸熒光素材料形成復(fù)合納米粒子。熒光標(biāo)記抗體材料采用多點(diǎn)滴涂方式在光學(xué)檢測(cè)區(qū)的前端或者上側(cè)進(jìn)行簡(jiǎn)易固定以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)時(shí)的迅速?gòu)?fù)溶和快速反應(yīng)。選用小粒徑磁粒子以形成界面200納米內(nèi)的有效消逝場(chǎng)激發(fā)形成熒光，在界面上側(cè)獲得高效的熒光信號(hào)。

檢測(cè)時(shí)，加入10微升待測(cè)樣品到進(jìn)樣區(qū)3-1，待測(cè)樣品在化學(xué)、物理雙重親水作用流控下通過(guò)進(jìn)樣溝道3-2，進(jìn)樣過(guò)程中復(fù)溶標(biāo)記抗體8-磁熒光復(fù)合粒子9，到達(dá)光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3，在電磁模塊11作用下實(shí)現(xiàn)磁粒子的運(yùn)動(dòng)，增快反應(yīng)速度，提高靈敏度，上側(cè)環(huán)形磁模塊延長(zhǎng)了磁粒子運(yùn)動(dòng)路程，避免了磁粒子的中間集聚效應(yīng)，提高了多參數(shù)檢測(cè)陣列上熒光的均勻度，提高了檢測(cè)的精密度。反應(yīng)5分鐘，上側(cè)磁場(chǎng)作用下，將多余磁熒光粒子吸附至上側(cè)四周，多余反應(yīng)液體在廢液溝道3-4的時(shí)間可控性漸進(jìn)性可溶性膜溶解狀態(tài)下流至廢液槽3-5。單色入射光4以大于全反射角入射至光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3(反應(yīng)界面)，激發(fā)捕獲的磁熒光復(fù)合納米粒子9發(fā)出熒光5，納米粒子的高比表面積有效提高熒光發(fā)光效率，降低光淬滅，上方光學(xué)檢測(cè)器件10采用光電倍增管或者ccd等檢測(cè)熒光強(qiáng)度，利于整個(gè)檢測(cè)裝置的便攜式集成，利于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，熒光強(qiáng)度與待測(cè)物質(zhì)濃度正相關(guān)。

實(shí)施例2：見(jiàn)圖1、圖2，本發(fā)明的一次性平面型光學(xué)微流控芯片主要由芯片底層板1、芯片溝道層3和芯片上層蓋板2等構(gòu)成。其中芯片底層板1采用透明材料并在入射區(qū)域具有特定角度的內(nèi)向凹槽設(shè)計(jì)；芯片溝道層3包括進(jìn)樣區(qū)3-1、進(jìn)樣溝道3-2、光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3、廢液溝道3-4和廢液儲(chǔ)存區(qū)3-5；芯片上層蓋板2具有親水膜層。捕獲抗體/捕獲識(shí)別試劑7固定于光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3下側(cè)，標(biāo)記抗體/標(biāo)記識(shí)別試劑8-磁熒光復(fù)合粒子9預(yù)固定于光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3內(nèi)上側(cè)。檢測(cè)器件10置于光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的下方，電磁模塊11在光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的上下兩側(cè)。

其中，芯片底層板1采用熱壓成型方式制備，芯片底層板1厚度為0.5～2mm，過(guò)厚則影響電磁模塊11的效果，過(guò)薄則易導(dǎo)致電磁致熱生物活性材料的失活。內(nèi)向凹槽斜面實(shí)現(xiàn)入射光線的高效耦合輸入和全反射輸出，凹槽入射角大于60度，入射光線采用600nm的單色光。由于反射光區(qū)域是非檢測(cè)區(qū)域，反射區(qū)域可采用平面非凹槽設(shè)計(jì)，全反光線可經(jīng)多次全反射后從側(cè)面輸出，不對(duì)檢測(cè)造成干擾。

芯片上層蓋板2采用透明塑料通過(guò)精密雕刻工藝制備。對(duì)芯片上層蓋板2靠近芯片溝道層3的一側(cè)先采用親水膠均勻涂敷形成具有高粘度的親和界面，形成進(jìn)樣區(qū)和進(jìn)樣溝道均一的親水界面，利于微量樣品自動(dòng)進(jìn)樣。

芯片溝道層3采用精密雕刻技術(shù)形成光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的區(qū)域圖形，以實(shí)現(xiàn)小于10微米的精確尺寸控制，也可實(shí)現(xiàn)成本的有效控制。在溝道進(jìn)樣通道進(jìn)行親水處理以實(shí)現(xiàn)有效進(jìn)樣控制，而在廢液溝道進(jìn)行專(zhuān)用時(shí)間可控性漸進(jìn)性可溶性膜的貼附修飾，調(diào)節(jié)膜的長(zhǎng)度和溶解度以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)樣品量和反應(yīng)時(shí)間的控制，從而進(jìn)行小于10微升微量樣品的充分反應(yīng)和精準(zhǔn)控制，以及反應(yīng)時(shí)間的有效控制。還為光學(xué)檢測(cè)區(qū)的水和空氣兩種界面的檢測(cè)提供時(shí)間可控的對(duì)比檢測(cè)。

捕獲抗體采用抗malb單抗，共價(jià)結(jié)合固定在反應(yīng)光學(xué)檢測(cè)區(qū)下表面層。標(biāo)記材料是配對(duì)的抗malb單抗連接磁熒光復(fù)合納米粒子，采用500nm鏈霉親和素修飾氧化鐵磁粒子與親和素修飾的二氧化硅納米粒子包埋酞菁類(lèi)小分子有機(jī)材料形成復(fù)合納米粒子。納米粒子包埋酞菁類(lèi)小分子有機(jī)熒光材料提高了有效表面積，可以提高熒光的光效應(yīng)并且降低了光淬滅的影響，熒光標(biāo)記抗體8采用平面滴涂方式在光學(xué)檢測(cè)區(qū)的前端或者上側(cè)進(jìn)行簡(jiǎn)易固定以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)時(shí)的迅速?gòu)?fù)溶和快速反應(yīng)。選用較大粒徑磁熒光復(fù)合粒子以實(shí)現(xiàn)更高效的磁粒子富集和快速反應(yīng)，在下方檢測(cè)時(shí)獲得高效光信號(hào)。

檢測(cè)時(shí)，加入10微升樣品到進(jìn)樣區(qū)3-1，樣品在化學(xué)、物理雙重親水作用下流控下通過(guò)進(jìn)樣溝道3-2，進(jìn)樣過(guò)程中復(fù)溶標(biāo)記抗體8-磁熒光復(fù)合粒子9，到達(dá)光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3，在電磁模塊11作用下實(shí)現(xiàn)磁粒子的運(yùn)動(dòng)，增快反應(yīng)速度，提高靈敏度，上側(cè)環(huán)形磁模塊延長(zhǎng)了磁粒子運(yùn)動(dòng)路程，避免了磁粒子的中間集聚效應(yīng)，提高了多參數(shù)檢測(cè)陣列上熒光的均勻度，提高了檢測(cè)的精密度。反應(yīng)5分鐘，上側(cè)磁場(chǎng)作用下，將多余磁熒光粒子吸附至上側(cè)四周，多余反應(yīng)液體在廢液溝道3-4的時(shí)間可控性漸進(jìn)性可溶性膜溶解狀態(tài)下流至廢液槽3-5。微流控芯片變化位置以對(duì)準(zhǔn)下方檢測(cè)器件，保持上方磁作用，單色入射光4以大于全反射角入射至光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3(反應(yīng)界面)，激發(fā)捕獲的磁熒光復(fù)合納米粒子9發(fā)出熒光5，下方光學(xué)檢測(cè)器件10采用光電倍增管或者ccd或者遠(yuǎn)心鏡ccd裝置等檢測(cè)熒光強(qiáng)度，利于整個(gè)檢測(cè)裝置的便攜式集成，利于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)，熒光強(qiáng)度與待測(cè)物質(zhì)蛋白濃度正相關(guān)。

實(shí)施例3：見(jiàn)圖1-3，本發(fā)明的一次性平面型光學(xué)微流控芯片主要由芯片底層板1、芯片溝道層3和芯片上層蓋板2等構(gòu)成。本實(shí)施例可以采用圖3所示的平面結(jié)構(gòu)旁側(cè)入射方式，全反射角更大，對(duì)于激發(fā)效率略差，抗干擾效果更好。其中芯片底層板1采用透明材料并在入射區(qū)域具有特定角度的側(cè)向凹槽設(shè)計(jì)；芯片溝道層3包括進(jìn)樣區(qū)3-1、進(jìn)樣溝道3-2、光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3、廢液溝道3-4和廢液儲(chǔ)存區(qū)3-5；芯片上層蓋板2具有親水膜層。捕獲抗體/捕獲識(shí)別試劑7固定于光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3下側(cè)，標(biāo)記抗體/標(biāo)記識(shí)別試劑8-磁熒光復(fù)合粒子9預(yù)固定于光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3內(nèi)上側(cè)。檢測(cè)器件10置于光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的下方，電磁模塊11在光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的上下兩側(cè)。

其中，芯片底層板1采用熱壓或者灌注成型方式制備，芯片底層板1厚度為0.5～2mm，過(guò)厚則影響電磁模塊11的效果，過(guò)薄則易導(dǎo)致電磁致熱生物活性材料的失活。本實(shí)施例可以采用圖3所示的平面結(jié)構(gòu)側(cè)向入射方式，全反射角更大，激發(fā)效率略差，入射和反射角更大，抗干擾效果更好。側(cè)向凹槽斜面實(shí)現(xiàn)入射光線的高效耦合輸入和全反射輸出，側(cè)向凹槽入射角大于60度，入射光線采用650nm的準(zhǔn)直偏振光。

芯片上層蓋板2采用透明塑料通過(guò)精密雕刻工藝制備。對(duì)芯片上層蓋板2靠近芯片溝道層3的一側(cè)先采用親水膠均勻涂敷形成具有高粘度的親和界面，形成進(jìn)樣區(qū)和進(jìn)樣溝道均一的親水界面，利于微量樣品自動(dòng)進(jìn)樣。

芯片溝道層3采用精密雕刻技術(shù)形成光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3的區(qū)域圖形，以實(shí)現(xiàn)小于10微米的精確尺寸控制，也可實(shí)現(xiàn)成本的有效控制。在進(jìn)樣溝道3-2進(jìn)行親水處理以實(shí)現(xiàn)有效進(jìn)樣控制，而在廢液溝道3-4進(jìn)行專(zhuān)用時(shí)間可控性漸進(jìn)性可溶性膜的貼附修飾，調(diào)節(jié)膜的長(zhǎng)度和溶解度以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)樣品量和反應(yīng)時(shí)間的控制，從而進(jìn)行小于10微升微量樣品的充分反應(yīng)和精準(zhǔn)控制，以及反應(yīng)時(shí)間的有效控制。還為光學(xué)檢測(cè)區(qū)的水和空氣兩種界面的檢測(cè)提供時(shí)間可控的對(duì)比檢測(cè)。

捕獲抗體7采用致病菌o157識(shí)別單抗，共價(jià)結(jié)合固定在反應(yīng)光學(xué)檢測(cè)區(qū)下表面層。標(biāo)記材料是配對(duì)的抗o157多抗連接磁熒光復(fù)合納米粒子，采用100nm鏈霉親和素修飾氧化鐵磁粒子與親和素修飾的酞菁類(lèi)小分子有機(jī)材料形成復(fù)合納米粒子。熒光標(biāo)記抗體8采用平面滴涂方式在反應(yīng)檢測(cè)區(qū)的前端或者上側(cè)進(jìn)行簡(jiǎn)易固定以實(shí)現(xiàn)檢測(cè)時(shí)的迅速?gòu)?fù)溶和快速反應(yīng)。

檢測(cè)時(shí)，加入10微升樣品到進(jìn)樣區(qū)3-1，樣品在化學(xué)、物理雙重親水作用下流控下通過(guò)進(jìn)樣溝道3-2，進(jìn)樣過(guò)程中復(fù)溶標(biāo)記抗體8-磁熒光復(fù)合粒子9，到達(dá)反應(yīng)檢測(cè)區(qū)3-3，在變化磁模塊11作用下實(shí)現(xiàn)磁粒子的運(yùn)動(dòng)，增快反應(yīng)速度，提高靈敏度，上側(cè)環(huán)形磁模塊延長(zhǎng)了磁粒子運(yùn)動(dòng)路程，避免了磁粒子的中間集聚效應(yīng)，提高了多參數(shù)檢測(cè)陣列上熒光的均勻度，提高了檢測(cè)的精密度。反應(yīng)5分鐘，上側(cè)磁場(chǎng)作用下，將多余磁熒光粒子吸附至上側(cè)四周，多余反應(yīng)液體在廢液溝道3-4的時(shí)間可控性漸進(jìn)性可溶性膜溶解狀態(tài)下流至廢液槽3-5。單色入射光4以大于全反射角入射至光學(xué)檢測(cè)區(qū)3-3(反應(yīng)界面)，激發(fā)捕獲的磁熒光復(fù)合納米粒子9發(fā)出熒光5，上方光學(xué)檢測(cè)器件10采用光電倍增管或者ccd裝置等檢測(cè)熒光強(qiáng)度，熒光強(qiáng)度與待測(cè)物質(zhì)濃度正相關(guān)。

至此，已經(jīng)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)描述。依據(jù)以上描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)對(duì)本發(fā)明基于磁熒光復(fù)合納米粒子的微流控芯片有了清楚的認(rèn)識(shí)。

需要說(shuō)明的是，在附圖或說(shuō)明書(shū)正文中，未繪示或描述的實(shí)現(xiàn)方式，均為所屬技術(shù)領(lǐng)域中普通技術(shù)人員所知的形式，并未進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。此外，上述對(duì)各元件和方法的定義并不僅限于實(shí)施例中提到的各種具體結(jié)構(gòu)、形狀或方式，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員可對(duì)其進(jìn)行簡(jiǎn)單地更改或替換。

還需要說(shuō)明的是，本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但這些參數(shù)無(wú)需確切等于相應(yīng)的值，而是可在可接受的誤差容限或設(shè)計(jì)約束內(nèi)近似于相應(yīng)值。實(shí)施例中提到的方向用語(yǔ)，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來(lái)限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。此外，除非特別描述或必須依序發(fā)生的步驟，上述步驟的順序并無(wú)限制于以上所列，且可根據(jù)所需設(shè)計(jì)而變化或重新安排。并且上述實(shí)施例可基于設(shè)計(jì)及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實(shí)施例混合搭配使用，即不同實(shí)施例中的技術(shù)特征可以自由組合形成更多的實(shí)施例。

綜上所述，本發(fā)明提供一種基于磁熒光復(fù)合納米粒子和全反射熒光的平面型光學(xué)微流控芯片，采用微流控芯片設(shè)計(jì)制備、全內(nèi)反射熒光光學(xué)檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)微量樣品中超低濃度物質(zhì)的自動(dòng)快速超靈敏檢測(cè)，一步操作、簡(jiǎn)單快捷。為了加快反應(yīng)速度和檢測(cè)靈敏度，本發(fā)明結(jié)合磁熒光納米粒子實(shí)現(xiàn)反應(yīng)的富集和分離，并結(jié)合納米粒子的放大效應(yīng)，提高靈敏度。此外，本發(fā)明采用特定角度凹槽設(shè)計(jì)的平面芯片結(jié)構(gòu)，通過(guò)磁熒光復(fù)合粒子的縱向分離與全反射相結(jié)合，可以無(wú)需洗滌，減少實(shí)驗(yàn)步驟，無(wú)需復(fù)雜的顯微系統(tǒng)，利于現(xiàn)場(chǎng)檢測(cè)。本發(fā)明的微流控芯片集成磁分離并結(jié)合全反射熒光模塊可以實(shí)現(xiàn)現(xiàn)場(chǎng)快速檢測(cè)。本發(fā)明結(jié)合了磁熒光復(fù)合粒子的微流控芯片不僅適用于蛋白分子等疾病標(biāo)志物，也適用于核酸分子、異質(zhì)體和細(xì)菌、病毒等物質(zhì)的快速定量檢測(cè)。

磁熒光復(fù)合納米粒子具有增敏、加速、抗干擾的三重作用：增加了熒光粒子的有效表面積，增加了靈敏度；在電磁模塊作用下，增加樣品中待測(cè)物捕獲幾率和檢測(cè)速度；反應(yīng)結(jié)束后，通過(guò)磁分離作用減少了洗滌步驟，降低了多余粒子的光干擾。入射光以大于全反射角度入射，激發(fā)產(chǎn)生的熒光可以在光學(xué)檢測(cè)區(qū)的正上方通過(guò)光學(xué)檢測(cè)元件檢測(cè)，在全反射角度和電磁模塊作用下，入射光和多余的熒光粒子對(duì)檢測(cè)沒(méi)有干擾，因此，可以獲得無(wú)干擾高靈敏光學(xué)信號(hào)。本發(fā)明的微流控芯片通過(guò)結(jié)合電控磁富集、磁分離和全反射熒光光學(xué)檢測(cè)技術(shù)，實(shí)現(xiàn)了樣品的快速反應(yīng)和分離，提高了靈敏度，簡(jiǎn)化了檢測(cè)步驟，有利于樣品中低濃度樣品的快速檢測(cè)。

應(yīng)注意，貫穿附圖，相同的元素由相同或相近的附圖標(biāo)記來(lái)表示。在以下描述中，一些具體實(shí)施例僅用于描述目的，而不應(yīng)該理解為對(duì)本發(fā)明有任何限制，而只是本發(fā)明實(shí)施例的示例。在可能導(dǎo)致對(duì)本發(fā)明的理解造成混淆時(shí)，將省略常規(guī)結(jié)構(gòu)或構(gòu)造。應(yīng)注意，圖中各部件的形狀和尺寸不反映真實(shí)大小和比例，而僅示意本發(fā)明實(shí)施例的內(nèi)容。

以上所述的具體實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。因此，在所附權(quán)利要求書(shū)的范圍內(nèi)，本發(fā)明可以有不是上述的其它實(shí)現(xiàn)方式。例如：磁粒子的外觀種類(lèi)、熒光材料的種類(lèi)、檢測(cè)器件類(lèi)型等。