專利名稱：發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種適用于發(fā)光分析的化學(xué)發(fā)光反應(yīng)/檢測池芯片，尤指一種發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片。
背景技術(shù)：
發(fā)光分析是分子發(fā)光光譜分析的簡稱。分子發(fā)光分為熒光、磷光和化學(xué)發(fā)光三種，其中熒光和磷光屬于光致發(fā)光?；鶓B(tài)分子吸收化學(xué)反應(yīng)中釋放的能量躍遷至激發(fā)態(tài)，處在激發(fā)態(tài)的分子以光輻射的形式返回基態(tài)則產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光?；诜肿影l(fā)光強(qiáng)度和被測物含量之間關(guān)系建立的分析方法叫發(fā)光分析法。由于發(fā)光分析法是直接進(jìn)行光子計(jì)量的方法，其靈敏度和選擇性一般都優(yōu)于吸光光度法，從而為無機(jī)物和有機(jī)物的痕量和超痕量分析提供了一個(gè)高靈敏度的研究手段。在藥物分析、免疫分析、生物活性物質(zhì)分析等領(lǐng)域得到迅速發(fā)展。由于化學(xué)發(fā)光(CL)現(xiàn)象一般比較短暫且隨時(shí)間變化較大，在使用間歇式手工操作時(shí)較難取得良好精度，流動注射分析系統(tǒng)(FIA)卻極適用于這類反應(yīng)。FI-CL分析系統(tǒng)保存了一般CL法的優(yōu)點(diǎn)同時(shí)具備FIA的一般優(yōu)點(diǎn)分析裝置簡單，操作方便，一般實(shí)驗(yàn)室可自行組裝；方法靈敏度高，一般在ng/mL-pg/mL數(shù)量級；線性范圍寬，反應(yīng)物的發(fā)光強(qiáng)度與待測物的濃度可在4-5個(gè)數(shù)量級范圍內(nèi)成線性關(guān)系；FI-CL顯著提高了分析結(jié)果的重現(xiàn)性。在FI-CL分析系統(tǒng)中，靈敏度的高低、測定結(jié)果的準(zhǔn)確程度都與流通池有直接關(guān)系，CL分析的流通池由玻璃管或透明塑料管制成螺旋型置于光電北增管前面，有時(shí)反應(yīng)管道與流通池合為一體。目前報(bào)道的CL的流通池有如下幾種。
(1)直通道式流通池Stieg和Nieman制作的直通道式流通池，試劑從流通池底部進(jìn)入，從流通池頂部流出(S.Stieg and T.A.Nieman，Experimental and theoretical considerations of flow cell design inanalytical chemi-luminescence，Anal.Chem.，1978，50，401-404)。該流通池的缺點(diǎn)是檢測靈敏度較低。
(2)螺旋型流通池Burguera和Townshend設(shè)計(jì)的螺旋型流通池極大地提高了化學(xué)發(fā)光檢測的靈敏度，為目前流動注射化學(xué)發(fā)光系統(tǒng)常用的流通池(J.L.Burguera and A.Townshend，F(xiàn)low injection analysisfor monitoring chemiluminescence reactions，Anal.Chim.Acta，1980，114，209-214)。該流通池的缺點(diǎn)是由于其采用的螺旋通道為要極細(xì)螺旋管，因而其制作工藝復(fù)雜，制造成本高，無法實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是為了克服現(xiàn)有的缺點(diǎn)而提供一種以標(biāo)準(zhǔn)光刻技術(shù)及微細(xì)加工技術(shù)為基礎(chǔ)，在基片上構(gòu)建流通池微通道，并將樣品及試劑通道與流通池一體化來形成發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片；該芯片的制作工藝簡便、成本低、可實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
本實(shí)用新型的目的可通過如下措施來實(shí)現(xiàn)一種發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片，包括基片和蓋板；在其中一基片上設(shè)流通池通道槽，在流通池通道槽的兩端分設(shè)進(jìn)液口和排液口；在另一基片上設(shè)有進(jìn)液通道槽及與其相連的進(jìn)液孔；將基片上的進(jìn)液口與基片上的進(jìn)液孔相對后，再將兩基片及其上的蓋板固定成一芯片。
所述的基片上的進(jìn)液口至少為一個(gè)，且其為盲孔。
所述的基片上的進(jìn)液孔至少為一個(gè)。
所述的基片上的進(jìn)液通道槽至少為兩條。
在任一進(jìn)液通道槽上還與至少一進(jìn)液通道槽相連。
所述的進(jìn)液通道槽為直線槽、曲線槽、折線槽、直線與曲線和/或折線相連的槽、曲線與曲線相連的槽、曲線與折線相連的槽及曲線與直線和折線相連的槽/中的一種。
所述的流通池通道槽為螺旋槽、直線槽、曲線槽、折線槽、直線與曲線和/或折線相連的槽、曲線與曲線相連的槽、曲線與折線相連的槽及曲線與直線和折線相連的槽/中的一種。
所述的基片和蓋板的材料選自玻璃、聚甲基丙稀酸甲脂(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等透明性高聚物。
本實(shí)用新型相比現(xiàn)有技術(shù)具有如下優(yōu)點(diǎn)本實(shí)用新型將化學(xué)發(fā)光流通池芯片化與現(xiàn)有化學(xué)發(fā)光流通池相比，具有體積小，化學(xué)試劑消耗量少，制作工藝簡單、制造成本低，易于微型化等優(yōu)點(diǎn)；尤其是由高分子材料制作的流通池芯片易于進(jìn)行批量生產(chǎn)，且成本極低。


圖1是本實(shí)用新型的結(jié)構(gòu)示意圖1-基片 2-基片 3-蓋板 4-流通池通道槽5-進(jìn)液通道槽 6-排液口 7-進(jìn)液口 7′-進(jìn)液孔圖2是本實(shí)用新型的基片1結(jié)構(gòu)示意圖圖3是本實(shí)用新型的基片2結(jié)構(gòu)示意圖圖4是本實(shí)用新型的安裝示意圖圖5是本實(shí)用新型的應(yīng)用實(shí)施例結(jié)構(gòu)示意圖具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型還將結(jié)合附圖對實(shí)施例作進(jìn)一步詳述參照圖1，一種發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片，包括基片1、2和蓋板3；在基片1上刻設(shè)螺旋型流通池通道槽4，在流通池通道槽4的螺旋線中心設(shè)進(jìn)液口7A，B，進(jìn)液口7為盲孔；螺旋線的另一端延伸至基片1邊緣成為排液口6C；在另一基片2上設(shè)有三條進(jìn)液通道槽5A2，B2，C1，其中B2，C1兩條進(jìn)液通道槽5在D處相連，在A2，B2進(jìn)液通道槽5端部的基片2上鉆有兩與其分別相連的進(jìn)液孔7′A1，B1；將基片1上的進(jìn)液口7A，B與基片2上的進(jìn)液孔7′A1，B1相對后，再將基片1和基片2及其上的蓋板3固定成一芯片。
本實(shí)用新型的工作原理如下樣品和發(fā)光試劑分別沿基片2的三個(gè)進(jìn)樣通道A2，B2，C1，經(jīng)A1-A、B1-B接口進(jìn)入流通池芯片，在基片1的交叉處O匯合，然后在整個(gè)螺旋管中反應(yīng)發(fā)光，光信號被置于其下的光電倍增管或者其它測光裝置所接收，而反應(yīng)后的廢液由基片1上的出口通道C排出。根據(jù)發(fā)光試劑所需的混合時(shí)間，對基片2右通道交叉口D至入口B1的距離進(jìn)行調(diào)節(jié)，可通過彎曲該段通道來達(dá)到長時(shí)間混合的要求。
本實(shí)用新型的具體制作方法以下述實(shí)施例來說明實(shí)施例1基片1的制作玻璃板首先在煮沸的按H2SO4∶H2O2的體積比4∶1中清洗，再依次用丙酮、酒精、高純水進(jìn)行超聲波清洗各10分鐘。然后進(jìn)行真空鍍膜，鍍上150nm的鉻膜，再進(jìn)行感光膠涂敷，該感光膠為正性膠，600轉(zhuǎn)/分鐘，2分鐘，厚度1微米左右，在95℃下預(yù)烘半小時(shí)，冷卻，將帶有基片1設(shè)計(jì)圖的掩膜膠片置于光刻膠上，紫外曝光90秒，其波長365nm，顯影2分鐘，然后再在100℃下烘半小時(shí)。在室溫下用鉻膜刻蝕液，其中硫酸鈰∶高氯酸∶水＝50克15毫升∶300毫升，腐蝕鉻膜，然后用水沖洗干凈。用0.4M HF/0.4M NH4F腐蝕硼硅玻璃，腐蝕速度為6微米/小時(shí)。刻蝕20小時(shí)后，水洗，丙酮洗，用鉻膜刻蝕液除去鉻膜。即為基片1。通道寬度上底640微米，下底400微米，深度120微米，從交叉口O至出口C的通道長為23厘米。
基片2的制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高純水進(jìn)行超聲波清洗各10分鐘。然后進(jìn)行真空鍍膜，鍍上150nm的鉻膜，再進(jìn)行感光膠涂敷PMER正性膠，600轉(zhuǎn)/分鐘，2分鐘，厚度1微米左右，在95℃下預(yù)烘半小時(shí)，冷卻，將帶有基片2設(shè)計(jì)圖的掩膜膠片置于光刻膠上，紫外曝光90秒，其波長365nm，顯影2分鐘，然后再在100℃下烘半小時(shí)。在室溫下用鉻膜刻蝕液，其中硫酸鈰∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升腐蝕鉻膜，然后用水沖洗干凈。用0.4M HF/0.4M NH4F腐蝕硼硅玻璃，腐蝕速度為6微米/小時(shí)?？涛g20小時(shí)后，水洗，丙酮洗，用鉻膜刻蝕液除去鉻膜。即為基片2。然后用微型臺鉆在基片2的進(jìn)液通道5的一端打孔，鉆頭為1毫米的金剛鉆頭，孔徑為1毫米，作為進(jìn)液通道5與螺旋通道4的接口。
蓋板3的制作與基片同樣材料同樣尺寸的干凈玻璃片。
最后鍵合將基片1、基片2與蓋板3在H2SO4∶H2O2(4∶1)、H2O∶H2O2∶NH4OH(50∶10∶1)、H2O∶H2O2∶HCl(5∶1∶1)中超聲波清洗10分鐘，用氮?dú)獯蹈桑瑢⑺Ａ?含二氧化硅35-38％，氧化納17-19％，少量氧化鈣)用甩膠機(jī)均勻涂敷于蓋板表面及基片2背面(轉(zhuǎn)速約2000轉(zhuǎn)/分鐘，涂敷20秒)，然后將三片合攏，在氮?dú)猸h(huán)境下加熱至80℃并保持1小時(shí)左右。得到微結(jié)構(gòu)參數(shù)等于上述蓋板和基片的化學(xué)發(fā)光流通池芯片。
實(shí)施例2基片1玻璃陽模板制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高純水進(jìn)行超聲波清洗(各10分鐘)。然后進(jìn)行真空鍍膜，鍍上150nm的鉻膜，再進(jìn)行感光膠涂敷PMER正性膠，600轉(zhuǎn)/分鐘，2分鐘，厚度1微米左右，在95℃下預(yù)烘半小時(shí)，冷卻，將帶有基片1設(shè)計(jì)圖的掩膜膠片(與玻璃流通池芯片所用掩膜反色)置于光刻膠上，紫外曝光90秒，其波長365nm，顯影2分鐘，然后再在100℃下烘半小時(shí)。在室溫下用鉻膜刻蝕液，其中硫酸鈰∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升，腐蝕鉻膜，然后用水沖洗干凈。用0.4MHF/0.4MNH4F腐蝕硼硅玻璃，腐蝕速度為6微米/小時(shí)?？涛g二十個(gè)小時(shí)后，水洗，丙酮洗，用鉻膜刻蝕液除去鉻膜。即為帶有凸形微通道圖形的基片1陽模。通道寬度上底360微米，下底600微米，高度120微米，從交叉口O至出口C通道長為23厘米。
本體聚合合成PMMA芯片基片1將提純后的甲基丙烯甲脂與引發(fā)劑，一般為過氧化苯甲?；蚺嫉惗∏?，按1000∶5混合后，在85-90℃預(yù)聚合50分鐘左右，迅速冷卻至室溫，真空脫氣30分鐘，然后澆鑄到步驟(1)的陽模上，在45℃聚合12小時(shí)，然后升溫至95℃聚合2小時(shí)，緩慢冷卻至40℃左右后脫模，得PMMA流通池芯片基片1，通道尺寸對應(yīng)于陽模板。
基片2玻璃陽模板制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高純水進(jìn)行超聲波清洗各10分鐘。然后進(jìn)行真空鍍膜，鍍上150nm的鉻膜，再進(jìn)行感光膠涂敷PMER正性膠，600轉(zhuǎn)/分鐘，2分鐘，厚度1微米左右，在95℃下預(yù)烘半小時(shí)，冷卻，將帶有基片2設(shè)計(jì)圖的掩膜膠片與玻璃流通池芯片所用掩膜反色置于光刻膠上，紫外曝光90秒，其波長365nm，顯影2分鐘，然后再在100℃下烘半小時(shí)。在室溫下用鉻膜刻蝕液，其中硫酸鈰∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升，腐蝕鉻膜，然后用水沖洗干凈。用0.4MHF/0.4MNH4F腐蝕硼硅玻璃，腐蝕速度為6微米/小時(shí)?？涛g二十個(gè)小時(shí)后，水洗，丙酮洗，用鉻膜刻蝕液除去鉻膜。即為帶有凸形微通道圖形的基片2陽模板。
本體聚合合成PMMA芯片基片2將提純后的MMA與引發(fā)劑，一般為過氧化苯甲?；蚺嫉惗∏?，按1000∶5混合后，在85-90℃預(yù)聚合50分鐘左右，迅速冷卻至室溫，真空脫氣30分鐘，然后澆鑄到步驟(3)的陽模上(微型不銹鋼柱放置于相應(yīng)位置)，在45℃聚合12小時(shí)，然后升溫至95℃聚合2小時(shí)，緩慢冷卻至40℃左右后脫模，得PMMA流通池芯片基片2，通道尺寸對應(yīng)于基片2陽模板?；?也可用微型臺鉆打孔。
蓋板3的制作將模板換為光潔玻璃板，采用與本題聚合PMMA基片相同的方法合成蓋片。
最后鍵合將基片1、基片2與蓋板3對齊合攏，在110℃鍵合2小時(shí)，即成PMMA流通池芯片，通道寬度上底600微米，下底360微米，高度120微米，從螺旋通道交叉口至出口的通道長為23厘米。
實(shí)施例3基片1玻璃陽模板制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高純水進(jìn)行超聲波清洗各10分鐘。然后進(jìn)行真空鍍膜，鍍上150nm的鉻膜，再進(jìn)行感光膠涂敷PMER正性膠，600轉(zhuǎn)/分鐘，2分鐘，厚度1微米左右，在95℃下預(yù)烘半小時(shí)，冷卻，將帶有基片1設(shè)計(jì)圖的掩膜膠片與玻璃流通池芯片所用掩膜反色置于光刻膠上，紫外曝光90秒，其波長365nm，顯影2分鐘，然后再在100℃下烘半小時(shí)。在室溫下用鉻膜刻蝕液，其中硫酸鈰∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升，腐蝕鉻膜，然后用水沖洗干凈。用0.4MHF/0.4MNH4F腐蝕硼硅玻璃，腐蝕速度為6微米/小時(shí)?？涛g20小時(shí)后，水洗，丙酮洗，用鉻膜刻蝕液除去鉻膜。即為帶有凸形微通道圖形的基片1陽模。通道寬度上底360微米，下底600微米，高度120微米，從交叉口O至出口C通道長為23厘米。
本體聚合合成PDMS芯片基片1將PDMS單體與引發(fā)劑(Sylgard184，Dow Coming，Midland，MI)按重量比10∶1混合，澆注于步驟(1)的陽模板上，在65℃聚合1小時(shí)左右，冷卻，剝離模板即得PDMS流通池芯片基片1。
基片2玻璃陽模板制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高純水進(jìn)行超聲波清洗各10分鐘。然后進(jìn)行真空鍍膜，鍍上150nm的鉻膜，再進(jìn)行感光膠涂敷(PMER正性膠，600轉(zhuǎn)/分鐘，2分鐘，厚度1微米左右)，在95℃下預(yù)烘半小時(shí)，冷卻，將帶有基片2設(shè)計(jì)圖的掩膜膠片(與玻璃流通池芯片所用掩膜反色)置于光刻膠上，紫外曝光90秒(波長365nm)，顯影2分鐘，然后再在100℃下烘半小時(shí)。在室溫下用鉻膜刻蝕液(硫酸鈰∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升)腐蝕鉻膜，然后用水沖洗干凈。用0.4MHF/0.4MNH4F腐蝕硼硅玻璃，腐蝕速度為6微米/小時(shí)。刻蝕20小時(shí)后，水洗，丙酮洗，用鉻膜刻蝕液除去鉻膜。即為帶有凸形微通道圖形的基片2陽模板。
本體聚合合成PDMS芯片基片2將PDMS單體與引發(fā)劑(Sylgard184，Dow Coming，Midland，MI)按重量比10∶1混合，澆注于步驟(3)的陽模板上(微型不銹鋼柱置于相應(yīng)位置)，在65℃聚合1小時(shí)左右，冷卻，剝離模板即得PDMS基片2，通道尺寸對應(yīng)于基片2陽模板?；?也可用微型臺鉆打孔。
蓋板3制作將模板換為光潔玻璃板，采用與本題聚合PPDMS基片相同的方法合成蓋片。
最后鍵合基片1、基片2與蓋板3用乙醇洗干凈，用氬氣吹干，放于空氣等離子器中氧化1分鐘后，立即將兩片合攏，蓋片與基片即牢固地結(jié)合在一起，制成PDMS流通池芯片，或利用PDMS材料的粘性室溫下加一定壓力進(jìn)行可逆鍵合，即成PMMA流通池芯片，通道寬度上底600微米，下底360微米，高度120微米，從螺旋通道交叉口O至出口C的通道長為23厘米。
使用實(shí)施例1所制作的玻璃流通池進(jìn)行發(fā)光分析實(shí)驗(yàn)。體系為KHSO4/CoSO4，測定物質(zhì)為熒光性有機(jī)化合物(如圖2)。所用的發(fā)光反應(yīng)體系可以參考相關(guān)的文獻(xiàn)(J.-M.Lin，M.Yamada，Chemiluminescent reaction of fluorescent organic compounds withKHSO5using cobalt(II)as catalyst and its first application to molecularimprinting，Anal.Chem.，2000，72，1148-1155)。
使用該微芯片流通池所得靈敏度基本與目前通用的管式螺旋型流通池相同，測得熒光性化合物的檢測限如表1所示。表1采用圖2的流動注射化學(xué)發(fā)光體系測定熒光性有機(jī)化合物的結(jié)果有機(jī)化合物檢測限(M)(S/N＝3)芘 5×10-81-硝基芘 2×10-8羅丹明6G 1×10-8菲 7×10-8
權(quán)利要求1.一種發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片，包括基片(1)、(2)和蓋板(3)；其特征在于在一基片(1)上設(shè)流通池通道槽(4)，在流通池通道槽(4)的兩端分設(shè)進(jìn)液口(7)和排液口(6)；在另一基片(2)上設(shè)有進(jìn)液通道槽(5)及與其相連的進(jìn)液孔(7′)；將基片(1)上的進(jìn)液口(7)與基片(2)上的進(jìn)液孔(7′)相對后，再將基片(1)和基片(2)及其上的蓋板(3)固定成一芯片。
2.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片，其特征在于所述的基片(1)上的進(jìn)液口(7)至少為一個(gè)，且其為盲孔。
3.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片，其特征在于所述的基片(2)上的進(jìn)液孔(7′)至少為一個(gè)。
4.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片，其特征在于所述的基片(2)上的進(jìn)液通道槽(5)至少為兩條。
5.如權(quán)利要求1或4所述的發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片，其特征在于在任一進(jìn)液通道槽(5)上還與至少一進(jìn)液通道槽(5)相連。
6.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片，其特征在于所述的進(jìn)液通道槽(5)為螺旋槽、直線槽、曲線槽、折線槽、直線與曲線和/或折線相連的槽、曲線與曲線相連的槽、曲線與折線相連的槽及曲線與直線和折線相連的槽/中的一種。
7.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片，其特征在于所述的流通池通道槽(4)為螺旋槽、直線槽、曲線槽、折線槽、直線與曲線和/或折線相連的槽、曲線與曲線相連的槽、曲線與折線相連的槽及曲線與直線和折線相連的槽/中的一種。
8.如權(quán)利要求1所述的發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片，其特征在于所述的基片(1)、(2)和蓋板(3)的材料選自玻璃、聚甲基丙稀酸甲脂或者聚二甲基硅氧烷 透明性高聚物。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種發(fā)光分析用流動注射化學(xué)發(fā)光流通池芯片，該芯片是由三片組成，其中一基片刻設(shè)流通池通道槽，在流通池通道槽的兩端分設(shè)進(jìn)液口和排液口，另一基片上刻設(shè)進(jìn)液通道槽及與其相連的進(jìn)液孔，將兩基片的進(jìn)液口與進(jìn)液孔相對后，再將兩基片及蓋板固定形成芯片；本實(shí)用新型的制作工藝簡單、成本低、體積小、牢固穩(wěn)定，易于微型化，且化學(xué)試劑消耗量少；特別是采用高分子材料制作流通池后，更易實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。
文檔編號G01N21/64GK2549458SQ0223806
公開日2003年5月7日 申請日期2002年7月1日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月1日
發(fā)明者林金明, 蘇榮國 申請人:中國科學(xué)院生態(tài)環(huán)境研究中心