專利名稱：一種對(duì)單一顆粒物進(jìn)行多功能檢測(cè)的微流控芯片裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是關(guān)于在微流控芯片上實(shí)現(xiàn)對(duì)單一顆粒物進(jìn)行在線檢測(cè)的集成熒光顯微成像、化學(xué)發(fā)光和激光誘導(dǎo)熒光的多功能檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
微全分析系統(tǒng)(μTAS)的思想是在20世紀(jì)90年代初提出的。其核心思想是將整個(gè)實(shí)驗(yàn)室的功能集成到方寸大小的平臺(tái)上，使之微型化、自動(dòng)化、高度集成化和便攜化。這種體積小、集成便攜式的“芯片上的實(shí)驗(yàn)室”包括了常用的分析檢測(cè)中所需要的功能，包括進(jìn)樣、預(yù)處理、分離、檢測(cè)等，不僅能極大地減少分析時(shí)間和樣品用量，而且為實(shí)地采樣、在線檢測(cè)、過(guò)程控制等特殊實(shí)驗(yàn)工作提供了極大的方便。所以，微全分析系統(tǒng)在分析儀器和分析科學(xué)領(lǐng)域產(chǎn)生了重大影響，是目前的研究熱點(diǎn)，并引導(dǎo)分析技術(shù)向著微型化、集成化和便攜化的趨勢(shì)發(fā)展。在微全分析系統(tǒng)領(lǐng)域里，微流控芯片是最主要的研究方向，利用微加工工藝在玻璃或者高聚物材料上制作出微通道、微閥、微反應(yīng)器、微檢測(cè)器等功能單元，從而構(gòu)成一個(gè)可以獨(dú)立運(yùn)行的微型檢測(cè)系統(tǒng)。
對(duì)單一顆粒物進(jìn)行的研究是分析化學(xué)、環(huán)境化學(xué)、生物學(xué)等領(lǐng)域的重要研究?jī)?nèi)容。通過(guò)使用微流控芯片對(duì)單細(xì)胞等進(jìn)行的研究已經(jīng)比較深入地展開(kāi)，并取得了很多的成果，但是對(duì)于其他的單一顆粒物的研究幾乎還沒(méi)有開(kāi)展。目前在分析化學(xué)和環(huán)境化學(xué)中，單一顆粒物的研究主要集中在分析單一顆粒物的組成和含量上。使用的儀器主要有電子探針、激光顯微質(zhì)譜、質(zhì)子誘導(dǎo)X射線熒光、飛行時(shí)間二次離子質(zhì)譜儀(TOF-SIMS)等。以上這些研究手段只能給出顆粒物上所含物質(zhì)的成分，并不能對(duì)顆粒物內(nèi)部各種物質(zhì)的分布以及單一顆粒物上各種物質(zhì)的擴(kuò)散過(guò)程進(jìn)行研究。目前研究的難點(diǎn)主要有兩個(gè)方面(1)對(duì)單一顆粒物的操作是很困難的。目前研究的單一顆粒物的直徑一般在幾十到幾百微米之間，使用一般的儀器和方法很難對(duì)其進(jìn)行選擇、移動(dòng)、定位等操作。(2)單一顆粒物含有的化學(xué)物質(zhì)極其微量，使用通常的檢測(cè)手段一般不能夠?qū)Υ郎y(cè)物質(zhì)進(jìn)行有效的檢測(cè)。
本發(fā)明通過(guò)使用微流控芯片來(lái)實(shí)現(xiàn)對(duì)單一顆粒物進(jìn)行移動(dòng)和定位，并且使用的微流控芯片結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，制作方便，成本低廉，可以重復(fù)使用。在采用的檢測(cè)手段上，利用微流控芯片體積小的特點(diǎn)，可以同時(shí)使用三種高靈敏度的檢測(cè)手段，包括熒光顯微成像、激光誘導(dǎo)熒光和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)法。熒光顯微成像可以實(shí)時(shí)觀測(cè)待測(cè)物在顆粒物內(nèi)部的分布情況，激光誘導(dǎo)熒光和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)法都具有極高的靈敏度，兩者相互補(bǔ)充可以對(duì)多種化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行有效的檢測(cè)。使用微流控芯片并結(jié)合三種高靈敏度的檢測(cè)方法，可以有效研究單一顆粒物內(nèi)部的各種組分及其分布，并且可以分析待測(cè)物在不同溶劑作用下的洗脫過(guò)程從而研究其動(dòng)力學(xué)機(jī)理。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于利用化學(xué)加工手段制作出結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單的對(duì)單一顆粒物進(jìn)行多功能檢測(cè)的微流控芯片裝置，將其用于單一顆粒物的分析和檢測(cè)。該裝置的微流控芯片的通道采用粗細(xì)不同的兩部分，顆粒物從通道的粗通道部分的一端引入，在注射泵的驅(qū)動(dòng)下在粗通道部分中遷移，到達(dá)粗通道部分末端時(shí)被攔截并定位在該的末端。由于微流控芯片本身的體積很小，可以在其周圍的空間集成多種檢測(cè)器。本發(fā)明中使用了三種檢測(cè)方法熒光顯微成像、激光誘導(dǎo)熒光和化學(xué)發(fā)光檢測(cè)法。不僅可以對(duì)顆粒物含有的化學(xué)物質(zhì)進(jìn)行二維成像研究，還可以通過(guò)使用不同的溶劑將顆粒物內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)洗脫下來(lái)進(jìn)行研究，從而研究脫附的動(dòng)力學(xué)。本發(fā)明中使用的微流控芯片具有結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，易于批量加工，可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。三種檢測(cè)手段同時(shí)使用，可以對(duì)顆粒物進(jìn)行多種模式的研究從而準(zhǔn)確和全面地進(jìn)行分析檢測(cè)。
本發(fā)明的技術(shù)方案如下本發(fā)明提供的對(duì)單一顆粒物進(jìn)行多功能檢測(cè)的微流控芯片裝置，包括一基片1；所述基片1的上表面上設(shè)置一水平凹槽，該水平凹槽由相互連通的第一部分水平凹槽11和第二部分水平凹槽12組成，所述第一部分水平凹槽11的截面面積為0.03-0.08mm2，所述第二部分水平凹槽12的截面面積為0.002-0.004mm2；
設(shè)置在所述基片1上表面上的所述水平凹槽一側(cè)且與所述水平凹槽垂直的內(nèi)裝光纖的第一垂向凹槽13，所述第三垂向凹槽13的內(nèi)端距所述第二水平凹槽12的槽邊0.15-0.2mm；設(shè)置在所述基片1上表面上的所述水平凹槽另一側(cè)且與所述水平凹槽垂直相通的第二垂向凹槽14；所述第二垂向凹槽14的截面面積為0.08-0.1mm2；設(shè)置在所述第一部分水平凹槽11外端處的與所述第一部分水平凹槽11相通的圓筒型進(jìn)液池112；設(shè)置在所述第二部分水平凹槽12外端處且與第二部分水平凹槽12相通的圓筒型出液池122；設(shè)置在所述第二垂向凹槽14外端部處且與所述第二垂向凹槽14相通的圓筒型發(fā)光試劑進(jìn)樣池142；一緊密貼合于所述基片1上表面上且與所述基片1尺寸相同的蓋板；在所述蓋板上與所述圓筒型進(jìn)液池112和圓筒型出液池122以及圓筒型發(fā)光試劑池142的相對(duì)應(yīng)處分別設(shè)有通孔，所述通孔上分別連接進(jìn)液管111、出液管121以及發(fā)光試劑進(jìn)樣管141；一激光器3及一光電倍增管4；所述激光器3與所述第一垂向凹槽13共軸，所述裝在所述第一垂向凹槽13的光纖將激光器3輸出的激光引入到微流控芯片裝置中；所述光電倍增管4配置有濾光片并位于所述基片1的下方，其安放方向和光纖的引入方向正交；一帶有CCD的熒光顯微鏡2；所述帶有CCD的熒光顯微鏡2位于所述第一部分水平凹槽11與所述第二部分水平凹槽12連接處正上方。
所述的基片為玻璃基片或硅基基片。
所述水平凹槽的第一部分水平凹槽11和第二部分水平凹槽12分別為方形截面的方形凹槽或半圓形截面的半圓形凹槽。
所述垂向第一凹槽13為方形截面的方形凹槽或半圓形截面的半圓形凹槽。
所述的第二垂向凹槽14為截面為方形的方形凹槽或截面為半圓形的半圓形凹槽。
所述圓筒型進(jìn)液池112、圓筒型出液池122和圓筒型發(fā)光試劑進(jìn)樣池142的直徑皆為1mm，深度皆為0.5mm。
本發(fā)明的對(duì)單一顆粒物進(jìn)行多功能檢測(cè)的微流控芯片裝置具體制做如下1、基片設(shè)計(jì)為了將單一顆粒物固定在微流控芯片中的某一位置，需要將通道(凹槽)加工成特殊結(jié)構(gòu)。本發(fā)明使用的是將凹槽的不同部位加工成內(nèi)徑不同的管道，從而在粗通道中引入顆粒物并定位在粗細(xì)通道的交界處。為了使用激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)法，在通道的側(cè)面設(shè)計(jì)了一條與主通道不相聯(lián)的通道，用于將光纖插入。為了使用化學(xué)發(fā)光檢測(cè)法，在主通道的另一側(cè)設(shè)計(jì)了與主通道相通的通道用于引入化學(xué)發(fā)光試劑。
2、基片的制作1)掩膜的制作用Adobe Illustrator CS畫(huà)圖軟件設(shè)計(jì)光刻掩膜，掩膜上的水平凹槽由第一部分水平凹槽11和第二部分水平凹槽12組成，位于水平凹槽軸向兩側(cè)的第一垂向凹槽13和第二垂向凹槽14；用激光照排機(jī)輸出掩膜膠片。
2)光刻在暗室中，將掩膜覆蓋在勻膠鉻版上并壓緊，置于紫外燈下曝光，經(jīng)過(guò)顯影和清洗，掩膜上的圖形就被轉(zhuǎn)移到了鉻版的光膠層上。將鉻版放入烘箱中加熱來(lái)加固光刻膠。
3)濕法刻蝕室溫下將曝光后的鉻版放入鉻刻蝕液中，腐蝕沒(méi)有光膠層保護(hù)的鉻層，高純水沖洗干凈后，烘干。室溫下用玻璃刻蝕液刻蝕通道。當(dāng)?shù)诙糠炙桨疾?2(細(xì)通道)達(dá)到所要求的尺寸后，用透明膠帶將第二部分水平凹槽12保護(hù)起來(lái)，將基片1轉(zhuǎn)移到高濃度的刻蝕液中繼續(xù)刻蝕，直到第一部分水平凹槽11符合設(shè)計(jì)要求并且光纖通道能夠容納光纖時(shí)為止?？涛g完成后，依次除去殘存的光膠層和鉻層，并用高純水沖洗干凈得到玻璃基片1。
4)打孔在基片1上的水平凹槽的兩端位置用微型臺(tái)鉆分別打孔，制做第一儲(chǔ)液池112、第二儲(chǔ)液池122，在基片1上的第二垂向凹槽14的外端位置處用微型臺(tái)鉆打孔，制做第三儲(chǔ)液池142。
5)熱鍵合將基片1和蓋板清洗后，放入濃H2SO4/H2O2的混合溶液中，加熱煮沸。待冷卻后用去離子水沖洗至玻璃片表面呈中性。在去離子水中將兩片合攏壓緊后取出，吹干后將合攏的玻璃片放入馬弗爐進(jìn)行熱鍵合。
3、組裝為了將顆粒物引入通道以及將各種溶液引入，分別在第一儲(chǔ)液池112、第二儲(chǔ)液池122和第三儲(chǔ)液池142處固定連接進(jìn)液管111、出液管12以及發(fā)光試劑進(jìn)樣管141。本發(fā)明中同時(shí)使用了三種檢測(cè)手段，分別需要相關(guān)的儀器和管路配套使用。熒光顯微成像2只需配置熒光顯微鏡即可進(jìn)行檢測(cè)。不使用汞燈光源時(shí)可以作為普通的顯微鏡用來(lái)觀察顆粒物。激光誘導(dǎo)熒光需要一個(gè)激光器作為激光光源激發(fā)光；第一垂向凹槽13內(nèi)裝光纖，光纖將激光器3輸出的激光引入到芯片裝置中；檢測(cè)器使用光電倍增管4，并且需要配置相應(yīng)的濾光片，所述光電倍增管4安放的方向和光纖的引入方向正交。化學(xué)發(fā)光檢測(cè)不需要光源，只需向通道中引入化學(xué)發(fā)光試劑即可進(jìn)行檢測(cè)，以基片為中心，將各檢測(cè)器和相關(guān)設(shè)備合理的安放在基片周圍，最大化利用空間。裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖如附圖2所示。
4、工作流程和原理使用注射泵將含有顆粒物的載液從進(jìn)液管111的進(jìn)樣口送入基片1的第一部分水平凹槽11，使單個(gè)顆粒物固定在第一部分水平凹槽11和第二部分水平凹槽12的交界處；可以使用顯微鏡觀察顆粒物的形貌；啟動(dòng)熒光顯微鏡2的汞燈光源，進(jìn)行熒光顯微成像的檢測(cè)；從第二垂向凹槽14的進(jìn)樣口引入相應(yīng)的化學(xué)發(fā)光試劑溶液，可以觀察顆粒物熒光成像的變化；啟動(dòng)激光器3并配合光電倍增管4，可以進(jìn)行激光誘導(dǎo)熒光的檢測(cè)；顆粒物含有的化學(xué)物質(zhì)被特定溶液洗脫后流動(dòng)至激光照射處，激發(fā)出熒光，通過(guò)濾光片濾除激發(fā)光，被光電倍增管檢測(cè)到熒光信號(hào)；化學(xué)發(fā)光信號(hào)同樣由光電倍增管檢測(cè)，不同之處在于不需要使用濾光片。化學(xué)發(fā)光試劑從第二垂向凹槽14引入后，在激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)點(diǎn)之后與主通道中的液體混合并產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光信號(hào)，被光電倍增管檢測(cè)。
在本發(fā)明中，可以依次使用三種檢測(cè)手段對(duì)單一顆粒物進(jìn)行研究。通過(guò)合理的設(shè)計(jì)和巧妙的安排，可以使三種手段相對(duì)獨(dú)立，避免了相互干擾，同時(shí)也可以節(jié)省空間，充分利用儀器設(shè)備的性能。不同的檢測(cè)手段具有不同的功能，可以從不同的方面對(duì)單一顆粒物進(jìn)行研究，從而得到比較全面和系統(tǒng)的結(jié)果。
芯片設(shè)計(jì)與制作的具體實(shí)施方式


圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1玻璃芯片的制作1)掩膜設(shè)計(jì)掩膜膠片上通道的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)如附圖1A所示。主通道為粗細(xì)相連，寬度分別為150μm和80μm，側(cè)通道為80μm，光纖通道寬度設(shè)計(jì)為120μm。如果研究對(duì)象的尺寸發(fā)生變化，可以相應(yīng)修改通道的設(shè)計(jì)寬度。
2)基片1的制作將掩膜膠片置于63mm×63mm×1.5mm的勻膠鉻版上并壓緊，使用波長(zhǎng)365nm的紫外燈曝光180秒，然后在0.5％的氫氧化鈉顯影液中顯影30秒。用去離子水清洗后，在100℃下烘干半小時(shí)。在室溫下用鉻刻蝕液(硫酸鈰銨∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升)去除鉻層，然后用高純水沖洗干凈并烘干。用0.5M HF/0.5M NH4F玻璃刻蝕劑腐蝕裸露的玻璃，刻蝕一段時(shí)間后，在體式顯微鏡下測(cè)量通道寬度。通道截面為半圓形，當(dāng)細(xì)通道直徑達(dá)到100μm后，用透明膠帶將細(xì)通道保護(hù)起來(lái)，將基片轉(zhuǎn)移到高濃度的1M HF/1MNH4F腐蝕劑中繼續(xù)刻蝕，直到粗通道直徑為350μm并且光纖通道能容納光纖時(shí)停止刻蝕。再依次用丙酮、鉻刻蝕液除去殘余光膠層和鉻層，得到具有通道結(jié)構(gòu)的玻璃基片。用微型臺(tái)鉆打孔，鉆頭為1mm的金剛鉆頭，孔的直徑即為液池直徑為1mm。得到的玻璃基片的結(jié)構(gòu)和尺寸如附圖1B和1C所示。
3)蓋板的制作裁取一塊與基片同樣尺寸的勻膠鉻版，分別使用丙酮和鉻刻蝕液除去光膠層和鉻層，即得玻璃蓋板。
4)將基片1和蓋板依次在乙醇和去離子水中超聲清洗10min后，放入濃H2SO4/H2O2(3∶1，V∶V)的混合溶液中，加熱煮沸半小時(shí)。待冷卻后，將其取出并用去離子水沖洗至玻璃片表面呈中性。在去離子水中將兩片合攏壓緊后取出，吹干后將合攏的玻璃片平放在一塊氟化鈣晶體墊板上，基片在上，蓋板在下，然后放入馬弗爐進(jìn)行熱鍵合。馬弗爐的升溫程序?yàn)橐?5℃/min的升溫速度從室溫升到550℃，在550℃恒溫半小時(shí)；以1℃/min的升溫速度從550℃升到610℃，在610℃恒溫半小時(shí)；以1℃/min的升溫速度從610℃升到635℃，在635℃恒溫半小時(shí)；以1℃/min的升溫速度從635℃升到650℃，在650℃恒溫6小時(shí)；然后自然降溫。對(duì)于一個(gè)加熱循環(huán)后沒(méi)有鍵合好的地方，可通過(guò)施加重物來(lái)增加壓力，再進(jìn)行一個(gè)加熱循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)完全鍵合。
實(shí)施例2玻璃芯片的制作1)掩膜設(shè)計(jì)掩膜膠片上通道的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)如附圖1A所示。主通道為粗細(xì)相連，寬度分別為120μm和60μm，側(cè)通道為80μm，光纖通道寬度設(shè)計(jì)為120μm。如果研究對(duì)象的尺寸發(fā)生變化，可以相應(yīng)修改通道的設(shè)計(jì)寬度。
2)基片1的制作將掩膜膠片置于63mm×63mm×1.5mm的勻膠鉻版上并壓緊，使用波長(zhǎng)365nm的紫外燈曝光180秒，然后在0.5％的氫氧化鈉顯影液中顯影30秒。用去離子水清洗后，在100℃下烘干半小時(shí)。在室溫下用鉻刻蝕液(硫酸鈰銨∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升)去除鉻層，然后用高純水沖洗干凈并烘干。用0.5M HF/0.5M NH4F玻璃刻蝕劑腐蝕裸露的玻璃，刻蝕一段時(shí)間后，在體式顯微鏡下測(cè)量通道寬度。通道截面為矩形，當(dāng)細(xì)通道寬度達(dá)到80μm后，用透明膠帶將細(xì)通道保護(hù)起來(lái)，將基片轉(zhuǎn)移到高濃度的1M HF/1M NH4F腐蝕劑中繼續(xù)刻蝕，直到粗通道寬度為280μm并且光纖通道能容納光纖時(shí)停止刻蝕。再依次用丙酮、鉻刻蝕液除去殘余光膠層和鉻層，得到具有通道結(jié)構(gòu)的玻璃基片。用微型臺(tái)鉆打孔，鉆頭為1mm的金剛鉆頭，孔的直徑即為液池直徑為1mm。得到的玻璃基片的結(jié)構(gòu)和尺寸如附圖1B和1C所示。粗通道和細(xì)通道的深度分別為100μm和30μm，光纖通道深160μm。
3)蓋板的制作裁取一塊與基片同樣尺寸的勻膠鉻版，分別使用丙酮和鉻刻蝕液除去光膠層和鉻層，即得玻璃蓋板。
4)將基片1和蓋板依次在乙醇和去離子水中超聲清洗10min后，放入濃H2SO4/H2O2(3∶1，V∶V)的混合溶液中，加熱煮沸半小時(shí)。待冷卻后，將其取出并用去離子水沖洗至玻璃片表面呈中性。在去離子水中將兩片合攏壓緊后取出，吹干后將合攏的玻璃片平放在一塊氟化鈣晶體墊板上，基片在上，蓋板在下，然后放入馬弗爐進(jìn)行熱鍵合。馬弗爐的升溫程序?yàn)橐?5℃/min的升溫速度從室溫升到550℃，在550℃恒溫半小時(shí)；以1℃/min的升溫速度從550℃升到610℃，在610℃恒溫半小時(shí)；以1℃/min的升溫速度從610℃升到635℃，在635℃恒溫半小時(shí)；以1℃/min的升溫速度從635℃升到650℃，在650℃恒溫6小時(shí)；然后自然降溫。對(duì)于一個(gè)加熱循環(huán)后沒(méi)有鍵合好的地方，可通過(guò)施加重物來(lái)增加壓力，再進(jìn)行一個(gè)加熱循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)完全鍵合。
實(shí)施例3玻璃芯片的制作1)掩膜設(shè)計(jì)掩膜膠片上通道的結(jié)構(gòu)及尺寸設(shè)計(jì)如附圖1A所示。主通道為粗細(xì)相連，寬度分別為180μm和100μm，側(cè)通道為100μm，光纖通道寬度設(shè)計(jì)為120μm。如果研究對(duì)象的尺寸發(fā)生變化，可以相應(yīng)修改通道的設(shè)計(jì)寬度。
2)基片1的制作將掩膜膠片置于63mm×63mm×1.5mm的勻膠鉻版上并壓緊，使用波長(zhǎng)365nm的紫外燈曝光180秒，然后在0.5％的氫氧化鈉顯影液中顯影30秒。用去離子水清洗后，在100℃下烘干半小時(shí)。在室溫下用鉻刻蝕液(硫酸鈰銨∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升)去除鉻層，然后用高純水沖洗干凈并烘干。用0.5M HF/0.5M NH4F玻璃刻蝕劑腐蝕裸露的玻璃，刻蝕一段時(shí)間后，在體式顯微鏡下測(cè)量通道寬度。通道截面為半圓形，當(dāng)細(xì)通道直徑達(dá)到130μm后，用透明膠帶將細(xì)通道保護(hù)起來(lái)，將基片轉(zhuǎn)移到高濃度的1M HF/1MNH4F腐蝕劑中繼續(xù)刻蝕，直到粗通道直徑為400μm并且光纖通道能容納光纖時(shí)停止刻蝕。再依次用丙酮、鉻刻蝕液除去殘余光膠層和鉻層，得到具有通道結(jié)構(gòu)的玻璃基片。用微型臺(tái)鉆打孔，鉆頭為1mm的金剛鉆頭，孔的直徑即為液池直徑為1mm。
3)蓋板的制作裁取一塊與基片同樣尺寸的勻膠鉻版，分別使用丙酮和鉻刻蝕液除去光膠層和鉻層，即得玻璃蓋板。
4)將基片1和蓋板依次在乙醇和去離子水中超聲清洗10min后，放入濃H2SO4/H2O2(3∶1，V∶V)的混合溶液中，加熱煮沸半小時(shí)。待冷卻后，將其取出并用去離子水沖洗至玻璃片表面呈中性。在去離子水中將兩片合攏壓緊后取出，吹干后將合攏的玻璃片平放在一塊氟化鈣晶體墊板上，基片在上，蓋板在下，然后放入馬弗爐進(jìn)行熱鍵合。馬弗爐的升溫程序?yàn)橐?5℃/min的升溫速度從室溫升到550℃，在550℃恒溫半小時(shí)；以1℃/min的升溫速度從550℃升到610℃，在610℃恒溫半小時(shí)；以1℃/min的升溫速度從610℃升到635℃，在635℃恒溫半小時(shí)；以1℃/min的升溫速度從635℃升到650℃，在650℃恒溫6小時(shí)；然后自然降溫。對(duì)于一個(gè)加熱循環(huán)后沒(méi)有鍵合好的地方，可通過(guò)施加重物來(lái)增加壓力，再進(jìn)行一個(gè)加熱循環(huán)，以實(shí)現(xiàn)完全鍵合。
實(shí)施例4用實(shí)施例1、2或3的微流控芯片裝置對(duì)顆粒物進(jìn)行檢測(cè)，步驟如下1)單一顆粒物的載入和定位用移液槍移取待分析的單個(gè)顆粒物于芯片的進(jìn)樣口儲(chǔ)液槽中。將聚四氟乙烯導(dǎo)管固定到儲(chǔ)液槽上，另一端與注射泵相連。使用去離子水作為運(yùn)輸顆粒物的載液，然后啟動(dòng)注射泵，在泵的驅(qū)動(dòng)下將顆粒從儲(chǔ)液槽送入通道內(nèi)部。當(dāng)顆粒物移動(dòng)到粗細(xì)通道交界處時(shí)，顆粒被固定在粗通道末端。然后使用注射泵將空氣通入通道中，移除通道內(nèi)部的去離子水，完成顆粒的載入與定位。
2)熒光顯微成像調(diào)整熒光顯微鏡的物鏡和目鏡，使顆粒物在顯微鏡中清晰成像，觀察其形貌并使用CCD進(jìn)行拍照記錄。啟動(dòng)高壓汞燈，選擇合適的濾光片進(jìn)行熒光顯微成像檢測(cè)，如果待測(cè)顆粒物中含有熒光物質(zhì)，就可以通過(guò)CCD拍攝到熒光物質(zhì)的分布圖。使用注射泵將合適的溶劑通入通道中，可以將顆粒物表面及內(nèi)部的化學(xué)物質(zhì)洗脫下來(lái)，使用熒光顯微鏡可以同步監(jiān)測(cè)這一過(guò)程，得到熒光信號(hào)的強(qiáng)度及分布與洗脫時(shí)間的關(guān)系，從而可以對(duì)熒光物質(zhì)在顆粒物內(nèi)部的分布情況進(jìn)行研究。
3)激光誘導(dǎo)熒光檢測(cè)使用合適的溶劑可以將顆粒物內(nèi)部的物質(zhì)洗脫下來(lái)，這些物質(zhì)在載流的輸送下進(jìn)入細(xì)通道，流經(jīng)光纖側(cè)通道對(duì)應(yīng)的位置時(shí)，可以使用激光誘導(dǎo)熒光進(jìn)行檢測(cè)。檢測(cè)不同的化學(xué)物質(zhì)可以選擇不同的激發(fā)光和相應(yīng)的濾光片。洗脫液將顆粒物含有的熒光物質(zhì)洗脫下來(lái)，被激光照射后發(fā)出熒光，通過(guò)濾光片將激發(fā)光濾除，熒光信號(hào)被芯片下方的光電倍增管檢測(cè)到，從而可以對(duì)顆粒物含有的物質(zhì)進(jìn)行分析以及監(jiān)測(cè)洗脫過(guò)程。
4)化學(xué)發(fā)光檢測(cè)很多化學(xué)物質(zhì)與另一種物質(zhì)進(jìn)行反應(yīng)的過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光。在本發(fā)明中，從側(cè)通道中引入化學(xué)發(fā)光試劑與主通道中的溶液混合并反應(yīng)，從而可以產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光信號(hào)。對(duì)于不同的待測(cè)物，可以選擇不同的化學(xué)發(fā)光試劑來(lái)產(chǎn)生化學(xué)發(fā)光信號(hào)。使用特定的溶劑將顆粒物中的化學(xué)物質(zhì)洗脫下來(lái)，并與側(cè)通道中的化學(xué)發(fā)光試劑混合并反應(yīng)，產(chǎn)生的化學(xué)發(fā)光信號(hào)被芯片下方的光電倍增管檢測(cè)到，從而可以對(duì)顆粒物含有的物質(zhì)進(jìn)行分析以及監(jiān)測(cè)洗脫過(guò)程。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)單一顆粒物進(jìn)行多功能檢測(cè)的微流控芯片裝置，包括一基片(1)；所述基片(1)的上表面上設(shè)置一水平凹槽，該水平凹槽由相互連通的第一部分水平凹槽(11)和第二部分水平凹槽(12)組成，所述第一部分水平凹槽(11)的截面面積為0.03-0.08mm2，所述第二部分水平凹槽(12)的截面面積為0.002-0.004mm2；設(shè)置在所述基片(1)上表面上的所述水平凹槽一側(cè)且與所述水平凹槽垂直的內(nèi)裝光纖的第一垂向凹槽(13)，所述第三垂向凹槽(13)的內(nèi)端距所述第二水平凹槽(12)的槽邊0.15-0.2mm；設(shè)置在所述基片(1)上表面上的所述水平凹槽另一側(cè)且與所述水平凹槽垂直相通的第二垂向凹槽(14)；所述第二垂向凹槽(14)的截面面積為0.08-0.1mm2；設(shè)置在所述第一部分水平凹槽(11)外端處的與所述第一部分水平凹槽(11)相通的圓筒型進(jìn)液池(112)；設(shè)置在所述第二部分水平凹槽(12)外端處且與第二部分水平凹槽(12)相通的圓筒型出液池(122)；設(shè)置在所述第二垂向凹槽(14)外端部處且與所述第二垂向凹槽(14)相通的圓筒型發(fā)光試劑進(jìn)樣池(142)；-緊密貼合于所述基片(1)上表面上且與所述基片(1)尺寸相同的蓋板；在所述蓋板上與所述圓筒型進(jìn)液池(112)和圓筒型出液池(122)以及圓筒型發(fā)光試劑池(142)的相對(duì)應(yīng)處分別設(shè)有通孔，所述通孔上分別連接進(jìn)液管(111)、出液管(121)以及發(fā)光試劑進(jìn)樣管(141)；一激光器(3)及一光電倍增管(4)；所述激光器(3)與所述第一垂向凹槽(13)共軸，所述裝在所述第一垂向凹槽(13)的光纖將激光器(3)輸出的激光引入到微流控芯片裝置中；所述光電倍增管(4)配置有濾光片并位于所述基片(1)的下方，其安放方向和光纖的引入方向正交；一帶有CCD的熒光顯微鏡(2)；所述帶有CCD的熒光顯微鏡(2)位于所述第一部分水平凹槽(11)與所述第二部分水平凹槽12連接處正上方。
2.按權(quán)利要求1所述的對(duì)單一顆粒物進(jìn)行多功能檢測(cè)的微流控芯片裝置，其特征在于，所述的基片(1)為玻璃基片或硅基基片。
3.按權(quán)利要求1所述的對(duì)單一顆粒物進(jìn)行多功能檢測(cè)的微流控芯片裝置，其特征在于，所述水平凹槽的第一部分水平凹槽(11)和第二部分水平凹槽12分別為方形截面的方形凹槽或半圓形截面的半圓形凹槽。
4.按權(quán)利要求1所述的對(duì)單一顆粒物進(jìn)行多功能檢測(cè)的微流控芯片裝置，其特征在于，所述垂向第一凹槽(13)為方形截面的方形凹槽或半圓形截面的半圓形凹槽。
5.按權(quán)利要求1所述的對(duì)單一顆粒物進(jìn)行多功能檢測(cè)的微流控芯片裝置，其特征在于，所述的第二垂向凹槽(14)為截面為方形的方形凹槽或截面為半圓形的半圓形凹槽。
6.按權(quán)利要求1所述的對(duì)單一顆粒物進(jìn)行多功能檢測(cè)的微流控芯片裝置，其特征在于，所述圓筒型進(jìn)液池(112)、圓筒型出液池(122)和圓筒型發(fā)光試劑進(jìn)樣池(142)的直徑皆為1mm，深度皆為0.5mm。
全文摘要
一種對(duì)單一顆粒物進(jìn)行多功能檢測(cè)的微流控芯片裝置，包括其上設(shè)有由連通的第一、第二部分水平凹槽組成的水平凹槽的基片；水平凹槽一側(cè)設(shè)內(nèi)裝光纖的第一垂向凹槽，另一側(cè)設(shè)第二垂向凹槽；第一、第二部分水平凹槽和第二垂向凹槽外端處分別設(shè)進(jìn)液池、出液池和發(fā)光試劑進(jìn)樣池；一緊密貼于基片上的蓋板；與第一垂向凹槽共軸的激光器，光纖將激光器輸出的激光引入到微流控芯片裝置中；一位于基片下方的配有濾光片的光電倍增管，其安放方向和光纖引入方向正交；位于第一部分水平凹槽1與第二部分水平凹槽連接處正上方熒光顯微鏡。使用時(shí)待測(cè)顆粒物被引入通道并定位在粗細(xì)通道交界處，便可對(duì)該待測(cè)顆粒物進(jìn)行多功能檢測(cè)。結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，使用和制作方便。
文檔編號(hào)G01N21/00GK1987420SQ20061017151
公開(kāi)日2007年6月27日 申請(qǐng)日期2006年12月30日 優(yōu)先權(quán)日2006年12月30日
發(fā)明者林金明, 劉江疆 申請(qǐng)人:清華大學(xué)