[发明专利]一种基于微孔电极的微流控检测芯片及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及电化学传感器领域，具体是一种基于微孔电极的微流控检测芯片，通过提高检测样品与电极的接触面积来提高电化学传感器的检测效率和准确性。

背景技术

在临床检测中，检测病人的体液的特征是非常重要的，例如，血液中钙离子，钾离子，氯离子，钠离子，葡萄糖，乳酸盐，肌酸酐，肌氨酸，尿素的浓度；血液的PH，血细胞比容；血液中O₂和CO₂的分压等，诸如此类。包括病人在医院的日常检查及在做心脏手术时的检查。而且，每种临床检测所需要的检测速度，准确性及别的表现特征都不同。

电化学传感系统被广泛的用于病人的血液分析。微电极产生的电信号与血液样品的化学特征成比例。为了产生电信号，这些传感系统可能会将化学或者生物化学识别成分(如，酶)与物理传感器如铂电极结合。化学或者生物化学识别组分选择性的与感兴趣的分析物相互作用，通过物理传感器直接的或者间接地产生电信号。但是由于传统电极与样品溶液的接触方式通常是电极浸入样品溶液中或者电极镶嵌在样品通道的一侧，使得样品溶液以漫过式流过电极，反应液与电极不能充分接触。从而造成电化学传感器检测效率和准确性较低。

鉴于上述电化学检测技术的发展与不足，本发明提出一种制备简单基于微孔电极的微流控检测芯片，芯片中采用多种微孔电极板，增大检测样品与电极的接触面积，提高电化学传感器的检测效率和准确性。

发明内容

本发明目的是提供一种基于微孔电极的微流控检测芯片，通过将电极片加工成多孔片状，横穿镶嵌在检测样品通道，使得检测样品溶液以流过式穿过电极，充分与电极接触，从而提高检测效率和准确度。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种基于微孔电极的微流控检测芯片，包括样品通道，所述样品通道为一个中空的管状结构，其内部设置有微孔电极板，微孔电极板连接有导线，样品通道两端均设有一个密封塞，一端的第一密封塞中设置有用于出料的第一管线，另一端的第二密封塞中设置有用于进料的第二管线，所述第二管线连接有校准溶液、样品溶液和洗涤液部分。

进一步的，所述微孔电极板为多孔片状。

进一步的，所述微孔电极板有三种，分别是工作或指示电极、参比电极、辅助电极。

进一步的，所述参考电极为非必要电极，所述参考电极是包含参比溶液的参考电极或者不含有参比溶液的参考电极。

进一步的，该芯片包含一种工作或指示电极，或者由多种工作或指示电极并联，所用到的工作或指示电极是检测血液中钙离子，钾离子，氯离子，钠离子，葡萄糖，乳酸盐，肌酸酐，肌氨酸，尿素的浓度；血液的PH，血细胞比容；血液中O₂和CO₂的分压的电极。

进一步的，所述样品通道的材料是玻璃、石英、聚苯乙烯、硅胶、聚碳酸酯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯的一种，样品通道的形状是圆柱状或者长方体状。

进一步的，所述第二管线通过蠕动泵或者注射泵与校准溶液，样品溶液和洗涤液部分连接；第一管线连接有蠕动泵或者注射泵。

本发明还提供了上述基于微孔电极的微流控检测芯片在临床检测、检验检疫、环境监测中的应用。

所述临床检测包括体液特征检测，所述体液特征包括：血液中钙离子，钾离子，氯离子，钠离子，葡萄糖，乳酸盐，肌酸酐，肌氨酸，尿素的浓度；血液的PH，血细胞比容；血液中O₂和CO₂的分压。

本发明的有益效果是：

微孔电极的使用，使得分析样品是流过式通过电极，不同于以往的漫过式。样品溶液能够与电极充分接触，使得电极的检测准确性和精密度都有较好的提高。以该芯片进行生物分子检测具有以下优点：

1)芯片制备简单，只需成多孔片状电极与样品溶液通道、密封塞等进行组装即可完成，芯片的成本较低；

2)样品需要量少，检测速度快，灵敏度高：由于检测样品通道空间较小，且通道密封，可以减少溶液的挥发，微孔电极板的微孔模型及检测样品溶液以流过式通过微孔电极板，使得样品与电极充分接触，提高反应效率，缩短检测时间，检测灵敏度高；

3)检测简单：将检测样品注入样品通道内后，由于被封装在样品通道内成并连排列的微孔电极将检测到的化学信号转换成电信号直接传送给分析设备，操作较为简单；

4)检测通量高：可同时采用多种工作电极，同时检测同一个样品中的多个指标；

5)可扩展性高：由于采用了微流控芯片的形式，可以方便的同样品预处理等微流控芯片集成，促进了分析系统的微型化和自动化。