[发明专利]一种自驱式微流控芯片

说明书

本发明提供一种用于免疫荧光检测的自驱式微流控芯片，其主要部分包括样品注入区，用于注入目标分析物；抗体释放区，用于释放荧光物质‑抗体复合物，与目标分析物结合；通道检测区，用于捕获样品通过抗体释放区后形成的荧光物质‑抗体‑抗原复合物，从而进行荧光检测；其特征在于，在通道检测区部分的前段，存在使得通道整体上下弯曲的结构，即通道从外部表现为上下起伏，使得通道内的液体在经过该弯曲结构时，不仅产生水平位移，还会产生上下位移，从而产生一系列涡旋流场，使反应物充分混匀，且可以通过设置弯曲结构的个数和长度调节流体通过的时间。

本发明涉及一种微流控芯片，特别涉及一种可用于免疫荧光检测的自驱式微流控芯片。

背景技术

随着免疫技术的发展，床旁快速诊断(point of care，POCT)作为检验医学中新领域越来越受到人们的关注和重视。它是在患者现场即刻进行采样分析，省去标本在实验室检验时的复杂处理程序，快速得到检验结果的一类新方法，对急诊抢救等方面的意义重大。在血糖检测、心血管疾病检测、传染病、药物滥用、妊娠监测等方面都有着广泛的应用。POCT的技术原理主要有：胶体金、干式免疫荧光、微流控免疫荧光等。目前，胶体金和干式免疫荧光成为市场主流技术，而微流控则为未来发展的主流方向。

胶体金和干式免疫荧光检测技术都是基于免疫层析的技术，一般都需要采用硝酸纤维素膜作为液体侧向流动的基底。他们的共同优点是操作简单、快速，灵敏度高、具有特异性。但这种免疫层析技术面临的最大挑战为重复性差，主要是因为需要把多种纤薄、脆弱的材料粘贴在一起，同时保证其中液体流动的一致性。解决思路是彻底摒弃层析膜以及其他薄膜，采用微流控芯片。

微流控芯片以微加工为依托，以微通道网络为结构特征，不需要借助层析介质，其目标是将生物、化学、医学分析过程中所涉及的采样、预处理、加试剂、混合、反应、分离、检测等操作单元部分或全部集成于一块具有微米尺度通道的芯片上。它的体积轻巧、液体直接在空气中流动；使用样品及试剂量少；反应速度快、可大量平行处理。自驱式微流控芯片由于其结构简单，采用毛细力作为驱动力来源，不需要辅助外部气泵等设备，使用简便可靠，成为了免疫荧光POCT检测发展的主流方向。

对于基于双夹心原理的抗原检测的免疫荧光检测的微流控芯片其工作的主要步骤是1、样品注入样品注入部分；2、样品中的抗原与抗体释放区的荧光-抗体复合物结合，形成荧光物质-抗体-抗原复合物；3、在通道部，抗体释放区形成的荧光物质-抗体-抗原复合物被在通道部检测区域预点样的抗体捕获，从而在检测区形成荧光物质-抗体-抗原-抗体的双抗夹心的物质，荧光检测装置检测该区域的荧光强度即可推算出抗原的量。微流控芯片中的每个工作步骤都存在结合效率问题，每步的结合效率又直接影响了检测结果。结合效率与样品的混匀程度和反应时间等因素相关，同时，气泡的多少和液面流的平整程度也会影响最终的检测效率。

目前，用于临床免疫荧光检测的自驱式微流控芯片技术，主要是韩国纳诺恩科技有限公司所拥有的微流控芯片技术，其专利(授权公告号：CN 102305867B)公开了一种“用于分析不利用外部能源进行运动的流体的芯片”，该芯片设计了一种用于分析的自驱式微流控芯片，分为预处理部、通道部和清洗部三个部分，预处理部实现上述微流控芯片工作的主要步骤中的步骤1和2的内容，通道部实现上述步骤3的内容。其主要特征在于，预处理部存在样品注入部和第一缓冲部，第一相缓冲部相对于样品注入部存在阶梯差；预处理部还存在样品引导部，设置在样本注入部和第一缓冲部之间，用于破坏从样本注入部到第一缓冲部流体的表面张力，从而达到稳定流体的目的。该发明的主要发明点集中在样品从注入到第一缓冲部之间，通过相关设计使得这部分的流体可以较稳定。但是该发明缺少对于第一缓冲部之后到通道部的有效结构设计，从而保证样品的充分混匀，各种物质充分结合，确保较少的气泡和液面流的平整。

因此，有必要设计一种新型的用于免疫荧光检测的自驱式微流控芯片，再其实现功能的各个部分都精确设计，已提高相关结合效率、混匀程度，调控反应时间，减少气泡，确保液面流的平整度。

发明内容