專利名稱：一種多通道電極微芯片、其制備方法及應用的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及微芯片領(lǐng)域。具體地說，本發(fā)明涉及一種集分離、分析和檢測于一體的多通道電極微芯片。
背景技術(shù)：
自1995年DNA芯片的誕生后，各種基因芯片以微電子學的并行處理和高密度集成技術(shù)為特征、以高通量、微型化、智能化等為鮮明優(yōu)點已在疾病診斷與預測、藥物篩選、基因表達譜分析、新基因的發(fā)現(xiàn)、基因突變檢測及多態(tài)分析、基因組文庫作圖及基因測序等領(lǐng)域獲得了引人注目的成就，包括從學術(shù)研究到商業(yè)應用的全方位的空前發(fā)展。通過寡聚核苷酸原位合成、顯微打印等技術(shù)目前已經(jīng)可以實現(xiàn)二維乃至三維分辨的快速、并行、高效的檢測或診斷，國內(nèi)外均已出現(xiàn)多家專業(yè)從事DNA芯片研究和生產(chǎn)的公司，據(jù)估計到2010年基因芯片的全球銷售額將高達1400億美元?；蛐酒夹g(shù)不僅使人類基因組計劃縮短了若干年，同時促使后基因組時代和蛋白質(zhì)組學的迅速到來。將分析檢測系統(tǒng)微型化后集成到一塊微小芯片上，可望實現(xiàn)分析量少、測試速度快、靈敏度高、檢測極限低、多通道、高通量等多項特點。這種分析芯片在微小的空間內(nèi)集成了大量的敏感元，結(jié)合微芯片相關(guān)的測試及數(shù)據(jù)處理手段，將可進一步發(fā)展可實現(xiàn)原位、在線的微全分析系統(tǒng)，給傳統(tǒng)生物分析和臨床檢測帶來根本變革。
微芯片由為特定分析而設(shè)計的微型管道(包括微型通道、微型反應池等)和相應介質(zhì)組成。目前的微芯片的檢測方法主要是基于激光誘導產(chǎn)生熒光或化學發(fā)光兩種手段，兩者都需要借助光譜儀測定相關(guān)識別反應產(chǎn)生的發(fā)光強度，尤為重要的是這兩種方法均需在體系中加入熒光試劑或發(fā)光試劑對反應物或產(chǎn)物作標記才能進行后續(xù)檢測。而該標記過程極易對檢測對象的測定帶來干擾，使目標物的測定的準確性產(chǎn)生誤差，同時產(chǎn)生的干擾信號會影響測定的特異性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個目的是提供了一種微芯片，它由分離液進樣口和微電極反應池、檢測液進樣口、各進樣口和反應池之間的通道引線和電極組成；分離液進樣口和微電極反應池一一對應，分別處于分離管道的兩端，由分離管道相通；檢測液進樣口通過進樣管道與每一根分離管道相通；每個進樣口分別與一個可外接電壓控制設(shè)備的電極相連；每個微電極反應池中都含有一個由對電極、工作電極和參比電極組成的三電極系統(tǒng)。
本發(fā)明的另一個目的是提供了上述微芯片的制備方法，它包括以下步驟1.在一塊基質(zhì)上制作出各進樣口和反應池口；2.在另一塊基質(zhì)上制作出各進樣口和反應池之間通道并嵌入引線和電極；3. 合并兩塊基質(zhì)。
本發(fā)明的再一個目的是提供了上述微芯片的的應用，將芯片與控制設(shè)備連接，加入分離液和樣品，通過控制電壓完成樣品的分離、分析和檢測。
本發(fā)明提供了一種微芯片，它由分離液進樣口和微電極反應池、檢測液進樣口、各進樣口和反應池之間的通道引線和電極組成；分離液進樣口和微電極反應池一一對應，分別處于分離管道的兩端，由分離管道相通；檢測液進樣口通過進樣管道與每一根分離管道相通；每個進樣口分別與一個可外接電壓控制設(shè)備的電極相連；每個微電極反應池中都含有一個由對電極、工作電極和參比電極組成的三電極系統(tǒng)。
作為基質(zhì)的材料可以是硅、普通玻璃、優(yōu)質(zhì)石英以及有機高聚物等。在本發(fā)明的一個實施例中，采用玻璃作為基質(zhì)。
該芯片的尺寸和分離液進樣口、檢測液進樣口、分離通道、進樣通道的數(shù)量均可根據(jù)集成度和實際需要確定。
微芯片在進樣口、檢測池與外接控制設(shè)備之間通過引線和電極連接。該引線和電極可采用各種金屬材料制成。在本發(fā)明的一個實施例中采用了鉻金材料制作了引線和電極。
本發(fā)明的微芯片可以由兩塊基質(zhì)加工而成，一塊含有進樣口和測試池孔，稱為A片；另一塊含有各進樣口和反應池之間的通道以及與進樣口相連的電極，稱為B片。
A片和B片的厚度可根據(jù)實際需要確定。經(jīng)過我們的測試發(fā)現(xiàn)，就玻璃材料而言，0.1～0.2mm厚是A片的首選，1～2mm厚是B片的首選。
A片表面結(jié)構(gòu)包括分離液進樣口(1)、待測液進樣口(2)及檢測池(3)。其中分離液進樣口(1)為直徑為1mm、高為A片厚度的圓孔；待測液進樣口(2)為直徑為1mm、高為A片厚度的圓孔；檢測池(3)為直徑為3mm、高為A片厚度的圓孔。
B片結(jié)構(gòu)包含各種電極、引線、分離通道(4)和進樣通道(5)。其中從每一分離液進樣口(1)至對應的檢測池(3)之間為直徑約50～80μm的分離通道(4)；與分離通道(4)交叉的連接檢測液進樣口(2)之間的直徑約50～80μm的進樣通道(5)；用于分離液進樣口(1)的電滲流加電壓的電極(6)；用于待測液進樣口(2)的電滲流加電壓的電極(7)；用于檢測池電滲流加電壓的電極(8)；用于樣品信號檢測的三電極系統(tǒng)。每只電極的尺寸為長5mm，寬1mm。
用于樣品信號檢測的三電極系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。工作電極(11)直徑為0.5～0.8mm，金膜厚度200-400nm；對電極(12)直徑0.7～1.1mm，金膜厚度200～400nm；銀參比電極(13)直徑0.7～1.1mm，底層金膜厚度150～350nm，加表面50nm銀膜；對電極(12)引出線(14)，工作電極(11)引出線(9)，參比電極(13)引出線(10)。三根引出線的尺寸均為長2～3mm，寬0.2～0.3mm，厚度200～400nm的金膜。
上述微芯片可通過以下步驟制備1.在一塊基質(zhì)上制作出各進樣口和反應池口；2.在另一塊基質(zhì)上制作出各進樣口和反應池之間通道并嵌入引線和電極；3.合并兩塊基質(zhì)。
如前所述，作為基質(zhì)的材料可以是硅、普通玻璃、優(yōu)質(zhì)石英以及有機高聚物等。在本發(fā)明的一個實施例中，采用玻璃作為基質(zhì)。
制作各進樣池和通道的方法也有多種，在本發(fā)明的一個實施例中，采用紫外蝕刻法。蝕刻A片和B片前，要先設(shè)計、制作相應掩膜。制作掩膜要考慮以下幾個因素進樣泳道和分離泳道的寬度、長度、管道的形狀(包括彎道、弧度、不規(guī)格形狀等)、管道的距離等進行芯片圖形設(shè)計，將設(shè)計好的圖形制作成掩膜版。
1.A片的制作過程。A片制作包括分離液進樣口(1)、待測液進樣口(2)及檢測池(3)的制作。在用紫外光蝕刻方法蝕刻A片時，除了常規(guī)技術(shù)，我們還在玻璃片底下墊一張黑色的吸光紙并降低曝光時間以降低漫反射。具體制作過程為(1)清洗把玻璃片在鉻酸里浸泡12小時，取出后用去離子水沖洗干凈。在紅外燈下烘干，然后放入溫度為120℃的烘箱烘烤15分鐘，全面去除表面水分，使涂膠時不至于脫膠。
(2)涂膠。采用負膠，使用兩次旋轉(zhuǎn)涂膠方式，盡可能的保護玻璃片表面不被HF侵蝕。
(3)前烘20分鐘，75℃。
(4)曝光一般來說，對于負膠，清洗之后不需要再打膜；但我們做實驗的時候發(fā)現(xiàn)負膠清洗后表面有一層薄膜致使玻璃腐蝕受到阻礙。該薄膜在被刮后肉眼可見，表明其實并非是一般去膠后需要打膜的殘留物。為此，我們在玻璃片底下墊一張黑色的吸光紙并降低曝光時間。
(5)顯影。顯影時間為8分鐘，然后在清洗液中清洗1-1.5分鐘。
(6)堅膜。堅膜之前先讓清洗完畢的玻璃片自然晾干。堅膜時間為30分鐘。
(7)腐蝕為了較好的保護玻璃片，我們選擇在較高的溫度，濃度較大的HF中腐蝕。另外，在沒有涂光刻膠的背面，我們用黑蠟或者黃蠟保護。
我們采用了以下兩種腐蝕方法(1)蠟+生料帶用黑蠟涂布于玻璃片背面，趁其未干，包裹上生料帶，并且玻璃片邊緣也用生料帶保護好。玻璃片正面中心區(qū)域有光刻膠的地方也用黑蠟做一下保護，使得針孔減少到最低限度。
(2)黃蠟用黃蠟保護玻璃片背面，同時也保護玻璃片正面中心區(qū)域減少針孔。
玻璃在腐蝕完成后在其孔中充滿著反應產(chǎn)物，應該馬上將其取出來，沖洗后將其放在另一平整的玻璃片(或者其他平整的面片上)，用刷子刷洗反應殘留物，防止其干后固化。然后將其放置在甲苯溶液中去除黃蠟或者黑蠟。對于有黃蠟保護的光刻膠區(qū)域，不易去除光刻膠，可用H2O2∶H2SO4約為1∶4的混合液加熱去除，同時也起到清洗玻璃片表面的作用。
2.B片的制作方法和過程。B片結(jié)構(gòu)包含各種電極、引線、分離通道(4)和進樣通道(5)，制作過程為B片共有4×8+8+6＝46個引出腳，采用200-400nm厚的鉻金材料。引出腳分別為分離液進樣口(1)對應的電滲流加電壓的電極(6)，待測液進樣口(2)的電滲流加電壓的電極(7)；用于檢測池電滲流加電壓的電極(8)和用于樣品信號檢測的三電極系統(tǒng)。每只電極的尺寸為長5mm，寬1mm。
三電極系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)如圖2所示。工作電極(11)直徑為0.5～0.8mm，金膜厚度200-400nm；對電極(12)直徑0.7～1.1mm，金膜厚度200～400nm；銀參比電極(13)直徑0.7～1.1mm，底層金膜厚度150～350nm，加表面50nm銀膜；還包括對電極引出線(14)，工作電極引出線(9)，參比電極引出線(10)。三根引出線的尺寸均為長2～3mm，寬0.2～0.3mm，厚度200～400nm的金膜。多進樣通道和多分離通道保證了本芯片的高通量性能。
電極制作的基本要求是電極和引線“鑲嵌”在襯底中，使得在接下來的A、B片粘合中不至于由于引線而使襯底和覆蓋層接觸不良。其主要制作步驟包括刻槽、刻引線凹陷和蒸金去膠成引線。
作為襯底的材料可以是硅、普通玻璃、優(yōu)質(zhì)石英以及有機高聚物等。在本發(fā)明的一個實施例中，采用了玻璃和硅作為襯底，其中硅襯底又分為表面帶氧化層的硅以及未氧化的硅。
下面以制版玻璃片為例說明制作過程(1)清洗。因為制版片子表面有涂層，所以放置在濃硫酸中除去涂層。同樣放置在鉻酸中浸泡12小時，取出在去離子水中沖洗干凈。放置在紅外燈下照射干，然后放進120℃烘箱去除表面吸附水份。
(2)涂負膠。前烘20分鐘。
(3)曝光，顯影，清洗，堅膜。此過程與制作A片相同。
(4)腐蝕在40％濃HF中40℃下腐蝕速率約為100um/10min，該速率會隨著厚度增加而減小。此次腐蝕背面是用黑蠟來保護的，同時將玻璃襯底放置平整的腐蝕方式，消除了因熱產(chǎn)生的流體取向性造成的槽的邊緣不平整性。
(5)腐蝕完成后，在去離子水的沖洗下用刷子刷掉腐蝕的反應產(chǎn)物，將玻璃片沖洗干凈，防止殘余HF造成的額外腐蝕。
(6)蒸鉻金形成電極和引線。
首先，清洗已經(jīng)刻好槽的玻璃片，重新用手工的方式在槽的區(qū)域涂布上一層厚的光刻膠，從而消除了金在槽邊緣的積累。烘干，涂正膠，前烘，曝光，顯影，清洗，堅膜。
其次，測量玻璃在H2O∶HF＝20∶1中的腐蝕速率。我們測量得到是2970A/5min，也就是說約為600A/min。而蒸的金的厚度一般也為500～600A左右。所以，我們把堅膜好的玻璃襯底在20∶1的HF中漂了1分鐘，清洗烘干后蒸鉻蒸金。
然后，在甲苯溶液中通過振動將光刻膠去除，從而把引線留下來了。
3.芯片接合。
該步驟是芯片制作的最后的一步，也是最關(guān)鍵的一步。對于玻璃與玻璃接合，一般可用熱接合，也可以使用陽極接合。我們在本發(fā)明的一個實施例中是采用熱接合。熱接合一般可以分為兩種親水表面接合和憎水表面接合。親水表面是表面帶有OH-，并且OH-極化。所以對于雙極性分子，如水分子，將會被吸引。而憎水表面不存在極性微粒，所以水分子將不會被吸引。
對于親水表面，主要是OH-之間建立起的氫鍵促使接合形成；對于憎水表面，主要是存在的H原子，它在幾小時內(nèi)阻止表面氧化物的生成；而H原子和H原子之間的范德華力促使了接合的形成。
具體的制作步驟(1)洗滌。首先放在丙酮溶液中擦洗，這個主要是清洗有機物雜質(zhì)。然后可以用甲醇或者乙醇擦洗干凈殘留的丙酮。然后將蓋玻片和玻璃襯底放置在H2SO4∶H2O2約為4∶1的清洗液中加熱清洗。由于對于玻璃和玻璃的接合，親水基OH-并非必需，所以可以不進行表面的水解。當然，如前所述，為了有助于接合，我們使用了NH4OH加熱作為表面水解，以使其產(chǎn)生親水基OH-。
(2)真空。少量的水份是有助于接合，但是過多的水分子會阻礙接合。所以在加熱接合之前，要在將接觸的玻璃之間的水份盡可能的抽真空抽掉。一方面是防止水的破壞作用，另一方面也是利用大氣壓將需要接合的兩塊玻璃緊緊的合在一起，并且充分接觸。
(3)熱接合。盡可能的使玻璃產(chǎn)生一個較“軟”的狀態(tài)，也就是適當?shù)囊褱囟忍Ц咭稽c，但是又不能使玻璃熔化。在本發(fā)明的一個實施例中，采用了在615～620℃下退火半小時，自然冷卻，同時在接合玻璃上面壓上重物促進接合。
從檢測結(jié)果上來講，按上述熱接合方法的芯片總體接合效果很好，所有的通道和電極均達到設(shè)計要求。本發(fā)明采用的檢測系統(tǒng)為集成的微三電極系統(tǒng)，測定的信號為特異性識別反應產(chǎn)生的電化學參數(shù)(如電流、電位、電導、電容或阻抗等)的變化，在整個測定過程中無需加入標記化合物，因此，本發(fā)明是一種無標記的直接檢測方法，因而呈現(xiàn)了與目前方法的相比更高的靈敏度和選擇性， 同時這種集多路進樣、分離和檢測于一體的微芯片分析系統(tǒng)可以高效率、高通量地分析多種樣品。
本發(fā)明還提供了上述微芯片的應用，即將芯片與控制設(shè)備連接，加入分離液和樣品，控制電壓完成樣品的分離、分析和檢測。其原理是，在電場的作用下，利用樣品中各成分在緩沖液中遷移率的不同而實現(xiàn)分離，分離后的樣品中的待測離子依次通過設(shè)在微芯片一端的檢測池檢出。多進樣通道和多分離通道保證了本芯片的高通量性能。
具體檢測步驟如下1)將所有芯片上三電極的引出極(14、9、10)連接到電化學分析儀(如C8-1040，上海辰華儀器公司)的相應的工作電極接線、對極接線和參比電極接線端口。
2)將微流控芯片高壓電源(如CDY-500L，山東省化工研究院儀器儀表研究所)的加電壓接線分別連接分離液進樣口、待測液進樣口及檢測池的引出極(6、7和8)。
3)將電化學分析儀的方法設(shè)置和參數(shù)設(shè)置按需要進行設(shè)定。
4)將微流控芯片高壓電源的電壓施加方式按需要在CDY-500L的控制程序中進行設(shè)定。
5)取預先配置好的分離緩沖液用微蠕動泵注入分離液進樣口1，開啟CDY-500L設(shè)定的分離電壓運行程序，分離液以緩慢的速度進入分離通道d1-d8。待分離液充滿通道并進入檢測池(3)后，用微量注射器將被分析樣品注入待測液進樣口(2)，開啟CDY-500L設(shè)定的進樣電壓運行程序，樣品將緩慢進入進樣通道并與各檢測通道交叉匯合，并被分離緩沖液帶入檢測池(3)。開啟已設(shè)定完畢的C8-1040的運行軟件，對進入檢測池的樣品進行測定。
本發(fā)明可用于分離、分析和檢測化工、生物、醫(yī)藥等行業(yè)的樣品。本發(fā)明的芯片使用后可以清洗管道以便重復使用。


圖1為多道進樣、分離、檢測集成型分析芯片設(shè)計示意圖。其中1為分離液進樣口、2為待測液進樣口，3為檢測池，4為分離通道、5為進樣通道、6為用于分離液進樣口的電滲流加電壓的電極、7為用于待測液進樣口的電滲流加電壓的電極、8為用于樣品信號檢測的對電極引出線，9為用于樣品信號檢測的工作電極引出線，10為用于樣品信號檢測的參比電極引出線。
圖2為用于樣品信號檢測的三電極系統(tǒng)示意圖。11為工作電極直徑為0.5～0.8mm，金膜厚度200-400nm；12為對電極直徑0.7～0.9mm，金膜厚度200～400nm；13為銀參比電極直徑0.7～0.9mm，底層金膜厚度150～350nm，加表面50nm銀膜；14為對電極引出線，9為工作電極引出線，10為參比電極引出線。三根引出線的尺寸為長2～3mm，寬0.2～0.3mm，厚度200～400nm的金膜。
圖3為B片表面引線和通道的平面示意圖。其中，4為分離通道、5為進樣通道、6為用于分離液進樣口的電滲流加電壓的電極、7為用于待測液進樣口的電滲流加電壓的電極、14為用于樣品信號檢測的對電極引出線，9為用于樣品信號檢測的工作電極引出線，10為用于樣品信號檢測的參比電極引出線，15為連接電極和通道引線。
具體實施例方式
實施例1A片的制作A片制作包括分離液進樣口、待測液進樣口及檢測池的制作，制作過程為(1)清洗取一塊4cm*3.5cm，厚度為0.1毫米的玻璃片，在鉻酸里浸泡12小時，取出后用去離子水沖洗干凈。在紅外燈下烘干，然后放入溫度為120℃的烘箱烘烤15分鐘，全面去除表面水分，使涂膠時不至于脫膠。
(2)涂膠。采用負膠，使用兩次旋轉(zhuǎn)涂膠方式，盡可能的保護玻璃片表面不被HF侵蝕。
(3)前烘20分鐘，75℃。
(4)曝光為了保證曝光顯影的質(zhì)量，我們在通常的曝光步驟前在玻璃片底下墊一張黑色的吸光紙并降低了曝光時間。
(5)顯影。在顯影液中顯影8分鐘，然后在清洗液中清洗1.5分鐘。
(6)堅膜。堅膜之前先讓清洗完畢的玻璃片自然晾干，避免在進行高溫堅膜的時候水汽蒸發(fā)而使得光刻膠脫膠。堅膜時間為30分鐘。
(7)腐蝕我們選擇在40％濃HF中40℃下腐蝕10分鐘。另外，在沒有涂光刻膠的背面，我們用黑蠟或者黃蠟保護。
A片玻璃表面結(jié)構(gòu)包括分離液進樣口、待測液進樣口及檢測池。其中包括8個分離液進樣口(1)，分別為直徑為1mm、高為A片厚度的圓孔；6個待測液進樣口(2)，分別為直徑為1mm、高為A片厚度的圓孔；8個檢測池(3)，分別為直徑為3mm、高為A片厚度的圓孔。
實施例2B片的制作(1)清洗。取一塊4cm*3.5cm，厚度為1毫米的制版玻璃，先放置在濃硫酸中除去涂層；然后放置在鉻酸中浸泡12小時，取出在去離子水中沖洗干凈；隨后，放置在紅外燈下照射干，再放進120℃烘箱去除表面吸附水份。
(2)涂負膠。前烘20分鐘。
(3)曝光，顯影，清洗，堅膜。此過程與制作A片相同。
(4)腐蝕在40％濃HF中40℃下腐蝕4分鐘。
(5)腐蝕完成后，在去離子水的沖洗下用刷子刷掉腐蝕的反應產(chǎn)物，將玻璃片沖洗干凈，防止殘余HF造成的額外腐蝕。
(6)蒸鉻金形成電極和引線。其具體過程如下首先，清洗已經(jīng)刻好槽的玻璃片，重新用手工的方式在槽的區(qū)域涂布上一層厚的光刻膠。烘干，涂正膠，前烘，曝光，顯影，清洗，堅膜。
其次，把堅膜好的玻璃襯底在20∶1的HF中漂了1分鐘，清洗烘干后蒸鉻蒸金。
然后，在甲苯溶液中通過振動將光刻膠去除，從而把引線留下來了。
最后得到的B片如圖3所示。B片共有4×8+8+6＝46個引出腳，采用300nm厚的鉻金材料。引出腳分別為分離液進樣口對應的電滲流加電壓的電極(6)，待測液進樣口的電滲流加電壓的電極(7)；用于檢測池電滲流加電壓的電極(8)和用于樣品信號檢測的三電極系統(tǒng)。每只電極的尺寸為長5mm，寬1mm。B片結(jié)構(gòu)還包含各種電極、引線、分離通道(4)、進樣通道(5)。橫通道為為檢測樣品輸送通道，豎通道為緩沖液輸送通道。用于樣品信號檢測的三電極系統(tǒng)如圖2所示。11為工作電極直徑為0.6mm，金膜厚度300nm；12為對電極直徑0.9mm，金膜厚度300nm；13為銀參比電極直徑0.9mm，底層金膜厚度250nm，加表面50nm銀膜；14為對電極引出線，9為工作電極引出線，10為參比電極引出線。三根引出線的尺寸為長3mm，寬0.2mm，厚度300nm的金膜。
實施例3A片和B片的接合(1)洗滌。首先，放在丙酮溶液中擦洗。然后，可以用甲醇或者乙醇擦洗干凈殘留的丙酮。隨后，將蓋玻片和玻璃襯底放置在H2SO4∶H2O2約為4∶1的清洗液中加熱清洗。為了有助于接合，我們使用了NH4OH加熱作為表面水解。
(2)真空。少量的水份是有助于接合，但是過多的水分子會阻礙接合。所以在加熱接合之前，要在將接觸的玻璃之間的水份盡可能的抽真空抽掉。
(3)熱接合。采用在615～620℃下退火半小時，自然冷卻，同時在接合玻璃上面壓上重物促進接合。
實施例4微芯片的應用多泳道內(nèi)鉛離子濃度的同時測定(1)將芯片上三電極的引出極(即14、9、10)連接到8通道電化學分析儀(如C8-1040，上海辰華儀器公司)的相應的8個工作電極接線、8個對極接線和8個參比電極接線端口。將微流控芯片高壓電源(如CDY-500L，山東省化工研究院儀器儀表研究所)的加電壓接線(共22根)分別連接分離液進樣口、待測液進樣口及檢測池的引出極(6、7和8)。
(2)將8通道電化學分析儀的方法設(shè)置和參數(shù)設(shè)置按需要進行設(shè)定，包括每個檢測池內(nèi)工作電極電沉積鉛離子的預富集電壓Vi(-0.5～-0.8V vs.Ag/AgCl)，反向溶出掃描速度v(0.01V/s 0.05V/s)，掃描終點電壓Vh(-0.2V～-0.1V)電壓掃描范圍，掃描脈沖幅值(30～60mV)，掃描脈寬(0.03～0.07s)；將微流控芯片高壓電源的電壓施加方式按需要在CDY-500L的控制程序中進行設(shè)定(一般為200～300V)；取預先配置好的分離緩沖液用8通道微蠕動泵注入分離液進樣口(1)，開啟CDY-500L設(shè)定的分離電壓運行程序，分離液以緩慢的速度進入分離通道(4)。
(3)待分離液充滿通道并進入檢測池(3)后，用微量注射器將被分析樣品(不同濃度的鉛離子標準溶液)注入待測液進樣口(2)，開啟CDY-500L設(shè)定的進樣電壓運行程序，樣品緩慢進入進樣通道并與各檢測通道交叉匯合，并被分離緩沖液帶入檢測池(3)。開啟已設(shè)定完畢的C8-1040的運行軟件，對進入8個檢測池的樣品進行測定。
(4)經(jīng)過一系列的優(yōu)化，檢測池的實驗條件為控制工作電壓-0.7v條件下電鍍120秒，靜止15秒后，反向掃描至-0.2v。其中掃描速度0.02V/s，脈沖幅值amp＝0.05V，脈寬pw＝0.05s。在待測液進樣口(2)進樣不同濃度的鉛離子，8個檢測池中可得到8組良好的標準溶液溶出峰。測定這些溶出峰的峰電流，即可建立峰電流與鉛離子濃度所對應的線性相關(guān)關(guān)系，從而達到快速檢測多個泳道內(nèi)待測鉛離子的濃度。結(jié)果表明，進樣5×10-5mg/L的標準濃度的鉛離子，8個檢測器的得到的平均檢測濃度為4.97±0.15×10-5mg/L，相對標準偏差為3.1％；進樣8×10-4mg/L的標準濃度的鉛離子，8個檢測器的得到的平均檢測濃度為7.96±0.14×10-5mg/L，相對標準偏差為1.8％。
權(quán)利要求
1.一種微芯片，其特征在于，它由分離液進樣口和微電極反應池、檢測液進樣口、各進樣口和反應池之間的通道引線和電極組成；分離液進樣口和微電極反應池一一對應，分別處于分離管道的兩端，由分離管道相通；檢測液進樣口通過進樣管道與每一根分離管道相通；每個進樣口分別與一個可外接電壓控制設(shè)備的電極相連；每個微電極反應池中都含有一個由對電極、工作電極和參比電極組成的三電極系統(tǒng)。
2.如權(quán)利要求1所述的微芯片，其特征在于，它是由玻璃作為基質(zhì)的。
3.如權(quán)利要求1所述的微芯片，其特征在于，在進樣口、檢測池與外接控制設(shè)備之間通過引線和電極相連。
4.如權(quán)利要求2所述的微芯片，其特征在于，它是由兩塊玻璃接合而成，一塊含有進樣口和測試池孔，另一塊含有各進樣口和反應池之間的通道以及與進樣口相連的電極。
5.如權(quán)利要求4所述的微芯片，其特征在于，含有進樣口和測試池孔的玻璃厚度為90-200微米，而含有各進樣口和反應池之間的通道以及與進樣口相連的電極的玻璃的厚度為1-2毫米。
6.一種如權(quán)利要求1所述微芯片的制備方法，其特征在于，它包括以下步驟(1)在一塊基質(zhì)上制作出各進樣口和反應池口；(2)在另一塊基質(zhì)上制作出各進樣口和反應池之間通道并嵌入引線和電極；(3)合并兩塊基質(zhì)。
7.一種如權(quán)利要求1所述微芯片的制備方法，其特征在于，它是由玻璃作為基質(zhì)的。
8.一種如權(quán)利要求7所述微芯片的制備方法，其特征在于，在制作各進樣口、反應池口和通道時，用紫外線進行光蝕刻，并在與紫外線光源相對的玻璃側(cè)面墊上一張黑色吸光紙，以減少漫反射。
9.一種如權(quán)利要求1所述微芯片的應用，其特征在于，將芯片與控制設(shè)備連接，加入分離液和樣品，控制電壓完成樣品的分離、分析和檢測。
全文摘要
目前，各種基因芯片以微電子學的并行處理和高密度集成技術(shù)為特征、以高通量、微型化、智能化等為鮮明特點已在疾病診斷與預測、藥物篩選、基因表達譜分析、新基因的發(fā)現(xiàn)、基因突變檢測及多態(tài)分析、基因組文庫作圖及基因測序等領(lǐng)域獲得了引人注目的成就。本發(fā)明的微芯片將多路進樣、分離和檢測集于一體并采用集成的微三電極檢測系統(tǒng)，通過測定特異性反應所產(chǎn)生的電化學參數(shù)變化來實現(xiàn)樣品的分離、分析和檢測。在整個測定過程中無需加入標記化合物，消除了目前基于激光誘導產(chǎn)生熒光或化學發(fā)光手段進行檢測而導致的目標物測定的準確性或特異性的降低。本發(fā)明不僅可以高效率、高通量地分析多種樣品，而且，與目前方法的相比具有更高的靈敏度和選擇性。
文檔編號C12Q1/68GK1563420SQ200410017098
公開日2005年1月12日 申請日期2004年3月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月22日
發(fā)明者孔繼烈, 史綿紅, 林茵殷, 劉寶紅, 張松, 黃宜平 申請人:復旦大學