本發(fā)明提供了一種具有特異構(gòu)型微通道的POCT芯片，采用不同形狀的邊緣為“鋸齒”狀微通道，可集成于POCT檢測(cè)芯片，用于免疫分析、即時(shí)檢測(cè)等領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

即時(shí)檢測(cè)(POCT，Point-of-CareTest)是一種新型的醫(yī)學(xué)檢測(cè)技術(shù)。它是在傳統(tǒng)實(shí)驗(yàn)室以外，由臨床醫(yī)療人員或患者本人進(jìn)行的一種快速疾病診斷技術(shù)。相比傳統(tǒng)的實(shí)驗(yàn)室檢測(cè)，POCT優(yōu)勢(shì)明顯，如直接使用無(wú)需抗凝的全血，試劑用量少，標(biāo)本周轉(zhuǎn)時(shí)間(Turn Around Time，TAT)短，儀器小型化，操作簡(jiǎn)便化，結(jié)果報(bào)告即時(shí)化等。目前最成熟的POCT應(yīng)用是側(cè)流試紙條檢測(cè)法，它使用一個(gè)薄膜或紙帶指示蛋白質(zhì)標(biāo)記物如抗原或抗體的存在，已廣泛應(yīng)用于妊娠檢測(cè)及鏈球菌、流感感染等的檢測(cè)。盡管側(cè)流試紙條檢測(cè)法易于操作，但其檢測(cè)結(jié)果精度低、重現(xiàn)差，因此常常只能用于定性檢測(cè)，不能進(jìn)行高精密度的定量檢測(cè)，這些缺點(diǎn)限制了該方法的進(jìn)一步應(yīng)用。

近年來(lái)，LOC(lab-on-a-chip，芯片實(shí)驗(yàn)室)技術(shù)的出現(xiàn)給POCT指明了新的發(fā)展方向。LOC在幾英寸芯片上集成各種生化反應(yīng)，減少了試劑消耗、縮短了反應(yīng)時(shí)間，實(shí)現(xiàn)高通量、大規(guī)模的檢測(cè)?；谛酒瑢?shí)驗(yàn)室的即時(shí)檢測(cè)被廣泛認(rèn)為是實(shí)現(xiàn)POCT產(chǎn)業(yè)升級(jí)最有潛力的技術(shù)，已成為生物醫(yī)療領(lǐng)域的研究熱點(diǎn)。

基于芯片實(shí)驗(yàn)室技術(shù)的POCT檢測(cè)在小分子、早期癌癥、艾滋病、心臟病等的快速檢測(cè)方面具有較大優(yōu)勢(shì)。如雅培公司(Abbott)的i－STAT利用電化學(xué)測(cè)定法檢測(cè)血液中的鈉、鉀、氯化物、葡萄糖、血細(xì)胞比容等小分子物質(zhì)；Epocal公司開(kāi)發(fā)的SmartCard可定量檢測(cè)血液中pH、pCO2、pO2、Na+、K+、Ca++、Glu、Lac、Hct等物質(zhì)的含量；Alere公司開(kāi)發(fā)的The Alere PimaTMAnalyser只需注入25mL血液至檢測(cè)芯片即可在20分鐘內(nèi)檢測(cè)出血液中CD4細(xì)胞的數(shù)量，這對(duì)HIV/AIDS的確診具有重要意義；博適公司的Triage MeterPlus手提式熒光計(jì)，可同時(shí)定量測(cè)定cTnI、CK-MB和Mb，采用熒光標(biāo)記技術(shù)，可產(chǎn)生高達(dá)85％的熒光效率，通過(guò)儲(chǔ)存在儀器中的標(biāo)準(zhǔn)曲線最終換算出待測(cè)物的濃度。

微流體控制是即時(shí)檢測(cè)芯片的操作核心，芯片中所涉及的進(jìn)樣、混合、反應(yīng)、分離等過(guò)程無(wú)一不是在可控流體中完成的。微通道網(wǎng)絡(luò)是即時(shí)檢測(cè)微流控芯片的重要組成部分。當(dāng)使用POCT微流控芯片進(jìn)行檢測(cè)時(shí),流體媒介流經(jīng)微通道，與固著于其上的物質(zhì)混合并發(fā)生反應(yīng)，達(dá)到生物或醫(yī)學(xué)檢測(cè)目的。親水通道因利于樣品引入而廣泛應(yīng)用于即時(shí)檢測(cè)微流控芯片。但另一方面，當(dāng)通道表面親水時(shí)，在表面張力作用下靠近通道壁面的樣品輸運(yùn)速率比通道中間更快，使流體前沿液面呈凹狀而不是凸?fàn)罨蚱矫鏍睿@就是邊緣效應(yīng)。凹狀液面容易在通道中引入氣泡，導(dǎo)致定量分析出現(xiàn)偏差。例如定量(或半定量)檢測(cè)樣品中的某種抗原，只有精確控制流體前沿在通道中位置才能定量分析樣品中抗原濃度。凹狀液面會(huì)導(dǎo)致抗原與抗體的反應(yīng)不充分。此外，樣品在邊緣流動(dòng)過(guò)快會(huì)導(dǎo)致空氣不能及時(shí)排出通道而引入氣泡，使通道堵塞或被分析物與抗體的不均勻混合，影響最終定量分析精度。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明提供了一種具有特異構(gòu)型微通道的POCT芯片。

本發(fā)明的技術(shù)方案：

一種具有特異構(gòu)型微通道的POCT芯片，將傳統(tǒng)POCT芯片的直線形微通道改為“鋸齒”波浪形微通道，即為特異構(gòu)型微通道；特異構(gòu)型微通道的長(zhǎng)度取決于其寬度w，即“鋸齒”波浪形微通道的每個(gè)波長(zhǎng)l＝1/100～1/10w；路徑比r是“鋸齒”波浪形微通道的寬度與長(zhǎng)度之比，其取值為1～10；擴(kuò)張角α是液面流動(dòng)方向與通道邊緣切線的夾角，且通道截面擴(kuò)大時(shí)取為正值，減小時(shí)取為負(fù)值，其變動(dòng)范圍是﹣90°～90°；

構(gòu)成“鋸齒”波浪形微通道的“鋸齒”形狀是三角形、矩形、梯形、半圓形或組合；

所述的特異構(gòu)型微通道材質(zhì)為聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚對(duì)苯二甲酸乙二酯醇(PET)、聚四氟乙烯(特富龍PTFE)、聚碳酸酯(PC)、聚苯乙烯(PS)、聚乙烯(PE)聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、尼龍、聚氨酯(PU)、苯乙烯二甲基丙烯酸甲酯共聚物(SMMA)等熱塑性聚合物。

本發(fā)明的有益效果：使得液體在通道內(nèi)流動(dòng)時(shí)前沿始終保持“凸面”形狀，抑制氣阻，有效解決了液體在芯片內(nèi)流動(dòng)的邊緣效應(yīng)和因此而產(chǎn)生的氣泡現(xiàn)象。

附圖說(shuō)明

圖1是本發(fā)明的POCT產(chǎn)品整體俯視圖。

圖2(a)是本發(fā)明特異構(gòu)型微通道的寬度w。

圖2(b)是本發(fā)明特異構(gòu)型微通道的擴(kuò)張角α。

圖2(c)本發(fā)明特異構(gòu)型微通道同相位。

圖2(d)本發(fā)明特異構(gòu)型微通道異相位。

圖中：1“鋸齒”結(jié)構(gòu)；2通道。

具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖和技術(shù)方案，進(jìn)一步說(shuō)明本發(fā)明的具體實(shí)施方式。

本發(fā)明提供了一種特異構(gòu)型微通道，有效解決了POCT檢測(cè)芯片內(nèi)的邊緣效應(yīng)問(wèn)題。在“鋸齒”通道內(nèi)，由于通道側(cè)壁不斷的擴(kuò)張－收縮，流動(dòng)前沿彎液面形狀會(huì)產(chǎn)生周期性變化，水頭始終保持“凸面”形狀，可有效消除邊緣流動(dòng)，抑制氣阻的產(chǎn)生；通過(guò)調(diào)整參數(shù)路徑比r、波長(zhǎng)w及擴(kuò)張角α可以比較精確控制氣－液界面曲率，調(diào)整相位P則可調(diào)整液面分布的對(duì)稱(chēng)性。

下面以一種典型尺寸的特異構(gòu)型微通道，集成于POCT微流控芯片在心梗檢測(cè)的應(yīng)用，作為實(shí)施例，對(duì)血清或全血與熒光物質(zhì)的混合液體在三維波浪形控流微結(jié)構(gòu)控制單元作用下的流動(dòng)控制加以說(shuō)明。結(jié)合附圖如下。

實(shí)施例

該P(yáng)OCT芯片由基片與蓋片鍵合而成。其中基片包括進(jìn)樣區(qū)、混合區(qū)、特異構(gòu)型微通道、廢液區(qū)。進(jìn)樣區(qū)用于樣品的滴加，混合區(qū)表面均勻涂覆一層抗原，流經(jīng)此處的樣品與這些抗原混合并反應(yīng)；特異構(gòu)型微通道是檢測(cè)通道，“鋸齒”狀側(cè)壁結(jié)構(gòu)使流動(dòng)前沿彎液面始終保持為“凸”狀，消除了邊緣效應(yīng)，保證檢測(cè)精度。

本發(fā)明的特異構(gòu)型微通道是一種側(cè)壁邊緣為“鋸齒”狀的微通道。集成了此結(jié)構(gòu)的基片通過(guò)與蓋片的鍵合形成密閉通道。

特異微通道深度70um，寬度2mm，長(zhǎng)30mm。側(cè)壁邊緣為半圓狀“鋸齒”結(jié)構(gòu)，其參數(shù)為波長(zhǎng)l＝0.2mm，路徑比r＝π/2，擴(kuò)張角α在﹣π/2～π/2范圍變動(dòng)，且兩個(gè)側(cè)壁對(duì)稱(chēng)分布，即為同相位。

血清或全血通過(guò)進(jìn)樣區(qū)加樣后，在毛細(xì)力作用下流入混合區(qū)。樣品與預(yù)先在混合區(qū)表面均勻涂覆的一層熒光物質(zhì)發(fā)生混合，接著這些混合液流入特異構(gòu)型微通道－半圓狀“鋸齒”通道。為了滿足流體與通道側(cè)壁的動(dòng)態(tài)接觸角，“鋸齒”結(jié)構(gòu)使流動(dòng)前沿彎液面由凹狀轉(zhuǎn)變?yōu)橥範(fàn)?，從而抑制氣阻的產(chǎn)生，消除了邊緣效應(yīng)。在特異構(gòu)型微通道的下壁面表面均勻涂覆有心梗的蛋白質(zhì)標(biāo)記物，經(jīng)熒光標(biāo)記的樣品在“鋸齒”通道中與這些蛋白充分反應(yīng)并發(fā)生特異性結(jié)合，過(guò)量樣品流入廢液區(qū)；最后利用熒光檢測(cè)裝置對(duì)流過(guò)特異構(gòu)型微通道的混合液體進(jìn)行熒光檢測(cè)，得出檢測(cè)結(jié)果。醫(yī)務(wù)人員對(duì)檢測(cè)結(jié)果進(jìn)行分析判斷，如果檢測(cè)數(shù)據(jù)超出正常范圍，說(shuō)明存在患有心梗的風(fēng)險(xiǎn)。