本發(fā)明涉及生物傳感器檢測技術領域，特別涉及一種采用微流控技術、全反射或者消逝場光學技術和磁熒光粒子技術的光學微流控芯片。

背景技術：

全反射熒光技術是一種新型的光學檢測技術，采用全反射產(chǎn)生的消逝場來激發(fā)熒光，使在入射光作用界面200納米以內的熒光顆粒受到激發(fā)產(chǎn)生熒光，而入射光和多余的其它區(qū)域的熒光粒子不會對檢測形成干擾，樣品的顏色和渾濁度也對檢測沒有影響，因此，檢測信噪比高。目前已經(jīng)發(fā)展的全反射熒光顯微技術由于需要復雜的顯微成像系統(tǒng)，儀器復雜昂貴，不利于現(xiàn)場檢測。此外由于很多樣品中待檢物質濃度很低，免疫或者特異結合等反應需要較長的反應時間，不利于現(xiàn)場快速檢測。結合磁珠的檢測技術，可以通過磁珠的運動富集分離效應，有效的捕捉到待測樣品中的低濃度待測樣品，使檢測靈敏度大幅度提高，通過磁場的轉換，磁粒子的運動增加了捕獲待測物的速度，檢測速度也可以大幅提高。

為了實現(xiàn)樣品的快速靈敏便捷的檢測，在實現(xiàn)本發(fā)明的過程中，申請人發(fā)現(xiàn)現(xiàn)有技術存在如下技術缺陷：

(1)儀器系統(tǒng)復雜昂貴，無法實現(xiàn)一步式檢測，需要額外的加入試劑步驟，需要洗滌，這就無法實現(xiàn)poct的應用，限制了應用場地和范圍。

(2)檢測速度慢，對于超低濃度物質無法實現(xiàn)快速現(xiàn)場檢測。

技術實現(xiàn)要素：

(一)要解決的技術問題

鑒于上述技術問題，本發(fā)明提供了一種基于磁熒光復合粒子的微流控芯片，結合了微流控技術、磁富集分離技術、以及全反射熒光檢測技術，方便實用。本發(fā)明通過磁富集分離反應和熒光光學檢測技術進行樣品微量物質分析，滿足了微量樣品中低濃度物質的快速、靈敏、便捷檢測需求，解決了現(xiàn)有檢測方法的儀器設備復雜昂貴，不夠便捷，檢測速度慢等問題，在poct檢測領域具有良好的應用價值。

(二)技術方案

根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種基于磁熒光復合粒子的微流控芯片，其包括：從下至上依次設置的芯片底層板、芯片溝道層、芯片上層蓋板，其中，芯片溝道層包括依次相連的進樣區(qū)、進樣溝道、光學檢測區(qū)、廢液溝道和廢液儲存區(qū)；捕獲識別試劑固定于所述光學檢測區(qū)的下側，標記識別試劑-磁熒光復合粒子預固定于所述進樣區(qū)、進樣溝道或者光學檢測區(qū)的內上側。

根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種光學檢測裝置，其包括：基于磁熒光復合粒子的微流控芯片、檢測器件、電磁模塊；檢測器件置于芯片溝道層的光學檢測區(qū)的上側或者下側；電磁模塊置于芯片溝道層的光學檢測區(qū)的上下兩側。

(三)有益效果

從上述技術方案可以看出，本發(fā)明基于磁熒光復合粒子的微流控芯片至少具有以下有益效果其中之一：

(1)本發(fā)明采用微流控芯片內磁熒光復合粒子進行富集分離反應，有效提高了反應速度和靈敏度，簡化了實驗步驟，實現(xiàn)了微量樣品超低濃度物質的一步式檢測；

(2)本發(fā)明采用微流控芯片內磁熒光復合粒子進行富集分離反應，與全反射熒光技術結合，不受入射光和多余熒光粒子干擾，有效排除了干擾；

(3)本發(fā)明采用特定角度凹槽設計的平面芯片結構，簡化了結構，便于應用，與全反射熒光模塊技術結合，無需洗滌，減少實驗步驟，無需復雜設備和裝置，利于現(xiàn)場快速檢測；

(4)本發(fā)明的微流控芯片在芯片溝道層的廢液溝道進行專用漸進性可溶性膜的貼附修飾，實現(xiàn)反應時間的可控；

(5)本發(fā)明的微流控芯片在芯片溝道層的廢液溝道采用彎道設計以阻止樣品過快離開光學檢測區(qū)，以控制反應時間。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例微流控芯片的結構示意圖。

圖2為本發(fā)明實施例微流控芯片的檢測原理示意圖和側視圖。

圖3為本發(fā)明實施例微流控芯片的替代結構的結構側視圖。

【主要元件】

1芯片底層板；

2芯片上層蓋板；

3芯片溝道層；

3-1進樣區(qū)；

3-2進樣溝道；

3-3光學檢測區(qū)；

3-4廢液溝道；

3-5廢液儲存區(qū)；

4入射光；

5熒光；

6反射光；

7捕獲抗體/捕獲識別試劑；

8標記抗體/標記識別試劑；

9磁熒光復合粒子；

9”激發(fā)熒光后的磁熒光復合粒子；

10檢測器件；

11電磁模塊。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術方案和優(yōu)點更加清楚明白，以下結合具體實施例，并參照附圖，對本發(fā)明進一步詳細說明。

在本發(fā)明的實施例中，提供了一種基于磁熒光復合納米粒子的微流控芯片。圖1為本發(fā)明實施例微流控芯片的結構示意圖、圖2為本發(fā)明實施例微流控芯片的檢測原理示意圖和側視圖、圖3為本發(fā)明實施例微流控芯片的替代結構的側視圖。如圖1至圖3所示，本發(fā)明基于磁熒光復合粒子的微流控芯片包括：從下至上依次設置的芯片底層板1、芯片溝道層3、芯片上層蓋板2，芯片溝道層3包括進樣區(qū)3-1、進樣溝道3-2、光學檢測區(qū)3-3、廢液溝道3-4和廢液儲存區(qū)3-5，捕獲抗體/捕獲識別試劑7固定于光學檢測區(qū)3-3下側，標記抗體/標記識別試劑8-磁熒光復合粒子9預固定于進樣區(qū)3-1、進樣溝道3-2或者光學檢測區(qū)3-3內上側。利用本發(fā)明的微流控芯片的檢測裝置，包括上述的基于磁熒光復合粒子的微流控芯片、檢測器件10以及電磁模塊11，其中，檢測器件10置于光學檢測區(qū)3-3的上方或者下方，電磁模塊11在光學檢測區(qū)3-3的上下兩側。

芯片上層蓋板2具有親水膜層，芯片上層蓋板2采用透明塑料制備，芯片上層蓋板2靠近芯片溝道層3的一側進行親水處理形成親水膜層，形成進樣區(qū)3-1和進樣溝道3-2均一的親水界面，雙效親水處理修飾為微量樣品自動進樣流控提供基礎和前提，為了增加親水性，可以采用親水膠或者表面活性劑，為了保持親水性，可以采用納米材料。

芯片底層板1采用透明材料并在入射光4的入射區(qū)域具有特定角度的凹槽設計。具體地，芯片底層板1采用塑料或者玻璃等透明材料制備，厚度在1～4毫米，采用熱壓成型或者精密雕刻等技術制備。芯片底層板1在入射區(qū)域的斜面表面為光學平整，采用特定角度凹槽設計，凹槽設計的入射光入射角度大于40度，從而在光學檢測區(qū)實現(xiàn)全反射。凹槽設計保證了光線的有效入射和入射角度，其光學面易于保護和免受污染，并且易于制備，有效控制了微流控芯片的厚度和結構，利于后續(xù)制備過程中生物點樣和相關修飾步驟的定位和放置，利于檢測時便捷操作。作為一種具體的實施方式，凹槽采用多凹槽連續(xù)設計，減小凹槽深度，保證凹槽的角度和足夠的入射寬度。此外，薄芯片不僅有利于磁粒子控制，而且在芯片模具成型時由于高分子材料熱脹冷縮效應，冷卻后的形變更小，光學平整度更高。

對于芯片溝道層3，芯片溝道層3可以采用透明或者不透明材料，芯片溝道層3可以采用mems技術和光刻膠或者高分子材料制備，也可以采用高精度雕刻技術制備，或者采用mems技術、高精度雕刻和熱壓成型幾種技術協(xié)同制備以實現(xiàn)高精度流控的控制和反應檢測區(qū)的高靈敏檢測。在簡易制備體系中，對邊界要求精度大于10微米時，采用高精度雕刻工藝形成溝道層；也可以直接采用熱壓成型或者灌注成型工藝制備溝道層。在高精密制備體系中，對邊界精度要求小于10微米，采用mems技術的負膠光刻工藝技術制備光學檢測區(qū)3-3的區(qū)域圖形，以實現(xiàn)關鍵區(qū)域反應體積和面積的有效控制達到高精度檢測，與雕刻工藝技術集成形成整個溝道層的制備，實現(xiàn)高精度檢測與成本控制的有效結合。采用固定入射光時，反應檢測區(qū)域邊長在1～5毫米范圍，以實現(xiàn)多參數(shù)陣列高精度的檢測。采用掃描入射光時，反應檢測區(qū)域邊長可以大于5毫米。

在芯片溝道層3中，進樣區(qū)3-1具有過濾膜，以濾掉待測樣品中雜質，過濾膜可以是無機材料或者有機高分子材料，標記材料(標記抗體/標記識別試劑8)可以固定在進樣區(qū)3-1或者進樣區(qū)3-1與進樣溝道3-2連接處，進樣溝道3-2設計為直流通道，也可以是具有時間閥的彎道通道以實現(xiàn)待測樣品中待檢物質與標記材料的充分溶解和反應，進樣區(qū)3-1和進樣溝道3-2具有親水修飾以實現(xiàn)樣品的順利延展流動進樣。進樣區(qū)3-1和進樣溝道3-2的親水修飾采用物理方法和化學方法協(xié)同修飾實現(xiàn)。在區(qū)域下方采用物理等離子短暫作用達到親水作用和區(qū)域上方化學親水薄層膜修飾，實現(xiàn)協(xié)同親水進樣效果以防止樣品進樣的阻滯。

光學檢測區(qū)3-3下側的芯片底層板1是高度透明的，光學檢測區(qū)3-3的下側固定捕獲識別試劑，捕獲識別試劑可以是抗體、核酸、適配體、凝集素等特異性識別生物材料。特異性捕獲識別試劑采用共價固定等強結合力方法已達到較強的標記效果。具體地，光學檢測區(qū)3-3的捕獲抗體/捕獲識別試劑7采用共價修飾方法固定在光學檢測區(qū)3-3的下表面，可以采用陣列布局，利于固定入射光檢測；也可以采用線性陣列，利于多參數(shù)檢測。另外，光學檢測區(qū)3-3同時也是樣品反應、富集區(qū)和檢測區(qū)，無需額外的洗滌步驟。通過上方或者下方的檢測器件10(發(fā)光二極管、光電倍增管或ccd)進行熒光光學檢測，并且可以輔以反射光區(qū)域檢測進行檢測矯正，并進行濃度校正計算，從而得到待測樣品的濃度。

光學檢測區(qū)3-3的前端或者上側固定標記識別試劑8，標記識別試劑8可以是抗體、核酸、適配體、凝集素等特異性識別生物材料，特異性標記識別試劑采用非共價固定等弱結合力方法已達到較容易的復溶效果和迅速反應。標記識別試劑8與磁熒光復合粒子9結合形成復合物標記識別試劑8-磁熒光復合粒子9。作為一種具體實施方式，磁熒光復合粒子9是磁粒子外包被熒光納米粒子或者直接包被熒光材料的復合粒子，磁粒子是氧化鐵納米粒子，采用上方檢測器件檢測時，磁粒子為了實現(xiàn)亞波長的有效激發(fā)，優(yōu)選粒徑50～300nm磁粒子；采用下方檢測器件檢測時，優(yōu)選粒徑100～2000nm磁粒子。熒光納米粒子可以是多孔納米粒子中結合鑲嵌熒光分子材料。熒光材料可以是無機熒光材料或者有機熒光材料或者是熒光量子點，無機熒光材料可以采用稀土離子發(fā)光或稀土熒光材料，有機熒光材料可以采用酞菁類或者花菁類染料。

采用磁熒光復合粒子9標記特異性識別生物材料，結合電磁模塊11不僅提高反應速度，還通過夾心反應提高靈敏度，進一步結合熒光納米效應提高靈敏度。磁熒光復合粒子的磁分離可以避免非結合的多余熒光材料的非特異性吸附，減少背景干擾，提高靈敏度。并且與平面型微流控芯片的內向凹槽設計結合，實現(xiàn)了光學的有效角度的高效輸入和抗干擾，可以形成集成緊湊高靈敏的光檢測模式。此外微流控芯片的內向凹槽設計可以使光學檢測器件與微流控芯片光學檢測區(qū)貼近，減少了光損失和光淬滅，提高了光學檢測效率，可以實現(xiàn)低成本、高靈敏的實用價值。

廢液溝道3-4采用彎道設計以阻止樣品過快離開光學檢測區(qū)3-3，以控制反應時間，同時在廢液溝道3-4進行專用漸進性可溶性膜的貼附修飾，以進一步實現(xiàn)反應時間的控制。

廢液儲存區(qū)3-5用于儲存反應廢液，具有儲液墊，防止廢液外溢，保護操作者和環(huán)境的安全衛(wèi)生。

檢測器件10置于光學檢測區(qū)3-3的上方或者下方，檢測器件10距離微流控芯片的距離小于1厘米以實現(xiàn)熒光的精密檢測，檢測器件10可以采用光電倍增管、二極管、或ccd等實現(xiàn)緊湊便攜式系統(tǒng)檢測，檢測器件10可以采用光譜儀或顯微系統(tǒng)實現(xiàn)高精度檢測。

電磁模塊11在光學檢測區(qū)3-3的上下兩側。上方電磁模塊采用環(huán)形電磁線圈模塊，以實現(xiàn)磁熒光復合粒子9向正上方周圍的偏移，從而避免磁熒光復合粒子9的中心區(qū)域過度集中，減少中心區(qū)的堆疊效應，更有效捕獲待測樣品中微量待檢物質；另外可以為檢測器件10空出區(qū)域，不影響上方光學檢測器件的精密定位和高精度檢測。下方電磁模塊居于光學檢測區(qū)3-3的正下方以實現(xiàn)復合物標記識別試劑8-磁熒光復合粒子9捕獲待測樣品后與下側的固定識別物(捕獲識別試劑7)結合形成夾心反應復合物。

檢測時，入射光4可以采用單色光，也可以進行偏光前處理采用偏振光，入射光4進行準直處理，采用等于大于全反射角度，經(jīng)過微流控芯片凹槽入射到達光學檢測區(qū)3-3的樣品界面，激發(fā)經(jīng)夾心反應固定在界面區(qū)的磁熒光復合粒子9，發(fā)出熒光5，熒光5被微流控芯片上方或者下方的檢測器件10檢測。因為入射光4、反射光6與熒光5在不同的角度，因此不會對熒光的檢測形成干擾。隨捕獲待測樣品的濃度變化，在特定反應時間，熒光信號的強度與捕獲待測樣品的濃度正相關，光學檢測信號經(jīng)過專用軟件處理分析，得到與濃度相關的數(shù)字信號。待測樣品可以是血樣、尿液、唾液、體液等。采用免疫檢測原理或者特異識別，適用于樣品中含量低的待檢物。在微流控芯片上固定多種抗體/識別材料，可以實現(xiàn)一個微流控芯片上一次檢測多個指標。

以下結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。

實施例1：一種基于磁熒光復合納米粒子的平面型光學微流控芯片的制備和檢測malb(urinarymicroalbumin，尿微量白蛋白)。

見圖1、2，本發(fā)明的一次性的平面型光學微流控芯片主要由芯片底層板1、芯片溝道層3和芯片上層蓋板2等構成。其中芯片底層板1采用透明材料并在入射區(qū)域具有特定角度的內向凹槽設計；芯片溝道層3包括進樣區(qū)3-1、進樣溝道3-2、光學檢測區(qū)3-3、廢液溝道3-4和廢液儲存區(qū)3-5；芯片上層蓋板2具有親水膜層。捕獲抗體/捕獲識別試劑7固定于光學檢測區(qū)3-3下側，標記抗體/標記識別試劑8-磁熒光復合粒子9預固定于進樣區(qū)3-1、進樣溝道區(qū)3-2。檢測器件10置于光學檢測區(qū)3-3的上方，電磁模塊11在光學檢測區(qū)3-3的上下兩側。

其中，芯片底層板1采用灌注成型方式制備，芯片底層板1厚度為0.5～2mm，過厚則影響電磁模塊11的效果，過薄則易導致電磁致熱生物活性材料的失活。內向凹槽采用多凹槽連續(xù)設計，減小凹槽深度，保證凹槽的角度和足夠的入射寬度，控制芯片底層板1的合適厚度，利于芯片制備和整體反應體系精密控制，內向凹槽斜面具備鏡面級別的平滑度以實現(xiàn)入射光線的高效耦合輸入，凹槽入射角大于40度，入射光線采用620nm的單色光，可以進行偏振和準直化處理以實現(xiàn)高效輸入和激發(fā)。反射區(qū)域也采用對稱角度的凹槽設計，保證全反光線的射出，避免多次全反射。

芯片上層蓋板2采用透明塑料通過精密雕刻工藝制備。對芯片上層蓋板2靠近芯片溝道層3的一側先采用親水膠均勻涂敷形成具有高粘度的親和界面，再采用表面活性劑tween20低濃度活化處理，形成進樣區(qū)和進樣溝道均一的親水界面，雙效親水處理修飾為微量樣品自動進樣流控提供基礎和前提。在廢液溝道進行專用時間可控性漸進性可溶性膜的貼附修飾，調節(jié)膜的長度和溶解度以實現(xiàn)反應時間的控制。

芯片溝道層3采用mems負膠光刻技術形成光學檢測區(qū)3-3的區(qū)域圖形，以實現(xiàn)小于2微米的精確尺寸控制，從而有效降低待測樣品的用量至10微升以內。同時可一次制備數(shù)十個反應檢測區(qū)圖形。將mems工藝與精密雕刻工藝結合實現(xiàn)芯片制備，既保證反應的精密控制，也可實現(xiàn)成本的有效控制。溝道進樣區(qū)進行局部的物理等離子親水處理以實現(xiàn)有效進樣控制。

捕獲抗體采用抗malb單抗，共價結合固定在反應光學檢測區(qū)下表面層。標記材料是配對的抗malb單抗連接磁熒光復合納米粒子，采用100nm鏈霉親和素修飾氧化鐵磁粒子與親和素修飾的高效異硫氰酸熒光素材料形成復合納米粒子。熒光標記抗體材料采用多點滴涂方式在光學檢測區(qū)的前端或者上側進行簡易固定以實現(xiàn)檢測時的迅速復溶和快速反應。選用小粒徑磁粒子以形成界面200納米內的有效消逝場激發(fā)形成熒光，在界面上側獲得高效的熒光信號。

檢測時，加入10微升待測樣品到進樣區(qū)3-1，待測樣品在化學、物理雙重親水作用流控下通過進樣溝道3-2，進樣過程中復溶標記抗體8-磁熒光復合粒子9，到達光學檢測區(qū)3-3，在電磁模塊11作用下實現(xiàn)磁粒子的運動，增快反應速度，提高靈敏度，上側環(huán)形磁模塊延長了磁粒子運動路程，避免了磁粒子的中間集聚效應，提高了多參數(shù)檢測陣列上熒光的均勻度，提高了檢測的精密度。反應5分鐘，上側磁場作用下，將多余磁熒光粒子吸附至上側四周，多余反應液體在廢液溝道3-4的時間可控性漸進性可溶性膜溶解狀態(tài)下流至廢液槽3-5。單色入射光4以大于全反射角入射至光學檢測區(qū)3-3(反應界面)，激發(fā)捕獲的磁熒光復合納米粒子9發(fā)出熒光5，納米粒子的高比表面積有效提高熒光發(fā)光效率，降低光淬滅，上方光學檢測器件10采用光電倍增管或者ccd等檢測熒光強度，利于整個檢測裝置的便攜式集成，利于現(xiàn)場檢測，熒光強度與待測物質濃度正相關。

實施例2：見圖1、圖2，本發(fā)明的一次性平面型光學微流控芯片主要由芯片底層板1、芯片溝道層3和芯片上層蓋板2等構成。其中芯片底層板1采用透明材料并在入射區(qū)域具有特定角度的內向凹槽設計；芯片溝道層3包括進樣區(qū)3-1、進樣溝道3-2、光學檢測區(qū)3-3、廢液溝道3-4和廢液儲存區(qū)3-5；芯片上層蓋板2具有親水膜層。捕獲抗體/捕獲識別試劑7固定于光學檢測區(qū)3-3下側，標記抗體/標記識別試劑8-磁熒光復合粒子9預固定于光學檢測區(qū)3-3內上側。檢測器件10置于光學檢測區(qū)3-3的下方，電磁模塊11在光學檢測區(qū)3-3的上下兩側。

其中，芯片底層板1采用熱壓成型方式制備，芯片底層板1厚度為0.5～2mm，過厚則影響電磁模塊11的效果，過薄則易導致電磁致熱生物活性材料的失活。內向凹槽斜面實現(xiàn)入射光線的高效耦合輸入和全反射輸出，凹槽入射角大于60度，入射光線采用600nm的單色光。由于反射光區(qū)域是非檢測區(qū)域，反射區(qū)域可采用平面非凹槽設計，全反光線可經(jīng)多次全反射后從側面輸出，不對檢測造成干擾。

芯片上層蓋板2采用透明塑料通過精密雕刻工藝制備。對芯片上層蓋板2靠近芯片溝道層3的一側先采用親水膠均勻涂敷形成具有高粘度的親和界面，形成進樣區(qū)和進樣溝道均一的親水界面，利于微量樣品自動進樣。

芯片溝道層3采用精密雕刻技術形成光學檢測區(qū)3-3的區(qū)域圖形，以實現(xiàn)小于10微米的精確尺寸控制，也可實現(xiàn)成本的有效控制。在溝道進樣通道進行親水處理以實現(xiàn)有效進樣控制，而在廢液溝道進行專用時間可控性漸進性可溶性膜的貼附修飾，調節(jié)膜的長度和溶解度以實現(xiàn)反應樣品量和反應時間的控制，從而進行小于10微升微量樣品的充分反應和精準控制，以及反應時間的有效控制。還為光學檢測區(qū)的水和空氣兩種界面的檢測提供時間可控的對比檢測。

捕獲抗體采用抗malb單抗，共價結合固定在反應光學檢測區(qū)下表面層。標記材料是配對的抗malb單抗連接磁熒光復合納米粒子，采用500nm鏈霉親和素修飾氧化鐵磁粒子與親和素修飾的二氧化硅納米粒子包埋酞菁類小分子有機材料形成復合納米粒子。納米粒子包埋酞菁類小分子有機熒光材料提高了有效表面積，可以提高熒光的光效應并且降低了光淬滅的影響，熒光標記抗體8采用平面滴涂方式在光學檢測區(qū)的前端或者上側進行簡易固定以實現(xiàn)檢測時的迅速復溶和快速反應。選用較大粒徑磁熒光復合粒子以實現(xiàn)更高效的磁粒子富集和快速反應，在下方檢測時獲得高效光信號。

檢測時，加入10微升樣品到進樣區(qū)3-1，樣品在化學、物理雙重親水作用下流控下通過進樣溝道3-2，進樣過程中復溶標記抗體8-磁熒光復合粒子9，到達光學檢測區(qū)3-3，在電磁模塊11作用下實現(xiàn)磁粒子的運動，增快反應速度，提高靈敏度，上側環(huán)形磁模塊延長了磁粒子運動路程，避免了磁粒子的中間集聚效應，提高了多參數(shù)檢測陣列上熒光的均勻度，提高了檢測的精密度。反應5分鐘，上側磁場作用下，將多余磁熒光粒子吸附至上側四周，多余反應液體在廢液溝道3-4的時間可控性漸進性可溶性膜溶解狀態(tài)下流至廢液槽3-5。微流控芯片變化位置以對準下方檢測器件，保持上方磁作用，單色入射光4以大于全反射角入射至光學檢測區(qū)3-3(反應界面)，激發(fā)捕獲的磁熒光復合納米粒子9發(fā)出熒光5，下方光學檢測器件10采用光電倍增管或者ccd或者遠心鏡ccd裝置等檢測熒光強度，利于整個檢測裝置的便攜式集成，利于現(xiàn)場檢測，熒光強度與待測物質蛋白濃度正相關。

實施例3：見圖1-3，本發(fā)明的一次性平面型光學微流控芯片主要由芯片底層板1、芯片溝道層3和芯片上層蓋板2等構成。本實施例可以采用圖3所示的平面結構旁側入射方式，全反射角更大，對于激發(fā)效率略差，抗干擾效果更好。其中芯片底層板1采用透明材料并在入射區(qū)域具有特定角度的側向凹槽設計；芯片溝道層3包括進樣區(qū)3-1、進樣溝道3-2、光學檢測區(qū)3-3、廢液溝道3-4和廢液儲存區(qū)3-5；芯片上層蓋板2具有親水膜層。捕獲抗體/捕獲識別試劑7固定于光學檢測區(qū)3-3下側，標記抗體/標記識別試劑8-磁熒光復合粒子9預固定于光學檢測區(qū)3-3內上側。檢測器件10置于光學檢測區(qū)3-3的下方，電磁模塊11在光學檢測區(qū)3-3的上下兩側。

其中，芯片底層板1采用熱壓或者灌注成型方式制備，芯片底層板1厚度為0.5～2mm，過厚則影響電磁模塊11的效果，過薄則易導致電磁致熱生物活性材料的失活。本實施例可以采用圖3所示的平面結構側向入射方式，全反射角更大，激發(fā)效率略差，入射和反射角更大，抗干擾效果更好。側向凹槽斜面實現(xiàn)入射光線的高效耦合輸入和全反射輸出，側向凹槽入射角大于60度，入射光線采用650nm的準直偏振光。

芯片上層蓋板2采用透明塑料通過精密雕刻工藝制備。對芯片上層蓋板2靠近芯片溝道層3的一側先采用親水膠均勻涂敷形成具有高粘度的親和界面，形成進樣區(qū)和進樣溝道均一的親水界面，利于微量樣品自動進樣。

芯片溝道層3采用精密雕刻技術形成光學檢測區(qū)3-3的區(qū)域圖形，以實現(xiàn)小于10微米的精確尺寸控制，也可實現(xiàn)成本的有效控制。在進樣溝道3-2進行親水處理以實現(xiàn)有效進樣控制，而在廢液溝道3-4進行專用時間可控性漸進性可溶性膜的貼附修飾，調節(jié)膜的長度和溶解度以實現(xiàn)反應樣品量和反應時間的控制，從而進行小于10微升微量樣品的充分反應和精準控制，以及反應時間的有效控制。還為光學檢測區(qū)的水和空氣兩種界面的檢測提供時間可控的對比檢測。

捕獲抗體7采用致病菌o157識別單抗，共價結合固定在反應光學檢測區(qū)下表面層。標記材料是配對的抗o157多抗連接磁熒光復合納米粒子，采用100nm鏈霉親和素修飾氧化鐵磁粒子與親和素修飾的酞菁類小分子有機材料形成復合納米粒子。熒光標記抗體8采用平面滴涂方式在反應檢測區(qū)的前端或者上側進行簡易固定以實現(xiàn)檢測時的迅速復溶和快速反應。

檢測時，加入10微升樣品到進樣區(qū)3-1，樣品在化學、物理雙重親水作用下流控下通過進樣溝道3-2，進樣過程中復溶標記抗體8-磁熒光復合粒子9，到達反應檢測區(qū)3-3，在變化磁模塊11作用下實現(xiàn)磁粒子的運動，增快反應速度，提高靈敏度，上側環(huán)形磁模塊延長了磁粒子運動路程，避免了磁粒子的中間集聚效應，提高了多參數(shù)檢測陣列上熒光的均勻度，提高了檢測的精密度。反應5分鐘，上側磁場作用下，將多余磁熒光粒子吸附至上側四周，多余反應液體在廢液溝道3-4的時間可控性漸進性可溶性膜溶解狀態(tài)下流至廢液槽3-5。單色入射光4以大于全反射角入射至光學檢測區(qū)3-3(反應界面)，激發(fā)捕獲的磁熒光復合納米粒子9發(fā)出熒光5，上方光學檢測器件10采用光電倍增管或者ccd裝置等檢測熒光強度，熒光強度與待測物質濃度正相關。

至此，已經(jīng)結合附圖對本發(fā)明進行了詳細描述。依據(jù)以上描述，本領域技術人員應當對本發(fā)明基于磁熒光復合納米粒子的微流控芯片有了清楚的認識。

需要說明的是，在附圖或說明書正文中，未繪示或描述的實現(xiàn)方式，均為所屬技術領域中普通技術人員所知的形式，并未進行詳細說明。此外，上述對各元件和方法的定義并不僅限于實施例中提到的各種具體結構、形狀或方式，本領域普通技術人員可對其進行簡單地更改或替換。

還需要說明的是，本文可提供包含特定值的參數(shù)的示范，但這些參數(shù)無需確切等于相應的值，而是可在可接受的誤差容限或設計約束內近似于相應值。實施例中提到的方向用語，例如“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”等，僅是參考附圖的方向，并非用來限制本發(fā)明的保護范圍。此外，除非特別描述或必須依序發(fā)生的步驟，上述步驟的順序并無限制于以上所列，且可根據(jù)所需設計而變化或重新安排。并且上述實施例可基于設計及可靠度的考慮，彼此混合搭配使用或與其他實施例混合搭配使用，即不同實施例中的技術特征可以自由組合形成更多的實施例。

綜上所述，本發(fā)明提供一種基于磁熒光復合納米粒子和全反射熒光的平面型光學微流控芯片，采用微流控芯片設計制備、全內反射熒光光學檢測技術，實現(xiàn)微量樣品中超低濃度物質的自動快速超靈敏檢測，一步操作、簡單快捷。為了加快反應速度和檢測靈敏度，本發(fā)明結合磁熒光納米粒子實現(xiàn)反應的富集和分離，并結合納米粒子的放大效應，提高靈敏度。此外，本發(fā)明采用特定角度凹槽設計的平面芯片結構，通過磁熒光復合粒子的縱向分離與全反射相結合，可以無需洗滌，減少實驗步驟，無需復雜的顯微系統(tǒng)，利于現(xiàn)場檢測。本發(fā)明的微流控芯片集成磁分離并結合全反射熒光模塊可以實現(xiàn)現(xiàn)場快速檢測。本發(fā)明結合了磁熒光復合粒子的微流控芯片不僅適用于蛋白分子等疾病標志物，也適用于核酸分子、異質體和細菌、病毒等物質的快速定量檢測。

磁熒光復合納米粒子具有增敏、加速、抗干擾的三重作用：增加了熒光粒子的有效表面積，增加了靈敏度；在電磁模塊作用下，增加樣品中待測物捕獲幾率和檢測速度；反應結束后，通過磁分離作用減少了洗滌步驟，降低了多余粒子的光干擾。入射光以大于全反射角度入射，激發(fā)產(chǎn)生的熒光可以在光學檢測區(qū)的正上方通過光學檢測元件檢測，在全反射角度和電磁模塊作用下，入射光和多余的熒光粒子對檢測沒有干擾，因此，可以獲得無干擾高靈敏光學信號。本發(fā)明的微流控芯片通過結合電控磁富集、磁分離和全反射熒光光學檢測技術，實現(xiàn)了樣品的快速反應和分離，提高了靈敏度，簡化了檢測步驟，有利于樣品中低濃度樣品的快速檢測。

應注意，貫穿附圖，相同的元素由相同或相近的附圖標記來表示。在以下描述中，一些具體實施例僅用于描述目的，而不應該理解為對本發(fā)明有任何限制，而只是本發(fā)明實施例的示例。在可能導致對本發(fā)明的理解造成混淆時，將省略常規(guī)結構或構造。應注意，圖中各部件的形狀和尺寸不反映真實大小和比例，而僅示意本發(fā)明實施例的內容。

以上所述的具體實施例，對本發(fā)明的目的、技術方案和有益效果進行了進一步詳細說明，所應理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內，所做的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。因此，在所附權利要求書的范圍內，本發(fā)明可以有不是上述的其它實現(xiàn)方式。例如：磁粒子的外觀種類、熒光材料的種類、檢測器件類型等。