本發(fā)明涉及微全分析系統(tǒng)，尤其是涉及一種用于化學發(fā)光檢測的微流控芯片及其檢測方法。

背景技術：

目前，體外診斷的發(fā)展主要有兩種趨勢：一種是高靈敏和一體集成化，即在大型醫(yī)院或機構(gòu)配套的高靈敏的大型全自動的儀器設備，對疾病實現(xiàn)高精度的診斷分析；另一種是小型化、床旁診斷，即通過小型的自動化設備，實現(xiàn)現(xiàn)場診斷和快速分析(劉道志.中國醫(yī)療器械信息.2014.中國體外診斷行業(yè)現(xiàn)狀與發(fā)展趨勢)。目前我國人口眾多，由于老齡化現(xiàn)象的加劇以及各類疫情的爆發(fā)導致人們的發(fā)病率劇增，而完全依靠大型醫(yī)院的大型設備已不能滿足現(xiàn)實需求，因此研制操作簡便、重現(xiàn)性好、靈敏度高和定量準確的快速檢測的方法和設備逐漸變得極為迫切。

化學發(fā)光系統(tǒng)的原理是：免疫反應中的酶作用于發(fā)光底物；發(fā)光底物發(fā)生化學反應并釋放出大量的能量，產(chǎn)生激發(fā)態(tài)的中間體；當激發(fā)態(tài)中間體回到穩(wěn)定的基態(tài)時，會同時發(fā)射出光子。使用信號測量儀器可測量出發(fā)射出的光量子數(shù)量，信號強度與樣品中的待測物質(zhì)的量成正比，由此可以通過標準曲線計算出樣品中待測物的含量(Larry J.Anal.Chem,1999.KrickaChemiluminescence and Bioluminescence)。與熒光和吸收光譜等光學檢測方法相比，化學發(fā)光沒有激發(fā)光源的干擾，具有背景信號低、交叉干擾小、靈敏度高、線性范圍寬等優(yōu)點(李超.分析測試技術與儀器.2006.化學發(fā)光分析法的發(fā)展與應用)。而且由于儀器設備簡單、操作方便、分析速度快且便于實現(xiàn)自動化，化學發(fā)光分析已廣泛應用于臨床診斷等各個領域。目前國內(nèi)臨床檢測所采用的化學發(fā)光分析方法的儀器和配套試劑主要依賴進口，價格昂貴且試劑消耗量大，導致檢測成本較高。所以建立能滿足臨床快速檢測需要，且靈敏度高、特異性強、試劑消耗小、成本較低的的檢測方法十分必要。

自從1990年提出微全分析系統(tǒng)這一概念以來，微流控芯片技術在化學、生命科學、環(huán)境科學和食品科學等領域開辟了廣闊的發(fā)展空間(林炳承,秦建華.高等學?；瘜W學報.2009.微流控芯片分析化學實驗室)。微流控芯片是在硅片、玻璃或高聚物的基底上，制作微米尺度的微通道和結(jié)構(gòu)功能單元，實現(xiàn)樣品制備、反應、分離和檢測等功能，從而最終實現(xiàn)分析檢測設備的微型化、集成化和便攜化。微流控芯片在微米尺度空間對流體進行操控，從而將實驗室的基本功能微縮到一塊芯片上。由于其結(jié)構(gòu)尺寸在微米級別，所以具有效率高、試樣用量少、靈敏度高、分析速度快、便于自動化和通量高等優(yōu)點。微流控芯片是一個非常理想的微型分析平臺，非常適用于即時和便攜分析，在化學分析研究和疾病診斷領域具有廣闊的發(fā)展前景(方肇倫,方群.現(xiàn)代科學儀器.2001.微流控芯片發(fā)展與展望)。

將微流控芯片技術與化學發(fā)光檢測方法相結(jié)合，能夠滿足體外診斷對化學發(fā)光檢測的要求，目前也有一些有關進行兩者結(jié)合的報道，中國專利201310295337.5和200910154432.7將毛細管電泳和化學發(fā)光將結(jié)合。中國專利201510696773.2和201510696707.5使用磁微粒在微流控芯片上進行化學發(fā)光檢測。中國專利201310659610.8和201210163571.8分別在微流控芯片上進行電化學發(fā)光和生物化學發(fā)光檢測。中國專利201210339160.X在金膜上結(jié)合適體來進行化學發(fā)光檢測。中國專利201410719841.8在布基的微流控芯片上使用化學發(fā)光檢測樣品中的過氧化氫。

技術實現(xiàn)要素：

本發(fā)明針對現(xiàn)有體外診斷技術的實際需求，提供一種用于化學發(fā)光檢測的微流控芯片及其檢測方法。

所述用于化學發(fā)光檢測的微流控芯片設有芯片，在芯片上設有至少一根微通道；每根微通道依次由預儲液微通道、樣品微通道和反應微通道組成；所述微通道的兩端分別設有入口和出口。

所述樣品微通道和反應微通道可以合并為一體。

當采用至少兩根微通道時，由一根微通道重復排列形成。

所述預儲液微通道、樣品微通道和反應微通道可采用直接加工在芯片上的微通道，或外接的微通道。

所述預儲液微通道、樣品微通道和反應微通道上可設有接口，所述接口用于向預儲液微通道、樣品微通道和反應微通道內(nèi)添加溶液，或者用于連接外接的微通道。

所述預儲液微通道中預先儲存有化學發(fā)光過程所需要的緩沖液、抗體、酶、底物以及其他所需溶液，溶液之間使用空氣或其他與水不互溶的溶劑如己醇進行間隔。

所述樣品微通道用于添加樣品溶液或者將樣品溶液引入到微流控芯片的微通道內(nèi)。

所述預儲液微通道和樣品微通道可以是順次連接，也可以是分段穿插連接。如沿著從入口到出口的方向可以是按預儲液微通道-樣品微通道進行連接，也可以按照預儲液微通道-樣品微通道-預儲液微通道進行連接。

所述反應微通道可以是空的，或者儲存有固相(或液相)載體。反應微通道的內(nèi)表面或固相(或液相)載體的表面，結(jié)合有能與樣品中的待測組份相結(jié)合的物質(zhì)。

用于化學發(fā)光檢測的微流控芯片的檢測方法，包括以下步驟：

1)將微流控芯片的微通道連接完整并保證接口處密閉；

2)在微通道的出口和/或入口施加驅(qū)動力，微通道不同部分的溶液會在驅(qū)動力的作用下，依次流經(jīng)反應微通道；所有溶液流經(jīng)反應微通道的過程中，會發(fā)生化學發(fā)光現(xiàn)象；

3)對發(fā)出的光使用光電倍增管或CCD相機進行信號采集，從而實現(xiàn)對樣品中的待測物的化學發(fā)光檢測。

本發(fā)明的優(yōu)點在于：

芯片的結(jié)構(gòu)簡單，易于制作；操作簡便，檢測快速；外界干擾小，無交叉污染；還能通過平行的多根微通道實現(xiàn)多樣品的平行檢測。

附圖說明

圖1是本發(fā)明的具有單根微通道的微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本發(fā)明的包含外接樣品微通道的微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖3是本發(fā)明的微流控芯片的連接完成后的示意圖。

圖4是本發(fā)明的包含外接樣品微通道的微流控芯片完成連接后的示意圖。

圖5是本發(fā)明的微流控芯片的檢測過程示意圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖對本發(fā)明做進一步的描述，但本發(fā)明的保護范圍并不僅限于此。

參見圖1～4，所述用于化學發(fā)光檢測的微流控芯片實施例設有芯片1，在芯片1上設有至少一根微通道2；每根微通道依次由預儲液微通道3、樣品微通道4和反應微通道5組成；所述微通道的兩端分別設有入口6和出口7。

所述樣品微通道和反應微通道可以合并為一體。

當采用至少兩根微通道時，由一根微通道重復排列形成。

所述預儲液微通道、樣品微通道和反應微通道可采用直接加工在芯片上的微通道2，或外接的微通道8。

所述預儲液微通道、樣品微通道和反應微通道上可設有接口9，所述接口9用于向預儲液微通道、樣品微通道和反應微通道內(nèi)添加溶液，或者用于連接外接的微通道8。

所述預儲液微通道中預先儲存有化學發(fā)光過程所需要的緩沖液、抗體、酶、底物以及其他所需溶液10，溶液之間使用空氣或其他與水不互溶的溶劑如己醇11進行間隔。

所述樣品微通道4用于添加樣品溶液或者將樣品溶液引入到微流控芯片的微通道內(nèi)。

所述預儲液微通道和樣品微通道可以是順次連接，也可以是分段穿插連接。如沿著從入口到出口的方向可以是按預儲液微通道-樣品微通道進行連接，也可以按照預儲液微通道-樣品微通道-預儲液微通道進行連接。

所述反應微通道5可以是空的，或者儲存有固相(或液相)載體。反應微通道的內(nèi)表面或固相(或液相)載體的表面，結(jié)合有能與樣品中的待測組份相結(jié)合的物質(zhì)。

用于化學發(fā)光檢測的微流控芯片的檢測方法，包括以下步驟：

1)將微流控芯片的微通道連接完整并保證接口處14密閉；

2)在微通道的出口和/或入口施加驅(qū)動力，微通道不同部分的溶液會在驅(qū)動力的作用下，依次流經(jīng)反應微通道；所有溶液流經(jīng)反應微通道的過程中，會發(fā)生化學發(fā)光現(xiàn)象；

3)對發(fā)出的光使用光電倍增管或CCD相機進行信號采集，從而實現(xiàn)對樣品中的待測物的化學發(fā)光檢測。

如圖5所示，整個微流控芯片的微通道由預儲液微通道、樣品微通道和反應微通道組成，使用雙抗體夾心法對樣品進行化學發(fā)光檢測。在預儲液微通道內(nèi)依次(沿從入口到出口的方向)預儲化學發(fā)光反應底物、緩沖液PBST、緩沖液TBS、酶標抗體和緩沖液PBS，溶液之間通過空氣柱進行間隔。樣品微通道內(nèi)填充樣品溶液。反應微通道內(nèi)儲存有磁珠，磁珠表面固定有抗體。同時磁珠被磁場局限在反應微通道內(nèi)而無法從出口流出反應微通道。

微通道連接完整并保證接口的封閉后，在出口施加一負壓以驅(qū)動微通道內(nèi)的溶液進行流動。當樣品溶液流經(jīng)反應微通道時，終止出口處的負壓，使樣品溶液在反應微通道內(nèi)進行溫育。樣品溶液中的待測物(即抗原)充分結(jié)合到磁珠表面固定的抗體上。驅(qū)動微通道內(nèi)的溶液繼續(xù)流動，PBS緩沖液將反應微通道內(nèi)殘余的樣品溶液清洗干凈。然后將酶標抗體溶液與磁珠同樣進行溫育，使酶標抗體充分結(jié)合到已結(jié)合在磁珠表面的抗原上。緩沖液TBS和緩沖液充分清洗反應微通道和磁珠，將殘余的酶標抗體溶液充分清洗干凈?；瘜W發(fā)光反應底物溶液PBST流經(jīng)反應微通道時，在酶標抗體表面結(jié)合的酶的作用下，反應底物發(fā)生化學發(fā)光反應，從而實現(xiàn)了樣品中抗原的檢測。