CN102253102B - 对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片 - Google Patents
对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片 Download PDFInfo
- Publication number
- CN102253102B CN102253102B CN 201110086916 CN201110086916A CN102253102B CN 102253102 B CN102253102 B CN 102253102B CN 201110086916 CN201110086916 CN 201110086916 CN 201110086916 A CN201110086916 A CN 201110086916A CN 102253102 B CN102253102 B CN 102253102B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- microelectrode
- electricity
- micro
- thickness
- glass substrate
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Abstract
一种对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，涉及微流控复合电泳芯片的结构。本发明主要由玻璃基片、聚二甲基硅氧烷盖片、微型控制电路板构成。特征是：微流控复合电泳芯片由刻有对称微管道结构的聚二甲基硅氧烷盖片和沉积有对称微电极的玻璃基片在室温下贴合而成，通过芯片接口与微型控制电路板连接进行电导检测，将两条平行微管道内的信号进行差分，在同样的条件下对分离结果进行比对。本发明具有方便扣除背景和干扰信号，灵敏度高，操作简单，稳定性好，分析效率快等特点，便于推广应用，具有发展成为阵列多通道电泳芯片集成电导检测的应用前景。本发明可广泛应用于离子化合物、生化样品、药物、农药残留等样品的分析检测。
Description
一.技术领域
本发明属于微流控芯片分析测试技术和微机电系统(MEMS)加工技术结合的技术领域，具体涉及微流控复合电泳芯片的结构。
二.背景技术
微流控芯片把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块几平方厘米的芯片上，由分离微管道形成网络，以可控流体贯穿整个系统。由于微流控芯片管道内流体体积在皮升至纳升级，分析样品量少，因此高的检测灵敏度以及重现性对于微分析系统显得尤为重要。目前公认的检测灵敏度高的检测器主要有激光诱导荧光检测器和电化学检测器。激光诱导荧光检测器体积较大、结构复杂、不便于微型化，约束了微流控芯片的推广和使用。电导检测是根据背景缓冲液与被测物的电导率的差别来进行检测的电化学检测方法，在微流控芯片上也易于实现集成，其检测限一般可达到10-6～10-8mol/L。
现有微流控电泳芯片，如2003年Electrophoresis第24期3728-3734页“电泳芯片上双向进样模式同时检测阴阳离子(Electrophoretic microchip with dual-opposite injection forsimultaneous measurements of anions and cations)”，公开的是一种电泳芯片上双端进样模式，以非接触式电导检测作为检测方式，实现了对NH4 +，CH3NH4 +，Na+三种阳离子和Cl-，NO3 -，ClO4 -三种阴离子在同一分离管道中的同时电泳分离与在线电导检测，该电导检测器在分离管道上的位置连续可调。对NH4 +，Na+；Cl-，ClO4 -的检出限分别为80，70，150，和130μmol/L。该电泳芯片的主要缺点是：分离物的范围小，当做空白和样品以及其他对照实验时，不能同时进行，分离条件不能保持一致，重现性不高。又如2007年Electrophoresis第28期34853491页“果汁中的氟乙酸钠(MFA)芯片非接触式电导检测(Contactless conductivity detection ofsodium monofluoroacetate in fruit juices on a CE microchip)”，公开的常规十字芯片，在电导检测电极上采取了屏蔽措施，有效地对苹果汁、酸果蔓汁和橘子汁中的有毒成分氟乙酸钠(MFA)进行了芯片电泳的在线电导检测，苹果汁、酸果蔓汁和橘子汁中对MFA的检出限分别达到了1.67、1.38和1.73mg/L。该电泳芯片的主要缺点是：虽然有屏蔽措施，可以减少一部分干扰，能对低浓度的物质进行检测，但当做干扰成分多的复杂样本时，却仍然重现性较低。
三.发明内容
本发明的目的是针对现有微流控电泳芯片的不足，提供一种对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，具有方便地扣除背景和干扰信号，获得更高灵敏度的检测结果，同时也具备操作简单，稳定性好，能重复多次使用，分析效率快的特点。
实现本发明目的的技术方案是：一种对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，主要由玻璃基片、聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片、微型控制电路板等构成。特征是：微流控复合电泳芯片由刻有对称微管道结构的聚二甲基硅氧烷盖片和沉积有对称微电极的玻璃基片在室温下贴合而成，通过芯片接口与微型控制电路板连接进行电导检测，将两条平行微管道内的信号进行差分，在同样的条件下对分离结果进行比对。
所述的玻璃基片长度为40000μm～45000μm、宽度为18000μm～20000μm，厚度为600～1000μm。在所述的玻璃基片上，采用常规的微机电系统技术(MEMS)加工，将铝或金或铂或钛钨合金材料溅射沉积在所述玻璃基片上形成微平面薄层的微电极。所述的微电极有电泳分离驱动微电极e、e′和在线电导检测微电极f、g。所述的电泳分离驱动微电极e、e′的长度为3000μm～5000μm、宽度为1000μm～2000μm、厚度为10～50μm，设置于玻璃基片长边轴线处的两端，为电泳分离提供所需的直流高压电。本发明将电泳分离驱动微电极集成在玻璃基片上替代了电泳分离过程中的庞大的高压直流电源，大大提高了芯片的集成化程度。所述的在线电导检测微电极f、g设置在玻璃基片短边一端的两边，与玻璃基片的短边平行，两对在线电导检测微电极f、g互相对称。所述的在线电导检测微电极f、g均由三个微电极组成，每个微电极长度为6000μm～7000μm、宽为600μm～700μm、厚度为10～50μm，两两微电极之间的间距为40μm～50μm。所述的三个微电极的两边的微电极是测量微电极，中间的一个微电极是法拉第屏蔽微电极，能有效屏蔽掉杂散电流，避免杂散电容对检测的干扰；设置在两边的两个测量微电极分别为电导激励微电极和电导输出微电极。通过两对微电极，可以同时对样品进行检测；通过一对微电极，也可以单独对样品进行检测。在所述的在线电导检测微电极的表面沉积有一层厚度为0.3um～0.5um的二氧化硅或氮化硅薄膜，成为绝缘层，形成非接触式电导检测。这样能有效避免检测微电极与微管道内溶液直接接触，使微电极表面污染，避免微电极表面容易产生气泡；同时，避免分离直流电场对检测产生干扰，减小基线噪声。
所述的聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片的长度为35000μm～40000μm、宽度为15000μm～18000μm、厚度为1000～1500μm。在所述的聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片上设有两个样品池a和a′、一个样品废液池b、一个缓冲液储液池c和一个缓冲液废液池d，每个池的直径为1000～3000μm、深度为1000～1500μm。缓冲液储液池c和缓冲液废液池d分别设置在聚二甲基硅氧烷盖片长边的中心轴线上，并位于前述玻璃基片上的电泳分离驱动微电极e、e′的内端，缓冲液储液池c与缓冲液废液池d之间通过两条平行的微管道及连接的微管道连通，形成两条电泳分离微管道，以便两个电泳分离驱动微电极e、e′引入的直流高压电分别施加在缓冲液储液池c和缓冲液废液池d上，使缓冲液从缓冲液储液池c流向缓冲液废液池d。两个样品池a和a′设置在聚二甲基硅氧烷盖片短边的一端，位于在线电导检测微电极的另一端，并与缓冲液储液池c在一条直线上，两个样品池a和a′的中心距离为10000～12000μm。样品废液池b设置在缓冲液储液池c内侧的轴线上，并与缓冲液储液池c相距4000～5000μm。两个样品池a、a′通过微管道分别先与样品废液池b连通，形成两条样品引入微管道，再与缓冲液储液池c和缓冲液废液池d之间的电泳分离微管道连通。这样样品引入微管道与电泳分离微管道相互交叉并连通，以便样品池a、a′中的样品液在负压作用下流向样品废液池b，缓冲液在直流高压的作用下从缓冲液储液池c流向缓冲液废液池d时带动样品引入微管道与电泳分离微管道相互交叉点处的微量样品液流向所述的电泳分离微管道的末端，并在直流高压电的作用下进行电泳分离。所述的在聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片上的微管道，宽为50～80μm、深度为30～50μm，均采用原位成形法，通过SU-8阳模浇注而形成微管道网络。所述的微管道网络为各池间的微管道相互连通构成。所述的微管道网络共用一个样品废液池b、缓冲液储液池c和缓冲液废液池d，只有样品池a和a′为独有。目的是使两条电泳分离微管道成为除了电泳样品不同以外，其它电泳条件都完全相同的两套独立的电泳系统。将两套独立的电泳系统集成在一块聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片上，而两套独立的电泳系统可共用一个缓冲体系，这样两条电泳分离微管道不仅能进行单通道的电泳分离，还能进行双通道的电泳分离。可同时分别对标准样品和实际样品进行分离分析，在同样的条件下对其分离结果进行比对；也可同时对空白和样品进行分离分析，通过对空白进行扣除，能更高效地扣除背景干扰，提高检测的信噪比。
所述的聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片和玻璃基片之间，以缓冲液废液池d与电泳分离驱动微电极e′重合的方向，在室温下贴合形成微流控复合芯片。当玻璃基片和聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片贴合后，要求所述的在线电导检测微电极f、g就位于两条电泳分离微管道末端，在电泳分离微管道的底部，且分别与电泳分离微管道垂直，这样既保证了两条对称平行电泳分离微管道中的检测点完全一样，可在同样的条件下对其分离结果进行比对，又避免了电泳分离微管道与检测池对位不准的问题，从而提高定量分析效果。
所述微型控制电路板为长度为100000～150000μm、宽度为100000～150000μm、厚度为200～500μm的印刷电路板。在所述的微型控制电路板上设置有：芯片接口、电源、电导检测电路、信号采集电路。所述芯片接口为市购的元件，固定在所述的微型控制电路板上，用作信号传输的通道。所述的电源由市购的微小型智能高压电源和交流信号发生器组成。所述的微小型智能高压电源和交流信号发生器的输入端分别通过导线分别与220V市电连接，所述的微小型智能高压电源的输出端(即0～2000V的直流电)分别通过导线和芯片接口的不同管脚，分别与前述的微流控复合芯片的玻璃基片上的电泳分离驱动微电极e、e′连接，为电泳分离微管道中的样品液进行电泳分离提供电压。所述的交流信号发生器的输出端分别通过导线和芯片接口的不同管脚分别与前述的微流控复合芯片的玻璃基片上的电导检测微电极f、g的电导激励微电极连接，为样品液的电导检测提供所需的激发信号。所述的电导检测电路由常规的I/V转换、乘法运算、低通滤波以及差分电路构成。所述的电导检测电路的输入端分别通过导线和芯片接口的不同管脚，分别与前述的微流控复合芯片的玻璃基片上的电导检测微电极f、g的电导输出微电极相连，用以对电泳分离微管道中的样品液进行检测。所述的电导检测电路的输出端通过通过导线与信号采集电路连接。所述的信号采集电路为A/D转换电路，所述信号采集电路的输入端通过导线与电导检测电路连接，其输出端通过导线与设置于计算机上的市购的色谱工作站连接。用以将电导检测电路输出的电压信号转换为数字信号，并最后在计算机上显示检测结果。该微型控制电路板可对所述的微流控复合芯片上的电泳分离和在线电导检测过程进行控制。
本发明采用上述技术方案，主要有以下效果：
1、利用电导检测微电极本身易于集成化的以及成本低廉的特点，使其非常适合作为集成化的电泳芯片的检测方式。同时，对称结构的相同电泳微管道，在同样的条件下对分离结果进行比对，方便扣除背景和干扰信号。无论是进行重现性实验还是对比实验都具有高效、快速的电泳分离分析的特点。法拉第屏蔽电极有效屏蔽掉杂散电流，从而避免了杂散电容对检测的干扰，提高了检测灵敏度。
2、电泳分离驱动微电极集成在芯片上替代了分离过程中的庞大的高压直流电源，大大提高了芯片的集成化程度，因此，本发明芯片的体积小，操作简单。
3、本发明的含对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片的稳定性好，能重复多次使用，实用性强，分析效率快，且能批量生产的特点，便于推广应用，并具有发展成为阵列多通道电泳芯片集成电导检测的应用前景。
本发明可广泛应用于离子化合物、生化样品、药物、农药残留等样品的分析检测。
四.附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的玻璃基片的结构示意图；
图3为本发明的聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片的结构示意图；
图4为本发明的微型控制电路板的原理框图；
图5为本实施例1中人白蛋白和人转铁蛋白混合样品液的分离图谱。
图中：a样品池，a′样品池，b样品废液池，c缓冲液储液池，d缓冲液废液池，e电泳分离驱动微电极，e′电泳分离驱动微电极，f在线电导检测微电极，g在线电导检测微电极。
五.具体实施方式
下面结合具体实施方式，进一步说明本发明。
实施例1
如图1～4所示，一种对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，主要由玻璃基片、聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片、微型控制电路板等构成。特征是：微流控复合电泳芯片由刻有对称微管道结构的聚二甲基硅氧烷盖片和沉积有对称微电极的玻璃基片在室温下贴合而成，通过芯片接口与微型控制电路板连接进行电导检测，将两条平行微管道内的信号进行差分，在同样的条件下对分离结果进行比对。
所述的玻璃基片长度为40000μm、宽度为18000μm、厚度为600μm。在所述的玻璃基片上，采用常规的微机电系统技术(MEMS)加工，将铝溅射沉积在所述玻璃基片上形成微平面薄层的微电极。所述的微电极有电泳分离驱动微电极e、e′和在线电导检测微电极f、g。所述的电泳分离驱动微电极e、e′的长度为3000μm、宽度为1000μm、厚度为10μm，设置于玻璃基片长边轴线处的两端，为电泳分离提供所需的直流高压电。本发明将电泳分离驱动微电极集成在玻璃基片上替代了电泳分离过程中的庞大的高压直流电源，大大提高了芯片的集成化程度。所述的在线电导检测微电极f、g设置在玻璃基片短边一端的两边，与玻璃基片的短边平行，两对在线电导检测微电极f、g互相对称。所述的在线电导检测微电极f、g均由三个微电极组成，每个微电极长度为6000μm、宽为600μm、厚度为10μm，两两微电极之间的间距为40μm。所述的三个微电极的两边的微电极是测量微电极，中间的一个微电极是法拉第屏蔽微电极，能有效屏蔽掉杂散电流，避免杂散电容对检测的干扰；设置在两边的两个测量微电极分别为电导激励微电极和电导输出微电极。通过两对微电极，可以同时对样品进行检测；通过一对微电极，也可以单独对样品进行检测。在所述的在线电导检测微电极的表面沉积有一层厚度为0.3um的二氧化硅薄膜，成为绝缘层，形成非接触式电导检测。这样能有效避免检测微电极与微管道内溶液直接接触，使微电极表面污染，避免微电极表面容易产生气泡；同时，避免分离直流电场对检测产生干扰，减小基线噪声。
所述的聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片的长度为35000μm、宽度为15000μm、厚度为1000μm。在所述的聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片上设有两个样品池a和a′、一个样品废液池b、一个缓冲液储液池c和一个缓冲液废液池d，每个池的直径为1000μm、深度为1000μm。缓冲液储液池c和缓冲液废液池d分别设置在聚二甲基硅氧烷盖片长边的中心轴线上，并位于前述玻璃基片上的电泳分离驱动微电极e、e′的内端，缓冲液储液池c与缓冲液废液池d之间通过两条平行的微管道及连接的微管道连通，形成两条电泳分离微管道，以便两个电泳分离驱动微电极e、e′引入的直流高压电分别施加在缓冲液储液池c和缓冲液废液池d上，使缓冲液从缓冲液储液池c流向缓冲液废液池d。两个样品池a和a′设置在聚二甲基硅氧烷盖片短边的一端，位于在线电导检测微电极的另一端，并与缓冲液储液池c在一条直线上，两个样品池a和a′的中心距离为10000μm。样品废液池b设置在缓冲液储液池c内侧的轴线上，并与缓冲液储液池c相距4000μm。两个样品池a、a′通过微管道分别先与样品废液池b连通，形成两条样品引入微管道，再与缓冲液储液池c和缓冲液废液池d之间的电泳分离微管道连通。这样样品引入微管道与电泳分离微管道相互交叉并连通，以便样品池a、a′中的样品液在负压作用下流向样品废液池b，缓冲液在直流高压的作用下从缓冲液储液池c流向缓冲液废液池d时带动样品引入微管道与电泳分离微管道相互交叉点处的微量样品液流向所述的电泳分离微管道的末端，并在直流高压电的作用下进行电泳分离。所述的在聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片上的微管道，宽为50μm、深度为30μm，均采用原位成形法，通过SU-8阳模浇注而形成微管道网络。所述的微管道网络为各池间的微管道相互连通构成。所述的微管道网络共用一个样品废液池b、缓冲液储液池c和缓冲液废液池d，只有样品池a和a′为独有。目的是使两条电泳分离微管道成为除了电泳样品不同以外，其它电泳条件都完全相同的两套独立的电泳系统。将两套独立的电泳系统集成在一块聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片上，而两套独立的电泳系统可共用一个缓冲体系，这样两条电泳分离微管道不仅能进行单通道的电泳分离，还能进行双通道的电泳分离。可同时分别对标准样品和实际样品进行分离分析，在同样的条件下对其分离结果进行比对；也可同时对空白和样品进行分离分析，通过差分电路对空白进行扣除，能更高效地扣除背景干扰，提高检测的信噪比。
所述的聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片和玻璃基片之间，以缓冲液废液池d与电泳分离驱动微电极e′重合的方向，在室温下贴合形成微流控复合芯片。当玻璃基片和聚二甲基硅氧烷(PDMS)盖片贴合后，所述的在线电导检测微电极f、g就位于两条电泳分离微管道末端，在电泳分离微管道的底部，且分别与电泳分离微管道垂直，这样既保证了两条对称平行电泳分离微管道中的检测点完全一样，可在同样的条件下对其分离结果进行比对，又避免了电泳分离微管道与检测池对位不准的问题，从而提高定量分析效果。
所述微型控制电路板为长度为100000μm、宽度为100000μm、厚度为200μm的印刷电路板。在所述的微型控制电路板上设置有：芯片接口、电源、电导检测电路、信号采集电路。所述芯片接口为市购的元件，固定在所述的微型控制电路板上，用作信号传输的通道。所述的电源由市购的微小型智能高压电源和交流信号发生器组成。所述的微小型智能高压电源和交流信号发生器的输入端分别通过导线分别与220V市电连接，所述的微小型智能高压电源的输出端(即0～2000V的直流电)分别通过导线和芯片接口的不同管脚，分别与前述的微流控复合芯片的玻璃基片上的电泳分离驱动微电极e、e′连接，为电泳分离微管道中的样品液进行电泳分离提供电压。所述的交流信号发生器的输出端分别通过导线和芯片接口的不同管脚分别与前述的微流控复合芯片的玻璃基片上的电导检测微电极f、g的电导激励微电极连接，为样品液的电导检测提供所需的激发信号。所述的电导检测电路由常规的I/V转换、乘法运算、低通滤波以及差分电路构成。所述的电导检测电路的输入端分别通过导线和芯片接口的不同管脚，分别与前述的微流控复合芯片的玻璃基片上的电导检测微电极f、g的电导输出微电极相连，用以对电泳分离微管道中的样品液进行检测。所述的电导检测电路的输出端通过通过导线与信号采集电路连接。所述的信号采集电路为A/D转换电路，所述信号采集电路的输入端通过导线与电导检测电路连接，其输出端通过导线与设置于计算机上的市购的色谱工作站连接。用以将电导检测电路输出的电压信号转换为数字信号，并最后在计算机上显示检测结果。该微型控制电路板可对所述的微流控复合芯片上的电泳分离和在线电导检测过程进行控制。
实施例2
一种对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，同实施例1，其中：玻璃基片的长度为42000μm、宽度为19000μm、厚度为800μm，将金溅射沉积在玻璃基片上形成微平面薄层的微电极，电泳分离驱动微电极e、e′的长度为4000μm、宽度为1500μm、厚度为30μm在线电导检测微电极f、g的每个微电极长度为6500μm、宽为650μm、厚度为30μm，两两微电极之间的间距为45μm，电导检测微电极f、g表面沉积的二氧化硅绝缘层厚度为0.4um。聚二甲基硅氧烷盖片的长度为38000μm、宽度为16000μm、厚度为1200μm，每个储液池的直径为2000μm、深度为1200μm，两个样品池a和a′的中心距离为11000μm，，样品废液池b与缓冲液储液池c的距离为4500μm，聚二甲基硅氧烷盖片上的微管道的宽为60μm、深度为40μm。微型控制电路板的长度为120000μm、宽度为120000μm、厚度为300μm。
实施例3
一种对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，同实施例1，其中：玻璃基片的长度为45000μm、宽度为20000μm、厚度为1000μm，将钛钨合金溅射沉积在玻璃基片上形成微平面薄层的微电极，电泳分离驱动微电极e、e′的长度为5000μm、宽度为2000μm，厚度为50μm在线电导检测微电极f、g的每个微电极长度为7000μm、宽为700μm、厚度为50μm，两两微电极之间的间距为50μm，电导检测微电极f、g表面沉积的氮化硅绝缘层厚度为0.5um。聚二甲基硅氧烷盖片的长度为40000μm、宽度为18000μm、厚度为1500μm，每个储液池的直径为3000μm、深度为1500μm，两个样品池a和a′的中心距离为12000μm，，样品废液池b与缓冲液储液池c的距离为5000μm，聚二甲基硅氧烷盖片上的微管道，宽为80μm、深度为50μm。微型控制电路板的长度为150000μm、宽度为150000μm、厚度为500μm。
实验结果
用实施例1的一种对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，将配制好的缓冲溶液和1mg/mL的人白蛋白和人转铁蛋白混合样品液分别输入微流控复合芯片的样品池a、a′中，接通电源，进行分离检测，将两条平行微管道内的信号进行差分，测得1mg/mL的人白蛋白和人转铁蛋白混合样品液的分离图谱，如图5所示。
从上述实验知：本发明的对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，能够在同样的条件下对分离结果进行比对，扣除背景和干扰信号，对白蛋白的检测限可达到0.1mg/mL。
Claims (4)
1.一种对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，主要由玻璃基片、聚二甲基硅氧烷盖片、微型控制电路板构成，其特征在于：
所述的玻璃基片长度为40000μm～45000μm、宽度为18000μm～20000μm、厚度为600～1000μm，在所述的玻璃基片上，铝或金或铂或钛钨合金材料通过溅射沉积形成微平面薄层的微电极，所述的微电极有电泳分离驱动微电极e、e′和在线电导检测微电极f、g，所述的电泳分离驱动微电极e、e′的长度为3000μm～5000μm、宽度为1000μm～2000μm、厚度为10～50μm，设置于玻璃基片平行长边轴线处的两端，所述的在线电导检测微电极f、g设置在玻璃基片短边靠近分离驱动微电极e′一端的两边，与玻璃基片的短边平行，两对在线电导检测微电极f、g以平行于长边的中轴线为对称轴互相对称，所述的在线电导检测微电极f、g均由三个微电极组成，每个微电极长度为6000μm～7000μm、宽为600μm～700μm、厚度为10～50μm，两两微电极之间的间距为40μm～50μm，所述的三个微电极的两边的微电极是测量微电极，中间的一个微电极是法拉第屏蔽微电极，设置在两边的两个测量微电极分别为电导激励微电极和电导输出微电极，在所述的在线电导检测微电极的表面沉积有一层厚度为0.3um～0.5um的二氧化硅或氮化硅薄膜；
所述的聚二甲基硅氧烷盖片的长度为35000μm～40000μm、宽度为15000μm～18000μm、厚度为1000～1500μm，在所述的聚二甲基硅氧烷盖片上设有两个样品池a和a′、一个样品废液池b、一个缓冲液储液池c和一个缓冲液废液池d，每个池的直径为1000～3000μm、深度为1000～1500μm，缓冲液储液池c和缓冲液废液池d分别设置在聚二甲基硅氧烷盖片长边的中心轴线上，并位于前述玻璃基片上的电泳分离驱动微电极e、e′的内端，缓冲液储液池c与缓冲液废液池d之间通过两条平行的微管道及连接的微管道连通，形成两条电泳分离微管道，两个样品池a和a′设置在聚二甲基硅氧烷盖片短边的一端，位于在线电导检测微电极的另一端，并与缓冲液储液池c在一条直线上，两个样品池a和a′的中心距离为10000～12000μm，样品废液池b设置在缓冲液储液池c内侧的轴线上，并与缓冲液储液池c相距4000～5000μm，两个样品池a、a′通过微管道分别先与样品废液池b连通，形成两条样品引入微管道，再与缓冲液储液池c和缓冲液废液池d之间的电泳分离微管道连通，所述的在聚二甲基硅氧烷盖片上的微管道，宽为50～80μm、深度为30～50μm，均采用原位成形法，通过SU-8阳模浇注而形成微管道网络，所述的微管道网络为各池间的微管道相互连通构成；
所述的聚二甲基硅氧烷盖片和玻璃基片之间，以缓冲液废液池d与电泳分离驱动微电极e′重合的方向，在室温下贴合形成微流控复合芯片，当玻璃基片和聚二甲基硅氧烷盖片贴合后，要求所述的在线电导检测微电极f、g就位于两条电泳分离微管道末端，在电泳分离微管道的底部，且分别与电泳分离微管道垂直；
所述微型控制电路板为长度为100000～150000μm、宽度为100000～150000μm、厚度为200～500μm的印刷电路板，在所述的微型控制电路板上设置有：芯片接口、电源、电导检测电路、信号采集电路，所述芯片接口为市购的元件，固定在所述的微型控制电路板上，所述的电源由市购的微小型智能高压电源和交流信号发生器组成，所述的微小型智能高压电源和交流信号发生器的输入端分别通过导线分别与220V市电连接，所述的微小型智能高压电源的输出端，即0～2000V的直流电分别通过导线和芯片接口的不同管脚，分别与前述的微流控复合芯片的玻璃基片上的电泳分离驱动微电极e、e′连接，所述的交流信号发生器的输出端分别通过导线和芯片接口的不同管脚分别与前述的微流控复合芯片的玻璃基片上的电导检测微电极f、g的电导激励微电极连接，所述的电导检测电路由常规的I/V转换、乘法运算、低通滤波以及差分电路构成，所述的电导检测电路的输入端分别通过导线和芯片接口的不同管脚，分别与前述的微流控复合芯片的玻璃基片上的电导检测微电极f、g的电导输出微电极相连，所述的电导检测电路的输出端通过导线与信号采集电路连接，所述的信号采集电路为A/D转换电路，所述信号采集电路的输入端通过导线与电导检测电路连接，其输出端通过导线与设置于计算机上的市购的色谱工作站连接，并最后在计算机上显示检测结果。
2.按照权利要求1所述的对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，其特征在于玻璃基片的长度为40000μm、宽度为18000μm、厚度为600μm，将铝溅射沉积在玻璃基片上形成微平面薄层的微电极，电泳分离驱动微电极e、e′的长度为3000μm、宽度为1000μm、厚度为10μm，在线电导检测微电极f、g的每个微电极的长度为6000μm、宽为600μm、厚度为10μm，两两微电极之间的间距为40μm，电导检测微电极f、g表面沉积的二氧化硅绝缘层厚度为0.3um，聚二甲基硅氧烷盖片的长度为35000μm、宽度为15000μm、厚度为1000μm，每个储液池的直径为1000μm、深度为1000μm，两个样品池a和a′的中心距离为10000μm，样品废液池b与缓冲液储液池c的距离为4000μm，聚二甲基硅氧烷盖片上的微管道的宽为50μm、深度为30μm，微型控制电路板的长度为100000μm，宽度为100000μm，厚度为200μm。
3.按照权利要求1所述的对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，其特征在于玻璃基片的长度为42000μm、宽度为19000μm、厚度为800μm，将金溅射沉积在玻璃基片上形成微平面薄层的微电极，电泳分离驱动微电极e、e′的长度为4000μm、宽度为1500μm、厚度为30μm，在线电导检测微电极f、g的每个微电极的长度为6500μm、宽为650μm、厚度为30μm，两两微电极之间的间距为45μm，电导检测微电极f、g表面沉积的二氧化硅绝缘层厚度为0.4um，聚二甲基硅氧烷盖片的长度为38000μm、宽度为16000μm、厚度为1200μm，每个储液池的直径为2000μm、深度为1200μm，两个样品池a和a′的中心距离为11000μm，样品废液池b与缓冲液储液池c的距离为4500μm，聚二甲基硅氧烷盖片上的微管道的宽为60μm、深度为40μm，微型控制电路板的长度为120000μm，宽度为120000μm，厚度为300μm。
4.按照权利要求1所述的对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，其特征在于玻璃基片的长度为45000μm、宽度为20000μm、厚度为1000μm，将钛钨合金溅射沉积在玻璃基片上形成微平面薄层的微电极，电泳分离驱动微电极e、e′的长度为5000μm、宽度为2000μm，厚度为50μm，在线电导检测微电极f、g的每个微电极的长度为7000μm、宽为700μm、厚度为50μm，两两微电极之间的间距为50μm，电导检测微电极f、g表面沉积的氮化硅绝缘层厚度为0.5um，聚二甲基硅氧烷盖片的长度为40000μm、宽度为18000μm、厚度为1500μm，每个储液池的直径为3000μm、深度为1500μm，两个样品池a和a′的中心距离为12000μm，样品废液池b与缓冲液储液池c的距离为5000μm，聚二甲基硅氧烷盖片上的微管道的宽为80μm、深度为50μm，微型控制电路板的长度为150000μm、宽度为150000μm、厚度为500μm。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110086916 CN102253102B (zh) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | 对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN 201110086916 CN102253102B (zh) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | 对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN102253102A CN102253102A (zh) | 2011-11-23 |
| CN102253102B true CN102253102B (zh) | 2013-10-30 |
Family
ID=44980484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN 201110086916 Expired - Fee Related CN102253102B (zh) | 2011-04-07 | 2011-04-07 | 对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN102253102B (zh) |
Families Citing this family (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103512862B (zh) * | 2012-06-15 | 2018-01-05 | 黄辉 | 一种基于信号差分检测的光学微流控芯片及测试方法 |
| CN103278628A (zh) * | 2013-06-12 | 2013-09-04 | 齐齐哈尔医学院 | 一种幽门螺杆菌elisa检测与分离的方法和装置 |
| CN104096608B (zh) * | 2014-07-21 | 2015-11-18 | 东南大学 | 一种分离式微米级粒子自动组装、分选器件及其制作方法 |
| CN104155464B (zh) * | 2014-08-27 | 2016-05-25 | 南京发艾博光电科技有限公司 | 一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置 |
| CN104297501B (zh) * | 2014-10-11 | 2016-03-02 | 江苏大学 | 用于微流控检测的果蔬农药残留提取与进样装置及方法 |
| CN104820003B (zh) * | 2015-05-13 | 2017-06-16 | 江苏大学 | 一种用于农药残留检测的纸质微流控系统及方法 |
| CN109030608A (zh) * | 2018-07-06 | 2018-12-18 | 中国科学院合肥物质科学研究院 | 基于微芯片电泳的阴阳离子同步检测与分离的系统及方法 |
| CN110726767B (zh) * | 2019-10-29 | 2022-06-14 | 北京工业大学 | 一种微流控芯片非接触电导检测池及制备方法 |
| CN112604616A (zh) * | 2020-11-17 | 2021-04-06 | 华东师范大学 | 一种连续合成微化学反应与在线监测的自动控制系统和方法 |
| CN115382591A (zh) * | 2022-08-26 | 2022-11-25 | 上海大学 | 一种对称双路结构elisa微流控检测芯片 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1769884A (zh) * | 2005-09-28 | 2006-05-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种压丝法制作集成有电化学检测电极的毛细管电泳芯片 |
| CN101441188A (zh) * | 2008-12-23 | 2009-05-27 | 重庆大学 | 用于微流控芯片上的侧壁式非接触电导检测系统 |
-
2011
- 2011-04-07 CN CN 201110086916 patent/CN102253102B/zh not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN1769884A (zh) * | 2005-09-28 | 2006-05-10 | 哈尔滨工业大学 | 一种压丝法制作集成有电化学检测电极的毛细管电泳芯片 |
| CN101441188A (zh) * | 2008-12-23 | 2009-05-27 | 重庆大学 | 用于微流控芯片上的侧壁式非接触电导检测系统 |
Non-Patent Citations (4)
| Title |
|---|
| 低电压电泳芯片非接触电导检测电路设计;刘海涛 等;《光学精密工程》;20090731;第17卷(第7期);1640-1645 * |
| 刘海涛 等.低电压电泳芯片非接触电导检测电路设计.《光学精密工程》.2009,第17卷(第7期),1640-1645. |
| 彭金兰 等.微流控芯片上细菌溶液电化学阻抗检测方法研究.《2010年微纳尺度分离和分析技术学术会议暨第六届全国微全分析学术会议》.2010,全文. |
| 微流控芯片上细菌溶液电化学阻抗检测方法研究;彭金兰 等;《2010年微纳尺度分离和分析技术学术会议暨第六届全国微全分析学术会议》;20101231;全文 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN102253102A (zh) | 2011-11-23 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN102253102B (zh) | 对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片 | |
| US8679313B2 (en) | Method and apparatus for concentrating molecules | |
| Raymond et al. | Continuous sample pretreatment using a free-flow electrophoresis device integrated onto a silicon chip | |
| CN100535649C (zh) | 三维纳隙网格阵列微电极生物传感芯片 | |
| US9227189B2 (en) | Microfluidic liquid stream configuration system | |
| Reale et al. | High-throughput electrical position detection of single flowing particles/cells with non-spherical shape | |
| CN109590038B (zh) | 一种亚微米流道微流控芯片及其制作方法 | |
| CN100417937C (zh) | 芯片式电容耦合非接触型电导检测器 | |
| CN102507706B (zh) | 细菌介电电泳阻抗检测的微流控芯片分析微系统 | |
| CN102604827B (zh) | 非接触式电导法实现pcr反应过程的实时检测系统和方法 | |
| CN102749322A (zh) | 一种双极电极电化学发光检测微流控液滴阵列方法 | |
| CN104165906B (zh) | 一种病毒检测仪 | |
| Lee et al. | Fabrication and characterization of semicircular detection electrodes for contactless conductivity detector–CE microchips | |
| Ryvolova et al. | Combined contactless conductometric, photometric, and fluorimetric single point detector for capillary separation methods | |
| Bilican et al. | Focusing-free impedimetric differentiation of red blood cells and leukemia cells: A system optimization | |
| Muhlberger et al. | Polymer lab-on-a-chip system with electrical detection | |
| CN107262168B (zh) | 一种pdms自吸进样的微流控sers芯片及其制备方法 | |
| TWI499778B (zh) | 微流體裝置 | |
| CN202442992U (zh) | 一种低压电容耦合非接触电导检测器 | |
| CN209034379U (zh) | 一种基于纳米-微米组合通道交流介电泳的高通量细胞分离装置 | |
| CN101441188A (zh) | 用于微流控芯片上的侧壁式非接触电导检测系统 | |
| CN105344388B (zh) | 一种微流控芯片 | |
| CN105466992B (zh) | 一种芯片电泳分离和等离子体质谱分析系统 | |
| Kim et al. | Microfluidic potentiometric cytometry for size-selective micro dispersion analysis | |
| CN109612890B (zh) | 一种微粒计数系统及应用、检测金属离子和微粒的方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20131030 Termination date: 20140407 |