CN103272656A - 条形码微流控芯片及其用途 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种微流控芯片，其包括微流控芯片单元，所述微流控芯片单元包括样品反应通道，在所述样品反应通道中发生样品的显色反应与不发生样品的显色反应时，所述微流控芯片单元的条形码图案能够分别被条形码识读装置识读为不同的字符，从而能够确定样品的性质。本发明还涉及所述芯片检测样品性质的用途。
Description
技术领域
本发明涉及一种利用条形码识读技术进行检测的微流控芯片及其检测用途。
背景技术
随着材料科学、微纳米加工技术和微电子学所取得的突破性进展，微流控芯片也得到了迅速发展。微流控芯片（microfluidic chip）又称为“芯片上的实验室”（lab-on-a-chip），它是以微机电加工技术为基础，在硅片、玻璃或聚二甲基硅氧烷(PDMS)等材料上制作微通道网络，使得可控流体在微通道网络中流动，从而实现生物和化学领域中的反应、分离、检测等操作。通常，微流控芯片可以被多次使用，并且具有体积微小、试样和试剂消耗少、流体可控、集成度高以及分析速度快等优点。
在微流控芯片分析微型化的进程中，遇到的一个重要的问题就是检测信息的读出技术。通常，在微流控芯片中生成的检测信息需要利用读出仪器来得到，或者通过人工辨识来获取。然而，这类读出仪器往往比较昂贵，而人工辨识又将随着检测通量的提高而变得越来越费时费力。
因此，针对微流控芯片在高通量的生物化学检测中的应用，需要一种快速且可靠的检测信息读出系统和方法。
条形码（或称条码，barcode或bar code）是将宽度不等的多个黑条和白空，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符，是一种图形化的信息代码。常见的条形码通常是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白空（简称空）排成的平行线图案。条形码技术是随着计算机与信息技术的发展和应用而诞生的，它是集编码、印刷、识别、数据采集和处理于一身的新型技术。
不同的条形码具有不同的编码规则，这是条码技术的数学基础，条码发展至今，已有250种之多，均由国际标准、国家标准或行业标准来对编码规则进行规范或定义，包含数据格式、含义及编码原则。目前常用的条形码有EAN条码、库德巴条码等。例如其中的EAN条码的编码规则就由ISO/IEC 15420:2009国际标准及各成员国的国家标准来规范1,2，而库德巴条码的编码规则在美国由ANSI/AIM-BC3-2000国家标准来规范3、在中国由GB/T 12907-2008来规范4。
要将按照一定规则编译出来的条形码转换成有意义的信息，需要经历扫描和译码两个过程。物体的颜色是由其反射光的类型决定的，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光，所以当条形码识读装置光源发出的光在条形码上反射后，反射光照射到条形码识读装置内部的光电转换器上，光电转换器根据强弱不同的反射光信号，转换成相应的电信号。电信号输出到条形码识读装置的放大电路增强信号之后，再送到整形电路将模拟信号转换成数字信号。黑条、白空的宽度不同，相应的电信号持续时间长短也不同。然后译码器通过测量脉冲数字电信号0、1的数目来判别条和空的数目，通过测量0、1信号持续的时间来判别条和空的宽度。此时所得到的数据仍然是杂乱无章的，要知道条形码所包含的信息，则需根据对应的编码规则，将条形符号转换成相应的数字、字符等信息。最后，由计算机系统进行数据处理与管理，物品的详细信息便被识别了。
由此可知，条码的识读是通过分辨条空的边界和宽窄来实现的，因此要求条和空的颜色对比度差异越大越好，这就是为什么绝大多数条码都采用黑白搭配的缘故。但条码符号不一定必须是黑色和白色，也可以由其他颜色搭配组成，只要能够保证两种颜色对光反射率的差异足够大，其反射率差异的计算须按照特定条码标准的规定来进行。
上述条码技术的直接应用领域为物流、零售、工业生产，并间接地影响、渗透到了其他行业，例如电子商务、邮政、金融、教育培训、医疗卫生等，条码技术的特点是以极小的空间编码大量的信息，用以标示区分数量庞大的不同物品，并且条码的印刷、识读已经变得非常快速且便捷。而在自然科学领域，“条码”的这一概念在最近几年刚刚被借鉴过来，尤其在生物检测领域，各种通过新技术、新材料制备的条码被用来区分不同的检测结果、提高检测的通量。
Nature Biotechnology期刊2008年26卷12期1373-1378页“Integrated barcode chips for rapid, multiplexed analysis of proteins in microliter quantities of blood”论文中介绍了一种可以从少量的血液中检测多种靶标蛋白质的技术5，该技术利用了条形码的部分概念，尽管其检测结果图的样式酷似条形码，但它不是真正的条形码，没有编码规则在里面，从而导致该条码无法被条码识读装置接收。该技术的缺点是，荧光图像的获取依赖于昂贵的荧光显微镜，且荧光图像的解读依赖于人工的仔细辨识，它不能被仪器自动识别，这种人工辨识将随着检测通量的提高而变得越来越费时费力。
基于文献5相似的思路所做的工作还有ChemPhysChem期刊2010年第11卷第14期“Chemistries for Patterning Robust DNA MicroBarcodes Enable Multiplex Assays of Cytoplasm Proteins from Single Cancer Cells”论文6、Nature Medicine 期刊2011年第17卷第6期“A clinical microchip for evaluation of single immune cells reveals high functional heterogeneity in phenotypically similar T cells”论文7。二者在条码方面的技术核心与文献5都是一样的，只是待分析的实体不同；前者还讨论了强带正电的多聚-L-赖氨酸（Poly-L-Lysine, PLL）基底与强带负电的核苷酸之间强烈的静电相互作用、以及减轻此相互作用的方法。
Science期刊2001年294卷5540期137-141页“Submicrometer metallic barcodes”论文中报道了一种亚微米尺寸金属条带的制备方法8，该技术的缺点是，在具体应用中为了判断检测物的有无，至少需要成两次像，且需要使用高倍物镜，同时需要显微镜具有反射模式和荧光模式，对仪器设备的要求很高；而且，其电化学沉积的制备工艺较难稳定地控制，其一个条带上的某一金属的长度存在10%左右的误差。
基于文献8相似的思路所做的工作还有Science期刊2005年第309卷第5731期“On-wire lithography”论文9和Nature Protocols期刊2009年底4卷第6期“On-wire lithography: synthesis, encoding and biological applications”论文10。这两篇论文介绍了另外一种制备金属条带的方法：线上平板印刷术（on-wire lithography），该技术的缺点同样是依赖昂贵的读出仪器，且制备工艺较复杂，制备的稳定性、均一性都有限。
还有研究工作利用光响应性材料制备了“点编码”的条码块，用于标示不同的待检测物。Science期刊2007年第315卷第5817期“Multifunctional encoded particles for high-throughput biomolecule analysis”论文报道了一种利用丙烯酸盐制备颗粒的方法11。其借鉴了传统条码理论的知识，但其解码依赖于昂贵的带有荧光功能和高倍物镜的光学显微镜，靶标物质的有无也是通过荧光来观察的。为了防止颗粒重叠妨碍读出，还需要设计微流通道，使得颗粒单个地通过物镜下方，这些繁杂的设置、庞大的外设都大大限制了此方法走向实际应用。
上述光学方法的另一缺点是为了制备不同的颗粒，需要制备大量的光掩模，光掩模的更换过程也较为繁琐，针对此缺点，Nature Materials期刊2010年第9卷第9期“Colour-barcoded magnetic microparticles for multiplexed bioassays”报道了利用数字微镜器件——一种动态光掩模，制备光响应性颗粒的方法，且更进一步的是，它将点编码区制成彩色的，从而使得编码容量又得到了提高12。之所以显示彩色，是因为这种材料还对磁场强度有响应性，在不同的磁场强度下显示不同的颜色。该技术的缺点是制备成本很高，它需要一个可调控的磁场，需要同时具备反射模式和荧光模式的高倍显微镜，需要真彩色CCD（电荷耦合元件，Charge-coupled device）。
综上所述，技术发展至今，所有基于“条码”的生物检测工作都是借用了条码的部分概念。它们用不同的“条码”标记去代替传统的荧光标记、酶标记等，从而大大地增加了可分辨的标记数目，由原先的几种荧光标记或酶标记一下子增加到成千上万种的条码式标记，有金属条带编码、点编码等，从一维样式到二维样式，从单色到彩色，编码容量不断得到提高，甚至在理论上某些编码体系是无极限的。文献5-7报道的方法，其条码生成于检测反应之后，也就是说根据待检测物的有无来产生不同的条码图案；而其他文献报道的方法都是预先在某一区域安排一个编码区，可以说其理念与传统的荧光标记或者酶标记方法是完全一样的，条码对于它们而言仅仅是个标示物。由于目前为止所有的工作都不是真正的条码，因此其信号的读出依旧依赖于各种复杂、昂贵的光学设备，而不能用条码识读装置进行信号的解读。
发明内容
本发明将条码编码规则完整地融入微流控芯片的设计之中，制备了可编码的微流控芯片，将微流控芯片的空间信息完全转化为符合条码编码标准的样式，使得生化检测反应后产生的条码图案可以被便携的条码识读装置直接解读，从而在生化检测的全程实现快速、高效、低消耗、低成本。此外，本发明还涉及以打印的方式大规模制备条形码微流控芯片所用的反应基底，从而在条形码微流控芯片的制备上实现高效率和低成本。
本发明涉及一种微流控芯片，其包括微流控芯片单元，所述微流控芯片单元包括样品反应通道，在所述样品反应通道中发生样品的显色反应与不发生样品的显色反应时，所述微流控芯片单元的条形码图案能够分别被条形码识读装置识读为不同的字符，从而能够确定样品的性质。本发明还涉及所述芯片检测样品性质的用途。
本发明涉及一种微流控芯片，其包括一个或更多个相同或不同的微流控芯片单元，其特征在于每个所述微流控芯片单元包括：
可被条形码识读装置识读为条形码字符的条形码，所述条形码包括一个或更多个与其它条区和空区平行的条形的样品反应通道，设置所述样品反应通道使得：
当在样品反应通道中通入样品时，样品反应通道中发生样品的显色反应与不发生样品的显色反应的两种状态下，样品反应通道的颜色分别能够被条形码识读装置识读为条形码的条区与空区或空区与条区，并且所述微流控芯片单元的条形码图案能够分别被条形码识读装置识读为不同的字符，从而能够根据所述识读的字符确定样品反应通道中是否显色，进而确定样品的性质。在一个实施方式中，发生样品的显色反应时所述样品反应通道被识读为条区，不发生样品的显色反应时所述样品反应通道被识读为空区。在一个实施方式中，所述样品反应通道中固定了检测试剂。
本发明还涉及利用本发明的微流控芯片检测样品性质的方法，其包括：使样品在样品反应通道中在足以发生显色反应的条件下反应，用条形码识读装置对芯片进行识读，根据识读的字符确定样品性质。
在一些实施方式中，所述方法用于非疾病诊断目的。在一些实施方式中，所述检测方法涉及诊断疾病用途。在一些实施方式中，本发明还涉及本发明的微流控芯片在制备用于诊断疾病的设备中的用途。
本文所述的同一微流控芯片单元中的各个样品反应通道中的反应可以相同或不同。并且，本文所述的同一微流控芯片单元中各个样品反应通道的检测试剂可以相同或不同。在一些实施方式中，所述同一微流控芯片单元中各个样品反应通道的检测试剂相同，但是通入的样品不同，从而各个样品反应通道中的反应不同。在一些实施方式中，所述同一微流控芯片单元中各个样品反应通道的检测试剂相同，通入的样品相同，从而各个样品反应通道中的反应相同。在一些实施方式中，所述同一微流控芯片单元中各个样品反应通道的检测试剂不同，通入的样品不同，从而各个样品反应通道中的反应不同。在一些实施方式中，所述同一微流控芯片单元中各个样品反应通道的检测试剂不同，但是通入的样品相同，从而各个样品反应通道中的反应不同。从上述实施方式中可以在一个芯片单元中分别确定一份样品针对一个或更多个检测试剂而言的性质，或多于一份的样品针对一个或更多个检测试剂而言的性质。
本文所述的同一芯片中各个微流控芯片单元的结构可以相同或不同，并且同一芯片中各个微流控芯片单元上的反应可以相同或不同。但是，芯片单元必须设置为能够被条形码识读装置识读。在一些实施方式中，同一芯片中各个微流控芯片单元的结构相同，通入的样品也相同，从而同一芯片中各个微流控芯片单元上的反应相同。在一些实施方式中，同一芯片中各个微流控芯片单元的结构相同，但通入的样品不同，从而同一芯片中各个微流控芯片单元上的反应不同。在一些实施方式中，同一芯片中各个微流控芯片单元的结构不同，但通入的样品相同，从而同一芯片中各个微流控芯片单元上的反应不同。在一些实施方式中，同一芯片中各个微流控芯片单元的结构不同，通入的样品也不同，从而同一芯片中各个微流控芯片单元上的反应不同。从上述实施方式可以在一个芯片中分别确定一份样品针对一个或更多个检测试剂而言的性质，或多于一份的样品针对一个或更多个检测试剂而言的性质。
在一些实施方式中，本发明的芯片单元中除了样品反应通道之外的条形码为非通道形式（即其中不包括通道，在本文中称为非通道区域），例如其可以根据本领域制备条形码的常规方式来制作，如印制等。在一些实施方案中，这些区域中也不存在检测试剂。在一些实施方式中，这些区域在检测过程中不通入样品。这些条形码与样品反应通道的结果一起使得芯片单元被识读为相应字符。
在一些实施方式中，本发明的芯片单元中除了样品反应通道之外的部分或全部条形码以与样品反应通道相同的方式制作为通道，根据设计的识读字符设置这些通道，使得芯片图案在样品阳性和阴性下分别被识读为不同的字符。
在一些实施方式中，本发明芯片单元中样品反应通道之外的条形码中部分为通道，其它为非通道区域。例如，样品反应通道之外的通道可根据字符的要求设置为在检测时发生显色反应（所述样品反应通道之外的在检测时发生显色反应的通道在本文中称为阳性试剂反应通道），所述显色反应与样品阳性状态下发生的显色反应相同，非通道区域中不发生显色反应，从而与样品反应通道中的结果一起使得芯片的图案被识读为对应的字符，例如，检测时，阳性试剂反应通道被识读为条区，样品反应通道在样品为阳性时被识读为条区，在样品阴性时被识读为空区，非通道区域被识读为空区。在一些实施方式中，所述阳性试剂反应通道中固定了检测试剂，所述非通道区域中不固定检测试剂。
例如，图1(a)的芯片中，字符1和字符：分别对应阴性样品和阳性样品的图案，两者区别的通道为样品反应通道，字符1图案中深色部分为阳性试剂反应通道，字符：图案中空白部分为非通道区域，其中没有检测试剂，检测时不发生显色反应。
在一些实施方式中，本发明芯片单元中全部条形码为通道，其中除了样品反应通道之外，部分通道在检测时发生显色反应（即阳性试剂反应通道），所述显色反应与样品阳性状态下发生的显色反应相同，其它通道在检测时不发生显色反应（这样的通道在本文中称为阴性通道），从而与样品反应通道中的结果一起使得芯片的图案被识读为对应的字符，例如，检测时，样品反应通道在样品为阳性时被识读为条区，在样品阴性时被识读为空区，阳性试剂反应通道被识读为条区，阴性通道识读为空区。在一些实施方式中，所述阳性试剂反应通道中固定了检测试剂，所述阴性通道中不固定检测试剂。
在一些实施方式中，本发明芯片单元中除了样品反应通道之外的条形码的条区或空区都可以分别为通道和非通道区域的组合。例如，识读为条区的条形码中一部分为通道，其在检测时发生与样品阳性状态下发生的相同的显色反应，其它部分为非通道。例如，识读为空区的条形码中一部分为通道，其它部分为非通道。
本文所述的微流控芯片单元上还可以有发生阳性和/或阴性对照反应的通道（或区域），在一些实施方式中，这些通道（或区域）按照阳性和/或阴性对照反应的要求分别固定相应的试剂，在一些实施方式中，上述阳性试剂反应通道同时为阳性对照反应通道，非通道区域或阴性通道同时为阴性对照反应区域或通道。本文所述的芯片上还可以有阳性和/或阴性对照的芯片单元，在一些实施方式中，这些芯片单元中的通道按照阳性和/或阴性对照反应的要求分别固定相应的试剂。
本文所述的微流控芯片还包括如下单元，所述单元按照条形码的要求设置为被识读为特定的功能区域，所述单元中不进行样品的反应，例如识读为起始符的单元，识读为终止符的单元，识读为中间分隔符的单元，识读为校验码的单元等，本领域技术人员按照条形码和本发明描述可以确定这些单元。例如，当使用Codabar条码时，芯片包括识读为起始符的单元和识读为终止符的单元。当使用EAN条码时，芯片包括识读为起始符的单元，识读为终止符的单元，识读为中间分隔符的单元，识读为校验码的单元。
在一个优选实施方式中，所述微流控芯片单元中的部分条形码为通道，其它条形码为非通道区域，所述通道由样品反应通道，阳性试剂反应通道组成，其中样品反应通道和阳性试剂反应通道中固定了相同的检测试剂，非通道区域中没有检测试剂，设置所述通道使得：
当在检测时，向样品反应通道中通入样品，向阳性试剂反应通道中通入阳性试剂以使得阳性试剂反应通道发生显色反应，所述显色反应与样品阳性状态下发生的显色反应相同，非通道区域中没有足以发生显色反应的试剂，在样品反应通道中发生样品的显色反应和不发生样品的显色反应的两种状态下，所述微流控芯片单元的条形码图案能够分别被条形码识读装置识读为不同的字符，从而能够根据所述识读的字符确定样品反应通道中是否显色，进而确定样品的性质。在一个实施方式中，当样品反应通道中发生样品的显色反应和不发生样品的显色反应时，所述样品反应通道被分别被识读为条区和空区；当阳性试剂反应通道中发生阳性试剂的显色反应时，所述阳性试剂反应通道被识读为条区；所述非通道区域被识读为空区。
在一些实施方式中，本发明的芯片由基底和具有凹陷的部分可逆地贴合而成，所述凹陷与基底之间的空间形成通道。在进一步的实施方式中，所述通道为上述样品反应通道和阳性试剂反应通道，所述通道之间的间隙对应于上述非通道区域。在再进一步实施方式中，所述非通道区域被识读为空区；当样品反应通道中发生样品的显色反应和不发生样品的显色反应时，所述样品反应通道被分别识读为条区和空区；当阳性试剂反应通道中发生阳性试剂的显色反应时，所述阳性试剂反应通道被识读为条区。
在一个优选实施方式中，所述微流控芯片单元中的条形码由通道组成，所述通道由样品反应通道，阳性试剂反应通道和阴性通道组成，其中样品反应通道和阳性试剂反应通道中固定了相同的检测试剂，阴性通道中没有检测试剂，设置所述通道使得：
当在检测时，向样品反应通道中通入样品，向阳性试剂反应通道中通入阳性试剂以使得阳性试剂反应通道发生显色反应，所述显色反应与样品阳性状态下发生的显色反应相同，阴性通道中不通入足以发生显色反应的试剂，在样品反应通道中发生样品的显色反应和不发生样品的显色反应的两种状态下，所述微流控芯片单元的条形码图案能够分别被条形码识读装置识读为不同的字符，从而能够根据所述识读的字符确定样品反应通道中是否显色，进而确定样品的性质。在一个实施方式中，当样品反应通道中发生样品的显色反应和不发生样品的显色反应时，所述样品反应通道被分别识读为条区和空区；当阳性试剂反应通道中发生阳性试剂的显色反应时，所述阳性试剂反应通道被识读为条区；所述阴性通道被识读为空区。
本文所述的芯片还具有与通道连接的流通管道，以通入和排出样品和试剂，本领域技术人员根据具体的芯片和检测方法可确定这些流通管道。在一些实施方式中，一个芯片单元上的样品反应通道相互之间通过管道连通，从而利用一根通入管道和一根排出管道可以实现所有样品反应通道中样品和/或试剂的通入和排出，一个芯片单元上的阳性试剂反应通道相互之间通过管道连通，从而利用一根通入管道和一根排出管道可以实现所有阳性试剂反应通道中试剂的通入和排出。
本领域公知许多可用于检测样品性质的显色反应，只要其阳性反应与阴性反应的颜色可被条形码识读装置区别为条区与空区或空区与条区，即可用于本发明的芯片和使用本发明芯片的检测方法中。在优选实施方式中，阳性显色反应的颜色被识读为条区，阴性反应的颜色被识读为空区。因此，本发明的芯片可用于检测这样的样品性质，所述样品性质可用上述显色反应来检测，其中利用上述显色反应中使用的检测试剂、显色试剂和/或洗涤试剂等试剂。本领域技术人员能够确定进行所述显色反应所需的条件和试剂。
在一些实施方式中，所述样品的显色反应为样品与检测试剂的反应产物直接显色，或样品与检测试剂的反应产物在显色试剂的辅助下显色。本领域技术人员能够根据样品的感兴趣的性质来选择具体的检测试剂，从而根据检测结果确定样品的性质。所述检测试剂可以固定在样品反应通道上，或可以不固定在样品反应通道上而是在检测时加入样品反应通道。
在一些实施方式中，所述显色反应的步骤包括：在样品反应通道中固定检测试剂（可在芯片制作过程中完成），通入样品，反应充分的时间，任选地洗涤样品反应通道以除去不与检测试剂结合的物质，任选地加入显色试剂进行显色反应。当样品反应通道之外的部分或全部条形码也设置为通道时，还需要按照识读的字符的要求在阳性试剂反应通道中固定检测试剂（可在芯片制作过程中完成），通入阳性试剂，反应充分的时间，任选地洗涤通道以除去不与检测试剂结合的物质，任选地加入显色试剂进行显色反应。
在一些实施方式中，所述显色反应的步骤包括：在样品反应通道中通入检测试剂和样品（同时通入，或先通入样品后通入检测试剂，或先通入检测试剂后通入样品），反应充分的时间，任选地洗涤样品反应通道以除去不与检测试剂结合的物质，任选地加入显色试剂进行显色反应。当样品反应通道之外的部分或全部条形码也设置为通道时，还需要按照识读的字符的要求在阳性试剂反应通道中通入检测试剂和阳性试剂（同时通入，或先通入阳性试剂后通入检测试剂，或先通入检测试剂后通入阳性试剂），反应充分的时间，任选地洗涤通道以除去不与检测试剂结合的物质，任选地加入显色试剂进行显色反应。
在一些实施方式中，本发明的芯片由基底和具有凹陷的部分可逆地贴合而成，所述凹陷与基底之间的空间形成通道（参见附图18）。在这种情况下，除了通过上述显色反应步骤进行显色反应之外，显色反应还可如下进行：在基底上对应于样品反应通道的位置上固定检测试剂，可逆地贴合具有凹陷的部分与基底以形成芯片，通入样品到样品反应通道中（当样品反应通道之外的条形码也设置为通道时，还需要按照识读的字符的要求在基底上对应于阳性试剂反应通道的位置上固定检测试剂，可逆地贴合具有凹陷的部分与基底以形成芯片，通入阳性试剂到这些阳性试剂反应通道中），反应充分的时间，洗涤通道以除去不与检测试剂结合的物质，揭去上部的具有凹陷的部分，将显色试剂加入到基底进行显色反应。然后可利用条形码识读装置对基底进行识读。
在一些实施方式中，所述样品的性质为是否存在检测试剂的靶标。当样品中存在检测试剂的靶标时，此时在一定条件下会发生显色反应，这称为针对该检测试剂的反应为阳性，这种样品也被称为针对该检测试剂的靶标为阳性。当样品中不存在检测试剂的靶标时，此时在与上述相同的条件下不会发生显色反应，也称为针对该检测试剂的反应为阴性，这种样品被称为针对该检测试剂的靶标为阴性。在示例性的实施方式中，所述检测试剂为抗原（一种或更多种），从而可以检测样品中是否存在针对该抗原的抗体（一种或更多种）。在示例性的实施方式中，所述检测试剂为抗体（一种或更多种），从而可以检测样品中是否存在该抗体针对的抗原（一种或更多种）。在示例性的实施方式中，所述检测试剂为核酸（一种或更多种），从而可以检测样品中是否存在与该核酸互补的核酸（一种或更多种）。
在一些实施方式中，当样品中存在检测试剂的靶标时，所述芯片还可以用于确定所述样品中靶标的含量范围。利用检测设备的检出下限和设置样品浓度梯度来确定靶标的含量范围是本领域公知的方法。例如根据芯片针对该靶标的检测下限和实验中获得的样品临界浓度的稀释倍数。例如其包括：确定所述芯片针对所述靶标的检出下限，将样品稀释为多个浓度梯度，利用所述芯片检测所述多个浓度梯度的样品，确定不可被检出的临界浓度，根据芯片针对该样品的检出下限和不可被检出的临界浓度的稀释倍数确定样品中检测试剂的靶标的含量范围。优选所述浓度梯度为连续浓度梯度。所述不可被检出的临界浓度为这样的浓度：该浓度以上的浓度均可被检出，该浓度以及该浓度以下的浓度均不可被检出。例如，已知芯片针对该样品的检出下限为a，当该临界浓度为原始样品稀释n倍，即该临界浓度为原始样品浓度的1/n时，可以确定原始样品中所述靶标的含量范围为[a（n-1），an]。所述芯片针对样品的检出下限例如可通过下述方法来确定：利用所述芯片检测已知浓度的多个浓度梯度的阳性样品，根据不可被检出的临界浓度确定所述芯片针对该样品的检出下限。优选所述浓度梯度为连续浓度梯度。所述不可被检出的临界浓度为这样的浓度，该浓度以上的浓度的样品均可被检出，该浓度以及该浓度以下的浓度的样品均不可被检出。例如，某样品的已知初始浓度为c，当不可被检出的临界浓度为原始样品稀释m倍，即所述检出的临界浓度为c/m时，可以确定所述芯片针对此样品的检出下限为[c/m，c/(m-1)]。（参见实施例9和10）。
关于条形码，众所周知，超市里的收银员只需要按动条码识读装置上的一个按钮、或者将条码放置于条码识读装置的出射光处，就可以读取商品的价格。它的原理是条码深浅区域的反射率不同。先前基于金属条码条带的工作应用了与此相同的原理，因为金、银等不同的金属具有不同的光学反射率8。通常的条码之所有都是以黑色为条色、白色为空色，就是因为黑白两色的反射率差异最大。事实上，并非只能将黑白搭配用于条码，其他颜色搭配同样可以被应用，例如蓝色与白色、深褐色与白色、黑色与红色等等，只要二者的对比度差异足够大13。酶联免疫吸附试验（Enzyme-linked immunosorbent assay, ELISA）是一种广泛应用于生物医学检测领域的实验技术，它可以产生多种不同的肉眼可见的有色沉淀。“金标银染”法用于免疫检测的原理与ELISA相似，只是将标记物由酶变成了金纳米颗粒，后者可以用银增强的方法产生黑色的沉淀，此方法近年来被广泛应用于核酸检测14和超高灵敏度的蛋白质检测15之中。由此，根据不同的标记物和底物，这些检测实验可以产生许多不同的颜色产物。
在一些实施方式中，所述显色反应后的颜色与不发生显色反应的颜色分别为：黑色对白色，蓝色对白色或黄色，褐色对白色，深紫色对白色或黄色，红色对黑色，深蓝色至紫色对白色或黄色。从而发生显色反应和不发生显色反应时样品反应通道的颜色分别能够被条形码识读装置识读为条形码的条区与空区。在一些实施方式中，显色反应后的颜色与不发生显色反应的颜色也可以分别相反地对应于上述列举的颜色，从而发生显色反应和不发生显色反应时样品反应通道的颜色分别能够被条形码识读装置识读为条形码的空区与条区。应该注意的是，根据条形码识读装置的性质，所述颜色搭配的选择会有所差异。
本领域公知多种用于检测反应的显色试剂和显色反应，例如：
表1：可被条码识读装置识读的颜色搭配以及相应的显色试剂
| 标记物 | 底物/反应物 | 产物颜色（作为条色） | 可搭配的空色 |
| 辣根过氧化物酶（Horseradish peroxidase, HRP） | 4-氯-1-萘酚（4-chloro-1-naphthol, 4-CN）和3,3'-二氨基联苯胺四盐酸盐（3,3'-diaminobenzidine tetrahydrochloride, DAB） | 黑色 | 白色 |
| 辣根过氧化物酶 | 3,3’,5,5’-四甲基联苯胺（3,3',5,5'-Tetramethylbenzidine, TMB） | 蓝色 | 白色、黄色 |
| 辣根过氧化物酶 | 3,3'-二氨基联苯胺四盐酸盐（3,3'-diaminobenzidine tetrahydrochloride, DAB） | 褐色 | 白色 |
| 辣根过氧化物酶 | 4-氯-1-萘酚（4-chloro-1-naphthol, 4-CN） | 深紫色 | 白色、黄色 |
| 辣根过氧化物酶 | 3-氨基-9-乙基咔唑（3-Amino-9-Ethylcarbazole, AEC） | 红色*注1 | 黑色 |
| 碱性磷酸酶（Alkaline phosphatase， AP） | 5-溴-4-氯-3-吲哚-磷酸（5-bromo-4-chloro-3-indolyl phosphate, BCIP）和四唑硝基蓝（p-nitro blue tetrazolium, NBT） | 深蓝色至紫色 | 白色、黄色 |
| 碱性磷酸酶 | 5-溴-4-氯-3-吲哚-磷酸（5-bromo-4-chloro-3-indolyl phosphate, BCIP）和碘硝基四唑（iodonitrotetrazolium, INT） | 红色 | 黑色 |
| 金纳米颗粒（Gold nanoparticles, AuNPs） | 硝酸银和对苯二酚 | 黑色 | 白色 |
注1：条码识读装置通常使用一般使用波长630-700 nm的红色光源，因此红色为条色、黑色为空色时，条位置处反射率最高、空位置处反射率最低，这与黑色为条色、白色为空色的情况恰好相反，市面上的条码识读装置通常可以读取条空颜色反转的条码。
本领域技术人员根据本领域知识和具体的检测反应能够选择适当的显色试剂进行本文所述的显色反应。
在确认了各种由免疫检测产生的沉淀的颜色可以被条码识读装置识读这一事实之后，最重要的工作就是基于条码的编码规则去设计微流控芯片。为了避免出现无法识读的条码，微流控芯片设计需要满足的基本要求是，使用单个固定样式的芯片去精确地产生2n种条码样式，其中“n”指检测样本量，“2”代表某一靶标物质检测的阴性、阳性两种结果，也就是说2n种条码都可以被条码识读装置识读出来。于是n值反映了芯片的检测通量，n值越大，检测通量越高。
条码系统大致可以分为有校验码和无校验码两大类。其中对于有校验码的条码来说，其若干位条码字符会受限于其他剩余的字符，例如EAN条码的最后一位为校验位，它由其他各位通过一些列数学运算得出，因此当某些条码字符发生改变时，通常都会引起校验位的改变。而对于无校验码的条码来说，其各个条码字符相对独立，通常可以独立地变化而不会影响到其他各位的字符。因此，无校验码的条码在编码方式上相对简单，将其融入微流控芯片设计之中也相对简单；而有校验码的条码在编码方式上相对复杂且因码而异，如何将其融入微流控芯片设计之中，则需要具体问题具体分析。此外，这种面向高通量检测的微流控芯片的设计还需要兼顾考虑操作上的便利性，避免高通量检测所带来的芯片操作上的复杂性，这可以通过合理安置微流通道的进样、出样口以及合理连通、合并一些微流通道的方式来实现。
库德巴（Codabar）条码是一种非连续、非定长、无校验码的条码，其编码规则和条码字符的二进制表示等均由中华人民共和国国家标准GB/T 12907-2008来详细规定4。其中，“非连续”的意思是，每个条码字符之间存在字符间隔，GB/T 12907-2008并没有规定字符间隔的须为定长，在本发明人的实际尝试后也发现，在同一Codabar条码中，任意条码字符间的字符间隔的改变并不影响条码的正确识读，这一特征将被利用到微流控芯片的设计之中；“非定长”的意思是，条码字符的个数不固定，这一特征非常有助于提高生物医学检测的通量。按照此国标，Codabar条码只有两种单元宽度，即“宽”和“窄”。窄单元宽度用X尺寸表示，宽单元与窄单元的宽度之比用N表示，X和N的取值在一个条码符号中应保持不变，其各自具体的取值也由GB/T 12907-2008详细限定。每个条码字符由4个条单元与3个空单元构成，构成条码字符的条单元与空单元又分别可分为宽单元和窄单元。每个条码字符可以是2个宽单元加5个窄单元、或3个宽单元加4个窄单元。宽单元用二进制“1”表示，窄单元用二进制“0”表示，每个字符都可表示为独立的7位二进制形式和相应的宽窄单元形式，如图19所示。
本发明人发现字符“：”和字符“1”可以按照如图1a所示的方式彼此相互转换，这是因为“：”和“1”的绝大多数区域都是相同的，而它们不同的区域则可以根据样品的阴阳性来区分，如图1a所示，样品阳性代表黑色的条，此黑色的条将与其紧邻的右边的窄黑条共同构成一个宽单元，样品阴性代表白色的空，此白色的空将与其紧邻的左边的窄白条共同构成一个宽单元。“：”和“1”的相互转换所带来的一个结果是，字符间隔的改变，如上所述，字符间隔的改变是不会影响Codabar条码的识读的。再加上Codabar条码是一种非定长的条码，因此可以通过简单地将“:”平行排列的方式，实现条码的加长——即检测通量的提高，图1b给出了一个例子，将20个“：”平行排列到一起，其中宽单元的尺寸为X，窄单元的尺寸为X/N，字符间隔取为X-(X/N)。Codabar条码的另一条规定是首尾两端的字符须在“A、B、C、D”中选择，图1b的例子中随机都选取了“A”作为起始、终止字符，这两个字符将保持恒定，不参与到字符的变化转换中，本发明人在微流控芯片上称其为“常量区域”，而由可变字符构成的区域称为“可变区域”。至此，Codabar芯片设计完毕，如图1b所示，利用此芯片，可以实现220种变化——即产生220个Codabar条码且每一个条码都能够被条码识读装置识读出来，不同条码的产生唯一取决于检测样品中待测靶标物质的存在与否。
因此，在一些实施方式中，所述识读的字符为Codabar条码字符。在示例性的实施方式中，发生显色反应时与不发生显色反应时所述微流控芯片单元的条形码图案分别为识读为1与：，或：与1。
针对有校验码的条码，通过严谨地对微流通道的统筹安置，同样可以满足其编码规则的要求。EAN（European Article Numbering System）条码是一种连续、定长、有校验码的条码，其编码规则和条码的二进制表示等均由中华人民共和国国家标准GB 12904-2008来详细规定，它与ISO/IEC 15420:2009在编码方面完全一致2。其中，“连续”的意思是，每个条码字符之间不存在字符间隔，只存在条单元和空单元；“定长”的意思是，条码字符的个数固定，例如EAN-13条码固定地由13个字符组成，EAN-8条码固定地由8个字符构成；他们的校验位都是最后一位，且遵循相同的校验码计算规则。按照此国标，EAN条码的条码字符由2个条和2个空构成，每一条或空由1~4个模块组成，每一条码字符的总模块数为7，用二进制“1”表示条的模块，用二进制“0”表示空的模块，则得到如图20所示的EAN条码字符集，其中起始符、终止符和中间分隔符并不代表具体的数字字符。
为了便于描述，将构成EAN条码的字符从左至右依次命名为X13~X1。一个EAN条码的组成部分有起始符、左侧数据符（对于EAN-13而言是X12~X7，对EAN-8而言是X8~X5）、中间分隔符、右侧数据符（对于EAN-13而言是X6~X2，对EAN-8而言是X4~X2）、校验符（X1）、终止符，对于EAN-8条码而言，没有X13~X9这五位，X13称为前置码（也就是说EAN-8条码没有前置码），它不用条码字符表示，但却影响EAN-13条码中左侧数据符的选择，X1即是校验符（具体的求算方法在GB 12904-2008里有详细描述2）。结合图20和表2就能确定出EAN-13条码的左侧数据符；EAN-13条码的右侧数据符及校验符均用图20字符集中的C子集表示；而EAN-8条码的左侧数据符由图20字符集中的A子集表示，右侧数据符和校验符由图20字符集中的C子集表示。至此，在微流控芯片设计中需要考虑到的EAN条码的符号表示方法便描述完毕。
表2：EAN-13条码左侧数据符的字符集的选择规则
由于校验符会随其他数字字符的改变而改变，而微流控芯片的样式是固定的——也就是说校验位所对应的微流通道的样式是固定的，它只能唯一地产生一个校验值，所以需要寻找一组条码，这组条码的校验符都一样且这组条码可以由一个微流控芯片去生成。于是设计的策略便是选择性地让某些数据符发生变化，并使得这种变化不会影响到校验符的取值。本发明人已经在数学上严格地证明，倘若只改变EAN条码X13~X2中的任意一位的话，则必然会引起校验符X1的改变，因此，这组条码的变化方式必然是至少有两位数据符同时在发生变化。综合上述的这些考虑，本发明人对于EAN-13和EAN-8条码分别找到了符合所有要求的条码各一组（但肯定不是唯一的一组条码）：
（1） EAN-8条码：
00003339
00033039
30000339
30030039
（2） EAN-13条码：
0000000333337
0000003303337
0000030033337
0000300333037
0000033003337
0000330033037
0000303303037
0000333003037
之所以选择字符“0”和“3”作为条码字符，是因为“0”和“3”可以在如图2c所示的原理下，根据样品的阴阳性来实现彼此之间的相互转换。但“0”和“3”不是唯一的一种选择。
图2给出了在这两组数字指导下的EAN条码芯片的设计结果。其中，EAN-8条码芯片的X8、X5、X4、X3是可变数据符，且X8和X4、X5和X3分别是同时变化的；EAN-13条码芯片的X9、X8、X7、X6、X5、X3是可变数据符，且X9和X3、X8和X6、X7和X5分别是同时变化的。其余位是不变数据符。即使对于其他的数字组合，原理上来讲都同样可以通过这种方式，合理地安置微流通道的进出口、合理地连通微流通道，最终实现一个基于条码的微流控芯片的设计。
因此，在一些实施方式中，所述识读的字符为EAN条码字符。在示例性的实施方式中，发生显色反应时与不发生显色反应时所述微流控芯片单元的条形码图案分别为识读为0与3，或3与0。在示例性实施方式中，每个芯片上还有校验码（根据编码规则设计）。
本文所述的芯片的芯片单元数目根据条形码要求而确定。例如，当使用定长条形码如EAN时，单元数目可以为8，13等。当使用非定长条形码如Codabar时，理论上对于芯片单元数目没有限制，例如20，22等。实际应用中还将考虑识读装置性质和实际需要而确定芯片单元数目。
本发明的微流控芯片可以用软刻蚀16的方法制作的。
现有技术中存在很多种用于微流控芯片的材料，例如，聚二甲基硅氧烷（PDMS）、玻璃、有机玻璃、聚苯乙烯、聚碳酸酯等等，本文实施例中使用的是PDMS，但其他材料也可以用于本发明方法并取得预期的效果，当然不同材料各自的制备方式会有差异。
在示例性的实施方式中，制作PDMS微流通道的简要流程是：首先用CAD软件设计光掩模，根据CAD文件制作铬版。在硅片上预涂光刻胶，经历前烘、冷却后，加载铬版，采用真空接触曝光模式对光刻胶进行曝光，撤去铬版，经历后烘、冷却后，拿去显影，去掉没有固化的光刻胶，最后定影，即完成了母版的制备。在此母版上覆盖PDMS的预聚物，于60~150摄氏度下烘10~0.5小时，切下固化的PDMS，就得到了由PDMS制成的具有凹陷的部分。
在示例性实施方式中，按照设计的芯片样式，首先制作出光掩模。由图1a和图2c可知，需要加工出若干两两相邻的微流通道间的微小间隙，这样才能保证通道被分隔开来，此间隙不能太大，因为只有足够小，才能够让条码识读装置忽略这一间隙的存在。对Codabar条码而言，一个窄单元通常有几百微米，对EAN条码而言，一个模块通常也是几百微米，因此，控制间隙的尺寸与窄单元或模块的尺寸的比例大约小于10%的情况下，即能令条码识读装置忽略这一间隙的存在，但是具体采用何种比例需要依照不同公司、不同性能的条码识读装置来逐一分析确定。通过标准的光刻工艺，在基底上制作出母版，再用翻模转移的方法制作出微流控芯片，其样例如图3所示，为了便于描述，各个微流通道都进行了命名，命名规则如下（在下文的实施例中也采用这样的命名规则）：
对于EAN-8芯片，C81的下标“8”代表EAN-8，“1”~“4”用于区分每一个通道；
对于EAN-13芯片，C131的下标“13”代表EAN-13，“1”~“5”用于区分每一个通道；
对于Codabar芯片，C201的下标20代表Codabar条码中除去两端各一个字符以外的其余20位可变字符，“1”~“21”用于区分每个通道，其中“2”~“21”各代表两个通道——这两个通道在实际应用中将承载完全一样的反应——也就是平行对照。
适用于本发明的芯片的条形码识读装置例如为条形码扫描仪，其为本领域公知，例如手持式条码扫描仪。例如，
扫描仪型号：Keyence BL-N70UBE
扫描波长：650 nm
连接类型：USB
利用制作好的芯片就可以进行生物医学检测了，检测本身所遵从的生化原理与常规的生物医学检测无二异，都是基于“受体/配体”的特异性识别，这里所说的“配体/受体”可以是抗原和抗体、互补配对的寡聚核苷酸等，其具体执行方法在实施例中展示。在示例性实施方式中，芯片由可变区域和常量区域组成，可变区域的作用是使得一个微流控芯片可以产生众多不同的条码，而常量区域的作用有二，一是构成条码，使得每一个条码都是完整的条码从而可以被识读，二是在生物医学检测中作为检测探针的质控对照——指示检测探针是否质量可靠，从而对可变区域中产生的变化给出有说服力的佐证。
本发明的利用条码识读装置识读进行检测的芯片优势在于：
（1）成本低廉。条码识读装置的价格远远低于各类光学显微镜、光谱仪和酶标仪等。
（2）装置便携。条码识读装置体积小、重量轻，可以由USB接口供电，即插即用，甚至可以整合到手机平台，由电池供电。
（3）操作简便。人们只需要按动条码识读装置上的一个按钮、或者将条码放置于条码识读装置的出射光处，就可以实现条码的采集和读出，通过联机软件的协助，便可以自动将条码字符转换为其代表的实际含义（例如名称、价格等），整个过程无需人们精细的操控或后续繁杂的图像解析。
（4）稳健性高。条码的识别有赖于一套完整的编码规则，此规则有着严格的数学定义，一旦条码本身出现的缺损或污染影响了条码的可读性，则条码不能被条码识读装置正确地识读，此时可以判定条码本身出了问题，有助于人们及时发现在条码的建立、扫描或其他环节中可能存在的问题。
（5）编码容量巨大。这是条码的特性，条码由一系列深色、浅色的条带按照一定的排列规则组成，此排列可以产生出数量巨大的条码，这一特点有助于在生物医学检测中实现高通量的检测。
（6）为远程医疗提供了一种可行的方法。通过有线或无线的方式（例如手机平台），将身边检测结果传至远方的医生处，再将医生的建议通过网路传回，从而指导用医用药。
在一些实施方式中，本发明的微流控芯片中所述反应通道中的检测试剂通过打印方式固定在反应通道中，优选地，所述通过打印方式固定为打印出若干个斑点，所述若干个斑点连起来形成线条，所述线条能够被条形码识读装置识读。所述反应通道包括本文所述的样品反应通道和阳性试剂反应通道。在一些实施方式中，所述线条在发生显色反应和不发生显色反应时分别被条形码识读装置识读为条区和空区。在一些实施方式中，所述线条在发生显色反应和不发生显色反应时分别被条形码识读装置识读为空区和条区。在一些实施方式中，所述样品反应通道和阳性试剂反应通道中固定的检测试剂相同。
本发明所述打印所采用的主要策略是“连点成线”。所谓“连点成线”是指，从打印设备中打印出来的单元图案都是一个斑点，若想制备出条码样式的条带，就需要将若干斑点连接成为线条，线条的长度（L，图12）和宽度（W，图12）均可以通过控制斑点的数量来实现，而线条的位置及线条间的间距（S，图12）则可以通过打印设备的配套软件来设定。而单个斑点的直径大小（d，图12）由多个因素共同决定，这些因素包括针尖的尺寸、喷射的距离（仅针对非接触式打印设备）、溶液的粘度、环境的湿度等，通过调整这些参数，可以得到不同大小的斑点，而一旦得到所期望的斑点大小，则保持上述各因素不变，就能稳定地得到尺寸固定的斑点，然后以连点成线的方式得到尺寸可控的条带。打印技术的实质是将液体转移至固体表面。而将生物分子（例如蛋白质、核酸等）以不损失其生物活性的方式打印成为某种几何样式是近年来此项技术发展的热点。打印技术的特点是快速、高通量，适用于大规模工业制备，这一特点在生物芯片制备方面的体现便是效率的提升和成本的降低。考虑到生物分子往往对热不稳定，因此非加热式的打印设备是适用于本发明的优选打印设备，这包括接触式微阵列点样仪、非接触式微阵列喷样点样仪、非接触式压电打印仪等。接触式微阵列点样仪利用一个中空的微型点样针靠毛细力去吸取液体样品，通过接触固相表面而将一定体积的液体样品转移至此固相表面；非接触式微阵列喷样点样仪利用一个微型气阀去控制喷嘴的开闭，从而以非接触的方式将样品喷至指定的位置；非接触式压电打印仪是将压电陶瓷放置到喷墨打印设备的打印头喷嘴附近，利用压电陶瓷在电压作用下会发生形变的原理使其发生伸缩，从而使喷嘴中的液体喷出。所有的打印设备都具备精确的定位功能——即将液体样品转移至指定位置的能力。这些技术都已是非常成熟的技术，世界上已有非常多的公司将这些技术进行了商业化，制造出了种类繁多的产品，因此，本发明不局限于每项技术或每个产品的细节，而是应用打印设备进行条形码微流控芯片基底的制备。
综上所述，本发明人系统地研究了条码编码规则，确立了若干对于芯片加工和生物医学检测来讲重要的参数。本发明人证明了此技术在蛋白质检测和核苷酸检测中的多类用途，证明了它既可以进行定性检测，又可以进行定量检测。由于基于微流控芯片的生物医学检测本身就已经具备了样品试剂消耗量少、反应时间短等优势，因此在引入基于条码的读出方式后，使得生物医学检测的整个过程更加具有了实用性。本发明人相信此技术将在实际应用中极具吸引力。
本文使用的“包含”，“包括”或“含有”也涵盖了“由.....组成”的情形。
附图说明
图1：基于Codabar条码的微流控芯片设计原理图。
图2：基于EAN条码的微流控芯片设计原理图。
图3：微流控芯片的设计图纸以及其中相邻两通道间的间隙实拍图。
图4：一个典型的Codabar条码芯片产生的条码图案。
图5：一个典型的EAN-8条码芯片产生的条码图案。
图6：一个典型的EAN-13条码芯片产生的条码图案。
图7：实施例4中产生的条码图案。
图8：实施例5中产生的条码图案。
图9：实施例6中产生的条码图案。
图10：实施例7中产生的条码图案。
图11：实施例9中产生的条码图案。
图12：打印原理图，图中上面部分为一个完整的Codabar条码样图，下面部分为其用打印方式制备时的局部放大图。d：，每个斑点的直径；L：条带的长度；W：条带的宽度；S：条带的间距。
图13：由打印在多聚赖氨酸包被的玻璃基片上的金纳米颗粒标记的寡聚核苷酸所产生的Codabar条码“A11111111111111111111A”，局部放大图展示斑点的打印样式，标尺为500微米。
图14：由打印在尼龙膜上的金纳米颗粒标记的寡聚核苷酸所产生的Codabar条码“A11111111111111111111A”，局部放大图展示斑点的打印样式，标尺为500微米。
图15：由打印在硝酸纤维素膜包被的玻璃基片上的碱性磷酸酶标记的蛋白抗体所产生的Codabar条码“A11111111111111111111A”，局部放大图展示斑点的打印样式，标尺为500微米。
图16：由打印在硝酸纤维素膜上的碱性磷酸酶标记的蛋白抗体所产生的Codabar条码“A11111111111111111111A”，局部放大图展示斑点的打印样式，标尺为500微米。
图17：由打印在硝酸纤维素膜上的辣根过氧化物酶标记的蛋白抗体所产生的Codabar条码“A11111111111111111111A”，局部放大图展示斑点的打印样式，标尺为500微米。
图18A-18C：本发明的芯片制作的一个实施方式。
图19：Codabar条码字符集。
图20：EAN条码字符集。
具体实施方式
下文公开提供了许多不同的实施例或例子用来实现本发明提供的技术方案。虽然下文中对特定例子的部件和设置进行了描述，但是，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明。在下面的实施例中，芯片由基底和具有凹陷的部分可逆地贴合而成，可逆贴合后，所述凹陷与基底之间的空间形成微流通道，所述通道由样品反应通道和阳性试剂反应通道组成。通道之间的间隙为非通道区域，检测时被识读为空区。检测试剂已经根据条码的要求事先固定在基底的对应部分上。
实施例1：在EAN-8条码芯片上进行HRP催化的4-CN的显色反应
将按照EAN-8条码制作的具有凹陷的部分与白色聚碳酸酯薄膜（即基底）进行可逆的贴合封装，形成四面封闭的通道体系，在C81、C82、C83、C84中通入PBS缓冲液（pH 7.4）稀释的HRP标记的抗体，孵育20 min，抽干溶液，用PBST（含0.05% Tween-20）溶液洗涤通道1次，揭去具有凹陷的部分，再用PBST溶液清洗聚碳酸酯薄膜反应基底，用KPL公司的4-CN底物（货号50-73-00）进行显色反应，显色时间视不同体系而定，至不产生明显的背景色为宜，4-CN在HRP催化下生成深紫色的沉淀，用双蒸水终止显色反应，聚碳酸酯薄膜是白色的，生成的深紫条、白空的EAN-8条码可以被条码扫描仪识读为“30030039”，此条码表明PBS稀释的抗体在白色聚碳酸酯薄膜基底上具有良好的非特异性吸附。
实施例2：在EAN-8条码芯片上进行HRP催化的AEC的显色反应
将按照EAN-8条码制作的具有凹陷的部分与聚二甲基硅氧烷基底进行可逆的贴合封装，形成四面封闭的通道体系，在C81、C84中通入PBS缓冲液（pH 7.4）稀释的poly-HRP标记的亲和素（Thermo公司，货号21140），孵育20 min，抽干溶液，用PBST（含0.05% Tween-20）溶液洗涤通道1次，揭去具有凹陷的部分，再用PBST溶液清洗聚二甲基硅氧烷反应基底，用BD公司的AEC底物（货号551951）进行显色反应，显色时间视不同体系而定，至不产生明显的背景色为宜，AEC在HRP催化下生成红色的沉淀，用双蒸水终止显色反应，聚二甲基硅氧烷基底是无色透明的，在其下方垫一张黑色不反光的纸，由此生成的红条、黑空EAN-8条码可以被条码扫描仪识读为“00003339”，此条码表明PBS稀释的抗体在聚二甲基硅氧烷基底上具有良好的非特异性吸附。
实施例3：在EAN-8条码芯片上进行AP催化的BCIP/INT的显色反应
将按照EAN-8条码制作的具有凹陷的部分与黑色聚碳酸酯薄膜（即基底）进行可逆的贴合封装，形成四面封闭的通道体系，在C81、C83、C84中通入PBS缓冲液（pH 7.4）稀释的AP标记的抗体，孵育20 min，抽干溶液，用PBST（含0.05% Tween-20）溶液洗涤通道1次，揭去具有凹陷的部分，再用PBST溶液清洗聚碳酸酯薄膜反应基底，用KPL公司的BCIP/INT底物（货号50-81-30）进行显色反应，显色时间视不同体系而定，至不产生明显的背景色为宜，BCIP/INT在AP催化下生成红色的沉淀，用双蒸水终止显色反应，聚碳酸酯薄膜是黑色的，由此生成的红条、黑空EAN-8条码可以被条码扫描仪识读为“00033039”，此条码表明PBS稀释的抗体在黑色聚碳酸酯薄膜基底上具有良好的非特异性吸附。
实施例4（图7）：在Codabar条码芯片上进行多个血清样品、多种蛋白质的同时检测
这里以多种HIV抗体的同时检测为例。靶标物质为抗gp41抗体、抗gp120抗体、抗gp36抗体，待测样品是6份灭活处理后的人血清。将按照Codabar条码制作的具有凹陷的部分与聚二甲基硅氧烷基底进行可逆的贴合封装，形成四面封闭的通道体系。
（1）按照如下所示通入HIV各重组表面抗原：
C202, C205, C208, C2011, C2014, C2017: gp41抗原
C203, C206, C209, C2012, C2015, C2018: gp120抗原
C204, C207, C2010, C2013, C2016, C2019: gp36抗原
C2020: p17-p24, gp41-gp120联合抗原
C2021: gp36抗原
孵育20 min，PBST清洗1次。
（2）用KPL公司的Detector Block封闭液（货号71-83-00）封闭处理C202~C2021所有微流通道10 min，PBST清洗3次。
（3）6份血清样品分别按照如下所示通入各微流通道：
血清No.1：C202, C203, C204
血清No.2：C205, C206, C207
血清No.3：C208, C209, C2010
血清No.4：C2011, C2012, C2013
血清No.5：C2014, C2015, C2016
血清No.6：C2017, C2018, C2019
阴性质控血清（不含HIV抗体）：C2020, C2021
孵育20 min，PBST清洗3次。
（4）将非荧光二抗专用稀释液（碧云天，货号P0110）稀释的HRP标记山羊抗人IgG通入C202~C2021，将PBS稀释的同一HRP标记山羊抗人IgG通入C201，共同孵育20 min，PBST清洗C201~C2021所有通道1次。揭去具有凹陷的部分，再用PBST清洗聚二甲基硅氧烷反应基底3次。
（5）用KPL公司的TMB底物（货号50-77-18）进行显色反应，时间5~10 min，TMB在HRP催化下生成蓝色的沉淀，用双蒸水终止显色反应，聚二甲基硅氧烷基底是无色透明的，在其下方垫一张白色不反光的纸，由此生成的蓝条、白空Codabar条码可以被条码扫描仪识读为“A::::::::::1:11111:11A”。扫描图案如图7所示。
此条码所代表的含义如下：
阴性质控血清对HIV-1型及HIV-2型抗原均呈现阴性，证明此次实验结果可信；
血清No.1是HIV-1型及HIV-2型混合感染；
血清No.2是HIV-1型及HIV-2型混合感染；
血清No.3是HIV-1型及HIV-2型混合感染；
血清No.4是HIV-2型感染，但不能确定是否是HIV-1型感染（须做其他进一步的确证实验）；
血清No.5是健康血清；
血清No.6仅是HIV-2型感染。
实施例5（图8）：在Codabar条码芯片上进行多种病毒特异性寡核苷酸序列的同时检测
这里以七种病原体的保守寡聚核苷酸序列的检测为例。靶标物质为炭疽致死因子、炭疽杆菌、甲肝病毒、乙肝病毒、人类免疫缺陷病毒、天花病毒和埃博拉病毒的保守序列。将按照Codabar条码设计的具有凹陷的部分与多聚赖氨酸包被的玻璃基底进行可逆的贴合封装，形成四面封闭的通道体系。有三种寡聚核苷酸序列将用到此实验中，一是靶序列，二是与靶序列的一半互补配对的捕获探针，三是于靶序列的另一半互补配对的检测探针，而检测探针会预先偶联到金纳米颗粒上。
（1）按照如下所示通入针对上述七种保守序列的捕获探针，浓度均为100 μM：
C201：无关核酸序列标记的金纳米颗粒检测探针
C202, C203: 炭疽致死因子保守序列的特异性捕获探针
C204, C205: 炭疽杆菌保守序列的特异性捕获探针
C206, C207: 甲肝病毒保守序列的特异性捕获探针
C208, C209: 空余
C2010, C2011: 乙肝病毒保守序列的特异性捕获探针
C2012, C2013: 人类免疫缺陷病毒保守序列的特异性捕获探针
C2014, C2015: 天花病毒保守序列的特异性捕获探针
C2016, C2017: 空余
C2018, C2019: 埃博拉病毒保守序列的特异性捕获探针
C2020, C2021: 空余
于干燥器内室温放置过夜，使得水分蒸干。
（2）于80 ℃的烘箱中烘烤4 h。
（3）用琥珀酸酐封闭液封闭处理C202~C2021所有微流通道15~20 min，然后依次用0.2% SDS和去离子水分别清洗1~2次。揭去具有凹陷的部分，再依次用0.2% SDS和去离子水分别清洗1~2次，放置至干燥。
（4）制备含有若干靶序列的溶液，以全部加入七种靶序列为例，将七种靶序列于含0.3 M NaCl的10 mM 磷酸缓冲液（pH 7.0）中配制成溶液，每种靶序列的终浓度均为100 nM。
将此溶液铺展于第（3）步完成后的玻片表面，也可以在溶液上加盖一片与玻璃片相同大小的杂交专用盖塑片，以降低溶液的消耗量。
孵育12 h，0.3M PBS清洗3次。
（5）将针对七种靶序列的七种检测探针（已经预先偶联至金纳米颗粒上）铺展于第（4）步完成后的玻片表面，孵育4 h，用含0.3M NaNO3的10 mM 磷酸缓冲液（pH 7.0）清洗3次。
（6）用Sigma Aldrich公司的银增强溶液（货号SE100）进行银染反应，每隔3 min更换新的银增强溶液，直至沉淀的黑色达到期望的深度且不引起背景色的增高。银离子在金的催化下生成黑色的银单质，银单质也会参与到催化过程中来，用双蒸水终止显色反应，玻璃基底是无色透明的，在其下方垫一张白色不反光的纸，由此生成的黑条、白空Codabar条码可以被条码扫描仪识读为“A::::::11::::::11::11A”。扫描图案如图8所示。
此条码所代表的含义如下：
捕获探针的阴性对照均呈现阴性，证明此次实验结果可信；
检测样品中含有炭疽致死因子、炭疽杆菌、甲肝病毒、乙肝病毒、人类免疫缺陷病毒、天花病毒和埃博拉病毒的保守序列。
实施例6（图9）：在EAN-8条码芯片上进行多个样品、单一蛋白质的同时检测
以甲胎蛋白（AFP）测定为例。将按照EAN-8条码制作的具有凹陷的部分与白色聚碳酸酯薄膜进行可逆的贴合封装，形成四面封闭的通道体系。
（1）向C82和C83微流通道中分别通入AFP捕获抗体，孵育20 min，PBST清洗。
（2）用KPL公司的Detector Block封闭液（货号71-83-00）封闭处理C82和C83通道10 min，PBST清洗。
（3）向C83微流通道中通入AFP专用稀释液稀释的5 μg/mL AFP的溶液，向C82微流通道中通入不含有AFP的专用稀释液，孵育20 min，PBST清洗。
（4）向C82和C83微流通道中通入非荧光二抗专用稀释液稀释的HRP标记AFP检测抗体，向C81和C84微流通道中通入PBS稀释的HRP标记AFP检测抗体，共同孵育20 min，PBST清洗1次，揭去具有凹陷的部分，再用PBST清洗3次。
（5）用Thermo公司的CN/DAB底物（货号34000）进行显色反应，时间15~30 min，CN/DAB在HRP催化下生成黑色的沉淀，用双蒸水终止显色反应，聚碳酸酯薄膜基底是白色的，由此生成的黑条、白空EAN-8条码可以被条码扫描仪识读为“00033039”，扫描图案如图9所示。此条码表明通入C82通道中的样品中含有AFP、而通入C83通道中的样品中不含有AFP。
实施例7（图10）：在EAN-13条码芯片上进行单个样品、多种蛋白质的同时检测
以生物素化IgG的检测为例。将按照EAN-13条码制作的具有凹陷的部分与白色聚碳酸酯薄膜进行可逆的贴合封装，形成四面封闭的通道体系。
（1）向C132微流通道中通入小鼠IgG、向C133微流通道中通入人IgG、向C134微流通道中通入兔IgG，共同孵育20 min，PBST清洗。
（2）用KPL公司的Detector Block封闭液（货号71-83-00）封闭处理C132、C133、C134通道10 min，PBST清洗。
（3）制备含有生物素化山羊抗小鼠IgG（10 μg/ml）、生物素化山羊抗人IgG（10 μg/ml）、生物素化山羊抗兔IgG（10 μg/ml）的溶液。
（4）将第（3）步中制备的溶液通入C132、C133、C134通道中，孵育20 min，PBST清洗。
（5）向C132、C133、C134通道中通入非荧光二抗专用稀释液稀释的HRP标记亲和素，向C131和C135通道中通入PBS稀释的HRP标记亲和素，共同孵育20 min，PBST清洗1次，揭去具有凹陷的部分，再用PBST清洗3次。
（6）用碧云天公司的DAB底物（货号P0203）进行显色反应，时间15~30 min，DAB在HRP催化下生成深棕色的沉淀，用双蒸水终止显色反应，聚碳酸酯薄膜基底是白色的，由此生成的深棕条、白空EAN-13条码可以被条码扫描仪识读为“0000333003037”，扫描图案如图10所示，此条码表明样品中含有生物素化山羊抗小鼠IgG、生物素化山羊抗人IgG和生物素化山羊抗兔IgG。
实施例8：在EAN-13条码芯片上进行单个样品、多种蛋白质的同时检测（但限定条码的可能样式）
以多种HIV抗体的同时检测为例。靶标物质为抗gp41抗体、抗gp120抗体，待测样品是1份灭活处理后的人血清。由于此类检测中需要做阴性对照，因此要求某通道所对应的条码字符只能为一个确定的值，如果不是这个值，则表明检测本身有问题，相应检测的结果不可信。将按照EAN-13条码制作的具有凹陷的部分与聚二甲基硅氧烷基底进行可逆的贴合封装，形成四面封闭的通道体系。
（1）向C132微流通道中通入gp41抗原、向C133微流通道中通入gp120抗原、向C134微流通道中通入p17-p24, gp41-gp120联合抗原，共同孵育20 min，PBST清洗。
（2）用KPL公司的Detector Block封闭液（货号71-83-00）封闭处理C132、C133、C134通道10 min，PBST清洗。
（3）向C132、C133通道中通入同一份待测人血清样品，向C134通道中通入阴性质控血清，共同孵育20 min，PBST清洗。
（4）向C132、C133、C134通道中通入非荧光二抗专用稀释液稀释的HRP标记山羊抗人IgG，向C131和C135通道中通入PBS稀释的HRP标记山羊抗人IgG，共同孵育20 min，PBST清洗1次，揭去具有凹陷的部分，再用PBST清洗3次。
（5）用KPL公司的TMB底物（货号50-77-18）进行显色反应，时间5~10 min，TMB在HRP催化下生成蓝色的沉淀，用双蒸水终止显色反应，聚二甲基硅氧烷基底是无色透明的，在其下方垫一张白色不反光的纸，由此生成的蓝条、白空EAN-13条码可以被条码扫描仪识读为“0000333003037”，此条码表明此次实验的结果不可信，因为阴性质控血清所处通道位置对应的两个条码字符从左至右分别为“3”和“0”，也就是说阴性质控血清给出了阳性信号。
实施例9（图11）：在EAN-13条码芯片上进行连续浓度梯度实验
以生物素化山羊抗兔IgG的检测为例。将按照EAN-13条码制作的具有凹陷的部分与聚碳酸酯薄膜基底进行可逆的贴合封装，形成四面封闭的通道体系。
（1）向C132、C133、C134微流通道中通入兔IgG，孵育20 min，PBST清洗。
（2）用KPL公司的Detector Block封闭液（货号71-83-00）封闭处理C132、C133、C134通道10 min，PBST清洗。
（3）制备含有生物素化山羊抗兔IgG的溶液三份，每份的浓度依次为10 μg/ml、1 μg/ml、100 ng/ml。
（4）将第（3）步中制备的溶液由高浓度至低浓度依次通入C132、C133、C134通道中，孵育20 min，PBST清洗。
（5）向C132、C133、C134通道中通入非荧光二抗专用稀释液稀释的AP标记亲和素，向C131和C135通道中通入PBS稀释的AP标记亲和素，共同孵育20 min，PBST清洗1次，揭去具有凹陷的部分，再用PBST清洗3次。
（6）用碧云天公司的BCIP/NBT底物（货号C3206）进行显色反应，时间15~30 min，BCIP/NBT在AP催化下生成紫色的沉淀，用双蒸水终止显色反应，聚碳酸酯薄膜基底是白色的，由此生成的紫条、白空EAN-13条码可以被条码扫描仪识读为“0000300333037”，扫描图案如图11所示，此条码表明此方法对生物素化山羊抗兔IgG的检出限在10 μg/ml~1 μg/ml。
实施例10：在Codabar条码芯片上进行连续浓度梯度实验
与实施例9的执行方式基本相同，只是Codabar芯片可以进行更多浓度梯度样品的同时进样，最多可以同时进行20个浓度梯度试验，从而在实验的早期还完全不知道检出限的情况下，进行大范围的浓度梯度尝试，或者是在大致知道检出限的情况下，进行更精细的浓度梯度尝试，从而使得检出限所落的范围更加狭小。
以下实施例例示了本发明所述的通过打印方式将检测试剂固定在反应通道中的实施方式。本发明人采用博奥生物有限公司的晶芯SmartArrayer 136微阵列芯片点样仪进行反应基底的印制，所打印的样品为蛋白质或核酸，其打印所得的基底分别可用于检测蛋白质或核酸，用显色试剂进行显色后，得到有色的条码，它可以被条码识读装置自动识读出来。
实施例11：在多聚赖氨酸包被的玻璃基片上打印金纳米颗粒标记的寡聚核苷酸
本发明人将Codabar条码“A11111111111111111111A”打印在多聚赖氨酸包被的玻璃基片（购自Thermo公司）上（图13）。本发明人采用的单个斑点直径约为100微米，条带长度方向上分布着20个斑点，条带的宽度根据条码编码规则被设定为2个斑点或5个斑点，条带的间距根据条码编码规则被设定为2个斑点或5个斑点。带正电的多聚赖氨酸依靠静电作用吸附住带负电的寡聚核苷酸，用银染试剂（购自Sigma Aldrich公司）进行显色后，得到黑色的沉淀产物。此条码可以被条码识读装置识别。
实施例12：在尼龙膜上打印金纳米颗粒标记的寡聚核苷酸
本发明人将Codabar条码“A11111111111111111111A”打印在尼龙膜（购自GE Healthcare公司）上（图14）。本发明人采用的单个斑点直径约为100微米，条带长度方向上分布着20个斑点，条带的宽度根据条码编码规则被设定为2个斑点或5个斑点，条带的间距根据条码编码规则被设定为2个斑点或5个斑点。带正电的尼龙膜依靠静电作用吸附住带负电的寡聚核苷酸，用银染试剂（购自Sigma Aldrich公司）进行显色后，得到黑色的沉淀产物。此条码可以被条码识读装置识别。
实施例13：在硝酸纤维素膜包被的玻璃基片上打印碱性磷酸酶标记的蛋白抗体
本发明人将Codabar条码“A11111111111111111111A”打印在硝酸纤维素膜包被的玻璃基片（购自Arrayit公司）上（图15）。本发明人采用的单个斑点直径约为100微米，条带长度方向上分布着20个斑点，条带的宽度根据条码编码规则被设定为2个斑点或5个斑点，条带的间距根据条码编码规则被设定为2个斑点或5个斑点。硝酸纤维素膜可以物理性地吸附住蛋白质，用BCIP/NBT试剂（购自碧云天公司）进行显色后，得到紫色的沉淀产物。此条码可以被条码识读装置识别。
实施例14：在硝酸纤维素膜上打印碱性磷酸酶标记的蛋白抗体
本发明人将Codabar条码“A11111111111111111111A”打印在硝酸纤维素膜（购自Whatman公司）上（图16）。本发明人采用的单个斑点直径约为100微米，条带长度方向上分布着20个斑点，条带的宽度根据条码编码规则被设定为2个斑点或5个斑点，条带的间距根据条码编码规则被设定为2个斑点或5个斑点。硝酸纤维素膜可以物理性地吸附住蛋白质，用BCIP/NBT试剂（购自碧云天公司）进行显色后，得到紫色的沉淀产物。此条码可以被条码识读装置识别。
实施例15：在硝酸纤维素膜上打印辣根过氧化物酶标记的蛋白抗体
本发明人将Codabar条码“A11111111111111111111A”打印在硝酸纤维素膜（购自Whatman公司）上（图17）。本发明人采用的单个斑点直径约为100微米，条带长度方向上分布着20个斑点，条带的宽度根据条码编码规则被设定为2个斑点或5个斑点，条带的间距根据条码编码规则被设定为2个斑点或5个斑点。硝酸纤维素膜可以物理性地吸附住蛋白质，用DAB试剂（购自碧云天公司）进行显色后，得到棕色的沉淀产物。此条码可以被条码识读装置识别。
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Claims (11)
1.一种微流控芯片，其包括一个或更多个相同或不同的微流控芯片单元，其特征在于每个所述微流控芯片单元包括：
可被条形码识读装置识读为条形码字符的条形码，所述条形码包括一个或更多个与其它条区和空区平行的条形的样品反应通道，设置所述样品反应通道使得：
当在样品反应通道中通入样品时，样品反应通道中发生样品的显色反应与不发生样品的显色反应的两种状态下，样品反应通道的颜色分别能够被条形码识读装置识读为条形码的条区与空区或空区与条区，并且所述微流控芯片单元的条形码图案能够分别被条形码识读装置识读为不同的字符，从而能够根据所述识读的字符确定样品反应通道中是否显色，进而确定样品的性质。
2.权利要求1的微流控芯片，所述的同一微流控芯片单元中的各个样品反应通道中的反应为相同或不同，并且，所述的同一微流控芯片单元中各个样品反应通道的检测试剂为相同或不同。
3.前述权利要求任一项的微流控芯片，所述的同一芯片中各个微流控芯片单元的结构为相同或不同，并且同一芯片中各个微流控芯片单元上的反应为相同或不同。
4.前述权利要求任一项的微流控芯片，所述识读的字符为Codabar条码字符，优选地，发生显色反应时与不发生显色反应时所述微流控芯片单元的条形码图案分别为识读为1与：，或：与1；或者所述识读的字符为EAN条码字符，优选地，发生显色反应时与不发生显色反应时所述微流控芯片单元的条形码图案分别为识读为0与3，或3与0。
5.前述权利要求任一项的微流控芯片，其中每个芯片还包括选自由下列组成的组的一个或更多个单元：识读为起始符的单元，识读为终止符的单元，识读为中间分隔符的单元和识读为校验码的单元。
6.前述权利要求任一项的微流控芯片，其中芯片单元中样品反应通道之外的条形码为非通道区域；或者芯片单元中样品反应通道之外的条形码中部分为通道，其它为非通道区域，在检测时芯片单元中样品反应通道之外的通道发生显色反应，所述显色反应与样品阳性状态下发生的显色反应相同，非通道区域中不发生显色反应。
7.前述权利要求任一项的微流控芯片，其中所述微流控芯片单元中的部分条形码为通道，其它条形码为非通道区域，所述通道由样品反应通道，阳性试剂反应通道组成，其中样品反应通道和阳性试剂反应通道中固定了相同的检测试剂，非通道区域中没有检测试剂，设置所述通道使得：
当在检测时，向样品反应通道中通入样品，向阳性试剂反应通道中通入阳性试剂以使得阳性试剂反应通道发生显色反应，所述显色反应与样品阳性状态下发生的显色反应相同，非通道区域中没有足以发生显色反应的试剂，在样品反应通道中发生样品的显色反应和不发生样品的显色反应的两种状态下，所述微流控芯片单元的条形码图案能够分别被条形码识读装置识读为不同的字符，从而能够根据所述识读的字符确定样品反应通道中是否显色，进而确定样品的性质。
8. 前述权利要求任一项的微流控芯片，其中所述反应通道中的检测试剂通过打印方式固定在反应通道中，优选地，所述通过打印方式固定为打印出若干个斑点，所述若干个斑点连起来形成线条，所述线条能够被条形码识读装置识读。
9.一种利用权利要求1-8任一项所述的微流控芯片检测样品性质的方法，其包括：使样品在样品反应通道中在足以发生显色反应的条件下反应，用条形码识读装置对芯片进行识读，根据识读的字符确定样品性质。
10.权利要求1-8任一项所述的微流控芯片在制备用于诊断疾病的设备中的用途。
11.权利要求1-8任一项所述的微流控芯片用于确定样品中靶标的含量范围的用途。
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