CN110309894A - 一种二维码化纸基检测芯片及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种二维码化纸基检测芯片及其制造方法，涉及二维码技术领域，其包括按系列步骤进行：所述纸基微流控通道是通过在亲水纸基上构建疏水屏障获得。本发明要解决的问题是现有编码化的纸基检测芯片都是单层结构，颜色反应产物参与整个编码的合成，这样一来，编码化的纸基检测芯片不具有普适性，无法直接移植到其他反应上去，本发明的巧妙之处在于，发掘到纸基微流控通道的共性，它们都具有检测区域，然后，让这些检测区域充当二维码的定位点，使得不同的纸基检测反应都能够简单地移植到这个二维码化纸基检测芯片平台，二维码再与智能手机结合，实现快速检测，多产品信息获取。
Description
技术领域
本发明涉及二维码技术领域，具体为一种二维码化纸基检测芯片及其制造方法。
背景技术
二维码又称二维条码是一个近几年来移动设备上超流行的一种编码方式，它比传统的条形码能存更多的信息，也能表示更多的数据类型。
二维条码/二维码是用某种特定的几何图形按一定规律在平面(二维方向上)分布的黑白相间的图形记录数据符号信息的；在代码编制上巧妙地利用构成计算机内部逻辑基础的“0”、“1”比特流的概念，使用若干个与二进制相对应的几何形体来表示文字数值信息，通过图象输入设备或光电扫描设备自动识读以实现信息自动处理：它具有条码技术的一些共性：每种码制有其特定的字符集；每个字符占有一定的宽度；具有一定的校验功能等。同时还具有对不同行的信息自动识别功能、及处理图形旋转变化点。
现有的编码化的纸基检测芯片都是单层结构，颜色反应产物参与整个编码的合成，且编码化的纸基检测芯片不具有普适性，无法直接移植到其他反应上去，从而在一定程度上降低了二维码的实用性，急需一种二维码化纸基检测芯片及其制造方法。
发明内容
(一)解决的技术问题
针对现有技术的不足，本发明提供了一种二维码化纸基检测芯片及其制造方法，解决了现有的编码化的纸基检测芯片都是单层结构，颜色反应产物参与整个编码的合成，且编码化的纸基检测芯片不具有普适性，无法直接移植到其他反应上去，从而在一定程度上降低了二维码的实用性的问题。
(二)技术方案
为达到以上目的，本发明采取的技术方案是：一种二维码化纸基检测芯片制造方法，包括按系列步骤进行：
所述纸基微流控通道是通过在亲水纸基上构建疏水屏障获得，疏水制备方法包括但不限于光刻法、蜡印法、打印法、绘图法、丝网印刷法等，所述的纸基微流控通道不限于3个检测区，当只需要1个检测区时，另外2个检测区就不需要将二维码层镂空，如果纸基微流控通道大于3个检测区，只需使用Version 2以上的二维码,让部分检测区域成为AlignmentPatterns，这样就能兼容不同个数的检测区域的纸基微流控通道。
所述二维码层是通过在不干胶贴纸、塑料、纸张、布上打印含有产品信息的二维码，同时将三个定位点镂空，二维码层的材料可以有很多种，如果存在颜色补偿层，二维码层材料不需要作疏水处理，如果不存在颜色补偿层，二维码层材料需要在打印完二维码后作疏水处理，可以通过表面涂布或者施胶实现，二维码的作用可以有很多种，提供芯片信息，提供云存储功能，提供大批量自动扫描功能，而且，通过相应软件设计，可以得到定位点的颜色扫描以及二维码信息的一键式读取。
所述颜色补偿层是在二维码层和纸基微流控通道层之间的一层透明膜层，在定位点位置打印有一定灰度的补偿图片，原因在于，纸基微流控通道的检测区域充当了二维码层的定位点，当待测物浓度过低导致反应产物颜色过浅时，二维码层的定位点无法识别，导致假阴性的报道，但是，当颜色补偿层提供了一定的灰度值以后，就能够顺利地识别二维码，获取产品信息，真实的颜色强度只需要通过扣除已知的颜色补偿层的灰度值就可以获得，颜色补偿层的材料可以包括多种，而且，颜色补偿的方法可以不用透明膜层补偿实现，也可以通过在纸基微流控通道层的检测区域滴加一定浓度的颜色染料，从而实现颜色补偿，使得在低浓度待测物的颜色反应产物能够具备足够灰度，参与二维码的生成。
一种二维码化纸基检测芯片，包括二维码化纸基检测芯，其特征在于：所述二维码化纸基检测芯片为多层结构，主要包括纸基微流控通道层，颜色补偿层，二维码层。
优选的，所述通过镂空二维码层的定位点，让纸基微流控通道层的检测区域的颜色反应产物充当二维码层的定位点，实现智能手机的二维码读取获得相关产品信息及结果读取。
(三)有益效果
本发明的有益效果在于：
本发明要解决的问题是现有编码化的纸基检测芯片都是单层结构，颜色反应产物参与整个编码的合成，这样一来，编码化的纸基检测芯片不具有普适性，无法直接移植到其他反应上去，本发明的巧妙之处在于，发掘到纸基微流控通道的共性，它们都具有检测区域，然后，让这些检测区域充当二维码的定位点，使得不同的纸基检测反应都能够简单地移植到这个二维码化纸基检测芯片平台，二维码再与智能手机结合，实现快速检测，多产品信息获取。
附图说明
图1为本发明相关产品信息示意图；
图2为本发明二维码化纸基检测芯片的制作方法原理图；
图3为本发明纸芯片的图案示意图；
图4为本发明投影胶片对应的纸基微流控通道层进样区域1的位置进行挖空处理的示意图；
图5为本发明二维码层对应的纸基微流控通道层进样区域1的位置进行挖空处理的示意图；
图6为本发明二维码化纸基检测芯片示意图；
图7为本发纸基微流控通道层的制作示意图；
图8为本发明二维码层的制作示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-8所示，本发明提供一种技术方案：一种二维码化纸基检测芯片制造方法，包括按系列步骤进行：
所述纸基微流控通道是通过在亲水纸基上构建疏水屏障获得，疏水制备方法包括但不限于光刻法、蜡印法、打印法、绘图法、丝网印刷法等，所述的纸基微流控通道不限于3个检测区，当只需要1个检测区时，另外2个检测区就不需要将二维码层镂空，如果纸基微流控通道大于3个检测区，只需使用Version 2以上的二维码,让部分检测区域成为AlignmentPatterns，这样就能兼容不同个数的检测区域的纸基微流控通道。
所述二维码层是通过在不干胶贴纸、塑料、纸张、布上打印含有产品信息的二维码，同时将三个定位点镂空，二维码层的材料可以有很多种，如果存在颜色补偿层，二维码层材料不需要作疏水处理，如果不存在颜色补偿层，二维码层材料需要在打印完二维码后作疏水处理，可以通过表面涂布或者施胶实现，二维码的作用可以有很多种，提供芯片信息，提供云存储功能，提供大批量自动扫描功能，而且，通过相应软件设计，可以得到定位点的颜色扫描以及二维码信息的一键式读取。
所述颜色补偿层是在二维码层和纸基微流控通道层之间的一层透明膜层，在定位点位置打印有一定灰度的补偿图片，原因在于，纸基微流控通道的检测区域充当了二维码层的定位点，当待测物浓度过低导致反应产物颜色过浅时，二维码层的定位点无法识别，导致假阴性的报道，但是，当颜色补偿层提供了一定的灰度值以后，就能够顺利地识别二维码，获取产品信息，真实的颜色强度只需要通过扣除已知的颜色补偿层的灰度值就可以获得，颜色补偿层的材料可以包括多种，而且，颜色补偿的方法可以不用透明膜层补偿实现，也可以通过在纸基微流控通道层的检测区域滴加一定浓度的颜色染料，从而实现颜色补偿，使得在低浓度待测物的颜色反应产物能够具备足够灰度，参与二维码的生成。
一种二维码化纸基检测芯片，包括二维码化纸基检测芯，其特征在于：所述二维码化纸基检测芯片为多层结构，主要包括纸基微流控通道层，颜色补偿层，二维码层，所述通过镂空二维码层的定位点，让纸基微流控通道层的检测区域的颜色反应产物充当二维码层的定位点，实现智能手机的二维码读取获得相关产品信息及结果读取。
实施例1
用于镍离子检测的二维码化纸基检测芯片的制备和应用
(1)纸基微流控通道层的制作
使用CorelDraw等软件设计纸芯片的图案(图3)，黑色表示疏水区域，白色表示亲水通道，然后，通过富士施乐喷蜡打印机在Whatman1号定量滤纸上打印出相应图案，打印完成后，将滤纸置于120度的热台加热1分钟，使表面蜡层渗透纸基，图3中位置1为进样区，位置2为检测区，在检测区滴加足量的80mM的丁二酮肟的乙醇溶液，区域1与区域2之间滴加足量20mg/mL 的NaF溶液和40mg/mL的Na2S2O3溶液作为掩蔽剂，以屏蔽其他金属离子的干扰，将纸基置于室温干燥待用。
(2)颜色补偿层的制作
本实施例中使用3M PP2910复印机用投影胶片作为颜色补偿层的基材，为了使得1ppm的镍离子能够被检测，在投影胶片对应的纸基微流控通道层检测区域2的位置打印了25的品红通道值(CMYK模式，数值范围0-255)，这样确保了当镍离子只有1ppm时，灰度值与颜色反应产物叠加能够使得二维码被识别，接着，为了确保样品能够通过二维码层和颜色补偿层顺利到达纸基微流控通道层的进样区域1，在投影胶片对应的纸基微流控通道层进样区域1的位置进行挖空处理(图4)。
(3)二维码层的制作
本实施例中使用铜版纸打印二维码，在本例中，二维码的作用在于告诉使用者丁二酮肟被选作镍离子的检测剂，然后,为了确保样品能够通过二维码层和颜色补偿层顺利到达纸基微流控通道层的进样区域1，在二维码层对应的纸基微流控通道层进样区域1的位置进行挖空处理(图5)，此外,在二维码层对应的纸基微流控通道层检测区域2的位置也进行挖空处理，只有当纸基微流控通道层的颜色反应产物与颜色补偿层的颜色进行叠加，替换定位点，才能实现二维码的扫描和信息读取。
(4)二维码化纸基检测芯片的组装及其应用
将纸基微流控通道层、颜色补偿层、二维码层自下而上用固体胶水粘和而成，完成镍离子检测的二维码化纸基检测芯片的制备，通过二维码层中间的镂空区域，滴加20ppm的镍离子溶液，溶液穿过多层纸基检测芯片，再流经亲水通道，最终抵达反应区域显色，检测区域显色再与补偿区域颜色叠加，起到二维码层定位点的作用，使得二维码被手机成功扫描，传递相关产品信息(图6)，对应的镍离子浓度可通过制作颜色强度标准曲线获得，也可以通过设计智能手机相关软件完成二维码信息和镍离子浓度的一键式读取。
实施例2
用于葡萄糖检测的二维码化纸基检测芯片的制备和应用
(1)纸基微流控通道层的制作
使用CorelDraw等软件设计纸芯片的图案(图3)，黑色表示疏水区域，白色表示亲水通道，然后，通过富士施乐喷蜡打印机在Whatman1号定量滤纸上打印出相应图案，打印完成后，将滤纸置于120度的热台加热1分钟，使表面蜡层渗透纸基，图3中位置1为进样区，位置2为检测区，在检测区域2 滴加足量的150U/mL葡萄糖氧化酶,30U/mL辣根过氧化物酶,and25mM 2,2-联氮双(3-乙基苯并噻唑啉-6-磺酸)二铵盐(ABTS)的0.1M磷酸盐缓冲液(pH6.0)，再将纸基置于室温干燥待用。
(2)颜色补偿层的制作
本实施例中由于检测的尿液中的葡萄糖含量不小于1.4mM(这是疾病指标)，所有在不使用颜色补偿层的情况下都能有效识别大于1.4mM的葡萄糖，因此，在本实施例中没有颜色补偿层。
(3)二维码层的制作
本实施例中使用铜版纸打印二维码，在本例中，二维码的作用在于告诉使用者芯片采用ABTS法测定葡萄糖，然后,为了确保样品在1.4mM葡萄糖下二维码不能被识别，调节二维码灰度至葡萄糖浓度达到1.4mM时刚好被读取，为了让样品能够通过二维码层顺利到达纸基微流控通道层的进样区域1，在二维码层对应的纸基微流控通道层进样区域1的位置进行挖空处理(图5)，此外,在二维码层对应的纸基微流控通道层检测区域2的位置也进行挖空处理，只有当纸基微流控通道层检测区域产生足够的颜色反应产物，替换定位点，才能实现二维码的扫描和信息读取。
(4)二维码化纸基检测芯片的组装及其应用
将纸基微流控通道层、二维码层自下而上用固体胶水粘和而成，完成尿液中葡萄糖检测的二维码化纸基检测芯片的制备，通过二维码层中间的镂空区域，滴加含有4mM葡萄糖的尿液，溶液穿过多层纸基检测芯片，再流经亲水通道，最终抵达反应区域显色，检测区域显色，起到二维码层定位点的作用，使得二维码被手机成功扫描，传递相关产品信息(图1)，对应的葡萄糖浓度可通过制作颜色强度标准曲线获得，也可以通过设计智能手机相关软件完成二维码信息和葡萄糖浓度的一键式读取。
以上所述的具体实施方式，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施方式而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (3)
1.一种二维码化纸基检测芯片制造方法，其特征在于，包括按系列步骤进行：
所述纸基微流控通道是通过在亲水纸基上构建疏水屏障获得，疏水制备方法包括但不限于光刻法、蜡印法、打印法、绘图法、丝网印刷法等，所述的纸基微流控通道不限于3个检测区，当只需要1个检测区时，另外2个检测区就不需要将二维码层镂空，如果纸基微流控通道大于3个检测区，只需使用Version2以上的二维码,让部分检测区域成为AlignmentPatterns，这样就能兼容不同个数的检测区域的纸基微流控通道；
所述二维码层是通过在不干胶贴纸、塑料、纸张、布上打印含有产品信息的二维码，同时将三个定位点镂空，二维码层的材料可以有很多种，如果存在颜色补偿层，二维码层材料不需要作疏水处理，如果不存在颜色补偿层，二维码层材料需要在打印完二维码后作疏水处理，可以通过表面涂布或者施胶实现，二维码的作用可以有很多种，提供芯片信息，提供云存储功能，提供大批量自动扫描功能，而且，通过相应软件设计，可以得到定位点的颜色扫描以及二维码信息的一键式读取；
所述颜色补偿层是在二维码层和纸基微流控通道层之间的一层透明膜层，在定位点位置打印有一定灰度的补偿图片，原因在于，纸基微流控通道的检测区域充当了二维码层的定位点，当待测物浓度过低导致反应产物颜色过浅时，二维码层的定位点无法识别，导致假阴性的报道，但是，当颜色补偿层提供了一定的灰度值以后，就能够顺利地识别二维码，获取产品信息，真实的颜色强度只需要通过扣除已知的颜色补偿层的灰度值就可以获得，颜色补偿层的材料可以包括多种，而且，颜色补偿的方法可以不用透明膜层补偿实现，也可以通过在纸基微流控通道层的检测区域滴加一定浓度的颜色染料，从而实现颜色补偿，使得在低浓度待测物的颜色反应产物能够具备足够灰度，参与二维码的生成。
2.一种二维码化纸基检测芯片，包括二维码化纸基检测芯，其特征在于：所述二维码化纸基检测芯片为多层结构，主要包括纸基微流控通道层，颜色补偿层，二维码层。
3.根据权利要求2所述的一种二维码化纸基检测芯片，其特征在于：所述通过镂空二维码层的定位点，让纸基微流控通道层的检测区域的颜色反应产物充当二维码层的定位点，实现智能手机的二维码读取获得相关产品信息及结果读取。
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|---|---|---|---|---|
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2019
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| CN111650387A (zh) * | 2020-05-26 | 2020-09-11 | 上海化工研究院有限公司 | 一种基于光电识别的链式连续进样、清洗及标定系统 |
| CN111650387B (zh) * | 2020-05-26 | 2023-11-28 | 上海化工研究院有限公司 | 一种基于光电识别的链式连续进样、清洗及标定系统 |
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