CN111308065A - 一种多用途磁敏免疫分析微流控芯片及其使用方法 - Google Patents

一种多用途磁敏免疫分析微流控芯片及其使用方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种多用途磁敏免疫分析微流控芯片及其使用方法，采用微流控芯片上盖外嵌磁敏生物传感芯片的设计，简化了整体结构，降低了磁敏生物传感芯片和微流控芯片的定位、装配精度要求；采用外嵌磁敏生物传感芯片的方式，使磁敏生物传感芯片与试剂直接接触的同时减少了检测线路与生物试剂的接触，减少了干扰，提高了结果的准确性；采用外嵌磁敏生物传感芯片的方式，便于磁敏生物传感芯片的安装和拆卸，这种设计便于在使用后更换磁敏生物传感芯片，便于同一微流控芯片重复使用或进行多种不同用途的检测，由于微流控芯片的成本通常明显高于磁敏生物传感器，因此，重复使用可以大大降低成本。

Description

一种多用途磁敏免疫分析微流控芯片及其使用方法
技术领域
本发明涉及微流控芯片，具体为一种多用途磁敏免疫分析微流控芯片及其使用方法。
背景技术
微流控芯片又被称为片上实验室，在现代生物医学检测中的应用广泛。其可以将生物、化学、医学中涉及的样本制备、混合、转移、分离、提取等一系列操作通过各种微纳尺寸的腔室、流道、结构在外部驱动力的作用下自动化、快速、准确的完成，具有操作简便、污染小、速度快等特点，在医学检测、材料制备、食品安全、环境监测等领域都有很好的应用前景。
磁敏免疫分析是一种通过在如霍尔传感器、各向异性磁阻传感器(AMR)、巨磁电阻传感器(GMR)、隧穿磁阻传感器(TMR)等磁传感器表面做生物标记，捕获磁珠标记的抗原，检测纳米磁珠的磁信号，进而间接定量抗原的免疫分析方法。同传统的免疫分析方法相比，磁敏免疫分析具有抗干扰能力强、噪声低、信号稳定、特异性好、结果准确性高、系统简单且成本低等众多优点。将磁敏免疫分析技术和微流控芯片结合，将极大地提高免疫分析的效率、优化流程并扩展应用范围。
目前，将磁敏免疫分析技术和微流控芯片技术结合的应用实例并不多，且普遍存在结构复杂、成本高、难以重复使用等缺点。如中国专利文献CN 110632168 A使用PDMS薄膜制造微流控芯片，并将GMR生物传感器嵌入微流控芯片内部。这种设计增加了传感器的定位精度要求和装配难度，使得微流控芯片的整体结构更加复杂。且使用过后不易清洗干净，难以取出内部的GMR传感器，不利于重复利用，增加了检测的成本。
发明内容
本发明的目的在于提供一种多用途磁敏免疫分析微流控芯片及其使用方法，以解决该类微流控芯片结构复杂，难以重复使用的问题。
本发明是通过以下技术方案来实现：
一种多用途磁敏免疫分析微流控芯片，包括磁敏生物传感芯片、微流控芯片上盖和微流控芯片底片；
磁敏生物传感芯片包括PCB转接板和固定在PCB转接板上的磁敏传感器阵列；
微流控芯片上盖包括上盖，上盖包括检测区，检测区中部开设有呈通孔结构设置的反应腔，使用时，磁敏生物传感芯片固定在检测区上表面，磁敏传感器阵列与反应腔的位置上下对应；
上盖上开设有呈通孔设置的第一加样孔、第二加样孔、第三加样孔和排气孔，上盖下表面开设有呈凹槽结构设置的洗涤剂存储区、抗体存储区、磁珠存储区、样品流道、洗涤剂流道和废液腔；第一加样孔、洗涤剂存储区、洗涤剂流道和反应腔依次连通，第二加样孔、抗体存储区、样品流道和反应腔依次连通；第三加样孔、磁珠存储区、样品流道和反应腔依次连通；反应腔与废液腔连通，废液腔与排气孔连通；
微流控芯片底片包括底片，底片上表面与上盖下表面键合。
优选的，上盖一端为加样区，另一端为废液收集区，两端之间的区域为检测区；第一加样孔、第二加样孔、第三加样孔、洗涤剂存储区、抗体存储区、磁珠存储区、样品流道和洗涤剂流道均设置在加样区，废液腔和排气孔均设置在废液收集区。
进一步的，上盖两端之间的区域两侧均开设缺口，两缺口之间的区域为检测区，PCB转接板上位于磁敏传感器阵列的两侧分别设有若干排针，磁敏生物传感芯片固定在检测区上表面时，排针相应的缺口中。
优选的，磁敏传感器阵列包括有多个检测单元，每个检测单元为AMR各向异性磁阻传感器、GMR巨磁电阻传感器或TMR隧穿磁阻传感器；PCB转接板上设置有多个电极，每个检测单元通过金线和PCB转接板上的电极一一对应连接。
进一步的，每个检测单元表面镀有SiO2保护层，金线表面包覆有绝缘漆。
优选的，微流控芯片上盖采用数控铣、注塑或3D打印技术制造，微流控芯片上盖的材料为PMMA、PC或光固化树脂。
优选的，上盖上表面设置有多根支柱、第一加样管、第二加样管、第三加样管和排气管，第一加样管与第一加样孔连通，第二加样管与第二加样孔连通，第三加样管与第三加样孔连通，排气管与排气孔连通。
优选的，底片上表面上贴有贴片热敏电阻，贴片热敏电阻的位置与反应腔的位置上下对应，贴片热敏电阻通过导线与外部电路连接。
优选的，底片下表面上贴有陶瓷加热片，陶瓷加热片通过导线与外部温控器相连。
所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片的使用方法，包括以下步骤：
(1)磁敏传感器阵列的生物标记：在磁敏传感器阵列的检测单元上固定捕获抗体；
(2)磁敏生物传感芯片的安装和初测：将完成生物标记的磁敏生物传感芯片固定在微流控芯片上盖的检测区上，使磁敏传感器阵列位于反应腔正上方；初测磁敏传感器阵列的输出信号，作为背景信号；
(3)抗原浓度的标定和待测样本的浓度测定：加热芯片使芯片保持37度；第一加样孔和第三加样孔分别注入溶剂，第二加样孔注入含抗原的待测样本；使磁珠存储区和洗涤剂存储区的试剂分别与溶剂充分混合，使待测样品和抗体存储区的抗体进行免疫反应；第二加样孔和第三加样孔持续施加压力，将磁珠和完成免疫反应的待测样品压入样品流道，使磁珠和待测样品充分混合并反应，完成待测样本中抗原的磁标记；将完成磁标记的待测样本压入反应腔，使捕获抗体和磁标记的抗原结合；第一加样孔施加压力，将洗涤液压入反应腔，洗去未反应的物质并压入废液腔；待信号稳定后，将测得的磁敏传感器阵列信号与背景信号比较作为待测样品的检测信号；使用一个浓度梯度的抗原标准品标定检测信号并绘制标准曲线，将待测样品的检测信号与标准曲线对比获知待测样品的抗原浓度；
(4)重复使用：将检测完成后的磁敏生物传感芯片取下，清洗微流控芯片上盖和底片并干燥，重复使用微流控芯片；或者更换为标记了不同捕获抗体的磁敏生物传感芯片，进行不同抗原的检测。
与现有技术相比，本发明具有以下有益的技术效果：
本发明采用微流控芯片上盖外嵌磁敏生物传感芯片的设计，具有以下优点：(1)与现有技术中将生物传感器嵌入微流控芯片内部的设计相比，简化了整体结构，降低了磁敏生物传感芯片和微流控芯片的定位、装配精度要求，从而降低了生产制造的难度和成本；(2)采用外嵌磁敏生物传感芯片的方式，使磁敏生物传感芯片与试剂直接接触的同时减少了检测线路与生物试剂的接触，减少了干扰，提高了结果的准确性；(3)采用外嵌磁敏生物传感芯片的方式，便于磁敏生物传感芯片的安装和拆卸，这种设计便于在使用后更换磁敏生物传感芯片，便于同一微流控芯片重复使用或进行多种不同用途的检测，由于微流控芯片的成本通常明显高于磁敏生物传感器，因此，重复使用可以大大降低成本。
进一步的，设置多个检测单元，可以通过额外的检测单元做对照；一种靶标采用2个以上检测单元检测，取信号均值，可以提高准确度；更多的检测单元可以同时检测多种靶标；理论上多个检测单元可以提高灵敏度。
进一步的，本发明设计的微流控芯片采用成熟的加工方式和常用的材料制造，成本低，可靠性高，便于大批量生产和商用。
进一步的，微流控芯片底片集成了温度测量和加热装置，摆脱了对外部大型、复杂温控装置的依赖，简化了检测系统的复杂程度，提高了检测效率。
附图说明
图1是本发明微流控芯片的分解结构示意图。
图2是本发明微流控芯片的装配示意图。
图3是本发明的磁敏生物传感芯片示意图。
图4(a)是本发明的微流控芯片上盖上表面示意图；(b)是本发明的微流控芯片上盖下表面示意图。
图5(a)是本发明的微流控芯片底片上表面示意图；(b)是本发明的微流控芯片底片下表面示意图。
其中：1-磁敏生物传感芯片，2-微流控芯片上盖，3-微流控芯片底片，11-PCB转接板，12-排针，13-电极，14-磁敏传感器阵列，15-检测单元，201-上盖，202-支柱，203-第一加样管，204-第二加样管，205-第三加样管，206-检测区，207-反应腔，208-排气管，209-洗涤剂流道，210-样品流道，211-废液腔，212-洗涤剂存储区，213-抗体存储区，214-磁珠存储区，31-底片，32-贴片热电阻，33-第一导线，34-陶瓷加热片，35-第二导线。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
本发明给出一种多用途磁敏免疫分析微流控芯片及使用方法，简化结构设计、便于多用途及重复使用。下面介绍一个具体的实施例。
如图1和图2所示，本发明一种多用途磁敏免疫分析微流控芯片，包括磁敏生物传感芯片1、微流控芯片上盖2和微流控芯片底片3。
如图3所示，磁敏生物传感芯片1由磁敏传感器阵列14和PCB转接板11组成，宽10～14mm，长16～20mm，厚2mm左右。硅基底的磁敏传感器阵列14采用胶粘接键合的方式粘接在PCB转接板11中部，尺寸为(3～5)mm×(6～8)mm；磁敏传感器阵列14包括有多个检测单元15，每个检测单元15可以是AMR各向异性磁阻传感器、GMR巨磁电阻传感器或TMR隧穿磁阻传感器；每个检测单元15表面采用磁控溅射的方式镀有20～40nm的SiO2保护层，用于绝缘、防止生物试剂腐蚀以及表面的生物标记；PCB转接板11上设置有多个电极13，每个检测单元15通过金线和PCB转接板11上的电极13一一对应连接，金线刷绝缘漆保护；PCB转接板11的两侧有若干排针12，用于和外部的信号采集电路及电源电路连接。
微流控芯片上盖2采用数控铣、注塑或3D打印技术制造，材料可选择PMMA、PC或光固化树脂，尺寸宽28～35mm，长80～100mm，厚2～3.5mm。如图4所示，微流控芯片上盖2包括上盖201，上盖201正面设置有四根支柱202、第一加样管203、第二加样管204、第三加样管205和排气管208。支柱202分布于上盖201正面的四个顶点处，为长方体或圆柱体结构，高8～10mm。第一加样管203、第二加样管204和第三加样管205分布于上盖201正面的一端，纵向排列，为中空圆柱结构，高度低于支柱202，为4～6mm，内径0.8～1.2mm，外径1.5～2mm。排气管208为中空圆柱结构，内径1.5～2mm，外径2～3mm，用于使用过程中排出微流控芯片中的气体，排气孔高度略高于加样孔，但低于支柱202，约6～8mm。
上盖201中部为检测区206，检测区206为两侧和中间挖空的凹槽结构，即上盖201中部两侧均设置一缺口且两缺口之间的区域上表面低于上盖201的上表面，两缺口之间的区域形成检测区206，检测区206中部开设通孔形成反应腔207。检测区206槽的宽度与磁敏生物传感芯片1配合或略宽0.5mm左右；反应腔207尺寸略小于磁敏传感器阵列14，深度为0.8～1.2mm，为避免反应时混合不均或洗涤时清洗困难，反应腔207最深一般不超过1.5mm。磁敏生物传感芯片1通过胶粘接键合的方式固定在检测区206，磁敏传感器阵列14与反应腔207位置对应，磁敏生物传感芯片1两端的排针12置于检测区206两侧挖空的空间中。
上盖201背面开设有洗涤剂存储区212、抗体存储区213、磁珠存储区214、样品流道210、洗涤剂流道209和废液腔211，上盖201上开设有呈通孔设置的第一加样孔、第二加样孔、第三加样孔和排气孔。洗涤剂流道209为直流道，样品流道210为S形流道，使磁珠与待测样品能充分反应。
洗涤剂存储区212内存储冻干的洗涤剂，如吐温20，第一加样管203、第一加样孔、洗涤剂存储区212、洗涤剂流道209和反应腔207依次连通。抗体存储区213存储有冻干的生物素化抗体数微克，第二加样管204、第二加样孔、抗体存储区213、样品流道210和反应腔207依次连通；磁珠存储区214存放链霉亲合素包被的磁珠数十微克，第三加样管205、第三加样孔、磁珠存储区214、样品流道210和反应腔207依次连通；反应腔207与废液腔211连通，废液腔211尺寸(10～15)mm×(20～25)mm，深0.5～1mm，容积可达100～300微升，废液腔211与排气孔连通，排气孔与排气管208连通。
如图5所示，微流控芯片底片3包括底片31，底片31外形尺寸与上盖201一致，底片31通过热压方式与上盖201键合；底片31与上盖201键合的一面上贴有贴片热敏电阻32，贴片热敏电阻32位置与上盖201的反应腔207对应，尺寸略小于反应腔207，贴片热敏电阻32通过第一导线33与外部电路连接；底片31另一面贴有陶瓷加热片34，陶瓷加热片34形状与底片31相似，尺寸小于底片31，每边小3～5mm，通过第二导线35与外部温控器相连。
本发明设计了大容积的反应腔和废液腔，便于大体积样本的检测，有利于进行多用途、多靶标的检测。
本发明的工作过程由以下3个实施示例演示：
实施示例一：磁敏生物传感芯片的表面处理及安装
(1)检测单元15表面的羧基吸附及活化：以去离子水为溶剂，配置1％～2％的聚烯丙胺溶液，滴加在每个检测单元15表面，静置5～10分钟，用去离子水冲洗2～5次，然后在烘箱中100～120度高温烘烤45～65分钟；室温下冷却后，配置质量分数0.5％～1.5％的马来酸酐和烯烃共聚物的悬浊液，在每个检测单元15表面滴加5～10微升，室温下静置3～5分钟，用去离子水冲洗3～5次，并用洁净的氮气吹干；配置EDC和NHS质量比为4：3的水溶液，在每个检测单元15上滴加5～10微升，放入冰箱在4～8℃下孵育30～45分钟，然后取出恢复至室温，用去离子水冲洗3～5次，在紫外灯下杀菌10～15分钟；
(2)检测单元表面标记抗体：配置浓度为0.1～1mg/ml的抗体溶液，在检测单元15上滴加5～10微升，25℃下孵育30～40分钟，完成捕获抗体的固定，用pH＝7.4的PBS缓冲液冲洗3～5次，并用洁净的氮气吹干；配置质量分数为1％～2％的BSA溶液，在检测单元15上滴加5～10微升，在4～8℃下封闭1～2小时，阻断特应性反应位点，用PBS缓冲液反复清洗并室温下干燥，检测单元15的表面修饰完成。
(3)生物传感芯片的安装：在微流控芯片上盖2的检测区206上涂抹均匀的胶水，如紫外光固化胶、AB胶、热熔胶等，将完成生物标记的磁敏生物传感芯片1轻轻按压在检测区206，使磁敏传感器阵列14位置在反应腔207正上方，紫外灯下放置30～50分钟或烘箱中60摄氏度固化。
实施示例二：前列腺癌特异性抗原PSA的定量分析：
(1)背景信号检测：检测单元15表面标记的捕获抗体选用鼠抗人PSA抗体，将固定好磁敏生物传感芯片1的微流控芯片上盖2倒置放平，由支柱202支撑，排针12通过杜邦线和外部电路连接，为磁敏传感器阵列15供电并检测信号，使用亥姆霍兹线圈作为磁场发生器施加垂直磁场，初测传感器的输出信号，作为背景信号。
(2)微流控芯片使用方法：微流控芯片底片3的贴片热电阻32和陶瓷加热片34通过导线与外部温控器连接，采用PID控制，加热使芯片保持37度；通过软管连接三个加样孔和多通道注射泵，其中第一加样管203和第三加样管205注入溶剂，溶剂可选择PBS缓冲液或碳酸氢钠缓冲液；第二加样管204注入待测PSA抗原样本；注入溶剂后再抽取一定体积的溶剂，然后继续注入，如此反复6～8次，使磁珠存储区214和洗涤剂存储区212的试剂和溶剂充分混合，使待测PSA抗原样本和抗体存储区213的抗体充分反应；第二加样管204和第三加样管205持续施加压力，将磁珠和完成免疫反应的样品压入样品流道210，使链霉亲合素包被的磁珠和生物素化的抗体充分混合并结合，完成待测PSA抗原的磁标记；将完成磁标记的待测PSA抗原压入反应腔207，使检测单元15表面的捕获抗体和磁标记的待测抗原结合；反应15～20分钟后，第一加样管203施加压力，将洗涤液压入反应腔207，洗去未反应的磁珠等杂质，将其压入废液腔211；待信号稳定后，将测得的传感器信号与背景信号比较作为待测样品的检测信号；
(3)抗原浓度的标定和待测样本的浓度测定：使用一个浓度梯度的抗原标准品标定检测信号，如检测浓度0.1ng/ml、1ng/ml、10ng/ml、20ng/ml、50ng/ml、100ng/ml、500ng/ml的PSA抗原输出信号，并拟合输出信号随抗原浓度变化的标准曲线，将待测样品的检测信号与标准曲线对比即可获知待测样品的抗原浓度。
(4)重复使用及改变用途：将检测完成后的磁敏生物传感芯片取下，清洗微流控芯片上盖和底片并干燥，即可重复使用微流控芯片；更换标记了不同捕获抗体的磁敏生物传感芯片，即可进行不同样品的检测，实现芯片的多用途。
实施示例三：黄曲霉毒素AFB1的定量
黄曲霉毒素是毒性最大，对人危害最大的一类真菌毒素，对黄曲霉毒素的定量检测在食品安全领域意义重大。
检测黄曲霉毒素B1时，检测单元15表面处理与检测PSA相似，将捕获抗体换为0.1～1mg/ml的驴抗AFB1抗体；微流控芯片的使用方法相似，需在抗体存储区213加入生物素化的鼠化AFB1抗体；测量一个浓度梯度的AFB1的输出信号并标定标准曲线，后续测量未知浓度的AFB1时将输出信号与标准曲线对照即可获得待测样本的浓度。
本发明提出了一种新的磁敏免疫微流控芯片设计方法，采用硬质材料加工芯片，在微流控芯片上盖开槽用于放置磁传感器，将微流控芯片内的免疫反应区挖通，使得反应体系可以和磁敏传感器阵列接触。这种从上方“安装”传感器的方式方便传感器的定位和装配，简化了微流控芯片的整体结构设计；微流控芯片的成本通常明显高于磁传感器，这种设计便于在使用后更换传感器，有利于微流控芯片的重复利用和多用途使用，因此，该设计具有重要意义。

Claims (10)

1.一种多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，包括磁敏生物传感芯片(1)、微流控芯片上盖(2)和微流控芯片底片(3)；
磁敏生物传感芯片(1)包括PCB转接板(11)和固定在PCB转接板(11)上的磁敏传感器阵列(14)；
微流控芯片上盖(2)包括上盖(201)，上盖(201)包括检测区(206)，检测区(206)中部开设有呈通孔结构设置的反应腔(207)，使用时，磁敏生物传感芯片(1)固定在检测区(206)上表面，磁敏传感器阵列(14)与反应腔(207)的位置上下对应；
上盖(201)上开设有呈通孔设置的第一加样孔、第二加样孔、第三加样孔和排气孔，上盖(201)下表面开设有呈凹槽结构设置的洗涤剂存储区(212)、抗体存储区(213)、磁珠存储区(214)、样品流道(210)、洗涤剂流道(209)和废液腔(211)；第一加样孔、洗涤剂存储区(212)、洗涤剂流道(209)和反应腔(207)依次连通，第二加样孔、抗体存储区(213)、样品流道(210)和反应腔(207)依次连通；第三加样孔、磁珠存储区(214)、样品流道(210)和反应腔(207)依次连通；反应腔(207)与废液腔(211)连通，废液腔(211)与排气孔连通；
微流控芯片底片(3)包括底片(31)，底片(31)上表面与上盖(201)下表面键合。
2.根据权利要求1所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，上盖(201)一端为加样区，另一端为废液收集区，两端之间的区域为检测区(206)；第一加样孔、第二加样孔、第三加样孔、洗涤剂存储区(212)、抗体存储区(213)、磁珠存储区(214)、样品流道(210)和洗涤剂流道(209)均设置在加样区，废液腔(211)和排气孔均设置在废液收集区。
3.根据权利要求2所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，上盖(201)两端之间的区域两侧均开设缺口，两缺口之间的区域为检测区(206)，PCB转接板(11)上位于磁敏传感器阵列(14)的两侧分别设有若干排针(12)，磁敏生物传感芯片(1)固定在检测区(206)上表面时，排针(12)相应的缺口中。
4.根据权利要求1所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，磁敏传感器阵列(14)包括有多个检测单元(15)，每个检测单元(15)为AMR各向异性磁阻传感器、GMR巨磁电阻传感器或TMR隧穿磁阻传感器；PCB转接板(11)上设置有多个电极(13)，每个检测单元(15)通过金线和PCB转接板(11)上的电极(13)一一对应连接。
5.根据权利要求4所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，每个检测单元(15)表面镀有SiO2保护层，金线表面包覆有绝缘漆。
6.根据权利要求1所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，微流控芯片上盖(2)采用数控铣、注塑或3D打印技术制造，微流控芯片上盖(2)的材料为PMMA、PC或光固化树脂。
7.根据权利要求1所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，上盖(201)上表面设置有多根支柱(202)、第一加样管(203)、第二加样管(204)、第三加样管(205)和排气管(208)，第一加样管(203)与第一加样孔连通，第二加样管(204)与第二加样孔连通，第三加样管(205)与第三加样孔连通，排气管(208)与排气孔连通。
8.根据权利要求1所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，底片(31)上表面上贴有贴片热敏电阻(32)，贴片热敏电阻(32)的位置与反应腔(207)的位置上下对应，贴片热敏电阻(32)通过导线与外部电路连接。
9.根据权利要求1所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，底片(31)下表面上贴有陶瓷加热片(34)，陶瓷加热片(34)通过导线与外部温控器相连。
10.权利要求1-9任一项所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)磁敏传感器阵列的生物标记：在磁敏传感器阵列的检测单元上固定捕获抗体；
(2)磁敏生物传感芯片的安装和初测：将完成生物标记的磁敏生物传感芯片固定在微流控芯片上盖的检测区上，使磁敏传感器阵列位于反应腔正上方；初测磁敏传感器阵列的输出信号，作为背景信号；
(3)抗原浓度的标定和待测样本的浓度测定：加热芯片使芯片保持37度；第一加样孔和第三加样孔分别注入溶剂，第二加样孔注入含抗原的待测样本；使磁珠存储区和洗涤剂存储区的试剂分别与溶剂充分混合，使待测样品和抗体存储区的抗体进行免疫反应；第二加样孔和第三加样孔持续施加压力，将磁珠和完成免疫反应的待测样品压入样品流道，使磁珠和待测样品充分混合并反应，完成待测样本中抗原的磁标记；将完成磁标记的待测样本压入反应腔，使捕获抗体和磁标记的抗原结合；第一加样孔施加压力，将洗涤液压入反应腔，洗去未反应的物质并压入废液腔；待信号稳定后，将测得的磁敏传感器阵列信号与背景信号比较作为待测样品的检测信号；使用一个浓度梯度的抗原标准品标定检测信号并绘制标准曲线，将待测样品的检测信号与标准曲线对比获知待测样品的抗原浓度；
(4)重复使用：将检测完成后的磁敏生物传感芯片取下，清洗微流控芯片并干燥，重复使用微流控芯片；或者更换为标记了不同捕获抗体的磁敏生物传感芯片，进行不同抗原的检测。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113009169A (zh) * 2021-02-26 2021-06-22 西安交通大学 一种用于多个磁敏生物芯片的自动检测仪
CN113751092A (zh) * 2021-10-19 2021-12-07 军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所 一种硅基传感器微流控芯片和其制备及封装方法

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090001024A1 (en) * 2007-06-26 2009-01-01 Porter Marc D Using asymmetrical flow focusing to detect and enumerate magnetic particles in microscale flow systems with embedded magnetic-field sensors
CN203350405U (zh) * 2013-07-11 2013-12-18 武汉天喻信息产业股份有限公司 接触和非接触式智能卡芯片通用检测装置
US20140077315A1 (en) * 2012-09-17 2014-03-20 Robert Bosch Gmbh Electronic sensor apparatus for detecting chemical or biological species, microfluidic apparatus comprising such a sensor apparatus, and method for producing the sensor apparatus and method for producing the microfluidic apparatus
CN204028028U (zh) * 2013-11-22 2014-12-17 上海交通大学 可重复检测磁电阻信号的巨磁阻检测组件
CN207820309U (zh) * 2018-01-11 2018-09-04 重庆卓联仪器仪表有限公司 一种传感器检测电路板
CN110632168A (zh) * 2019-09-17 2019-12-31 西安交通大学 一种基于磁阻生物传感器的微流控磁敏免疫装置及其使用方法

Patent Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20090001024A1 (en) * 2007-06-26 2009-01-01 Porter Marc D Using asymmetrical flow focusing to detect and enumerate magnetic particles in microscale flow systems with embedded magnetic-field sensors
US20140077315A1 (en) * 2012-09-17 2014-03-20 Robert Bosch Gmbh Electronic sensor apparatus for detecting chemical or biological species, microfluidic apparatus comprising such a sensor apparatus, and method for producing the sensor apparatus and method for producing the microfluidic apparatus
CN203350405U (zh) * 2013-07-11 2013-12-18 武汉天喻信息产业股份有限公司 接触和非接触式智能卡芯片通用检测装置
CN204028028U (zh) * 2013-11-22 2014-12-17 上海交通大学 可重复检测磁电阻信号的巨磁阻检测组件
CN207820309U (zh) * 2018-01-11 2018-09-04 重庆卓联仪器仪表有限公司 一种传感器检测电路板
CN110632168A (zh) * 2019-09-17 2019-12-31 西安交通大学 一种基于磁阻生物传感器的微流控磁敏免疫装置及其使用方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
MOHAMMAD KHODADADI等: "PCB-Based Magnetometer as a Platform for Quantification of Lateral-Flow Assays", 《SENSORS》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113009169A (zh) * 2021-02-26 2021-06-22 西安交通大学 一种用于多个磁敏生物芯片的自动检测仪
CN113751092A (zh) * 2021-10-19 2021-12-07 军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所 一种硅基传感器微流控芯片和其制备及封装方法
CN113751092B (zh) * 2021-10-19 2023-02-28 军事科学院系统工程研究院卫勤保障技术研究所 一种硅基传感器微流控芯片和其制备及封装方法

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