CN114471757B - 一种多级磁控三联检微流控芯片及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级磁控三联检微流控芯片及其检测方法，包括上芯片本体，上芯片本体朝下的一端设有混合通道，上芯片本体朝下的一端设有能与混合通道一端连通的第一储液池、第二储液池、第三储液池、第四储液池和第五储液池，混合通道另一端的上芯片本体朝下的一端设有反应池，反应池远离混合通道一端的上芯片本体上设有出液流道、第一检测流道、第二检测流道和第三检测流道，上芯片本体上开有负压接口；上芯片本体下侧连接有下芯片本体，下芯片本体朝上的一端设有与第一检测流道对应的第一检测池、与第二检测流道对应的第二检测池和与第三检测流道对应的第三检测池；本发明能实现多种标志物的联合检测。

Description

一种多级磁控三联检微流控芯片及其检测方法

技术领域

本发明涉及标志物检测技术领域，特别是一种多级磁控三联检微流控芯片及其检测方法。

背景技术

微流控芯片在微米级尺度内对微流体进行操控。它将生化反应过程中所需的各种模块集成到一块小巧的芯片上，故又称为芯片实验室，或微全分析系统。由于它在科研及实际应用中的广阔前景，已经发展成为一个热门的多学科交叉的崭新研究领域。

在微流控芯片中引入磁微粒为其应用开拓了新方向，磁微粒为微流控芯片在医学诊断方面带来了巨大优势，主要包含以下几个方面：磁微粒便于制备与存储、磁微粒可以以更高的效率混合、磁微粒易于操控、磁微粒提供了新的分离方法。

现有的磁微流控芯片技术大致可以分为力学被动控制以及电磁主动控制两种，力学被动控制中，磁微粒的分离通过螺旋分离器、鞘流分离器等力学结构，通利用不同粒径纳米磁珠的力学特性进行被动式分离，这样的分离方法分离效率不高，对驱动力要求严格；电磁主动控制一般使用电场或磁场进行控制，其优势在于控制自动化程度高，例如用强磁瞬间吸附纳米磁珠，分离剩余溶液，但该方法很难完成多种纳米磁颗粒的同时分级控制。

发明内容

本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。

鉴于上述和/或现有的多种标志物检测中存在的问题，提出了本发明。

因此，本发明的目的是提供一种多级磁控三联检微流控芯片及其检测方法，其结构简单，能实现多种标志物的联合检测。

为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种多级磁控三联检微流控芯片，其包括，

上芯片本体，所述上芯片本体朝下的一端设有混合通道，所述上芯片本体朝下的一端设有能与混合通道一端连通的第一储液池、第二储液池、第三储液池、第四储液池和第五储液池，所述混合通道另一端的上芯片本体朝下的一端设有反应池，所述反应池远离混合通道一端的上芯片本体朝下的一端设有出液流道、第一检测流道、第二检测流道和第三检测流道，所述上芯片本体上开有负压接口，所述出液流道、第一检测流道、第二检测流道和第三检测流道远离反应池的一端与负压接口连通；

下芯片本体，所述下芯片本体连接在上芯片本体下侧，所述下芯片本体朝上的一端设有与第一检测流道对应的第一检测池、与第二检测流道对应的第二检测池和与第三检测流道对应的第三检测池，所述负压接口和第一检测池之间的下芯片本体朝上的一端设有废液池，所述出液流道、第一检测流道、第二检测流道和第三检测流道均与废液池连通。

作为本发明所述多级磁控三联检微流控芯片的一种优选方案，其中：所述第一储液池和混合通道之间的上芯片本体上开有第一上阀孔，所述出液流道和混合通道另一端之间的上芯片本体上开有第二上阀孔，所述下芯片本体上开有与第一上阀孔同轴心的第一下阀孔、与第二上阀孔同轴心的第二下阀孔。

作为本发明所述多级磁控三联检微流控芯片的一种优选方案，其中：所述上芯片本体经第一上阀孔连接有用于控制储液池与混合通道是否连通的第一控制阀体。

作为本发明所述多级磁控三联检微流控芯片的一种优选方案，其中：上芯片本体经第二上阀孔连接有用于控制反应池是否与废液池、第一检测池、第二检测池或第三检测池是否连通的第二控制阀体。

作为本发明所述多级磁控三联检微流控芯片的一种优选方案，其中：所述第一控制阀体上设有能同时分别刚好连通第一储液池的第一进液通孔、第二储液池的第二进液通孔和第三储液池的第三进液通孔，第一控制阀体上设有与第一进液通孔、第二进液通孔和第三进液通孔连通的第一出液通孔，所述第一进液通孔刚好连通第一储液池时，第一出液通孔覆盖混合通道的一端；第一进液通孔上方的第一控制阀体上设有第四进液通孔和第二出液通孔，所述第四进液通孔刚好连通第四储液池时，第二出液通孔覆盖混合通道的一端，所述第四进液通孔和第一进液通孔之间的第一控制阀体上设有第五进液通孔和第三出液通孔，所述第五进液通孔刚好与第五储液池连通时，第三出液通孔覆盖混合通道的另一端。

作为本发明所述多级磁控三联检微流控芯片的一种优选方案，其中：所述第二控制阀体的下部开有相互连通的洗涤进液孔和洗涤出液孔，所述洗涤进液孔刚好与反应池远离混合通道的一端连通时，洗涤出液孔覆盖出液流道远离负压接口的一端，所述洗涤进液孔上方的第二控制阀体上开有相互连通的第一检测进液孔和第一检测出液孔，所述第一检测进液孔刚好与反应池远离混合通道的一端连通时，所述第一检测出液孔覆盖第一检测流道与第二上阀孔相接的一端，所述第一检测进液孔上方的第二控制阀体上开有相互连通的第二检测进液孔和第二检测出液孔，所述第二检测进液孔刚好与反应池远离混合通道的一端连通时，所述第二检测出液孔覆盖第二检测流道与第二上阀孔相接的一端，所述第二检测进液孔上方的第二控制阀体上开有相互连通的第三检测进液孔和第三检测出液孔，所述第三检测进液孔刚好与反应池远离混合通道的一端连通时，所述第三检测出液孔覆盖第三检测流道与第二上阀孔相接的一端。

作为本发明所述多级磁控三联检微流控芯片的一种优选方案，其中：所述第三检测进液孔上方的第二控制阀体上开有相互连通的化学发光进液孔、第一化学发光出液孔、第二化学发光出液孔和第三化学发光出液孔，所述化学发光进液孔刚好与反应池远离混合通道的一端连通时，第一化学发光出液孔刚好覆盖第一检测流道，第二化学发光出液孔刚好覆盖第二检测流道，第三化学发光出液孔刚好覆盖第三检测流道。

作为本发明所述多级磁控三联检微流控芯片的一种优选方案，其中：所述上芯片本体上开有与第一储液池连通的第一注射孔、与第二储液池连通的第二注射孔、与第三储液池连通的第三注射孔、与第四储液池连通的第四注射孔和与第五储液池连通的第五注射孔。

使用多级磁控三联检微流控芯片进行检测的方法，包括以下步骤，

分别往第一储液池、第二储液池、第三储液池、第五储液池和第四储液池内分别加入与检测抗体偶联的聚苯乙烯小球溶液、与捕获抗体偶联的超顺纳米磁珠溶液、检测样品、化学发光底物和PBST洗涤缓冲液，超顺纳米磁珠溶液中含有三种不同规格的超顺纳米磁珠，由大到小依次为一级超顺纳米磁珠、二级超顺纳米磁珠和三级超顺纳米磁珠；

按压第一控制阀体，使第一进液通孔刚好与第一储液池连通，按压第二控制阀体，使第一储液池经洗涤出液孔与负压接口连通，在负压接口处经软管连接负压蠕动泵，负压蠕动泵工作，将聚苯乙烯小球溶液、超顺纳米磁珠溶液和检测样品经混合通道混合后抽入反应池，负压蠕动泵停止动作；

将下芯片本体下侧的电磁线圈的电流调至最大，产生第一级的磁场，吸附溶液中所有的超顺纳米磁珠及其免疫复合物，孵育15分钟，使三种溶液的混合液在反应池中充分发生特异性吸附，生成三种不同的免疫复合物；

开启负压蠕动泵，使反应池及混合通道内所有液体吸入废液池，关闭负压蠕动泵；

下压第一控制阀体，使第五进液通孔刚好与第五储液池连通，开启负压蠕动泵，使洗涤缓冲液进入混合通道，进行设定时间内的连续洗涤，将样品、溶液中的杂质、未发生反应的与检测抗体偶联的聚苯乙烯小球冲入废液池；

下压第二控制阀体，使第一检测进液通孔刚好与反应池连通，降低下芯片本体下侧的电磁线圈的电流，使二级超顺纳米磁珠和三级超顺纳米磁珠仍然被吸附在反应池中，开启负压蠕动泵，一级超顺纳米磁珠及其复合物被洗涤缓冲液冲入第一检测池内，冲洗结束，负压蠕动泵关闭；

下压第二控制阀体，使第二检测进液通孔刚好与反应池连通，继续降低电磁线圈的电流，使三级超顺纳米磁珠仍然被吸附在反应池中，开启负压蠕动泵，二级超顺纳米磁珠及其复合物被洗涤缓冲液充入第二检测池内，冲洗结束，负压蠕动泵关闭；

下压第二控制阀体，使第三检测进液通孔刚好与反应池连通，关闭电磁线圈的电流，使磁场消失，开启负压蠕动泵，三级超顺纳米磁珠及其复合物被洗涤缓冲液充入第三检测池内，冲洗结束，负压蠕动泵关闭；

下压第一控制阀体，使第四进液通孔刚好与第四储液池连通，下压第二控制阀体，使化学发光进液孔刚好与反应池远离混合通道的一端连通，调节电磁线圈中的电流至最大，将所有免疫复合物吸附在检测区，开启负压蠕动泵，使化学发光底物进入检测池，与检测抗体上的HRP酶反应，产生化学发光，随后流入废液池，关闭负压蠕动泵；

使用CCD相机对三个检测池所在区域曝光，得到各个检测池的化学发光值后，可用于样品浓度的计算。

本发明的有益效果：本发明通过不同的磁场强度，结合芯片的结构设置，分级释放不同粒径的磁微粒及免疫复合物，分离便捷高效；实现多种标志物联合检测，操作简单便捷。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：

图1为本发明的立体结构图一。

图2为本发明的立体结构图二。

图3为本发明中上芯片本体的立体结构图。

图4为本发明中下芯片本体的立体结构图。

图5为本发明中第一控制阀体的立体结构图。

图6为本发明中第二控制阀体的立体结构图。

图7为本发明中的混合通道流速仿真图。

图8为本发明中的芯片和芯片底座连接在一起时的俯视图。

图9为图8中的A-A向视图。

图中，100芯片，101下芯片本体，101a第一检测池，101b第二检测池，101c第三检测池，101d第一下阀孔，101e第二下阀孔，101f废液池，102上芯片本体，102a第一储液池，102b第二储液池，102c第三储液池，102d第四储液池，102e第五储液池，102f出液流道，102g第一检测流道，102h第二检测流道，102i第三检测流道，102j负压接口，102k反应池，102l混合通道，102m第一上阀孔，102n第二上阀孔，103第二控制阀体，103a洗涤进液孔，103b第一检测进液孔，103c第二检测进液孔，103d第三检测进液孔，103e化学发光进液孔，103f洗涤出液孔，103g第一检测出液孔，103h第二检测出液孔，103i第三检测出液孔，103j第一化学发光出液孔，103k第二化学发光出液孔，103l第三化学发光出液孔，104第一控制阀体，104a第一进液通孔，104b第二进液通孔，104c第三进液通孔，104d第四进液通孔，104e第五进液通孔，104f第一出液通孔，104g第二出液通孔，104h第三出液通孔，105绝缘限位座，106第二磁芯，107第一磁芯，108绝缘套，109第三磁芯，110第四磁芯，200芯片底座，201贯穿孔，300通电柱。

具体实施方式

在阐述本发明的技术方案之前，定义本文使用的术语如下：

术语“PDMS”是指：聚二甲基硅氧烷;

术语“HRP”是指：辣根过氧化物酶。

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。

实施例1

参照图1～图7，为本发明的第一个实施例，本实施例提供了一种多级磁控三联检微流控芯片，其能实现多种标志物的联合检测。

一种多级磁控三联检微流控芯片，其包括上芯片本体102，上芯片本体102朝下的一端设有混合通道102l，上芯片本体102朝下的一端设有能与混合通道102l一端连通的第一储液池102a、第二储液池102b、第三储液池102c、第四储液池102d和第五储液池102e，上芯片本体102上开有与第一储液池102a连通的第一注射孔、与第二储液池102b连通的第二注射孔、与第三储液池102c连通的第三注射孔、与第四储液池102d连通的第四注射孔和与第五储液池102e连通的第五注射孔，混合通道102l另一端的上芯片本体102朝下的一端设有反应池102k，反应池102k远离混合通道102l一端的上芯片本体102朝下的一端设有出液流道102f、第一检测流道102g、第二检测流道102h和第三检测流道102i，上芯片本体102上开有负压接口102j，出液流道102f、第一检测流道102g、第二检测流道102h和第三检测流道102i远离反应池102k的一端与负压接口102j连通；

下芯片本体101，下芯片本体101连接在上芯片本体102下侧，下芯片本体101朝上的一端设有与第一检测流道102g对应的第一检测池101a、与第二检测流道102h对应的第二检测池101b和与第三检测流道102i对应的第三检测池101c，负压接口102j和第一检测池101a之间的下芯片本体101朝上的一端设有废液池101f，出液流道102f、第一检测流道102g、第二检测流道102h和第三检测流道102i均与废液池101f连通。

进一步的，第一储液池102a和混合通道102l之间的上芯片本体102上开有第一上阀孔102m，出液流道102f和混合通道102l另一端之间的上芯片本体102上开有第二上阀孔102n，下芯片本体101上开有与第一上阀孔102m同轴心的第一下阀孔101d、与第二上阀孔102n同轴心的第二下阀孔101e，上芯片本体102经第一上阀孔102m连接有用于控制储液池与混合通道102l是否连通的第一控制阀体104，上芯片本体102经第二上阀孔102n连接有用于控制反应池102k是否与废液池101f、第一检测池101a、第二检测池101b或第三检测池101c是否连通的第二控制阀体103，第一控制阀体104和第二控制阀体103的顶端设有方便组装标记的直线段。

进一步的，第一控制阀体104上设有能同时分别刚好连通第一储液池102a的第一进液通孔104a、第二储液池102b的第二进液通孔104b和第三储液池102c的第三进液通孔104c，第一控制阀体104上设有与第一进液通孔104a、第二进液通孔104b和第三进液通孔104c连通的第一出液通孔104f，第一进液通孔104a刚好连通第一储液池102a时，第一出液通孔104f覆盖混合通道102l的一端；第一进液通孔104a上方的第一控制阀体104上设有第四进液通孔和第二出液通孔104g，第四进液通孔刚好连通第四储液池102d时，第二出液通孔104g覆盖混合通道102l的一端，第四进液通孔和第一进液通孔104a之间的第一控制阀体104上设有第五进液通孔和第三出液通孔104h，第五进液通孔刚好与第五储液池102e连通时，第三出液通孔104h覆盖混合通道102l的另一端。

进一步的，第二控制阀体103的下部开有相互连通的洗涤进液孔103a和洗涤出液孔103f，洗涤进液孔103a刚好与反应池102k远离混合通道102l的一端连通时，洗涤出液孔103f覆盖出液流道102f远离负压接口102j的一端，洗涤进液孔103a上方的第二控制阀体103上开有相互连通的第一检测进液孔103b和第一检测出液孔103g，第一检测进液孔103b刚好与反应池102k远离混合通道102l的一端连通时，第一检测出液孔103g覆盖第一检测流道102g与第二上阀孔102n相接的一端，第一检测进液孔103b上方的第二控制阀体103上开有相互连通的第二检测进液孔103c和第二检测出液孔103h，第二检测进液孔103c刚好与反应池102k远离混合通道102l的一端连通时，第二检测出液孔103h覆盖第二检测流道102h与第二上阀孔102n相接的一端，第二检测进液孔103c上方的第二控制阀体103上开有相互连通的第三检测进液孔103d和第三检测出液孔103i，第三检测进液孔103d刚好与反应池102k远离混合通道102l的一端连通时，第三检测出液孔103i覆盖第三检测流道102i与第二上阀孔102n相接的一端。

进一步的，第三检测进液孔103d上方的第二控制阀体103上开有相互连通的化学发光进液孔103e、第一化学发光出液孔103j、第二化学发光出液孔103k和第三化学发光出液孔103l，化学发光进液孔103e刚好与反应池102k远离混合通道102l的一端连通时，第一化学发光出液孔103j刚好覆盖第一检测流道102g，第二化学发光出液孔103k刚好覆盖第二检测流道102h，第三化学发光出液孔103l刚好覆盖第三检测流道102i。

通过第一控制阀体104、第二控制阀体103的联合设置，实现多种标志物的联合检测，控制各个储液池内液体的进液出液顺序，实现三种纳米磁颗粒的同时分级控制，检测时，可以将化学发光底物同时通入不同的检测池内，提高检测效率。

实施例2

为本发明的第二个实施例，与第二个实施例的不同之处在于，本实施例用于说明微流控芯片的制备及组装。

使用三维软件构建芯片的三维模型，利用工业级3D打印机打印芯片树脂模具和按压式机械阀，芯片树脂模具材料需易塑形、耐高温，在保证微通道尺寸的同时避免在烘箱中高温导致模具变形，3D打印完成后去除模具表面未成型材料，并用砂纸打磨去除表面因打印时支架连接产生的毛刺；

模具制作完成后，将PDMS和固化剂按指定配比混合均匀后在真空干燥箱中抽真空去气泡，将无气泡的均匀胶质倒入模具中，用吹泡球仔细吹去表面小气泡，在85°C的电热恒温干燥箱中静置30分钟，将成型的微通道层和基底层从模具中取出。除去微通道层和反应层表面灰尘，使用1 mm打孔器为储液池打孔，使用2 mm打孔器为负压接口102j打孔。利用等离子清洗机进行亲水化表面处理，在200W功率和1.5 L/min氧流量条件下用等离子轰击微通道层和基底层表面60秒，断开表面的硅氧键，完成芯片的制备；

将上芯片本体102和下芯片本体101的边缘对齐，挤压出两个PDMS层中的气泡，使其紧密键合，将第一控制阀体104和第二控制阀体103插入对应的阀孔中，阀体底部与下芯片本体101底部重合，阀上尖端处的直线段与芯片长的边缘平行，完成芯片的组装。

实施例3

为本发明的第三个实施例，与第一个实施例的不同之处在于，本实施例提供了一种使用微流控芯片进行标志物检测的方法。

检测前，先在芯片下侧放置安装有电磁线圈的底座，电磁线圈的电流可调；

分别往第一储液池102a、第二储液池102b、第三储液池102c、第五储液池102e和第四储液池102d内分别加入与检测抗体偶联的聚苯乙烯小球溶液、与捕获抗体偶联的超顺纳米磁珠溶液、检测样品、化学发光底物和PBST洗涤缓冲液，超顺纳米磁珠溶液中含有三种不同规格的超顺纳米磁珠，由大到小依次为一级超顺纳米磁珠、二级超顺纳米磁珠和三级超顺纳米磁珠，本实施例中，一级超顺纳米磁珠、二级超顺纳米磁珠和三级超顺纳米磁珠的直径分别为300nm、200nm和100nm；

按压第一控制阀体104，使第一进液通孔104a刚好与第一储液池102a连通，按压第二控制阀体103，使第一储液池102a经洗涤出液孔103f与负压接口102j连通，在负压接口102j处经软管连接负压蠕动泵，负压蠕动泵工作，将聚苯乙烯小球溶液、超顺纳米磁珠溶液和检测样品经混合通道102l混合后抽入反应池102k，负压蠕动泵停止动作；

将下芯片本体101下侧的电磁线圈的电流调至最大，产生第一级的磁场，吸附溶液中所有的超顺纳米磁珠及其免疫复合物，孵育15分钟，使三种溶液的混合液在反应池102k中充分发生特异性吸附，生成三种不同的免疫复合物；

开启负压蠕动泵，使反应池102k及混合通道102l内所有液体吸入废液池101f，关闭负压蠕动泵；

下压第一控制阀体104，使第五进液通孔104e刚好与第五储液池102e连通，开启负压蠕动泵，使洗涤缓冲液进入混合通道102l，进行设定时间内本实施例中优选为15秒的连续洗涤，将样品、溶液中的杂质、未发生反应的与检测抗体偶联的聚苯乙烯小球冲入废液池101f；

下压第二控制阀体103，使第一检测进液孔103b刚好与反应池102k连通，降低下芯片本体101下侧的电磁线圈的电流，使二级超顺纳米磁珠和三级超顺纳米磁珠仍然被吸附在反应池102k中，开启负压蠕动泵，一级超顺纳米磁珠及其复合物被洗涤缓冲液冲入第一检测池101a内，冲洗结束，负压蠕动泵关闭；

下压第二控制阀体103，使第二检测进液孔103c刚好与反应池102k连通，继续降低电磁线圈的电流，使三级超顺纳米磁珠仍然被吸附在反应池102k中，开启负压蠕动泵，二级超顺纳米磁珠及其复合物被洗涤缓冲液充入第二检测池101b内，冲洗结束，负压蠕动泵关闭；

下压第二控制阀体103，使第三检测进液孔103d刚好与反应池102k连通，关闭电磁线圈的电流，使磁场消失，开启负压蠕动泵，三级超顺纳米磁珠及其复合物被洗涤缓冲液充入第三检测池101c内，冲洗结束，负压蠕动泵关闭；

下压第一控制阀体104，使第四进液通孔104d刚好与第四储液池102d连通，下压第二控制阀体103，使化学发光进液孔103e刚好与反应池102k远离混合通道102l的一端连通，调节电磁线圈中的电流至最大，将所有免疫复合物吸附在检测区，开启负压蠕动泵，使化学发光底物进入检测池，与检测抗体上的HRP酶反应，产生化学发光，随后流入废液池101f，关闭负压蠕动泵；

使用CCD相机对三个检测池所在区域曝光，得到各个检测池的化学发光值后，可用于样品浓度的计算。

使用上述检测方法结合芯片结构的设置，实现多级磁微粒及免疫复合物的分离，分离更加便捷高效；直接将检测产品、聚苯乙烯小球溶液、与捕获抗体偶联的超顺纳米磁珠溶液同时通入螺旋形混合通道102l内进行一次充分混合，并通入到反应池102k内进行一次反应，更加高效；反应洗涤结束后，配合第二控制阀体103，将化学发光底物同时通入第一检测池101a、第二检测池101b和第三检测池101c内，进一步提高检测效率。

实施例4

为本发明的第四个实施例，与第一个实施例的不同之处在于，本实施例提供了一种多级磁控三联检微流控芯片，实现多种标志物的联合检测。

一种多级磁控三联检微流控芯片，还包括芯片底座200，芯片底座200上设有用于绑扎电磁线圈的通电柱300，通电柱300所在区域覆盖反应池102k，通电柱300上开有贯穿孔201，向下伸出下芯片本体的第二控制阀体103上从上往下依次连接有第一磁芯107、不导电的绝缘套108、第二磁芯106、第三磁芯109和第四磁芯110，第一磁芯107和第二磁芯106的外径相同，第二磁芯106的外径大于第一磁芯107，第二磁芯106的外径大于第三磁芯109的外径，第三磁芯109的外径大于第一磁芯107的外径，各个磁芯的长度与通电柱300的长度相同，第四磁芯110下侧的第二控制阀体103上螺纹连接有绝缘限位座105。

初始状态下，第四磁芯110刚好在贯穿孔201内，当洗涤进液孔103a刚好与反应池102k远离混合通道102l的一端连通时，第四磁芯110刚好在贯穿孔201内，当第一检测进液孔103b刚好与反应池102k远离混合通道102l的一端连通时，第四磁芯110向下伸出通电柱300外，第三磁芯109刚好在贯穿孔201内，当第二检测进液孔103c刚好与反应池102k远离混合通道102l的一端连通时，第三磁芯109向下伸出通电柱300外，第二磁芯106刚好在贯穿孔201内，第三检测进液孔103d刚好与反应池102k远离混合通道102l的一端连通时，第二磁芯106向下伸出通电柱300外，绝缘套108刚好在贯穿孔201内，化学发光进液孔103e刚好与反应池102k远离混合通道102l的一端连通时，绝缘套108向下伸出通电柱300外，第一磁芯107刚好在贯穿孔201内。

实施例5

为本发明的第五个实施例，与第三个实施例的不同之处在于，使用微流控芯片进行标志物检测的方法，其下压第二控制阀体的同时实现不同阶段电磁强度的调节，控制。

分别往第一储液池102a、第二储液池102b、第三储液池102c、第五储液池102e和第四储液池102d内分别加入与不同检测抗体偶联的聚苯乙烯小球溶液、与不同捕获抗体偶联的超顺纳米磁珠溶液、检测样品、化学发光底物和PBST洗涤缓冲液，超顺纳米磁珠溶液中含有三种不同规格的超顺纳米磁珠，由大到小依次为一级超顺纳米磁珠、二级超顺纳米磁珠和三级超顺纳米磁珠，本实施例中，一级超顺纳米磁珠、二级超顺纳米磁珠和三级超顺纳米磁珠的直径分别为300nm、200nm和100nm；

按压第一控制阀体104，使第一进液通孔104a刚好与第一储液池102a连通，按压第二控制阀体103，使第一储液池102a经洗涤出液孔103f与负压接口102j连通，在负压接口102j处经软管连接负压蠕动泵，负压蠕动泵工作，将聚苯乙烯小球溶液、超顺纳米磁珠溶液和检测样品经混合通道102l混合后抽入反应池102k，负压蠕动泵停止动作；

将第二控制阀体103上的第四磁芯110插进贯穿孔201内，产生第一级的磁吸力，吸附溶液中所有的超顺纳米磁珠及其免疫复合物，孵育15分钟，使三种溶液的混合液在反应池102k中充分发生特异性吸附，生成三种不同的免疫复合物；

开启负压蠕动泵，使反应池102k及混合通道102l内所有液体吸入废液池101f，关闭负压蠕动泵；

下压第一控制阀体104，使第五进液通孔104e刚好与第五储液池102e连通，开启负压蠕动泵，使洗涤缓冲液进入混合通道102l，进行设定时间内本实施例中优选为15秒的连续洗涤，将样品、溶液中的杂质、未发生反应的与检测抗体偶联的聚苯乙烯小球冲入废液池101f；

下压第二控制阀体103，使第一检测进液孔103b刚好与反应池102k连通，此时第三磁芯109在贯穿孔201内，产生第二级的磁吸力，使二级超顺纳米磁珠和三级超顺纳米磁珠仍然被吸附在反应池102k中，开启负压蠕动泵，一级超顺纳米磁珠及其复合物被洗涤缓冲液冲入第一检测池101a内，冲洗结束，负压蠕动泵关闭；

下压第二控制阀体103，使第二检测进液孔103c刚好与反应池102k连通，第二磁芯106在贯穿孔201内，产生第三级的磁吸力，使三级超顺纳米磁珠仍然被吸附在反应池102k中，开启负压蠕动泵，二级超顺纳米磁珠及其复合物被洗涤缓冲液充入第二检测池101b内，冲洗结束，负压蠕动泵关闭；

下压第二控制阀体103，使第三检测进液孔103d刚好与反应池102k连通，绝缘套108在贯穿孔201内，磁场消失，开启负压蠕动泵，三级超顺纳米磁珠及其复合物被洗涤缓冲液充入第三检测池101c内，冲洗结束，负压蠕动泵关闭；

下压第一控制阀体104，使第四进液通孔104d刚好与第四储液池102d连通，下压第二控制阀体103，使化学发光进液孔103e刚好与反应池102k远离混合通道102l的一端连通，第一磁芯107在贯穿孔201内，将所有免疫复合物吸附在检测区，开启负压蠕动泵，使化学发光底物进入检测池，与检测抗体上的HRP酶反应，产生化学发光，随后流入废液池101f，关闭负压蠕动泵；

使用CCD相机对三个检测池所在区域曝光，得到各个检测池的化学发光值后，可用于样品浓度的计算。

本实施例中，第二控制阀体同时用于控制反应池和各个检测池的通断以及磁吸力大小的分级调节，实现多级磁微粒及免疫复合物的分离，结构紧凑巧妙。

应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (3)

1.一种多级磁控三联检微流控芯片，其特征在于：其包括

上芯片本体（102），所述上芯片本体（102）朝下的一端设有混合通道（102l），所述上芯片本体（102）朝下的一端设有能与混合通道（102l）一端连通的第一储液池（102a）、第二储液池（102b）、第三储液池（102c）、第四储液池（102d）和第五储液池（102e），所述混合通道（102l）另一端的上芯片本体（102）朝下的一端设有反应池（102k），所述反应池（102k）远离混合通道（102l）一端的上芯片本体（102）朝下的一端设有出液流道（102f）、第一检测流道（102g）、第二检测流道（102h）和第三检测流道（102i），所述上芯片本体（102）上开有负压接口（102j），所述出液流道（102f）、第一检测流道（102g）、第二检测流道（102h）和第三检测流道（102i）远离反应池（102k）的一端与负压接口（102j）连通；

下芯片本体（101），所述下芯片本体（101）连接在上芯片本体（102）下侧，所述下芯片本体（101）朝上的一端设有与第一检测流道（102g）对应的第一检测池（101a）、与第二检测流道（102h）对应的第二检测池（101b）和与第三检测流道（102i）对应的第三检测池（101c），所述负压接口（102j）和第一检测池（101a）之间的下芯片本体（101）朝上的一端设有废液池（101f），所述出液流道（102f）、第一检测流道（102g）、第二检测流道（102h）和第三检测流道（102i）均与废液池（101f）连通；

所述第一储液池（102a）和混合通道（102l）之间的上芯片本体（102）上开有第一上阀孔（102m），所述出液流道（102f）和混合通道（102l）另一端之间的上芯片本体（102）上开有第二上阀孔（102n），所述下芯片本体（101）上开有与第一上阀孔（102m）同轴心的第一下阀孔（101d）、与第二上阀孔（102n）同轴心的第二下阀孔（101e），所述上芯片本体（102）经第一上阀孔（102m）连接有用于控制储液池与混合通道（102l）是否连通的第一控制阀体（104），上芯片本体（102）经第二上阀孔（102n）连接有用于控制反应池（102k）是否与废液池（101f）、第一检测池（101a）、第二检测池（101b）或第三检测池（101c）是否连通的第二控制阀体（103）；所述第一控制阀体（104）上设有能同时分别刚好连通第一储液池（102a）的第一进液通孔（104a）、第二储液池（102b）的第二进液通孔（104b）和第三储液池（102c）的第三进液通孔（104c），第一控制阀体（104）上设有与第一进液通孔（104a）、第二进液通孔（104b）和第三进液通孔（104c）连通的第一出液通孔（104f），所述第一进液通孔（104a）刚好连通第一储液池（102a）时，第一出液通孔（104f）覆盖混合通道（102l）的一端；第一进液通孔（104a）上方的第一控制阀体（104）上设有第四进液通孔（104d）和第二出液通孔（104g），所述第四进液通孔（104d）刚好连通第四储液池（102d）时，第二出液通孔（104g）覆盖混合通道（102l）的一端，所述第四进液通孔（104d）和第一进液通孔（104a）之间的第一控制阀体（104）上设有第五进液通孔（104e）和第三出液通孔（104h），所述第五进液通孔（104e）刚好与第五储液池（102e）连通时，第三出液通孔（104h）覆盖混合通道（102l）的另一端；所述第二控制阀体（103）的下部开有相互连通的洗涤进液孔（103a）和洗涤出液孔（103f），所述洗涤进液孔（103a）刚好与反应池（102k）远离混合通道（102l）的一端连通时，洗涤出液孔（103f）覆盖出液流道（102f）远离负压接口（102j）的一端，所述洗涤进液孔（103a）上方的第二控制阀体（103）上开有相互连通的第一检测进液孔（103b）和第一检测出液孔（103g），所述第一检测进液孔（103b）刚好与反应池（102k）远离混合通道（102l）的一端连通时，所述第一检测出液孔（103g）覆盖第一检测流道（102g）与第二上阀孔（102n）相接的一端，所述第一检测进液孔（103b）上方的第二控制阀体（103）上开有相互连通的第二检测进液孔（103c）和第二检测出液孔（103h），所述第二检测进液孔（103c）刚好与反应池（102k）远离混合通道（102l）的一端连通时，所述第二检测出液孔（103h）覆盖第二检测流道（102h）与第二上阀孔（102n）相接的一端，所述第二检测进液孔（103c）上方的第二控制阀体（103）上开有相互连通的第三检测进液孔（103d）和第三检测出液孔（103i），所述第三检测进液孔（103d）刚好与反应池（102k）远离混合通道（102l）的一端连通时，所述第三检测出液孔（103i）覆盖第三检测流道（102i）与第二上阀孔（102n）相接的一端，所述第三检测进液孔（103d）上方的第二控制阀体（103）上开有相互连通的化学发光进液孔（103e）、第一化学发光出液孔（103j）、第二化学发光出液孔（103k）和第三化学发光出液孔（103l），所述化学发光进液孔（103e）刚好与反应池（102k）远离混合通道（102l）的一端连通时，第一化学发光出液孔（103j）刚好覆盖第一检测流道（102g），第二化学发光出液孔（103k）刚好覆盖第二检测流道（102h），第三化学发光出液孔（103l）刚好覆盖第三检测流道（102i）；

芯片底座（200），芯片底座（200）上设有用于绑扎电磁线圈的通电柱（300），通电柱（300）所在区域覆盖反应池（102k），通电柱（300）上开有贯穿孔（201），向下伸出下芯片本体的第二控制阀体（103）上从上往下依次连接有第一磁芯（107）、不导电的绝缘套（108）、第二磁芯（106）、第三磁芯（109）和第四磁芯（110），第一磁芯（107）和第二磁芯（106）的外径相同，第二磁芯（106）的外径大于第一磁芯（107），第二磁芯（106）的外径大于第三磁芯（109）的外径，第三磁芯（109）的外径大于第一磁芯（107）的外径，各个磁芯的长度与通电柱（300）的长度相同，第四磁芯（110）下侧的第二控制阀体（103）上螺纹连接有绝缘限位座（105）。

2.如权利要求1所述的多级磁控三联检微流控芯片及其检测方法，其特征在于：所述上芯片本体（102）上开有与第一储液池（102a）连通的第一注射孔、与第二储液池（102b）连通的第二注射孔、与第三储液池（102c）连通的第三注射孔、与第四储液池（102d）连通的第四注射孔和与第五储液池（102e）连通的第五注射孔。

3.使用权利要求1或2所述的多级磁控三联检微流控芯片进行检测的方法，其特征在于：包括以下步骤，

分别往第一储液池（102a）、第二储液池（102b）、第三储液池（102c）、第五储液池（102e）和第四储液池（102d）内分别加入与检测抗体偶联的聚苯乙烯小球溶液、与捕获抗体偶联的超顺纳米磁珠溶液、检测样品、化学发光底物和PBST洗涤缓冲液，超顺纳米磁珠溶液中含有三种不同规格的超顺纳米磁珠，由大到小依次为一级超顺纳米磁珠、二级超顺纳米磁珠和三级超顺纳米磁珠；

按压第一控制阀体（104），使第一进液通孔（104a）刚好与第一储液池（102a）连通，按压第二控制阀体（103），使第一储液池（102a）经洗涤出液孔（103f）与负压接口（102j）连通，在负压接口（102j）处经软管连接负压蠕动泵，负压蠕动泵工作，将聚苯乙烯小球溶液、超顺纳米磁珠溶液和检测样品经混合通道（102l）混合后抽入反应池（102k），负压蠕动泵停止动作；

将下芯片本体（101）下侧的电磁线圈的电流调至最大，产生第一级的磁场，吸附溶液中所有的超顺纳米磁珠及其免疫复合物，孵育15分钟，使三种溶液的混合液在反应池（102k）中充分发生特异性吸附，生成三种不同的免疫复合物；

开启负压蠕动泵，使反应池（102k）及混合通道（102l）内所有液体吸入废液池（101f），关闭负压蠕动泵；

下压第一控制阀体（104），使第五进液通孔（104e）刚好与第五储液池（102e）连通，开启负压蠕动泵，使洗涤缓冲液进入混合通道（102l），进行设定时间内的连续洗涤，将样品、溶液中的杂质、未发生反应的与检测抗体偶联的聚苯乙烯小球冲入废液池（101f）；

下压第二控制阀体（103），使第一检测进液通孔刚好与反应池（102k）连通，降低下芯片本体（101）下侧的电磁线圈的电流，使二级超顺纳米磁珠和三级超顺纳米磁珠仍然被吸附在反应池（102k）中，开启负压蠕动泵，一级超顺纳米磁珠及其复合物被洗涤缓冲液冲入第一检测池（101a）内，冲洗结束，负压蠕动泵关闭；

下压第二控制阀体（103），使第二检测进液通孔刚好与反应池（102k）连通，继续降低电磁线圈的电流，使三级超顺纳米磁珠仍然被吸附在反应池（102k）中，开启负压蠕动泵，二级超顺纳米磁珠及其复合物被洗涤缓冲液充入第二检测池（101b）内，冲洗结束，负压蠕动泵关闭；

下压第二控制阀体（103），使第三检测进液通孔刚好与反应池（102k）连通，关闭电磁线圈的电流，使磁场消失，开启负压蠕动泵，三级超顺纳米磁珠及其复合物被洗涤缓冲液充入第三检测池（101c）内，冲洗结束，负压蠕动泵关闭；

下压第一控制阀体（104），使第四进液通孔（104d）刚好与第四储液池（102d）连通，下压第二控制阀体（103），使化学发光进液孔（103e）刚好与反应池（102k）远离混合通道（102l）的一端连通，调节电磁线圈中的电流至最大，将所有免疫复合物吸附在检测区，开启负压蠕动泵，使化学发光底物进入检测池，与检测抗体上的HRP酶反应，产生化学发光，随后流入废液池（101f），关闭负压蠕动泵；

使用CCD相机对三个检测池所在区域曝光，得到各个检测池的化学发光值后，可用于样品浓度的计算。

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