CN208032598U - 微流控纸芯片的微阀驱动装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微流控纸芯片的微阀驱动装置，它包括相互粘合在一起的至少五层层状结构，由上至下分别是上微流控纸芯片、上双面胶带层、下微流控纸芯片、下双面胶带层和吸水纸层。本实用新型有益效果是不仅可以对单组分进定分析，还可以实现多组分同时分析。

Description

微流控纸芯片的微阀驱动装置

技术领域

本实用新型涉及一种微流控纸芯 技术和侧向层析技术领域，具体地说是涉及一种微流控纸芯片的微阀驱动装置。

背景技术

上世纪90代，免疫侧向层析(Lateral Flow Immunoassay, LFIA)，也称免疫层析，在医疗诊断领域起着常重要的作。因其稳定性好、检测样本量少、操作简单、反应时间短等优势，免疫层析检测不仅被广泛用于类病原体检测、药品检测、激素检测及代谢物检测，还被用于动物检测、食品安全检测以及环境监测等。然而，实现对多种物标志物同时进快、可靠、宜、可携带的定量检测是今天迫切需要解决的挑战。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题是通过微阀驱动技术，实现在无需任何电子控制装置的情况下，实现反应腔内的流体的流向控制和流速控制，实现对多种物标志物同时进行更快、更可靠、更便宜、可携带的定量检测。从而提供一种微流控纸芯片的微阀驱动装置及其制备方法。

本实用新型通过以下技术方案来实现：

微流控纸芯片的微阀驱动装置包括相互粘合在一起的至少五层层状结构，由上至下分别是上微流控纸芯片、上双面胶带层、下微流控纸芯片、下双面胶带层和吸水纸层；所述上微流控纸芯片包括上疏水凸层和位于疏水凸层中的层析反应通道，疏水凸层上分别设置有洗液入口和底物入口；层析反应通道上分别设置有样本垫、结合物释放垫和检测层析膜；所述上双面胶层上分别设置有洗液释放阀、洗液上升阀、底物释放阀、底物上升阀、上吸收区、A亲水片和B亲水片；所述下微流控纸芯片包括洗液微阀激发通道、底物微阀激发通道、废液区和下疏水凸层；所述下双面胶层上设置有下吸收区；所述洗液入口、洗液释放阀及洗液微阀激发通道上下对应；底物入口、底物释放阀和底物微阀激发通道上下对应；所述层析反应通道一侧的层析吸收区、上吸收区、废液区和下吸收区相互上下对应。

本实用新型中的层析反应通道为T字形状或矩形形状，也可为其它合适的形状。上疏水凸层和下疏水凸层均为蜡制层。洗液入口和底物入口分列层析反应通道两侧。上吸收区和下吸收区均为玻璃纤维吸收区 。上微流控纸芯片和下微流控纸芯片均为滤纸。

本实用新型的有益效果是不 仅可以对单 组分进 定 分析，还可以实现多组分同时分析; 具体优点如下：

与传统的硅、玻璃、聚物微流控芯相比，该 法采 的微流控纸芯 成本 低。相比之下， 纸张的来源丰富，且价格远低于硅、玻璃/ 英和 聚物等材料 ;

分析系统 微型化、 携化。滤纸本身有很强的 细管作 ，经图案化疏 性处 即能引导溶液 有序流动，因此 需外置的驱动泵。同时，纸张薄(0.07~1 mm)，质地轻，且可折叠，保 存和运输;

物兼容性好。滤纸的主要成分为纤维素，具有良好的 物兼容性，可以在其表面固定酶、蛋白质和DNA等 物 分 ;

检测背景低(本底低)。纸张通常是 ，有利于在纸芯 上开展 分析;

后处理简单，无污染、纸可燃烧，纸芯使完后，可以通过简单安全的燃烧 法进处理，不会对环境造成污染。

附图说明

图1是本实用新型中上微流控纸芯片和下微流控纸芯片的制备结构示意图；

图2是本实用新型的结构示意图；

图3是本实用新型的工作原理图；

附图标记说明：1上微流控纸芯片，2上双面胶带层，3下微流控纸芯片，4下双面胶带层，5吸水纸层，6上疏水凸层，7层析反应通道，8洗液入口，9底物入口，10样本垫，11结合物释放垫，12检测层析膜，13洗液释放阀，14洗液上升阀,15底物释放阀,16底物上升阀,17上吸收区，A亲水片18A, B亲水片18B，A亲水片18A和B亲水片18B统称为亲水片，19洗液微阀激发通道，20底物微阀激发通道，21废液区，22下疏水凸层，23下吸收区，24层析吸收区。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型做进一步详细地说明：

本实用新型通过以下技术方案来实现：

微流控纸芯片的微阀驱动装置包括相互粘合在一起的至少五层层状结构，由上至下分别是上微流控纸芯片1、上双面胶带层2、下微流控纸芯片3、下双面胶带层4和吸水纸层5；所述上微流控纸芯片包括上疏水凸层6和位于疏水凸层中的层析反应通道7，疏水凸层上分别设置有洗液入口8和底物入口9；层析反应通道上分别设置有样本垫10、结合物释放垫11和检测层析膜12；所述上双面胶层上分别设置有洗液释放阀13、洗液上升阀14、底物释放阀15、底物上升阀16、上吸收区17、A亲水片18A和B亲水片18B；所述下微流控纸芯片包括洗液微阀激发通道19、底物微阀激发通道20、废液区21和下疏水凸层22；所述下双面胶层上设置有下吸收区23；所述洗液入口8、洗液释放阀13及洗液微阀激发通道19上下对应；底物入口9、底物释放阀15和底物微阀激发通道20上下对应；所述层析反应通道7一侧的层析吸收区24、上吸收区17、废液区21和下吸收区23相互上下对应。

本实用新型中的微流控纸芯片的微阀驱动装置，层析反应通道为T字形状或矩形形状。上疏水凸层和下疏水凸层均为蜡制层。洗液入口和底物入口分列层析反应通道两侧。上吸收区和下吸收区均为玻璃纤维吸收区 。上微流控纸芯片和下微流控纸芯片均为滤纸。

本实用新型中微流控纸芯片的微阀驱动装置制备方法包括如下步骤：

A、上微流控纸芯片和下微流控纸芯片的制备

A1在上微流控纸芯片设计出层析反应通道，在下微流控纸芯片上设计出底物微阀激发通道和洗液微阀激发通道；

A2所述上微流控纸芯片上的上疏水凸层及下微流控纸芯片上的下疏水凸层均采用喷蜡打印机打印；上微流控纸芯片和下微流控纸芯片剩余部分留白；渗入滤纸上的蜡凸出，在上微流控纸芯片上形成层析反应通道、洗液入口和底物入口；在下微流控纸芯片上形成洗液微阀激发通道、底物微阀激发通道和废液区；把打印好的上微流控纸芯片和下微流控纸芯片放在烤箱上烘烤；

A3根据需要的外围大小将将烘烤后的上微流控纸芯片和下微流控纸芯片切割完成。

B在所述上双面胶层上分别开孔，孔中分别安置洗液释放阀、洗液上升阀、底物释放阀、底物上升阀、亲水片；

C在上双面胶层上的上吸收区和下双面胶层上的下吸收区分别打孔，在孔中分别安置上吸收区和下吸收区；

D将上微流控纸芯片、上双面胶带层、下微流控纸芯片、下双面胶带层和吸水纸层由上至下粘接在一起。

微流控纸芯片的微阀驱动装置制备方法，微流控纸芯片的微阀驱动装置制备方法包括如下步骤：

A、上微流控纸芯片和下微流控纸芯片的制备

A1用矢量绘图软件在上微流控纸芯片设计出层析反应通道，在下微流控纸芯片上设计出底物微阀激发通道和洗液微阀激发通道；

A2所述上微流控纸芯片上的上疏水凸层及下微流控纸芯片上的下疏水凸层均采用喷蜡打印机打印；上微流控纸芯片和下微流控纸芯片剩余部分留白；渗入滤纸上的蜡凸出，在上微流控纸芯片上形成层析反应通道、洗液入口和底物入口；在下微流控纸芯片上形成洗液微阀激发通道、底物微阀激发通道和废液区；把打印好的上微流控纸芯片和下微流控纸芯片放在烤箱上烘烤；在135℃—145℃烘烤1分钟—1.5分钟；

A3根据需要的外围大小将将烘烤后的上微流控纸芯片和下微流控纸芯片用激光切片机切割完成。

B在所述上双面胶层上分别开孔，孔中分别安置洗液释放阀、洗液上升阀、底物释放阀、底物上升阀、A亲水片、B亲水片；

C在上双面胶层上的上吸收区和下双面胶层上的下吸收区分别打孔，在孔中分别安置上吸收区和下吸收区；

D将上微流控纸芯片、上双面胶带层、下微流控纸芯片、下双面胶带层和吸水纸层由上至下粘接在一起。

微流控纸芯片的微阀驱动装置制备方法，微流控纸芯片的微阀驱动装置制备方法包括如下步骤

上双面胶层上洗液释放阀、洗液上升阀、底物释放阀、底物上升阀制备如下：

上双面胶层上洗液释放阀、洗液上升阀、底物释放阀、底物上升阀均是由三层载片组成，分别是第一层疏水载片、第二层含表面活性剂的载片以及第三层的A亲水片和B亲水片 ，材质均采用滤纸，下面详细叙述如何用这三层栽片制作洗液释放阀、洗液上升阀、底物释放阀、底物上升阀：

A、疏水载片制备

把滤纸浸泡于由190-210微升烯丙基三氯硅烷和13-16毫升全氟化合物FC-72组成的混合液体中，烯丙基三氯硅烷液体使滤纸具有疏水性，而FC-72有承载液体的功能,然后把浸泡的滤纸放在烤盘上以55-65℃温度进行干燥。

B 、含表面活性剂的栽片制备

制备方式和上述疏水载片一样，但所用的混合液体为0.4-0.6克的吐温20和9-11毫升的乙醇；

C、A亲水片和B亲水片的制备

A亲水片和B亲水片直接采用滤纸。

工作原理如下：

如图3所示:适量样本加入样本垫10后，样本沿层析轨道前进，进入预先设计的两个区 域。 一部分进入结合物释放垫11，完成酶联免疫第一步结合，并带动结合物继续向检测 层析膜12前进与另一组反应试剂发生第二步反应，并在此截停形成底物待检复合物。另一部分通过A亲水片 18A流向洗液微阀激发通道19，洗液释放阀13和洗液上升阀 14中最底层的亲水片被适量样本浸润，液体通过亲水片渗入到中间层--含表面活性剂的栽 片，产生中和反应从而导致到最顶层的疏水载片发生反应使其具有渗透性，最终实现打通洗液释放阀13和洗液上升阀14，预留在洗液入口 8中的洗液被释放，释放的洗液依次通过洗液释放阀13和洗液上升阀14，根据预先设计的通道进入检测层析膜12，将未参与反应的样本、结合物及其它杂质冲洗至废液区，其中小部分洗液通过B亲水片 18B向下流，浸润底物微阀激发通道20，底物释放阀15和底物上升阀 16中最底层的亲水片被适量样本浸润，液体通过亲水片渗入到中间层--含表面活性 剂的栽片 ，产生中和反应从而导致到最顶层的疏 水载片发生反应使其具有渗透性，最终实现打通底物释放阀15和底物上升阀16，预留在底物 9中的底物被释放，释放的底物根据预先设计的通道进 检测层析膜12，底物与检测层析膜12中待检复合物发生反应，形成可进行机判读的信号。

Claims (6)

1.一种微流控纸芯片的微阀驱动装置，其特征在于：它包括相互粘合在一起的至少五层层状结构，由上至下分别是上微流控纸芯片（1）、上双面胶带层（2）、下微流控纸芯片（3）、下双面胶带层（4）和吸水纸层（5）；所述上微流控纸芯片包括上疏水凸层（6）和位于疏水凸层中的层析反应通道（7），疏水凸层上分别设置有洗液入口（8）和底物入口（9）；层析反应通道上分别设置有样本垫（10）、结合物释放垫（11）和检测层析膜（12）；所述上双面胶层上分别设置有洗液释放阀（13）、洗液上升阀（14）、底物释放阀（15）、底物上升阀（16）、上吸收区（17）、A亲水片（18A）和B亲水片（18B）；所述下微流控纸芯片包括洗液微阀激发通道（19）、底物微阀激发通道（20）、废液区（21）和下疏水凸层（22）；所述下双面胶层上设置有下吸收区（23）；所述洗液入口（8）、洗液释放阀（13）及洗液微阀激发通道（19）上下对应；底物入口（9）、底物释放阀（15）和底物微阀激发通道（20）上下对应；所述层析反应通道（7）一侧的层析吸收区（24）、上吸收区（17）、废液区（21）和下吸收区（23）相互上下对应。

2.根据权利要求1所述的微流控纸芯片的微阀驱动装置，其特征在于：所述层析反应通道为T字形状或矩形形状。

3.根据权利要求1所述的微流控纸芯片的微阀驱动装置，其特征在于：所述上疏水凸层和下疏水凸层均为蜡制层。

4.根据权利要求1所述的微流控纸芯片的微阀驱动装置，其特征在于：所述洗液入口和底物入口分列层析反应通道两侧。

5.根据权利要求1所述的微流控纸芯片的微阀驱动装置，其特征在于：所述上吸收区和下吸收区均为玻璃纤维吸收区 。

6.根据权利要求1所述的微流控纸芯片的微阀驱动装置，其特征在于：所述上微流控纸芯片和下微流控纸芯片均为滤纸。