基于氣閥控制的微流控芯片的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種基于氣閥控制的微流控芯片，該微流控芯片包括由下至上依次設(shè)置的玻璃基底層、薄膜流體層和氣閥控制層，薄膜流體層上設(shè)有一組X軸方向的修飾通道，一組Y軸方向的樣品通道，修飾通道和樣品通道相交處形成為圓形反應(yīng)檢測區(qū)；氣閥控制層上對應(yīng)設(shè)置有控制修飾通道和樣品通道的氣閥。由于本實用新型是在一塊微流控芯片上構(gòu)建出16個獨立的檢測單元,可顯著提高臨床工作效率,降低單個檢測成本;能實現(xiàn)在30分鐘內(nèi)同時快速檢測肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌和腦膜炎奈瑟菌此三種細菌性腦膜炎主要病原菌，大大縮短檢測時間;靈敏度高及應(yīng)用范圍廣，適應(yīng)性強。
【專利說明】基于氣閥控制的微流控芯片

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種微流控芯片的【技術(shù)領(lǐng)域】，具體的說，是涉及一種基于氣閥控制的微流控芯片、該芯片的制備方法及應(yīng)用方法。

【背景技術(shù)】
[0002]細菌性腦膜炎是威脅生命的嚴重細菌感染性疾病，其死亡率為10%_50%，居世界感染性疾病死亡病例的前10位。雖然細菌性腦膜炎在診斷和治療方面已有了較大的進步，但仍有36%的病例留有各種神經(jīng)系統(tǒng)后遺癥，其中聽力損害率為2%-28%，智力發(fā)育障礙率為2%_17%。據(jù)文獻報道，雖然有近十多種細菌可引起腦膜炎，但全球2個月以上兒童細菌性腦膜炎主要由肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌和腦膜炎奈瑟菌引起。我國這三種病原菌的培養(yǎng)陽性率在6.3%-35.8%不等，同時有38%-50%以上病例病原不明，在具體病原菌分布上，不同地區(qū)存在著差異，但5歲以下細菌性腦膜炎的發(fā)病率最高報道僅為10.4/10萬。然而，世界衛(wèi)生組織免疫、疫苗和生物學(xué)專家戰(zhàn)略性建設(shè)委員會認為，目前中國細菌性腦膜炎發(fā)病率要低于其他國家和地區(qū)，很大程度上是因為現(xiàn)行的方法學(xué)對真實的發(fā)病情況做出了過低的估計。
[0003]目前臨床上針對細菌性腦膜炎病原菌的常規(guī)檢測方法主要為:革蘭氏染色鏡檢、細菌培養(yǎng)、SPA協(xié)同凝集試驗和核酸擴增等技術(shù)，雖然革蘭氏染色鏡檢成本低方法簡易，但靈敏度低；傳統(tǒng)的細菌培養(yǎng)法耗時太長，需要48至72小時；免疫學(xué)檢測方法靈敏度較低，而且一次只能檢測一種細菌，成本也較高；聚合酶鏈反應(yīng)(PCR)及其相關(guān)技術(shù)需要專業(yè)的設(shè)備及人員，成本極高且方法過度敏感，致使假陽性率較高。除了常規(guī)檢測方法存在諸多缺陷外，國內(nèi)抗生素的廣泛應(yīng)用也可能引起腦脊液細菌培養(yǎng)及免疫學(xué)檢測的假陰性結(jié)果。此夕卜，肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌和腦膜炎奈瑟菌這三種病原菌單獨或混合均可引起細菌性腦膜炎，多種致病菌的存在給臨床檢測和診斷也造成了不小的干擾。各種因素最終導(dǎo)致我國細菌性腦膜炎發(fā)病率被嚴重低估。因此建立一種快速、靈敏、特異、高通量、可同時檢測多種細菌性腦膜炎病原菌的檢測技術(shù)對于盡快明確細菌性腦膜炎致病菌種類和采取有效的預(yù)防、治療措施是非常必要和急迫。
[0004]上世紀90年代出現(xiàn)的微流控芯片技術(shù)是以分析化學(xué)和生物技術(shù)為基礎(chǔ)，以微機電系統(tǒng)加工技術(shù)為依托，以微管道網(wǎng)絡(luò)為結(jié)構(gòu)特征，以生命科學(xué)為主要應(yīng)用對象的一種全新技術(shù)。近些年來，微流控芯片技術(shù)憑借其快速、高通量、樣品試劑消耗少、分析集成化和成本低等優(yōu)點迅速成為了病原菌快速檢測新平臺的研究熱點。
[0005]雖然微流控芯片使病原菌快速檢測領(lǐng)域分析性能有了巨大進步，包括縮短了反應(yīng)時間，提高了檢測靈敏度；減少了試劑消耗量，降低了試劑成本等。但是目前大多數(shù)微流控芯片都是針對單一病原菌，無法同時篩查肺炎鏈球菌、流感嗜血桿菌和腦膜炎奈瑟菌這三種主要細菌性腦膜病原菌。此外，這些方法一次只能檢測一個樣品，通量不高，造成單次檢測成本高。實用新型內(nèi)容
[0006]本實用新型的目的在于提供一種可同時檢測多種細菌性腦膜炎病原菌的微流控芯片，其可克服目前臨床常規(guī)檢測方法所存在的缺陷。
[0007]為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案:
[0008]一種基于氣閥控制的微流控芯片，其包括由下至上依次設(shè)置的玻璃基底層、薄膜流體層和氣閥控制層，所述的薄膜流體層上設(shè)有一組X軸方向的修飾通道，一組Y軸方向的樣品通道。所述的修飾通道和樣品通道相交處形成為圓形反應(yīng)檢測區(qū)；所述的氣閥控制層上對應(yīng)設(shè)置有控制所述的修飾通道和樣品通道的氣閥。
[0009]上述的X軸方向的修飾通道設(shè)有三條；所述的Y軸方向的樣品通道設(shè)有16條；控制修飾通道的為并排的32條的條形氣閥，且其匯聚成一條通道；控制樣品通道的為并排的16條氣閥，每條有4個長方形氣閥。
[0010]采用上述技術(shù)方案后，使用時，本實用新型采用氣閥控制技術(shù)在一塊微流控芯片上構(gòu)建出16個獨立的檢測單位(每個檢測單位含有三個針對不同細菌性腦模炎病原菌的反應(yīng)區(qū))，實現(xiàn)一塊芯片一次性同時檢測三種細菌性腦膜炎病原菌，且可一次檢測16個臨床標(biāo)本，可顯著提高臨床工作效率，降低單個檢測成本。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1為本實用新型芯片的立體結(jié)構(gòu)示意圖；
[0012]圖2為本實用新型氣閥控制多通道微流控芯片的平面結(jié)構(gòu)圖；
[0013]圖2a為圖2的局部放大圖；
[0014]圖3為本實用新型薄膜流體層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015]圖4為本實用新型氣閥控制層的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0016]圖5a為本實用新型氣閥控制時打開狀態(tài)的原理圖；
[0017]圖5b為本實用新型氣閥控制時關(guān)閉狀態(tài)的原理圖；
[0018]圖5c為本實用新型氣閥控制的實物圖。

【具體實施方式】
[0019]為了使本實用新型的目的、技術(shù)方案及優(yōu)點更加清楚明白，以下結(jié)合附圖及實施例，對本實用新型進行進一步詳細說明。應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實施例僅僅用以解釋本實用新型，并不用于限定本實用新型。
[0020]參考圖1所示，本實用新型，其公開了一種基于氣閥控制的微流控芯片，其包括有，由下至上依次設(shè)置的玻璃基底層1、薄膜流體層2和氣閥控制層3，其中:
[0021 ] 該玻璃基底層I，在本實施例中，是一塊經(jīng)硫酸雙氧水清洗的玻璃片。
[0022]參考圖2、3所示，薄膜流體層2，其上一組X軸方向的修飾通道21，一組Y軸方向的樣品通道22，修飾通道21和樣品通道22相交處形成為圓形反應(yīng)檢測區(qū)23，圓形反應(yīng)檢測區(qū)23的直徑為600um ;在本實施例中，X軸方向的修飾通道21設(shè)有三條；Y軸方向的樣品通道22設(shè)有16條，Y軸通道一端的樣品池直徑為2mm ;且修飾通道21與樣品通道22的寬均為150um。三個修飾通道21與一個樣品通道22的相交處，形成三個圓形反應(yīng)檢測區(qū)23，三個圓形反應(yīng)檢測區(qū)23構(gòu)成一個獨立的反應(yīng)單元24，基于此獨立反應(yīng)單元即可同時檢測三種不同的細菌性腦膜炎病原菌。在薄膜流體層2中，其具有16個獨立的反應(yīng)單元24。
[0023]參考圖2、2a、4所示，氣閥控制層3，其包括有控制修飾通道21的條形氣閥31和控制樣品通道22的方形氣閥32。在本實施例中，其控制X軸向的修飾通道21的氣閥為并排的32條寬為225um、長為20mm的條形氣閥31，且其匯聚成一條通道；控制樣品通道22的為并排的16條氣閥，每條有4個225umX350um的長方形氣閥32，最終匯聚為一條通道。
[0024]如圖5b、5c所示，當(dāng)打開氣閥控制層3上的氣閥31、32，往下層的控制通道內(nèi)通入氮氣后，產(chǎn)生的氣壓可使薄膜流體層2向上層的流體通道21和或/22內(nèi)陷，當(dāng)氣壓足夠大時即可實現(xiàn)流體通道的封閉。參考圖5a所示，當(dāng)關(guān)閉氣閥31、32后，薄膜流體層2的薄膜會因彈性恢復(fù)原狀，從而打開流體通道。
[0025]使用時，本實用新型采用氣閥控制技術(shù)在一塊微流控芯片上構(gòu)建出16個獨立的檢測單位(每個檢測單位含有三個針對不同細菌性腦模炎病原菌的反應(yīng)區(qū))，實現(xiàn)一塊芯片一次性同時檢測三種細菌性腦膜炎病原菌，且可一次檢測16個臨床標(biāo)本，可顯著提高臨床工作效率，降低單個檢測成本。
[0026]當(dāng)檢測時，首先，通過氣閥控制層3的氣閥關(guān)閉X軸方向的修飾通道21，往Y軸方向的樣品通道內(nèi)通入腦膜炎病人的腦脊液或血液標(biāo)本；當(dāng)標(biāo)本中含有上述三種病原菌時，病原菌可在反應(yīng)區(qū)內(nèi)被捕獲，清洗完待測樣本中未被捕獲的非目標(biāo)物質(zhì)后，往通道中通入特制檢測試劑，即可實現(xiàn)對三種細菌性腦膜炎病原菌的同時快速檢測。
[0027]本實用新型，應(yīng)用范圍廣，適應(yīng)性強:僅需要簡單地將本實用新型中所用的抗體替換為針對其他不同細菌的抗體，即可使用本實用新型方法檢測其他病原菌，從而大大提高了本實用新型的適用范圍和應(yīng)用領(lǐng)域。
[0028]以上，僅為本實用新型較佳的【具體實施方式】，但本實用新型的保護范圍并不局限于此，任何熟悉本【技術(shù)領(lǐng)域】的技術(shù)人員在本實用新型揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，可輕易想到的變化或替換，都應(yīng)涵蓋在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。因此，本實用新型的保護范圍應(yīng)該以權(quán)利要求的保護范圍。
【權(quán)利要求】
1.一種基于氣閥控制的微流控芯片，其特征在于:其包括由下至上依次設(shè)置的玻璃基底層、薄膜流體層和氣閥控制層，所述的薄膜流體層上設(shè)有一組X軸方向的修飾通道，一組Y軸方向的樣品通道，所述的修飾通道和樣品通道相交處形成為圓形反應(yīng)檢測區(qū)；所述的氣閥控制層上對應(yīng)設(shè)置有控制所述的修飾通道和樣品通道的氣閥。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于氣閥控制的微流控芯片，其特征在于:所述的X軸方向的修飾通道設(shè)有三條。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的基于氣閥控制的微流控芯片，其特征在于:所述的Y軸方向的樣品通道設(shè)有16條。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的基于氣閥控制的微流控芯片，其特征在于:控制修飾通道的為并排的32條的條形氣閥，且其匯聚成一條通道；控制樣品通道的為并排的16條氣閥，每條有4個長方形氣閥。
【文檔編號】C12M1/36GK203833937SQ201420125955
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月19日 優(yōu)先權(quán)日:2014年3月19日
【發(fā)明者】徐小平, 張望, 高菊逸, 杜晶輝 申請人:香港大學(xué)深圳醫(yī)院