对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片

摘要

一种对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，涉及微流控复合电泳芯片的结构。本发明主要由玻璃基片、聚二甲基硅氧烷盖片、微型控制电路板构成。特征是：微流控复合电泳芯片由刻有对称微管道结构的聚二甲基硅氧烷盖片和沉积有对称微电极的玻璃基片在室温下贴合而成，通过芯片接口与微型控制电路板连接进行电导检测，将两条平行微管道内的信号进行差分，在同样的条件下对分离结果进行比对。本发明具有方便扣除背景和干扰信号，灵敏度高，操作简单，稳定性好，分析效率快等特点，便于推广应用，具有发展成为阵列多通道电泳芯片集成电导检测的应用前景。本发明可广泛应用于离子化合物、生化样品、药物、农药残留等样品的分析检测。

主权项

一种对称微管道结构集成非接触式电导检测的微流控复合芯片，主要由玻璃基片、聚二甲基硅氧烷盖片、微型控制电路板构成，其特征在于：所述的玻璃基片长度为40000μm～45000μm、宽度为18000μm～20000μm、厚度为600～1000μm，在所述的玻璃基片上，铝或金或铂或钛钨合金材料通过溅射沉积形成微平面薄层的微电极，所述的微电极有电泳分离驱动微电极e、e′和在线电导检测微电极f、g，所述的电泳分离驱动微电极e、e′的长度为3000μm～5000μm、宽度为1000μm～2000μm、厚度为10～50μm，设置于玻璃基片平行长边轴线处的两端，所述的在线电导检测微电极f、g设置在玻璃基片短边靠近分离驱动微电极e′一端的两边，与玻璃基片的短边平行，两对在线电导检测微电极f、g以平行于长边的中轴线为对称轴互相对称，所述的在线电导检测微电极f、g均由三个微电极组成，每个微电极长度为6000μm～7000μm、宽为600μm～700μm、厚度为10～50μm，两两微电极之间的间距为40μm～50μm，所述的三个微电极的两边的微电极是测量微电极，中间的一个微电极是法拉第屏蔽微电极，设置在两边的两个测量微电极分别为电导激励微电极和电导输出微电极，在所述的在线电导检测微电极的表面沉积有一层厚度为0.3um～0.5um的二氧化硅或氮化硅薄膜；所述的聚二甲基硅氧烷盖片的长度为35000μm～40000μm、宽度为15000μm～18000μm、厚度为1000～1500μm，在所述的聚二甲基硅氧烷盖片上设有两个样品池a和a′、一个样品废液池b、一个缓冲液储液池c和一个缓冲液废液池d，每个池的直径为1000～3000μm、深度为1000～1500μm，缓冲液储液池c和缓冲液废液池d分别设置在聚二甲基硅氧烷盖片长边的中心轴线上，并位于前述玻璃基片上的电泳分离驱动微电极e、e′的内端，缓冲液储液池c与缓冲液废液池d之间通过两条平行的微管道及连接的微管道连通，形成两条电泳分离微管道，两个样品池a和a′设置在聚二甲基硅氧烷盖片短边的一端，位于在线电导检测微电极的另一端，并与缓冲液储液池c在一条直线上，两个样品池a和a′的中心距离为10000～12000μm，样品废液池b设置在缓冲液储液池c内侧的轴线上，并与缓冲液储液池c相距4000～5000μm，两个样品池a、a′通过微管道分别先与样品废液池b连通，形成两条样品引入微管道，再与缓冲液储液池c和缓冲液废液池d之间的电泳分离微管道连通，所述的在聚二甲基硅氧烷盖片上的微管道，宽为50～80μm、深度为30～50μm，均采用原位成形法，通过SU‑8阳模浇注而形成微管道网络，所述的微管道网络为各池间的微管道相互连通构成；所述的聚二甲基硅氧烷盖片和玻璃基片之间，以缓冲液废液池d与电泳分离驱动微电极e′重合的方向，在室温下贴合形成微流控复合芯片，当玻璃基片和聚二甲基硅氧烷盖片贴合后，要求所述的在线电导检测微电极f、g就位于两条电泳分离微管道末端，在电泳分离微管道的 底部，且分别与电泳分离微管道垂直；所述微型控制电路板为长度为100000～150000μm、宽度为100000～150000μm、厚度为200～500μm的印刷电路板，在所述的微型控制电路板上设置有：芯片接口、电源、电导检测电路、信号采集电路，所述芯片接口为市购的元件，固定在所述的微型控制电路板上，所述的电源由市购的微小型智能高压电源和交流信号发生器组成，所述的微小型智能高压电源和交流信号发生器的输入端分别通过导线分别与220V市电连接，所述的微小型智能高压电源的输出端，即0～2000V的直流电分别通过导线和芯片接口的不同管脚，分别与前述的微流控复合芯片的玻璃基片上的电泳分离驱动微电极e、e′连接，所述的交流信号发生器的输出端分别通过导线和芯片接口的不同管脚分别与前述的微流控复合芯片的玻璃基片上的电导检测微电极f、g的电导激励微电极连接，所述的电导检测电路由常规的I/V转换、乘法运算、低通滤波以及差分电路构成，所述的电导检测电路的输入端分别通过导线和芯片接口的不同管脚，分别与前述的微流控复合芯片的玻璃基片上的电导检测微电极f、g的电导输出微电极相连，所述的电导检测电路的输出端通过导线与信号采集电路连接，所述的信号采集电路为A/D转换电路，所述信号采集电路的输入端通过导线与电导检测电路连接，其输出端通过导线与设置于计算机上的市购的色谱工作站连接，并最后在计算机上显示检测结果。