[發明專利]微流體自驅動式紙基微流控芯片、制備方法及其應用

有效

• 申請號: 201610270390.3
• 申請日: 2016-04-27
• 公開（公告）號: CN105833926B
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 吳化平;劉愛萍;張征;丁浩;柴國鐘;朱凱;曹彬彬;吳兵兵
• 申請（專利權）人: 浙江工業大學;浙江理工大學
• 主分類號: B01L3/00
• 分類號: B01L3/00;G01N21/78
• 代理公司: 杭州天正專利事務所有限公司33201
• 代理人: 王兵,黃美娟

1.微流體自驅動式紙基微流控芯片的制備方法，包括以下步驟：

1)制備超疏水二氧化鈦涂覆液：將二氧化鈦粉末與無水乙醇混合后在50～100Hz條件下超聲配成的二氧化鈦懸浮液，再加入硅烷，繼續在50～100Hz條件下超聲混勻，然后室溫下反應10～15h，得到超疏水二氧化鈦涂覆液；所述的無水乙醇的加入量以二氧化鈦質量計為0.01～0.02g/mL，所述硅烷與二氧化鈦懸浮液體積比為0.01～0.03：1；

2)制備超疏水濾紙：將濾紙片浸泡在上述的超疏水二氧化鈦涂覆液中1～3min后取出，室溫下自然干燥；反復操作多次，即可得到具有微納復合結構的超疏水濾紙片；

3)制備掩膜板：在計算機上設定好待打印在膠片上的流道圖形的參數，每條流道圖形均分布相應的透光圖案，其中設定參數包括流道圖形的條數、排布、每條流道圖形上分布的疏水圖案的形狀、排布、圖案密度以及圖案間距，然后通過高分辨的激光打印機在膠片上打印出來，此時帶圖案的膠片即為掩膜板；所述的流道從加樣區到檢測區劃分成多個區域，每個區域均勻分布若干疏水圖案，每個疏水圖案對應基體相應位置為超疏水區，疏水圖案之外的區域為超親水區；沿加樣區到檢測區方向，親水流道上的相鄰區域內的疏水圖案的個數遞減，即相應的基體上的超親水區所占比例呈梯度遞增，整個親水流道從加樣區到檢測區形成親水性逐漸增強的潤濕梯度，進而實現檢測液體的自驅動；

4)制備微流控芯片：將掩膜板覆蓋在超疏水濾紙片上，然后開啟UV光源，紫外光透過掩膜板的透光區域照射到超疏水濾紙表面，曝光的區域從超疏水轉變為超親水，未被曝光的區域仍然保持超疏水性，即可將在掩膜板上設計好的微流控芯片圖案復制到濾紙上。

2.如權利要求1所述的微流體自驅動式紙基微流控芯片的制備方法，其特征在于：所述的硅烷為十八烷基三甲氧基硅烷。

3.如權利要求1所述的微流體自驅動式紙基微流控芯片的制備方法，其特征在于：步驟1)中的超聲時間為30～60min。

4.如權利要求1所述的微流體自驅動式紙基微流控芯片的制備方法，其特征在于：步驟2)中的超聲時間為10～20min。

5.根據權利要求1所述的制備方法制備的微流控芯片，其特征在于：包括濾紙、涂覆在濾紙表層的親-疏水層，所述的親-疏水層設有至少一條帶梯度潤濕表面的親水流道；所述的親水流道一端作為加樣區、另一端作為檢測區；所述的親水流道從加樣區到檢測區劃分成多個區域，每個區域均勻分布若干疏水圖案，每個疏水圖案對應基體相應位置為超疏水區，疏水圖案之外的區域為超親水區；沿加樣區到檢測區方向，親水流道上的相鄰區域內的疏水圖案的個數遞減，即相應的基體上的超親水區所占比例呈梯度遞增，整個親水流道從加樣區到檢測區形成親水性逐漸增強的潤濕梯度，進而實現檢測液體的自驅動。

6.根據權利要求5所述的微流控芯片，其特征在于：所述的流道為楔形流道，其中楔形角為4～10°；并且楔形的短底邊一側為加樣區，楔形的長底邊一側為檢測區。

7.根據權利要求6所述的微流控芯片，其特征在于：所有的親水流道圍成一圈，并且所述的親水流道的加樣區為圓心，所述的親水流道徑向分布。

8.權利要求5～7任意一項所述的微流控芯片在雙氧水檢測中的應用，其特征在于：所述的應用方法按以下步驟進行：

(1)將不同濃度的碘化鉀負載在檢測區，將已知濃度的雙氧水滴入被測樣品加樣區，雙氧水液滴能夠快速自動的通過流道，到達被檢測區，檢測區的碘化鉀經雙氧水的氧化變色；

(2)顏色灰度處理過程：拍攝檢測區的圖片，并將獲得的圖片經過灰度處理得到相應的灰度圖，最后通過Matlab軟件提取出相應灰度圖的強度值，然后將碘化鉀的濃度與相應的圖片的強度值擬合得到相應的線性方程；

(3)測定未知濃度的雙氧水：將未知濃度的雙氧水滴入加樣區，將已知濃度的碘化鉀滴入檢測區，待雙氧水液滴能夠快速自動的通過流道，到達被檢測區，檢測區的碘化鉀經雙氧水的氧化變色；

(4)顏色灰度處理過程：拍攝檢測區的圖片，并將獲得的圖片經過灰度處理得到相應的灰度圖，最后通過Matlab軟件提取出相應灰度圖的強度值，然后將碘化鉀的濃度代入步驟(2)獲得的線性方程中，得出待測雙氧水的濃度值。