[發(fā)明專利]一種基于納米磁流體的紙基分析芯片及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201810476769.9
• 申請日: 2018-05-18
• 公開（公告）號: CN108982892B
• 公開（公告）日: 2023-08-04
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 孫浩;東輝
• 申請（專利權(quán)）人: 福州大學
• 主分類號: G01N35/10
• 分類號: G01N35/10
• 代理公司: 福州元創(chuàng)專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;甘垚

本發(fā)明公開了一種基于納米磁流體的紙基分析芯片及其使用方法，紙基分析芯片的結(jié)構(gòu)為：多個檢測區(qū)對稱排列組成一個圓環(huán)，檢測區(qū)和分散層為一個圓形和一個矩形共面連接而成，分散層的圓形部分圓心與檢測區(qū)對稱排列組成的圓環(huán)中心重合，分散層的矩形部分末端的頂面可與任意檢測區(qū)的矩形部分末端的底面相接觸連接；進樣層設(shè)置在分散層上方，在進樣層上方設(shè)置上板電極；在分散層的圓形部分和矩形部分末端的底面均固定有磁性貼片，其中在分散層的圓形部分底面固定的磁性貼片下方固定下板電極。本發(fā)明的多層芯片，可以實現(xiàn)進樣、微流體控制和檢測分析的集成自動化操作，是目前首款可實現(xiàn)全程無人為參與的紙基微流控芯片系統(tǒng)設(shè)計。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于分析芯片技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種基于納米磁流體的紙基分析芯片及其使用方法。

背景技術(shù)

紙張具有容易獲取和成本低等優(yōu)勢，并且通過毛細作用液體可流入紙張，使操作者在極小地空間內(nèi)簡便的操控微升級液體。由此而誕生的紙基微流控芯片正在受到基礎(chǔ)科學研究、臨床疾病診斷等多領(lǐng)域的重視，極大促進了低成本分析技術(shù)的發(fā)展。作為一個多元化應(yīng)用平臺，紙基微流控芯片技術(shù)具有廣闊前景。尤其在一些資源受限的地方，如第三世界國家，缺乏昂貴的檢測儀器和訓練有素的醫(yī)療保健專員，微流控紙芯片具有重大應(yīng)用價值。

完整的紙基微流控芯片系統(tǒng)通常應(yīng)至少包含微流體驅(qū)動、流動控制、生化反應(yīng)、信號檢測和數(shù)據(jù)分析等多個功能單元。其中，流動控制目前多采用物理、化學和機械力傳遞等方法，實際操作中往往需要引入價格較高的輔助設(shè)備或試劑。磁流體作為一種新型功能材料，具有液體流動性又兼顧固體磁性材料磁性。該材料可在外加磁場作用時即表現(xiàn)出磁性，磁場消散時恢復流體性質(zhì)，在工程實際中有著廣泛的應(yīng)用價值。目前，國內(nèi)外研究尚未有文獻報道磁流體應(yīng)用于紙基微流控芯片中的液體流動的自動控制。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種基于納米磁流體的紙基分析芯片及其使用方法。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種基于納米磁流體的紙基分析芯片，包括進樣層、分散層、磁性貼片、上板電極、下板電極和檢測區(qū)，多個檢測區(qū)對稱排列組成一個圓環(huán)，所述檢測區(qū)和分散層均為一個圓形和一個矩形共面連接而成，其中分散層的圓形部分的圓心與檢測區(qū)對稱排列組成的圓環(huán)的中心重合，分散層的矩形部分末端的頂面可與任意檢測區(qū)的矩形部分末端的底面相接觸連接；所述進樣層設(shè)置在分散層上方，在進樣層上方設(shè)置上板電極；在分散層的圓形部分和矩形部分末端的底面均固定有磁性貼片，其中在分散層的圓形部分底面固定的磁性貼片下方固定下板電極。

所述分散層和檢測區(qū)的材料均為親水濾紙。

所述磁性貼片的制備方法為：將四氧化三鐵納米粉末作為磁性固體顆粒，普通食用油作為基載液，將磁性固體顆粒和基載液按質(zhì)量比為2:1混合，并經(jīng)攪拌、超聲處理后至組分穩(wěn)定，得到磁流體；采用激光加工按特定圖案切割濾紙，并將濾紙浸沒到磁流體中待干燥固化后，將濾紙表面貼封絕緣膠帶，制得磁性貼片。

所述分散層能夠轉(zhuǎn)動，從而實現(xiàn)與各個檢測區(qū)的錯層連接。

所述上板電極由導電墨水印刷涂布在進樣層上。

所述下板電極由導電墨水在柔性聚乙烯襯底上絲網(wǎng)印刷制成。

在分散層的圓形部分底面固定的磁性貼片與下板電極之間設(shè)置PE絕緣層。

所述進樣層的材料選擇疏水多孔介質(zhì)薄膜材料。

如上所述的基于納米磁流體的紙基分析芯片的使用方法，具體包括以下步驟：

（1）將樣本試劑滴定在疏水進樣層，保證上板電極與液滴接觸，待液滴穩(wěn)定后對上、下板電極供電；

（2）借助電潤濕作用，液滴與疏水進樣層薄膜間的接觸角將改變，進而向分散層滲透；（3）樣本接近分散層矩形通道末端時，在其正中央上方放置永磁鐵，連接分散層通道與檢測區(qū)；