[發明專利]一種多用途磁敏免疫分析微流控芯片及其使用方法

有效

• 申請號: 202010131289.6
• 申請日: 2020-02-28
• 公開（公告）號: CN111308065B
• 公開（公告）日: 2021-07-13
• 發明（設計）人: 彭年才;張航;張朋;胡飛
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: G01N33/543
• 分類號: G01N33/543;G01N33/53;G01N27/74
• 代理公司: 西安通大專利代理有限責任公司 61200
• 代理人: 馬貴香

1.一種多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，包括磁敏生物傳感芯片(1)、微流控芯片上蓋(2)和微流控芯片底片(3)；

磁敏生物傳感芯片(1)包括PCB轉接板(11)和固定在PCB轉接板(11)上的磁敏傳感器陣列(14)；

微流控芯片上蓋(2)包括上蓋(201)，上蓋(201)包括檢測區(206)，檢測區(206)中部開設有呈通孔結構設置的反應腔(207)，使用時，上蓋(201)上外嵌磁敏生物傳感芯片(1)，磁敏生物傳感芯片(1)固定在檢測區(206)上表面，磁敏傳感器陣列(14)與反應腔(207)的位置上下對應；

上蓋(201)上開設有呈通孔設置的第一加樣孔、第二加樣孔、第三加樣孔和排氣孔，上蓋(201)下表面開設有呈凹槽結構設置的洗滌劑存儲區(212)、抗體存儲區(213)、磁珠存儲區(214)、樣品流道(210)、洗滌劑流道(209)和廢液腔(211)；第一加樣孔、洗滌劑存儲區(212)、洗滌劑流道(209)和反應腔(207)依次連通，第二加樣孔、抗體存儲區(213)、樣品流道(210)和反應腔(207)依次連通；第三加樣孔、磁珠存儲區(214)、樣品流道(210)和反應腔(207)依次連通；反應腔(207)與廢液腔(211)連通，廢液腔(211)與排氣孔連通；

微流控芯片底片(3)包括底片(31)，底片(31)上表面與上蓋(201)下表面鍵合。

2.根據權利要求1所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，上蓋(201)一端為加樣區，另一端為廢液收集區，兩端之間的區域為檢測區(206)；第一加樣孔、第二加樣孔、第三加樣孔、洗滌劑存儲區(212)、抗體存儲區(213)、磁珠存儲區(214)、樣品流道(210)和洗滌劑流道(209)均設置在加樣區，廢液腔(211)和排氣孔均設置在廢液收集區。

3.根據權利要求2所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，上蓋(201)兩端之間的區域兩側均開設缺口，兩缺口之間的區域為檢測區(206)，PCB轉接板(11)上位于磁敏傳感器陣列(14)的兩側分別設有若干排針(12)，磁敏生物傳感芯片(1)固定在檢測區(206)上表面時，排針(12)相應的缺口中。

4.根據權利要求1所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，磁敏傳感器陣列(14)包括有多個檢測單元(15)，每個檢測單元(15)為AMR各向異性磁阻傳感器、GMR巨磁電阻傳感器或TMR隧穿磁阻傳感器；PCB轉接板(11)上設置有多個電極(13)，每個檢測單元(15)通過金線和PCB轉接板(11)上的電極(13)一一對應連接。

5.根據權利要求4所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，每個檢測單元(15)表面鍍有SiO₂保護層，金線表面包覆有絕緣漆。

6.根據權利要求1所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，微流控芯片上蓋(2)采用數控銑、注塑或3D打印技術制造，微流控芯片上蓋(2)的材料為PMMA、PC或光固化樹脂。

7.根據權利要求1所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，上蓋(201)上表面設置有多根支柱(202)、第一加樣管(203)、第二加樣管(204)、第三加樣管(205)和排氣管(208)，第一加樣管(203)與第一加樣孔連通，第二加樣管(204)與第二加樣孔連通，第三加樣管(205)與第三加樣孔連通，排氣管(208)與排氣孔連通。

8.根據權利要求1所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，底片(31)上表面上貼有貼片熱敏電阻(32)，貼片熱敏電阻(32)的位置與反應腔(207)的位置上下對應，貼片熱敏電阻(32)通過導線與外部電路連接。

9.根據權利要求1所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片，其特征在于，底片(31)下表面上貼有陶瓷加熱片(34)，陶瓷加熱片(34)通過導線與外部溫控器相連。

10.權利要求1-9任一項所述的多用途磁敏免疫分析微流控芯片的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

(1)磁敏傳感器陣列的生物標記：在磁敏傳感器陣列的檢測單元上固定捕獲抗體；

(2)磁敏生物傳感芯片的安裝和初測：將完成生物標記的磁敏生物傳感芯片固定在微流控芯片上蓋的檢測區上，使磁敏傳感器陣列位于反應腔正上方；初測磁敏傳感器陣列的輸出信號，作為背景信號；

(3)抗原濃度的標定和待測樣本的濃度測定：加熱芯片使芯片保持37度；第一加樣孔和第三加樣孔分別注入溶劑，第二加樣孔注入含抗原的待測樣本；使磁珠存儲區和洗滌劑存儲區的試劑分別與溶劑充分混合，使待測樣品和抗體存儲區的抗體進行免疫反應；第二加樣孔和第三加樣孔持續施加壓力，將磁珠和完成免疫反應的待測樣品壓入樣品流道，使磁珠和待測樣品充分混合并反應，完成待測樣本中抗原的磁標記；將完成磁標記的待測樣本壓入反應腔，使捕獲抗體和磁標記的抗原結合；第一加樣孔施加壓力，將洗滌液壓入反應腔，洗去未反應的物質并壓入廢液腔；待信號穩定后，將測得的磁敏傳感器陣列信號與背景信號比較作為待測樣品的檢測信號；使用一個濃度梯度的抗原標準品標定檢測信號并繪制標準曲線，將待測樣品的檢測信號與標準曲線對比獲知待測樣品的抗原濃度；

(4)重復使用：將檢測完成后的磁敏生物傳感芯片取下，清洗微流控芯片并干燥，重復使用微流控芯片；或者更換為標記了不同捕獲抗體的磁敏生物傳感芯片，進行不同抗原的檢測。