[发明专利]自动切换通道的纸基微流体装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种纸基微流体装置，具体涉及一种自动切换通道的纸基微流体装置及其应用。

背景技术

微流控芯片因具有体积小、样品用量少、操作相对简单和分析功能强大，已成为生化分析领域的研究热点，在DNA测序、蛋白质结晶、单细胞分析、单分子分析、疾病诊断和食品安全等众多领域中得以应用。而纸基微流控芯片作为＂简约版＂的微流体装置，与微流控芯片相比，因其具有成本低廉、便于携带、操作简单、无需任何附加装置和专业人员等显著优点，引起了广泛地重视。

纸基微流体装置是将纸张进行处理后（如在纸张上喷涂蜡或其他疏水物质等多种方式），形成亲水的微流通道和疏水隔离区，疏水隔离区作为通道屏障，亲水的微流通道则利用纸张纤维（素）的毛细管力实现微流的输运，无需外界驱动力。

到目前为止，现有的纸基微流体装置中的导流通道都是固定的，故在没有辅助设备的情况下，难以控制通道内微流体的走向。当现有的纸基微流体装置用于生化分析领域中时，使用现有的纸基微流体装置进行生化检测只能完成简单的生化反应步骤、功能单一，却无法完成多步骤的生化反应进行进一步检测。

而大多数的生化反应是多步骤、多层级、不同反应时间的一个连续的过程，且多步骤的生化反应所能达到的检测灵敏度要比单一生化反应高出很多。例如，目前较为广泛应用的侧流试纸条胶体金标记一步法的灵敏度大约为每毫升10^-9克（ng/ml），而采用多步骤、超敏感的等离子酶联免疫吸附试验(Plasmonic ELISA)双抗体夹心法对抗原的灵敏度可以达到每毫升10^-18克（ag/ml)。在特异性相近的情况下，灵敏度明显提高。故用现有的纸基微流体装置进行生物化学的检测时，因其无法完成多步骤生化反应，使其检测灵敏度有限，在应用中受到一定限制。

发明内容

针对现有技术存在的问题，本发明提供一种自动切换通道的纸基微流体装置。同时，本发明还进一步提供应用该纸基微流体装置的生化检测装置，通过此装置在不需要任何辅助设备和专业人员的情况下，可完成多步骤、多层级、不同反应时间的生化反应进行样品检测。

为实现上述目的，本发明自动切换通道的纸基微流体装置，包括若干层叠加的含有疏水隔离区和亲水微流通道的纸基微流体单层，形成若干条生化反应微流通道和若干条树脂受水微流通道，微流体底层设置有微流输出端；微流体单层上的微流通道连同其上下两层纸基微流体单层上微流通道对应位置的疏水隔离区设置有三面断开、一面与疏水隔离区相连的活瓣作为微流开关，微流开关上设置有试剂承载衬垫树脂受水微流通道与微流开关之间设置有吸水树脂，吸水树脂设置有对应的吸水树脂膨胀空间，微流开关设置有对应的微流开关活动空间；液体经树脂受水微流通道流入吸水树脂，树脂吸水膨胀向下推动微流开关和试剂承载衬垫，试剂承载衬垫向下移动与设置在其下方的生化反应微流通道相接触后，开启另一条微流通道完成通道自动切换。

进一步，所述吸水树脂与所述微流开关之间设置有所述吸水树脂膨胀空间，所述吸水树脂吸水后向下方的所述吸水树脂膨胀空间膨胀，推动所述微流开关开启；所述微流开关下方设置有所述微流开关活动空间，当所述微流开关启动时，设置在所述微流开关上的所述试剂承载衬垫向下移动至所述微流开关活动空间。

进一步，所述微流开关单独控制生化反应微流通道或树脂受水微流通道的通断，或同时控制生化反应微流通道和为所述微流开关上方的吸水树脂提供水的树脂受水微流通道的通断。

进一步，所述装置通过控制所述树脂受水微流通道的宽度和长度控制所述微流开关开启时间。

进一步，当所述试剂承载衬垫与设置在其下方所述生化反应微流通道相接触时，所述试剂承载衬垫与其下方的两条生化反应微流通道呈串联式连接。

进一步，所述微流输出端位于所述纸基微流体装置的顶层或底层。

进一步，所述吸水树脂为半球型球块、长方形、方形或其他具有受水平面的异型吸水树脂。

进一步，所述微流体单层由滤纸构成，滤纸上设置有蜡层形成所述疏水隔离区。