[发明专利]一种微流控芯片非接触电导检测池及制备方法

说明书

一种微流控芯片非接触电导检测池及制备方法，属于芯片微加工领域。该检测池的外壳为接地金属盒，检测池内包括微流控芯片、外接毛细管、导线、BNC接头和四根金属丝。一根金属丝作为激发电极，一根金属丝作为感应电极，两根处于相对位置的金属丝作为接地屏蔽电极以减少两电极耦合而产生的杂散电容。微流控芯片上的电极通道和检测通道可以采用一步化学湿法刻蚀技术制备，从而实现精确的检测池几何设计。微流控芯片经键合后，将金属丝的一端插入所需的电极通道中，利用环氧胶将其固定，另一端通过导线与BNC接头相连即完成检测池的制备。该方法实施简便、安全、检测池几何参数可控、重复性好，可用于构建微流控芯片非接触电导检测系统。

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片非接触电导检测池及制备方法，属于芯片微加工领域。

背景技术

微型化和集成化是现代分析仪器发展的重要方向之一。自微流控芯片问世以来，集成微型检测器成为分析化学领域研究热点之一。目前用于微流控芯片的检测方法主要有：光学检测、质谱检测和电化学检测。光学检测器和质谱检测器都存在系统复杂,体积庞大,造价昂贵等问题,无法真正实现微型化和集成化。相对而言，电化学检测器成本低、系统结构简单、易于集成化和微型化，已经成为当前国内外学者研究的重点。

在微流控芯片分析系统中采用的电化学检测器主要有安培检测器、电位检测器和电导检测器。安培检测器灵敏度高,但只能检测具有电化学活性的物质；电位检测器虽然选择性强,但目前受到选择性电极少的限制；而电导检测则是一种通用型的检测方式,只要能改变溶液电导率的物质就可被检测。

电容耦合非接触电导检测因其固有的电极与溶液绝缘和免标记检测等优点，已被广泛应用到微流控芯片中。在微流控芯片上集成非接触电导检测电极的方式有两种，一种是将电极嵌入到芯片内，另一种是在芯片外表面附着电极。附着电极要求被附着芯片的厚度要尽可能薄(微米级厚度)，所以该方法适用于较薄的PMMA或者PDMS芯片。玻璃或者石英芯片一般选择集成嵌入式电极，然而传统的集成嵌入式金属电极的方法涉及光刻和溅射技术，这些技术往往需要复杂的制备工艺和专用设备，不能被实验室广泛利用。于是，替代技术的发展受到越来越多的关注。Lenehan课题组将熔融金属镓注入电极通道中，加入籽晶，熔融镓固化后作为检测电极，但镓的熔点略高于室温，限制了其在较大温度范围内的使用。Guijt课题组将熔融伍德合金注入电极通道中，降温使熔融合金固化作为检测电极，但由于伍德合金中含有铅和镉，该材料对人体和环境有害。注入熔融电极并固化，步骤还是相对费时和复杂。Coltro课题组将氯化钾等导电溶液注入电极通道中作为检测电极，但长时间使用溶液会蒸发，影响检测器的重复性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微流控芯片非接触电导检测池及制备方法。该方法具有实施简便、安全、检测池几何参数可控、重复性好的优点，可用于构建微流控芯片非接触电导检测系统，对待测样品进行电导检测。

微流控芯片非接触电导检测池，其特征在于，该检测池的外壳为接地金属盒，检测池内包括微流控芯片、外接毛细管、导线、BNC接头和四根金属丝；微流控芯片设有贯通的待测液体的检测通道，检测通道的两端分别插入一根毛细管并伸出接地金属盒外，检测通道和毛细管为在一条直线A上，在直线A的两侧分别各设有一个直线型的接地屏蔽电极通道，两接地屏蔽电极通道在一条直线B上且不连通，且直线B垂直直线A，接地屏蔽电极通道靠近检测通道的一端距离检测通道的间隙为15-105μm(也称为厚度)，此间隙形成绝缘结构，接地屏蔽电极通道内各设置一根金属丝作为接地屏蔽电极；在检测通道两侧，且每个接地屏蔽电极通道的一侧各设有一与接地屏蔽电极通道平行的激发电极通道/或感应电极通道，即其中一个为激发电极通道，另一个则为感应电极通道，共两个电极通道；感应电极通道和激发电极通道不在一条直线上，感应电极通道和激发电极通道内分别设有抱一个金属丝作为对应的感应电极和激发电极；感应电极和激发电极伸出对应通道的一端分别连接一个BNC接头；BNC接头一端伸出接地金属盒；接地屏蔽电极通道、检测通道、激发电极通道、感应电极通道共平面。