專利名稱：發光分析用流動注射化學發光流通池芯片的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種適用于發光分析的化學發光反應/檢測池芯片，尤指一種發光分析用流動注射化學發光流通池芯片。
背景技術：
發光分析是分子發光光譜分析的簡稱。分子發光分為熒光、磷光和化學發光三種，其中熒光和磷光屬于光致發光。基態分子吸收化學反應中釋放的能量躍遷至激發態，處在激發態的分子以光輻射的形式返回基態則產生化學發光。基于分子發光強度和被測物含量之間關系建立的分析方法叫發光分析法。由于發光分析法是直接進行光子計量的方法，其靈敏度和選擇性一般都優于吸光光度法，從而為無機物和有機物的痕量和超痕量分析提供了一個高靈敏度的研究手段。在藥物分析、免疫分析、生物活性物質分析等領域得到迅速發展。由于化學發光(CL)現象一般比較短暫且隨時間變化較大，在使用間歇式手工操作時較難取得良好精度，流動注射分析系統(FIA)卻極適用于這類反應。FI-CL分析系統保存了一般CL法的優點同時具備FIA的一般優點分析裝置簡單，操作方便，一般實驗室可自行組裝；方法靈敏度高，一般在ng/mL-pg/mL數量級；線性范圍寬，反應物的發光強度與待測物的濃度可在4-5個數量級范圍內成線性關系；FI-CL顯著提高了分析結果的重現性。在FI-CL分析系統中，靈敏度的高低、測定結果的準確程度都與流通池有直接關系，CL分析的流通池由玻璃管或透明塑料管制成螺旋型置于光電北增管前面，有時反應管道與流通池合為一體。目前報道的CL的流通池有如下幾種。
(1)直通道式流通池Stieg和Nieman制作的直通道式流通池，試劑從流通池底部進入，從流通池頂部流出(S.Stieg and T.A.Nieman，Experimental and theoretical considerations of flow cell design inanalytical chemi-luminescence，Anal.Chem.，1978，50，401-404)。該流通池的缺點是檢測靈敏度較低。
(2)螺旋型流通池Burguera和Townshend設計的螺旋型流通池極大地提高了化學發光檢測的靈敏度，為目前流動注射化學發光系統常用的流通池(J.L.Burguera and A.Townshend，Flow injection analysisfor monitoring chemiluminescence reactions，Anal.Chim.Acta，1980，114，209-214)。該流通池的缺點是由于其采用的螺旋通道為要極細螺旋管，因而其制作工藝復雜，制造成本高，無法實現批量生產。
發明內容
本實用新型的目的是為了克服現有的缺點而提供一種以標準光刻技術及微細加工技術為基礎，在基片上構建流通池微通道，并將樣品及試劑通道與流通池一體化來形成發光分析用流動注射化學發光流通池芯片；該芯片的制作工藝簡便、成本低、可實現批量生產。
本實用新型的目的可通過如下措施來實現一種發光分析用流動注射化學發光流通池芯片，包括基片和蓋板；在其中一基片上設流通池通道槽，在流通池通道槽的兩端分設進液口和排液口；在另一基片上設有進液通道槽及與其相連的進液孔；將基片上的進液口與基片上的進液孔相對后，再將兩基片及其上的蓋板固定成一芯片。
所述的基片上的進液口至少為一個，且其為盲孔。
所述的基片上的進液孔至少為一個。
所述的基片上的進液通道槽至少為兩條。
在任一進液通道槽上還與至少一進液通道槽相連。
所述的進液通道槽為直線槽、曲線槽、折線槽、直線與曲線和/或折線相連的槽、曲線與曲線相連的槽、曲線與折線相連的槽及曲線與直線和折線相連的槽/中的一種。
所述的流通池通道槽為螺旋槽、直線槽、曲線槽、折線槽、直線與曲線和/或折線相連的槽、曲線與曲線相連的槽、曲線與折線相連的槽及曲線與直線和折線相連的槽/中的一種。
所述的基片和蓋板的材料選自玻璃、聚甲基丙稀酸甲脂(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等透明性高聚物。
本實用新型相比現有技術具有如下優點本實用新型將化學發光流通池芯片化與現有化學發光流通池相比，具有體積小，化學試劑消耗量少，制作工藝簡單、制造成本低，易于微型化等優點；尤其是由高分子材料制作的流通池芯片易于進行批量生產，且成本極低。
圖1是本實用新型的結構示意圖1-基片 2-基片 3-蓋板 4-流通池通道槽5-進液通道槽 6-排液口 7-進液口 7′-進液孔圖2是本實用新型的基片1結構示意圖圖3是本實用新型的基片2結構示意圖圖4是本實用新型的安裝示意圖圖5是本實用新型的應用實施例結構示意圖具體實施方式
本實用新型還將結合附圖對實施例作進一步詳述參照圖1，一種發光分析用流動注射化學發光流通池芯片，包括基片1、2和蓋板3；在基片1上刻設螺旋型流通池通道槽4，在流通池通道槽4的螺旋線中心設進液口7A，B，進液口7為盲孔；螺旋線的另一端延伸至基片1邊緣成為排液口6C；在另一基片2上設有三條進液通道槽5A2，B2，C1，其中B2，C1兩條進液通道槽5在D處相連，在A2，B2進液通道槽5端部的基片2上鉆有兩與其分別相連的進液孔7′A1，B1；將基片1上的進液口7A，B與基片2上的進液孔7′A1，B1相對后，再將基片1和基片2及其上的蓋板3固定成一芯片。
本實用新型的工作原理如下樣品和發光試劑分別沿基片2的三個進樣通道A2，B2，C1，經A1-A、B1-B接口進入流通池芯片，在基片1的交叉處O匯合，然后在整個螺旋管中反應發光，光信號被置于其下的光電倍增管或者其它測光裝置所接收，而反應后的廢液由基片1上的出口通道C排出。根據發光試劑所需的混合時間，對基片2右通道交叉口D至入口B1的距離進行調節，可通過彎曲該段通道來達到長時間混合的要求。
本實用新型的具體制作方法以下述實施例來說明實施例1基片1的制作玻璃板首先在煮沸的按H2SO4∶H2O2的體積比4∶1中清洗，再依次用丙酮、酒精、高純水進行超聲波清洗各10分鐘。然后進行真空鍍膜，鍍上150nm的鉻膜，再進行感光膠涂敷，該感光膠為正性膠，600轉/分鐘，2分鐘，厚度1微米左右，在95℃下預烘半小時，冷卻，將帶有基片1設計圖的掩膜膠片置于光刻膠上，紫外曝光90秒，其波長365nm，顯影2分鐘，然后再在100℃下烘半小時。在室溫下用鉻膜刻蝕液，其中硫酸鈰∶高氯酸∶水＝50克15毫升∶300毫升，腐蝕鉻膜，然后用水沖洗干凈。用0.4M HF/0.4M NH4F腐蝕硼硅玻璃，腐蝕速度為6微米/小時。刻蝕20小時后，水洗，丙酮洗，用鉻膜刻蝕液除去鉻膜。即為基片1。通道寬度上底640微米，下底400微米，深度120微米，從交叉口O至出口C的通道長為23厘米。
基片2的制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高純水進行超聲波清洗各10分鐘。然后進行真空鍍膜，鍍上150nm的鉻膜，再進行感光膠涂敷PMER正性膠，600轉/分鐘，2分鐘，厚度1微米左右，在95℃下預烘半小時，冷卻，將帶有基片2設計圖的掩膜膠片置于光刻膠上，紫外曝光90秒，其波長365nm，顯影2分鐘，然后再在100℃下烘半小時。在室溫下用鉻膜刻蝕液，其中硫酸鈰∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升腐蝕鉻膜，然后用水沖洗干凈。用0.4M HF/0.4M NH4F腐蝕硼硅玻璃，腐蝕速度為6微米/小時。刻蝕20小時后，水洗，丙酮洗，用鉻膜刻蝕液除去鉻膜。即為基片2。然后用微型臺鉆在基片2的進液通道5的一端打孔，鉆頭為1毫米的金剛鉆頭，孔徑為1毫米，作為進液通道5與螺旋通道4的接口。
蓋板3的制作與基片同樣材料同樣尺寸的干凈玻璃片。
最后鍵合將基片1、基片2與蓋板3在H2SO4∶H2O2(4∶1)、H2O∶H2O2∶NH4OH(50∶10∶1)、H2O∶H2O2∶HCl(5∶1∶1)中超聲波清洗10分鐘，用氮氣吹干，將水玻璃(含二氧化硅35-38％，氧化納17-19％，少量氧化鈣)用甩膠機均勻涂敷于蓋板表面及基片2背面(轉速約2000轉/分鐘，涂敷20秒)，然后將三片合攏，在氮氣環境下加熱至80℃并保持1小時左右。得到微結構參數等于上述蓋板和基片的化學發光流通池芯片。
實施例2基片1玻璃陽模板制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高純水進行超聲波清洗(各10分鐘)。然后進行真空鍍膜，鍍上150nm的鉻膜，再進行感光膠涂敷PMER正性膠，600轉/分鐘，2分鐘，厚度1微米左右，在95℃下預烘半小時，冷卻，將帶有基片1設計圖的掩膜膠片(與玻璃流通池芯片所用掩膜反色)置于光刻膠上，紫外曝光90秒，其波長365nm，顯影2分鐘，然后再在100℃下烘半小時。在室溫下用鉻膜刻蝕液，其中硫酸鈰∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升，腐蝕鉻膜，然后用水沖洗干凈。用0.4MHF/0.4MNH4F腐蝕硼硅玻璃，腐蝕速度為6微米/小時。刻蝕二十個小時后，水洗，丙酮洗，用鉻膜刻蝕液除去鉻膜。即為帶有凸形微通道圖形的基片1陽模。通道寬度上底360微米，下底600微米，高度120微米，從交叉口O至出口C通道長為23厘米。
本體聚合合成PMMA芯片基片1將提純后的甲基丙烯甲脂與引發劑，一般為過氧化苯甲酰或偶氮二異丁氰，按1000∶5混合后，在85-90℃預聚合50分鐘左右，迅速冷卻至室溫，真空脫氣30分鐘，然后澆鑄到步驟(1)的陽模上，在45℃聚合12小時，然后升溫至95℃聚合2小時，緩慢冷卻至40℃左右后脫模，得PMMA流通池芯片基片1，通道尺寸對應于陽模板。
基片2玻璃陽模板制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高純水進行超聲波清洗各10分鐘。然后進行真空鍍膜，鍍上150nm的鉻膜，再進行感光膠涂敷PMER正性膠，600轉/分鐘，2分鐘，厚度1微米左右，在95℃下預烘半小時，冷卻，將帶有基片2設計圖的掩膜膠片與玻璃流通池芯片所用掩膜反色置于光刻膠上，紫外曝光90秒，其波長365nm，顯影2分鐘，然后再在100℃下烘半小時。在室溫下用鉻膜刻蝕液，其中硫酸鈰∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升，腐蝕鉻膜，然后用水沖洗干凈。用0.4MHF/0.4MNH4F腐蝕硼硅玻璃，腐蝕速度為6微米/小時。刻蝕二十個小時后，水洗，丙酮洗，用鉻膜刻蝕液除去鉻膜。即為帶有凸形微通道圖形的基片2陽模板。
本體聚合合成PMMA芯片基片2將提純后的MMA與引發劑，一般為過氧化苯甲酰或偶氮二異丁氰，按1000∶5混合后，在85-90℃預聚合50分鐘左右，迅速冷卻至室溫，真空脫氣30分鐘，然后澆鑄到步驟(3)的陽模上(微型不銹鋼柱放置于相應位置)，在45℃聚合12小時，然后升溫至95℃聚合2小時，緩慢冷卻至40℃左右后脫模，得PMMA流通池芯片基片2，通道尺寸對應于基片2陽模板。基片2也可用微型臺鉆打孔。
蓋板3的制作將模板換為光潔玻璃板，采用與本題聚合PMMA基片相同的方法合成蓋片。
最后鍵合將基片1、基片2與蓋板3對齊合攏，在110℃鍵合2小時，即成PMMA流通池芯片，通道寬度上底600微米，下底360微米，高度120微米，從螺旋通道交叉口至出口的通道長為23厘米。
實施例3基片1玻璃陽模板制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高純水進行超聲波清洗各10分鐘。然后進行真空鍍膜，鍍上150nm的鉻膜，再進行感光膠涂敷PMER正性膠，600轉/分鐘，2分鐘，厚度1微米左右，在95℃下預烘半小時，冷卻，將帶有基片1設計圖的掩膜膠片與玻璃流通池芯片所用掩膜反色置于光刻膠上，紫外曝光90秒，其波長365nm，顯影2分鐘，然后再在100℃下烘半小時。在室溫下用鉻膜刻蝕液，其中硫酸鈰∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升，腐蝕鉻膜，然后用水沖洗干凈。用0.4MHF/0.4MNH4F腐蝕硼硅玻璃，腐蝕速度為6微米/小時。刻蝕20小時后，水洗，丙酮洗，用鉻膜刻蝕液除去鉻膜。即為帶有凸形微通道圖形的基片1陽模。通道寬度上底360微米，下底600微米，高度120微米，從交叉口O至出口C通道長為23厘米。
本體聚合合成PDMS芯片基片1將PDMS單體與引發劑(Sylgard184，Dow Coming，Midland，MI)按重量比10∶1混合，澆注于步驟(1)的陽模板上，在65℃聚合1小時左右，冷卻，剝離模板即得PDMS流通池芯片基片1。
基片2玻璃陽模板制作玻璃板首先在煮沸的H2SO4∶H2O2(4∶1)中清洗，再依次用丙酮、酒精、高純水進行超聲波清洗各10分鐘。然后進行真空鍍膜，鍍上150nm的鉻膜，再進行感光膠涂敷(PMER正性膠，600轉/分鐘，2分鐘，厚度1微米左右)，在95℃下預烘半小時，冷卻，將帶有基片2設計圖的掩膜膠片(與玻璃流通池芯片所用掩膜反色)置于光刻膠上，紫外曝光90秒(波長365nm)，顯影2分鐘，然后再在100℃下烘半小時。在室溫下用鉻膜刻蝕液(硫酸鈰∶高氯酸∶水＝50克∶15毫升∶300毫升)腐蝕鉻膜，然后用水沖洗干凈。用0.4MHF/0.4MNH4F腐蝕硼硅玻璃，腐蝕速度為6微米/小時。刻蝕20小時后，水洗，丙酮洗，用鉻膜刻蝕液除去鉻膜。即為帶有凸形微通道圖形的基片2陽模板。
本體聚合合成PDMS芯片基片2將PDMS單體與引發劑(Sylgard184，Dow Coming，Midland，MI)按重量比10∶1混合，澆注于步驟(3)的陽模板上(微型不銹鋼柱置于相應位置)，在65℃聚合1小時左右，冷卻，剝離模板即得PDMS基片2，通道尺寸對應于基片2陽模板。基片2也可用微型臺鉆打孔。
蓋板3制作將模板換為光潔玻璃板，采用與本題聚合PPDMS基片相同的方法合成蓋片。
最后鍵合基片1、基片2與蓋板3用乙醇洗干凈，用氬氣吹干，放于空氣等離子器中氧化1分鐘后，立即將兩片合攏，蓋片與基片即牢固地結合在一起，制成PDMS流通池芯片，或利用PDMS材料的粘性室溫下加一定壓力進行可逆鍵合，即成PMMA流通池芯片，通道寬度上底600微米，下底360微米，高度120微米，從螺旋通道交叉口O至出口C的通道長為23厘米。
使用實施例1所制作的玻璃流通池進行發光分析實驗。體系為KHSO4/CoSO4，測定物質為熒光性有機化合物(如圖2)。所用的發光反應體系可以參考相關的文獻(J.-M.Lin，M.Yamada，Chemiluminescent reaction of fluorescent organic compounds withKHSO5using cobalt(II)as catalyst and its first application to molecularimprinting，Anal.Chem.，2000，72，1148-1155)。
使用該微芯片流通池所得靈敏度基本與目前通用的管式螺旋型流通池相同，測得熒光性化合物的檢測限如表1所示。表1采用圖2的流動注射化學發光體系測定熒光性有機化合物的結果有機化合物檢測限(M)(S/N＝3)芘 5×10-81-硝基芘 2×10-8羅丹明6G 1×10-8菲 7×10-8
權利要求1.一種發光分析用流動注射化學發光流通池芯片，包括基片(1)、(2)和蓋板(3)；其特征在于在一基片(1)上設流通池通道槽(4)，在流通池通道槽(4)的兩端分設進液口(7)和排液口(6)；在另一基片(2)上設有進液通道槽(5)及與其相連的進液孔(7′)；將基片(1)上的進液口(7)與基片(2)上的進液孔(7′)相對后，再將基片(1)和基片(2)及其上的蓋板(3)固定成一芯片。
2.如權利要求1所述的發光分析用流動注射化學發光流通池芯片，其特征在于所述的基片(1)上的進液口(7)至少為一個，且其為盲孔。
3.如權利要求1所述的發光分析用流動注射化學發光流通池芯片，其特征在于所述的基片(2)上的進液孔(7′)至少為一個。
4.如權利要求1所述的發光分析用流動注射化學發光流通池芯片，其特征在于所述的基片(2)上的進液通道槽(5)至少為兩條。
5.如權利要求1或4所述的發光分析用流動注射化學發光流通池芯片，其特征在于在任一進液通道槽(5)上還與至少一進液通道槽(5)相連。
6.如權利要求1所述的發光分析用流動注射化學發光流通池芯片，其特征在于所述的進液通道槽(5)為螺旋槽、直線槽、曲線槽、折線槽、直線與曲線和/或折線相連的槽、曲線與曲線相連的槽、曲線與折線相連的槽及曲線與直線和折線相連的槽/中的一種。
7.如權利要求1所述的發光分析用流動注射化學發光流通池芯片，其特征在于所述的流通池通道槽(4)為螺旋槽、直線槽、曲線槽、折線槽、直線與曲線和/或折線相連的槽、曲線與曲線相連的槽、曲線與折線相連的槽及曲線與直線和折線相連的槽/中的一種。
8.如權利要求1所述的發光分析用流動注射化學發光流通池芯片，其特征在于所述的基片(1)、(2)和蓋板(3)的材料選自玻璃、聚甲基丙稀酸甲脂或者聚二甲基硅氧烷 透明性高聚物。
專利摘要本實用新型涉及一種發光分析用流動注射化學發光流通池芯片，該芯片是由三片組成，其中一基片刻設流通池通道槽，在流通池通道槽的兩端分設進液口和排液口，另一基片上刻設進液通道槽及與其相連的進液孔，將兩基片的進液口與進液孔相對后，再將兩基片及蓋板固定形成芯片；本實用新型的制作工藝簡單、成本低、體積小、牢固穩定，易于微型化，且化學試劑消耗量少；特別是采用高分子材料制作流通池后，更易實現批量生產。
文檔編號G01N21/64GK2549458SQ0223806
公開日2003年5月7日 申請日期2002年7月1日 優先權日2002年7月1日
發明者林金明, 蘇榮國 申請人:中國科學院生態環境研究中心