技术领域
[0001] 本实用新型属于生化分析仪器技术领域，具体涉及一种插拔式电泳微芯片。
背景技术
[0002] 电泳微芯片由微通道层和电极层两部分组成，在日常使用过程中，微通道层经常容易发生堵塞或
泄漏，特殊情况下电泳微芯片仅适用一次就要丢弃。由于微通道层和电极层是结合在一起，所以当微通道层无法正常工作时，微通道层和电极层都必须同时舍弃，然而电极层的制造工艺比较复杂，这是一种极大的浪费并且也是其应用不广泛的重要原因。
[0003] 微通道层通常由
光刻、
热压成型和热压键合工艺制作，既费时又昂贵。同时，用SU8或聚二甲基
硅氧烷(PDMS)材料制作的热压成型凸模板强度和粘结强度较弱，使用寿命短，无法长期使用。实用新型内容
[0004] 本实用新型所要解决的技术问题是针对上述
现有技术的不足，提供一种可通过简单地插拔来实现通道层的快速更换的基于PCB电极的插拔式电泳微芯片。
[0005] 为实现上述技术目的，本实用新型采取的技术方案为：
[0006] 一种插拔式电泳微芯片，其中：包括PCB检测电极层、U型夹和
微通道板；所述PCB检测电极层包括安装在其检测面的检测电极，所述U型夹固定安装在检测电极上方，所述检测电极位于靠近U型夹开口端一侧；所述U型夹包括一体成型的连接板和两个侧棱板且两个侧棱板
水平设置，两个所述侧棱板与连接板围成的开口
角度沿着两个侧棱板自由端的方向向相互远离的两边扩大，两个侧棱板内侧面上均开设有止动凸起；所述微通道层可沿U型夹开口端插入或拔出，所述微通道层与U型夹
接触面的角度与侧棱板内侧面倾斜角度一致，两个侧棱板的内侧面以及止动凸起组成固定结构，防止微通道层在竖直方向和水平方向上的位移；
[0007] 所述微通道板包括上层板和下层板，所述上层板中刻有两条交叉连通的微通道，一条微通道两端分别连接第一蓄液池和第二蓄液池，另一条微通道两端分别连接第三蓄液池和第四蓄液池，四个蓄液池穿出上层板，所述上层板和下层板热压键合，所述下层板与检测电极接触。
[0008] 为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：
[0009] 上述的检测电极包括
信号发射电极、
接地电极以及信号接收电极，所述信号发射电极和信号接收电极分别位于接地电极两侧。
[0010] 上述的PCB检测电极层与U型夹通过
螺栓固定连接。
[0011] 上述的U型夹的连接板与两个侧棱板连接处均开设有竖直方向的柔性孔。
[0012] 上述的止动凸起上表面与侧棱板上表面齐平，且两个侧棱板上的止动凸起位于对称
位置。
[0013] 上述的微通道板的材料为PMMA、PE、PC、PDMS有机材料。
[0014] 本实用新型的有益效果；
[0015] 1)大大提高其可维护性，当微芯片发生堵塞或者泄露时，无需切断检测
电路与微芯片电极上的
连接线，只需通过快速插拔的方式即可完成更换操作。整个操作过程方便快捷，完全不需要专业的操作人员。
[0016] 2)大大降低维护成本，当微芯片发生堵塞或者泄露时，只需通过快速插拔的方式即可完成更换操作。由于本
专利中采用的是通道层与电极层相分离的插拔式结构，其更换的仅仅是通道层；而传统电泳微芯片需要更换整个微芯片(包含电极层与通道层)。电极层的制作成本通常远高于通道层，本专利使得电极层可反复使用，大大降低了维护成本。
[0017] 3)本实用新型采用了一种基于金属阳模的微通道层制作工艺，以及采用了PCB电极作为检测电极，避免了复杂的光刻、金属沉积和溅射等微加工工艺，尽可能地降低了微芯片的制造成本。
附图说明
[0018] 图1是本实用新型插拔式电泳微芯片的组装示意图；
[0019] 图2是本实用新型电泳微芯片通道结构示意图；
[0020] 图3是本实用新型电泳微芯片的检测原理示意图；
[0021] 图4是本实用新型电泳微芯片PCB电极层结构示意图；
[0022] 图5是本实用新型图4中的I-I局部放大图；
[0023] 图6是本实用新型所采取的一种简易微芯片制作工艺示意图；
[0024] 图7是本实用新型实验验证部分通道层与电极层的安装偏移示意图；
[0025] 图8是本实用新型实验验证部分通道层与电极层在不同偏移量下的离子检测检测性能实验结果折线图。
[0026] 附图标记为：PCB检测电极层1、U型夹2、微通道板3、检测电极4、信号发射电极4-1、接地电极4-2、信号接收电极4-3、止动凸起5、第一蓄液池6、第二蓄液池7、第三蓄液池8、第四蓄液池9、柔性孔10。
具体实施方式
[0027] 以下结合附图对本实用新型的
实施例作进一步详细描述。
[0028] 如图1所示，本实用新型为一种基于PCB电极的插拔式电泳微芯片，其中：包括PCB检测电极层1、U型夹2和微通道板3；所述PCB检测电极层1包括安装在其检测面的检测电极 4，所述U型夹2固定安装在检测电极4上方，所述检测电极4位于靠近U型夹2开口端一侧；所述U型夹2包括一体成型的连接板和两个侧棱板且两个侧棱板水平设置，两个所述侧棱板与连接板围成的开口角度沿着两个侧棱板自由端的方向向相互远离的两边扩大，两个侧棱板内侧面上均开设有止动凸起5；所述微通道板3可沿U型夹2开口端插入或拔出，所述微通道板3与U型夹2接触面的角度与侧棱板内侧面倾斜角度一致，两个侧棱板的内侧面以及止动凸起5组成固定结构，防止微通道板3在竖直方向上的位移；
[0029] 所述微通道板3包括上层板和下层板，所述上层板中刻有两条交叉连通的微通道，一条微通道两端分别连接第一蓄液池6和第二蓄液池7，另一条微通道两端分别连接第三蓄液池8 和第四蓄液池9，四个蓄液池穿出上层板，所述上层板和下层板热压键合，所述下层板与检测电极接触。
[0030] 实施例中，检测电极4包括信号发射电极4-1、接地电极4-2以及信号接收电极4-3，所述信号发射电极4-1和信号接收电极4-3分别位于接地电极4-2两侧。
[0031] 实施例中，PCB检测电极层1与U型夹2通过螺栓固定连接。
[0032] 实施例中，U型夹2的连接板与两个侧棱板连接处均开设有竖直方向的柔性孔10。
[0033] 实施例中，止动凸起5上表面与侧棱板上表面齐平，且两个侧棱板上的止动凸起5位于对称位置。
[0034] 实施例中，微通道板3的材料为PMMA、PE、PC、PDMS有机材料。
[0035] 一种基于PCB电极的插拔式电泳微芯片的微通道板的制造方法，包含以下步骤：
[0036] 步骤一：采用LIGA制备工艺，利用高
精度数控机床以及镜面电火花机制备包含凸起微通道结构的金属阳模板；
[0037] 步骤二：采用热压成型工艺，将PMMA有机材料在0.6MPa压
力与103℃
温度下压在金属阳模上，实现微通道从金属阳模到有机材料的复制；
[0038] 步骤三：将制得的包含微通道的上层板和下层板浸入去离子水中，用
超声波清洗机进行多次清洗；
[0039] 步骤四：用
等离子体处理机对上述清洗过的两片有机材料板进行
表面处理，以提高它们的表面活性，易于粘接；
[0040] 步骤五：将两
块有机材料板叠放在一起，在90℃的温度与0.6MPa的压力下，通
过热压键合形成所需的微通道板3。
[0041] 本实用新型的检测方法如下：
[0042] 1)芯片安装：将微电泳芯片的微通道板缓慢插入U型槽中，插入高压电极，连接检测电极；
[0043] 2)检测准备：将电泳微芯片放置在水平
台面上，采用注射
泵或者其它液体注入方法将去离子水缓慢注入微芯片中，清洗竖直方向微通道；注入缓冲液，清洗水平方向微通道；
[0044] 3)进样：在第一蓄液池与第二蓄液池端口施加高
电压，待测小颗粒在
电渗流力与电泳力的作用下充满整个竖直管道；
[0045] 4)分离：在第三蓄液池与第四蓄液池端口施加高电压，十字交叉口位置的待测小颗粒在电渗流力与电泳力的作用下前移并分离；
[0046] 5)检测：当分离成段的待测小颗粒到达检测区，采用C4D或者其它检测方法实时检测出待测物；
[0047] 6)清洗：检测完毕后，采用
注射泵或者其它液体注入方法将去离子水缓慢注入微芯片的通道中，多次清洗。
[0048] 为了评估本实用新型中的电泳微芯片的检测性能，进行了两组实验：检出限(Limit of Detection,LOD)测试与重复性测试。
[0049] 实验条件如下：缓冲液是20mM MES/His–0.7mM 18-crown-6；待测样品是：K+、Na+、 Li+的混合溶液；进样电压500V；分离电压1000V；检测信号
频率800kHz，幅值5Vpp。
[0050] K+、Na+、Li+的
检测限(LOD)，K+、Na+、Li+的LOD分别约为20μM、25μM、40μ M。
[0051] 对500μM K+、Na+、Li+进行了5次重复性测试，其重复性检测性能结果如表1所示。
[0052] 表1重复性检测性能
[0053]
[0054]
[0055] 采用本实用新型所描述的方法分别制作了6块微芯片，并对芯片进行了编号。依次使用包括微通道层和PCB板在内的6个微芯片进行电泳实验。实验条件如下：运行缓冲区
溶剂为 20mM MES/His-0.7mM 18-crown-6。去离子水和运行缓冲液的注入速度和时间分别为0.1ml min-1和20min/次。此外运行缓冲元件、去离子水注入速度和时间以及缓冲注入速度和时间等影响因素各组保持一致，试验结果如下所示：
[0056] 表2微芯片使用寿命
[0057]
[0058] 如图8所示，
对电极层与通道层之间的安装偏差对检测性能的影响，实验结果如图8所示，从图中可知当偏移量处于±0.5mm之间时，测出的K+、Na+、Li+三种离子的最大峰高可维持在最大值的90％以内，此验证实验证实了本方案的可行性。
[0059] 以上仅是本实用新型的优选实施方式，本实用新型的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本实用新型思路下的技术方案均属于本实用新型的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型原理前提下的若干改进和润饰，应视为本实用新型的保护范围。
