一種用于富集微生物氣溶膠的微流控芯片及其制備方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及生物芯片領域，具體地說，特別涉及到一種用于富集微生物氣溶膠的微流控芯片及其制備方法。
【背景技術】
[0002]微生物氣溶膠對人類的生命健康有極大影響，全球因微生物氣溶膠引起的呼吸道感染率高達20%，世界上約有五百多種致病菌，經(jīng)氣溶膠傳播的至少有一百多種。我國疾病感染亦以呼吸道感染率最高。曾肆虐全球的非典型肺炎(又名SARS病毒)就是最典型的微生物氣溶膠傳播，以后相繼出現(xiàn)的禽流感、甲型流感以及目前還在局部地區(qū)肆虐的手足口病等流行病、傳染病，都是微生物氣溶膠在作祟。
[0003]我國急需建立一個便捷、快速、準確的微生物氣溶膠懸浮顆粒監(jiān)測方法，并制定科學的工作環(huán)境評估體系，配套設置危險閾值。該體系的建立可及時發(fā)現(xiàn)各種工作、生活場所中可能存在的微生物氣溶膠污染物，采取有效控制措施，避免相關從業(yè)人員健康受到威脅，從而保證充足的勞動力維持行業(yè)可持續(xù)發(fā)展。同時，可以通過分析不同來源不同粒徑的微生物氣溶膠的組成，提出污染的產(chǎn)生和積累機理，為探討應對控制方案提供科學依據(jù)。
[0004]微流控技術是一種針對極微量的流體進行操控的技術。微流控芯片上微米級的通道具有相對較大的比表面積和較短的擴散距離，因而能顯著加快樣品捕獲采集、分析速度，提高檢測效率，比傳統(tǒng)方法大大節(jié)省樣品和試劑。1998年，美國哈佛大學Whitesides研究組提出了軟蝕刻的概念，并應用于微流控芯片制造，完善了基于聚二甲基硅氧烷的微流控芯片制作技術。2000年，Quake研究組在此基礎上發(fā)明了多層軟蝕刻技術，成功的在PDMS芯片上整合了可快速、準確控制流體流動的微型氣動閥，實現(xiàn)了芯片上高密度流體運動的控制。對于微量生物樣品的操控、處理及檢測，微流控技術是非常有效的手段。
[0005]現(xiàn)有的氣體樣品收集裝置存在體積大，后續(xù)樣品處理過程復雜等缺點。因此，亟需開發(fā)一種新型的微生物氣溶膠樣品采集微流控芯片，這類芯片制備簡單、流程較少、成本低且富集效率高。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有技術中的不足，提供一種用于富集微生物氣溶膠的微流控芯片及其制備方法，以解決上述問題。
[0007]本發(fā)明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現(xiàn):
[0008]—種用于富集微生物氣溶膠的微流控芯片，包括用作于基材的光學透明材料，以及位于所述光學透明材料內(nèi)的雙螺旋型通道結(jié)構(gòu)；所述雙螺旋型通道包括雙螺旋通道進口、雙螺旋通道出口、雙螺旋通道主體和魚骨形結(jié)構(gòu);所述雙螺旋通道主體呈雙螺旋型分布于基材內(nèi)部，雙螺旋通道主體的兩端分別通過雙螺旋通道進口或雙螺旋通道出口與外部連通，在所述雙螺旋通道主體設有魚骨形結(jié)構(gòu)，所述魚骨形結(jié)構(gòu)沿雙螺旋通道主體的內(nèi)壁均勻分布于螺旋型通道上方。
[0009]進一步的，所述雙螺旋型通道的寬度為10-1000μπι，螺旋內(nèi)半徑為100-5000m，外半徑為500-25000μπι，高度為10-300μπι，螺旋圈數(shù)為1-5圈，進出口直徑為1000-4000μπι。
[0010]進一步的，所述魚骨形結(jié)構(gòu)由兩個平行四邊形拼接而成，角度為30-150°，寬度為50-300μηι，高度為10-300μηι，魚骨形結(jié)構(gòu)沿雙螺旋通道均勾分布，分布距離為100-2000μηι。[0011 ] 進一步的，所述雙螺旋通道進口為順時針方向，雙螺旋通道出口為逆時針方向。
[0012]進一步的，所述雙螺旋型通道結(jié)構(gòu)的中間連接處采用圓弧形結(jié)構(gòu)連接過度。
[0013]進一步的，所述雙螺旋通道進口、雙螺旋通道出口和中間連接處不分布魚骨形結(jié)構(gòu)。
[0014]—種用于富集微生物氣溶膠的微流控芯片的制備方法，所述制備方法包括如下步驟:
[0015]1)基片準備:將硅片清洗干凈后放入體積比為3:1的濃硫酸和30%雙氧水的混合液中，待硅片氧化后用氮氣吹開;將光刻膠經(jīng)甩膠機甩膠，在烘膠臺上前烘；
[0016]2)曝光和后烘:將設計好的雙螺旋通道掩模放置在甩涂好光刻膠的基片上，應用紫外曝光機曝光，之后在烘膠臺上后烘；
[0017]3)套刻:將后烘冷卻后的基片再次甩涂光刻膠并軟烘，將設計好的魚骨形結(jié)構(gòu)掩模放置在基片上，并應用顯微鏡將魚骨形結(jié)構(gòu)掩模與基片上的雙螺旋通道對準，用紫外曝光機曝光，在烘膠臺上后烘；
[0018]4)顯影:將基片放入顯影液中顯影，用氮氣吹干；
[0019]5)堅模:將基片用烘膠臺加熱，形成硅片模具；
[0020]6)澆注:將聚二甲基硅氧烷單體及固化劑按質(zhì)量配比10:1混合均勻，倒在硅片模具上，在真空干燥箱中抽真空除氣泡并加熱固化，剝離聚二甲基硅氧烷；
[0021 ] 7)鍵合:將含有通道的聚二甲基硅氧烷芯片與無通道的空白聚二甲基硅氧烷芯片鍵合，形成具有微通道的微流控芯片。
[0022]—種用于富集微生物氣溶膠的微流控芯片的使用方法，所述使用方法包括如下步驟:
[0023]1)將所述微流控芯片的入口與大氣相通，微流控芯片的出口連接生物惰性導管，導管另一端與微型真空栗相連，通過微型真空栗使空氣樣品進入所述微流控芯片；
[0024]2)所述空氣樣品中的微生物樣品在芯片內(nèi)富集后，使用緩沖液沖刷通道，洗脫富集的微生物，進行檢測。
[0025]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0026]本發(fā)明的微流控芯片可用于富集微生物氣溶膠，其方法是利用收集氣體的動力裝置(如微栗)使空氣樣品進入雙螺旋芯片，進入雙螺旋通道的空氣樣品的層流狀態(tài)被魚骨形結(jié)構(gòu)打破，變?yōu)闊o序混流的狀態(tài)，空氣中的微生物在管道內(nèi)壁物理作用的條件下，粘附到管道內(nèi)壁上。然后用緩沖液將富集在通道內(nèi)的樣品洗脫，洗脫后的樣品可直接檢測也可直連通檢測微流控芯片，完成現(xiàn)場快速分析檢測。該芯片可外接微型栗，并與控制部分，操作系統(tǒng)整合，對空氣樣品的體積、流速，洗脫液的體積、流速進行控制。本發(fā)明設計的微流控芯片能高效、快速富集空氣中的各種微生物物質(zhì)。體積小，能有效與其他微型快速檢測裝置兼容。
【附圖說明】
[0027]圖1為本發(fā)明實施例微流控芯片結(jié)構(gòu)示意圖。
[0028]圖2為本發(fā)明實施例魚骨形結(jié)構(gòu)分布示意圖。
[0029]圖3為本發(fā)明實施例魚骨形結(jié)構(gòu)組成圖。
[0030]圖4為本發(fā)明的實驗裝置示意圖。
【具體實施方式】
[0031]為使本發(fā)明實現(xiàn)的技術手段、創(chuàng)作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結(jié)合【具體實施方式】，進一步闡述本發(fā)明。
[0032]參見圖1、圖2、圖3，本發(fā)明所述的一種用于富集微生物氣溶膠的微流控芯片，包括用作于基材的光學透明材料，以及位于所述光學透明材料內(nèi)的雙螺旋型通道結(jié)構(gòu);所述雙螺旋型通道包括雙螺旋通道進口 1、雙螺旋通道出口4、雙螺旋通道主體和魚骨形結(jié)構(gòu)2;所述雙螺旋通道主體呈雙螺旋型分布于基材內(nèi)部，雙螺旋通道主體的兩端分別通過雙螺旋通道進口或雙螺旋通道出口與外部連通，在所述雙螺旋通道主體設有魚骨形結(jié)構(gòu)，所述魚骨形結(jié)構(gòu)沿雙螺旋通道主體的內(nèi)壁均勻分布于螺旋型通道上方。
[0033]所述雙螺旋型通道的寬度為10-1000μπι，螺旋內(nèi)半徑為100-5000μπι，外半徑為500-25000μπι，高度為10-300μπι，螺旋圈數(shù)為1-5圈，進出口直徑為1000-4000μπι。
[0034]所述魚骨形結(jié)構(gòu)由兩個平行四邊形拼接而成，角度為30-150°，寬度為50-300μπι，高度為10-300μηι，魚骨形結(jié)構(gòu)沿雙螺旋通道均勻分布，分布距離為100-2000μηι。
[0035]所述雙螺旋型通道結(jié)構(gòu)的中間連接處3采用圓弧形結(jié)構(gòu)連接過度。所述雙螺旋通道進口、雙螺旋通道出口和中間連接處不分布魚骨形結(jié)構(gòu)。<