专利名称：一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法
技术领域：
本发明涉及到轮廓仪、扫描电镜、电渗流测定法和迁移时间的相对标准偏差测定技术，特别提供了一种塑料芯片一聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法。
背景技术：
自从芯片实验室(Lab-on-a-chip)在九十年代初出现以来，玻璃就成为微流控芯片制作中的主导材料(J.Chromatogr.593(1992)253；Science 261(1993)895)。这主要是因为玻璃的制作方法在半导体工业中已经发展成熟，而且玻璃表面的性质和衍生方法也已经研究清楚。玻璃的绝缘性、光透性以及表面电荷分布等性质使其在微流控体系中具有很大的吸引力，但其高昂的制作费用驱使生产者将目光投向其他材料，如塑料等(Electrophoresis，21(2000)12)。塑料的成本很低，制作工艺也要比玻璃简化许多，可以制作具有不同截面轮廓的通道，特别是塑料的种类很多，可以根据实际需要选取不同材料的塑料，以满足不同应用的需求。
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)因其优良的表面及透光性，在微流控芯片中已经有很多应用，但对以聚甲基丙烯酸甲酯制作的微流控芯片，目前只有少量文献对其通道轮廓及光滑度进行了测试。文献(Sensors and ActuatorsB，75(2001)142)对其通道横截面轮廓进行了检测；文献(Analytica ChimicaActa，470(2002)87)对其通道内壁进行了检测。由于缺乏统一的检测标准，对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的使用造成一定的困扰。

发明内容
本发明的目的在于提供一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法，该方法可全面、准确地用于不同实验室、不同厂家生产的注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的产品评价，对注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的产品质量实施普查。
本发明提供了一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法，其特征在于包括对注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道的横截面轮廓测定、表面光洁度测定、表面电荷分布测定和化学性质确定。
本发明提供的注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法中，所述的对注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道的横截面轮廓测定是采用轮廓仪测定。轮廓仪取样长度最好在0.2mm-0.5mm之间，评定长度在0.4mm～0.8mm之间，测量速度最好为0.8～1.2mm/s。通道的截面应为倒置近似梯形结构，尺寸范围应为70～150μm(上顶)×50～80μm(下底)×10～30μm(深)。
本发明提供的注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法中，所述的对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道表面的光洁度是采用扫描电镜测定，扫描电镜的放大倍数最好在100-400之间。微流控芯片通道表面的光洁度应在为3.2～6.0μm之间。
本发明提供的注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法中，所述的对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道表面的电荷分布是采用电渗流测定法来检测，即通过电流监控的方法进行测定，其过程如下
在芯片分离通道两端的储液池内分别加入等量的不同浓度的电泳缓冲液，缓冲液浓度差异在5％以上，在分离通道两端串联一个电阻，加上电压后，记录该串联电阻上电流变化所需时间，以此时间作为中性物质在通道内的迁移时间，由此得出微通道内的电渗流大小和方向。
该方法中，在低pH值时，微通道内的电渗流比较小，一般为0.5～1.0×10-4cm2/(Vs)；随着pH值的增加，电渗流也逐渐增大，在pH值为7.0以上时达到一个平台，一般在3.0～4.0×10-4cm2/(Vs)之间；整条曲线一般为近似S形。
电渗是一种液体相对于带电的管壁移动的现象。电渗的产生和偶电层有关，它的大小包括方向是由微通道内壁的电荷分布决定的，由于用作微流控芯片的聚甲基丙烯酸甲酯材料在生产过程中所加入的添加剂，以及表面基团氧化等原因，通道表面带负电，于是在贴近微通道内壁的液体表面形成了一个和表面电荷异号的偶电层。在高压电场作用下，由偶电层中水合阳离子或质子所引起的流体朝负极方向的运动就形成了电渗流。电渗流是微流控芯片中主要的驱动力，它可以控制组分的迁移速度和方向，进而影响分离效率和重现性。在电流监测法中电泳缓冲液最好选用pH值在3～11之间，浓度在5～20mM之间的磷酸缓冲液。通过电流监测法可以测定不同pH值条件下微流控芯片通道内的电渗流大小，从而了解通道表面内壁的电荷性质。
本发明提供的注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法中，所述的对注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道的迁移时间相对标准偏差的测定最好选用激发波长为500～550nm的罗丹明系列染料，如罗丹明B作为标样；电泳缓冲液最好选用含有1mM～50mM SDS(十二烷基硫酸钠)的100mM的Tris-硼酸缓冲液。对于含有多条相同通道的芯片，最好分别测定在同一芯片上通道的迁移时间相对标准偏差，和在不同芯片上相对应位置的通道的迁移时间相对标准偏差。同一条通道的迁移时间的相对标准偏差应≤4.0％；同一芯片上不同通道之间的迁移时间的相对标准偏差应≤4.5％；不同芯片上相对应通道的迁移时间的相对标准偏差应≤5.0％；本发明提供了一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法的优点在于首次全面、客观、准确的对注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的产品质量进行了监控，从而避免了以往在注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的生产使用过程中，由于产品评价标准的缺乏所造成的混乱局面；对出自不同厂家的注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片进行产品质量检测的理想方法，并可成为统一的检测标准。


图1是注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道横截面的轮廓曲线；图2是注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道的扫描电镜图；图3是注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道在不同pH值下的电渗流值。
具体实施例方式实施例1轮廓仪取样长度在0.2mm～0.5mm之间，评定长度在0.4mm～0.8mm之间，测量速度为1mm/s，垂直放大倍数为1000，标尺为10μm/格；水平放大倍数为200，标尺为50μm/格，测得注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道横截面的轮廓曲线如图1所示。
实施例2注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片十字通道和分离通道的扫描电镜图如图2所示，放大倍数分别为100和400。
实施例3以pH值在3～11之间，浓度在5～20mM之间的磷酸缓冲液作为电泳缓冲液，在芯片分离通道两端的储液池内分别加入等量的不同浓度的电泳缓冲液，缓冲液浓度差异应在5％以上。测定不同pH时微通道内的电渗值，见附图3。
实施例4配置含有一定浓度的SDS的Tris-硼酸缓冲液(100mM，pH8.3)，以罗丹明B为样品，测定其在同一芯片上各条通道中的迁移时间，计算相对标准偏差(运行次数n≥5)，计算结果见表1。
表1 注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片迁移时间的相对标准偏差(同一芯片)

实施例5
测定罗丹明B在不同芯片相对应位置上的通道中的迁移时间，测定方法同实施例4，计算相对标准偏差(运行次数n≥5)。计算结果见表2。
表2 注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片迁移时间的相对标准偏差(不同芯片相对应位置的通道)

权利要求
1.一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法，其特征在于包括对注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道的横截面轮廓测定、表面光洁度测定、表面电荷分布测定和化学性质确定。
2.按照权利要求1所述注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法，其特征在于所述的对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道的横截面轮廓是采用轮廓仪测定。
3.按照权利要求1所述注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法，其特征在于所述的对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道表面的光洁度是采用扫描电镜测定，放大倍数为100～400。
4.按照权利要求1所述注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法，其特征在于所述的对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道表面的电荷分布是采用电渗流测定法来检测，即通过电流监控的方法进行测定，其过程如下在芯片分离通道两端的储液池内分别加入等量的不同浓度的电泳缓冲液，缓冲液浓度差异在5％以上，在分离通道两端串联一个电阻，加上电压后，记录该串联电阻上电流变化所需时间，以此时间作为中性物质在通道内的迁移时间，由此得出微通道内的电渗流大小和方向。
5.按照权利要求1所述注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法，其特征在于所述的对聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道的化学性质是采用迁移时间的相对标准偏差作为检测的方法；迁移时间相对标准偏差的测定采用激发波长为500～550nm的罗丹明系列染料，电泳缓冲液采用含有1mM～50mM SDS(十二烷基硫酸钠)的80～150mM的Tris-硼酸缓冲液。
全文摘要
本发明提供了一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法，其特征在于包括对注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片通道的横截面轮廓测定、表面光洁度测定、表面电荷分布测定和化学性质确定。本发明提供了一种注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的质量检测方法的优点在于首次全面、客观、准确的对注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的产品质量进行了监控，从而避免了以往在注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片的生产使用过程中，由于产品评价标准的缺乏所造成的混乱局面；对出自不同厂家的注塑型聚甲基丙烯酸甲酯微流控芯片进行产品质量检测的理想方法，并可成为行业标准。
文档编号G01N35/00GK1632591SQ200310119500
公开日2005年6月29日 申请日期2003年12月25日 优先权日2003年12月25日
发明者王辉, 戴忠鹏, 王利, 白吉玲, 林炳承 申请人:中国科学院大连化学物理研究所