一种用于病毒电阻抗实时监测的微流控芯片

技术领域

本发明涉及一种微流控芯片，特别涉及一种用于病毒电阻抗实时监测的微流控芯片，属于微流控芯片技术领域。

背景技术

当前冠状病毒的检测方法主要有核酸检测法和抗体检测法。核酸检测过程包括标本处理、核酸提取、PCR检测等多个步骤，平均检测时间长，需要2-3个小时。它直接对采集标本中的病毒核酸进行检测，特异性强，敏感度相对较高，是当前主要的检测手段，抗体检测是对人体血液中的抗体水平进行检测，存在检测的窗口期，可用于对核酸检测阴性的病例进行辅助诊断，也可以对病例进行排查筛查，但是不能代替核酸检测方法，总的来说，核酸检测法的准确性较高但检测时间长，抗体检测只能用于辅助检测，因此，急需一种新型的、快速的、精准的冠状病毒检测方法。由于冠状病毒感染性的主要决定因素是S蛋白，它与宿主细胞上的膜受体结合，介导病毒和细胞膜融合，因此可以考虑通过检测被冠状病毒感染的细胞来检测病毒。

生物阻抗谱(BioimpedanceSpectroscopy,BIS)技术通过检测样本的介电特性与交流电场激励信号的关系，实现冠状病毒的实时检测。这种检测方法具有免标记、操作简单、检测速度快等优点。BIS技术通过对检测样本进行扫频获得样本的阻抗谱，从而分析样本的成分，检测其是否含有感染冠状病毒的细胞。然而，BIS在冠状病毒的检测过程中存在两方面问题：一是样本中感染冠状病毒细胞的浓度影响BIS的测量结果，从而影响对样本成分的分析；二是冠状病毒寄宿在宿主细胞中，必须使用超高频激励信号穿透细胞膜，才能检测出是否被病毒寄生，然而，超高频BIS对检测芯片和外围电路都有极高的要求。针对以上两点问题，提出一种使用超高频阻抗谱(uf-BIS)的方法来实现新冠病毒的实时检测。对可能感染冠状病毒的细胞先采用介电泳进行富集操作，再对富集得到的细胞进行uf-BIS检测的方案，实现实时的冠状病毒检测。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于病毒电阻抗实时监测的微流控芯片，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种用于病毒电阻抗实时监测的微流控芯片，所述微流控芯片由芯片基体、屏蔽电极圈、传感器阵列和屏蔽电极组成，所述芯片基体的上表面包含储液槽、屏蔽电极圈槽和圆电极槽，所述屏蔽电极圈槽和圆电极槽内嵌于储液槽，所述芯片基体的下表面包含条状电极槽和屏蔽电极槽，所述传感器阵列由圆电极与条状电极相连而成。

作为本发明的一种优选技术方案，所述储液槽的数量为六组，且六组所述储液槽的形状相同，六组所述储液槽均匀分布于芯片基体的上表面。

作为本发明的一种优选技术方案，所述屏蔽电极圈的数量为六组，且六组所述屏蔽电极圈完全相同，六组所述屏蔽电极圈均匀分布于对应储液槽的屏蔽电极圈槽的内部。

作为本发明的一种优选技术方案，所述圆电极与条状电极分别与对应的圆电极槽和条状电极槽连接。

作为本发明的一种优选技术方案，位于两侧的两个所述条状电极为富集电极，位于中间的一个所述条状电极为检测电极。

作为本发明的一种优选技术方案，所述圆电极的直径与条状电极的直径均为10μm。

作为本发明的一种优选技术方案，所述屏蔽电极通过粘接剂和密封剂与屏蔽电极槽与连接，所述屏蔽电极与屏蔽电极圈在芯片基体的内部相连，且所述屏蔽电极在芯片基体的内部接地。

作为本发明的一种优选技术方案，所述检测电极通过基板表面沉积的金属导线与外接阻抗分析仪相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

1、本发明在一块芯片上，实现了病毒感染细胞的富集与实时监测，将原本长耗时，多步骤的病毒检测过程缩短到几分钟，单步骤提升了检测效率。

2、本发明对被病毒感染的细胞进行实时监测，避免了传统采样方法转移或者处理细胞过程中病毒或者细胞的死亡，大大提升了病毒检测的准确率。

3、本发明具有六个储液槽，可同时注入多种检测液进行病毒的检测，增加了病毒检测的可靠性。

4、本发明的检测电极直接与外部阻抗分析仪相连，可实时观察被病毒感染细胞的状态，拥有一定的科研价值。

5、本发明使用超高频检测，在富集电极与检测电极周围分布了屏蔽电极，提高了检测的准确率。

附图说明

图1为本发明病毒实时监测微流控芯片的立体图1；

图2为本发明病毒实时监测微流控芯片的立体图2；

图3为本发明手病毒实时监测微流控芯片芯片基体部分的立体图1；

图4为本发明手病毒实时监测微流控芯片芯片基体部分的立体图2；

图5为本发明手病毒实时监测微流控芯片芯片传感器阵列部分的立体图。

图中：1、芯片基体；2、屏蔽电极圈；3、传感器阵列；4、屏蔽电极；5、储液槽；6、屏蔽电极圈槽；7、圆电极槽；8、条状电极槽；9、屏蔽电极槽；10、圆电极；11、条状电极；12、富集电极；13、检测电极。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1-5，本发明提供了一种用于病毒电阻抗实时监测的微流控芯片的技术方案：

根据图1-5所示，微流控芯片由芯片基体1、屏蔽电极圈2、传感器阵列3和屏蔽电极4组成，芯片基体1的上表面包含储液槽5、屏蔽电极圈槽6和圆电极槽7，屏蔽电极圈槽6和圆电极槽7内嵌于储液槽5，芯片基体1的下表面包含条状电极槽8和屏蔽电极槽9，传感器阵列3由圆电极10与条状电极11相连而成。

根据图1和图5所示，储液槽5的数量为六组，且六组储液槽5的形状相同，六组储液槽5均匀分布于芯片基体1的上表面，屏蔽电极圈2的数量为六组，且六组屏蔽电极圈2完全相同，六组屏蔽电极圈2均匀分布于对应储液槽5的屏蔽电极圈槽6的内部，可同时注入多种检测液进行病毒的检测，增加了病毒检测的可靠性，圆电极10与条状电极11分别与对应的圆电极槽7和条状电极槽8连接，位于两侧的两个条状电极11为富集电极12，位于中间的一个条状电极11为检测电极13，圆电极10的直径与条状电极11的直径均为10μm，屏蔽电极4通过粘接剂和密封剂与屏蔽电极槽9与连接，屏蔽电极4与屏蔽电极圈2在芯片基体1的内部相连，且屏蔽电极4在芯片基体1的内部接地，检测电极13通过基板表面沉积的金属导线与外接阻抗分析仪相连，提高了检测的准确率，同时可实时观察被病毒感染细胞的状态，拥有一定的科研价值，实用性强。

具体使用时，本发明一种用于病毒电阻抗实时监测的微流控芯片，通过用软光刻法结合聚二甲硅氧烷(PDMS)制作成型芯片基体1，再通过粘结剂与密封剂依次圆电极10连接圆电极槽7，屏蔽电极4连接屏蔽电极槽9，富集电极12和检测电极13连接到条状电极槽8，通过粘结剂与密封剂将六组屏蔽电极圈2均匀分布于对应储液槽5的屏蔽电极圈槽6的内部，检测电极13通过芯片基体1表面沉积的金属导线与外接阻抗分析仪相连，注入检测液进行病毒的检测即可。

综上所述，本发明实现了病毒感染细胞的富集与实时监测，将原本长耗时，多步骤的病毒检测过程缩短到几分钟，单步骤提升了检测效率；以及对被病毒感染的细胞进行实时监测，避免了传统采样方法转移或者处理细胞过程中病毒或者细胞的死亡，大大提升了病毒检测的准确率；本发明具有六个储液槽，可同时注入多种检测液进行病毒的检测，增加了病毒检测的可靠性；通过检测电极直接与外部阻抗分析仪相连，可实时观察被病毒感染细胞的状态，拥有一定的科研价值；采用超高频检测，在富集电极与检测电极周围分布了屏蔽电极，提高了检测的准确率。

在本发明的描述中，需要理解的是，指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。