一种多通道电化学微流控测试卡的制作方法

1.本实用新型属于生物传感器领域，涉及一种电化学微流控检测卡。


背景技术：

2.目前市面上存在大量的针对人体指标测试的电化学试纸，但是大多数都是只能测试人体内的单一指标，即一滴血只能测试一个指标，想要在目前的电化学试纸条上实现一滴血测试多个指标，需要增加独立的反应通道和电极，这必然会极大改变传统的电化学试纸的结构和增加技术上的难点，并且吸血方式采用虹吸式的话，滴加待测样本，在保证样本流动路程最短的前提条件下如何将待测样本平均分配且同时进入到独立的反应通道内将是技术的难点，且通道之间不能连通，否则存在干扰将影响检测结果，这不仅需要打破传统电化学试纸的结构设计的思维，还需要在加样区进行一定的改进与发明。除此之外，目前的电化学试纸产品的测试需要单独外插code卡进行校准才能测试，这会增加测试的繁琐性或者code卡丢失导致无法进行测试。
3.与本发明相关的现有技术
4.现有技术一的技术方案：
5.目前的电化学试纸产品只能检测人体内的单项指标，即一滴血只能测试一项，电化学想一滴血测试多项指标的话首先就要解决增加独立反应通道，且待测样本在流动最短路程的前提条件下能够快速地平均分流同时到达反应通道内，每个通道内的样本量相等，通道之间不存在干扰，这是技术难点；且在测试前需要单独外插code卡进行校准后才能进行测试，这不仅增加了测试的繁琐性，也会增加code卡丢失造成无法进行测试的风险。
6.现有技术一的缺点：
7.1.无法实现一滴血测试多个指标；
8.2.测试需要单独外插code卡进行校准后才能测试，增加了测试的繁琐性和code丢失造成无法进行测试的风险，同时单独制作code卡也增加了成本；
9.3.银碳电极相对于金电极来说灵敏度不够，且没有金电极稳定，测试时间也比较长。


技术实现要素：

10.为了克服背景技术中的技术问题，本实用新型提出一种多通道电化学微流控测试卡，解决了现有技术中的问题。
11.本实用新型提供一种多通道电化学微流控测试卡，测试卡从下至上依次为，注塑基板、金电极电路、亲水膜。注塑基板通过注塑制成。金电极电路通过电镀和埋入的方式附着在注塑基板上。亲水膜贴在注塑基板上，注塑基板上具有多个反应通道，每个通道的反应药液根据检测项目分别配制好后点在相应的反应通道上，亲水膜、反应通道构成虹吸池。加样区周围具有多个反应通道，加样区包括小凹槽、阶梯状的槽，小凹槽位于阶梯状的槽的中部，每个阶梯状的槽的容积相同，阶梯状的槽两两之间具有凸起的挡板隔开，每个阶梯状的
槽只与小凹槽和各自的反应通道相通，同时阶梯状的槽将小凹槽和各自的反应通道隔断。
12.加样区为梅花结构。
13.金电极电路由测试接触点和通道电极组成，其中测试接触点与通道电极相连，检测各项指标的测试接触点的通道电极与检测各项指标的测试接触点对应。测试接触点与通道电极由金制成。
14.温敏电阻4焊接在温敏电阻通道电极上，code码识别电阻焊接在第2 通道电极上，项目识别电阻焊接在第5通道电极上。其中code码识别采用 code码识别电阻的阻值来进行识别，code码不同，电阻的阻值也就不同，采用code码与电阻值一一对应关系，每个code码(标准曲线)都会有一个特定的阻值与其对应。项目识别电阻与code码识别电阻类似，项目的组合方式通过项目识别电阻的阻值来识别，每一种组合方式跟识别的电阻值一一对应，即每一种测试项目组合的方式都会有一个特定的电阻值与其对应。一种多通道电化学微流控测试卡的制作方法，该步骤如下：
15.(1)将金电极通过电镀和埋入的方式附着到注塑成型的注塑基板上，根据所需反应通道数量决定设计的电极数量；
16.(2)将成型的微流控测试卡的每个反应通道进行等离子处理，使反应通道变成亲水性，方便后续加样的反应药液能够快速扩散均匀；
17.(3)根据不同项目的反应药液的配制比列分别进行反应药液的配制，不同项目的具体的配制方法和比例见实施例；
18.(4)将配制好的反应药液分别点在每个通道内，每个通道的点样量为2ul，点样完成后放进烘箱内进行烘干，烘干温度为50度，时间为20min；
19.(5)烘好之后，将亲水膜贴在相应的位置，贴合压紧；
20.(6)最后将温敏电阻、code码识别电阻和项目识别电阻焊接在相应的电极上，多通道电化学微流控测试卡就完成了。
21.有益效果：
22.1.独立的反应通道包围在加样区周围，这种结构不仅使样本流入到反应通道内的路程最短，而且流动路程相同可保证同时进入反应通道；其次，加样区为梅花结构，加样区内部设计成阶梯状的结构，使待测样本实现自动平均分流，保证进入每个反应通道的样本的量是相同的；最后每个阶梯状的槽之间是用凸起的挡板隔开，使其只与反应通道和加样区连通，成功阻断了反应通道和加样区的连接，避免了每个反应通道通过与加样区的连接导致相互干扰影响检测结果，实现一滴血可同时测试多个指标，且采血量少，样本流动路程短，加样方便。
23.2.任何项目无需单独插入code卡进行校准，简化了测试步骤，我们使用 code识别电阻根据电阻的阻值来区分不同批次的code码，这样不仅可以应对code码过多而识别困难的问题，还规避了用户在使用过程中code卡遗失而导致无法测试的风险；
24.3.本实用新型设计了一个项目识别电阻，根据电阻的阻值不同来进行识别该测试卡可以测试哪些项目，节约了成本，也解决了因组合种类过多而识别困难的问题，达到用户可以根据所需要测试的项目进行随意组合的效果。
25.4.本实用新型使用了温敏电阻，可以监测测试环境温度，从而进行温度补偿，达到所有项目的测试结果更加准确的效果。
26.5.本实用新型的金电极电路由金制成，不仅能够使检测时间缩短，而且极大地降低了红细胞压积(hct)对测试结果的影响，提高了检测结果的灵敏度、精密度及准确度。
附图说明
27.图1是本实用新型的以五通道为例的金电极电路示意图；
28.图2是本实用新型的以五通道为例的注塑基板示意图；
29.图3是本实用新型的以五通道为例的亲水膜示意图；
30.图4是本实用新型的以五通道为例的微流控制测试卡整体示意图；
31.图5是图2的加样区放大图；
32.图6是反应电流与血糖浓度关系的标准曲线数据图；
33.图7是反应电流与血糖浓度的标准曲线图；
34.图8是电化学微流控测试卡测试血糖浓度与大型生化仪的测试结果对比图；
35.图9是反应电流与尿酸浓度关系的标准曲线数据图；
36.图10是反应电流与尿酸浓度的标准曲线图；
37.图11是电化学微流控测试卡测试尿酸浓度与大型生化仪的测试结果对比图；
38.图12是反应电流与总胆固醇浓度关系的标准曲线数据图；
39.图13是反应电流与总胆固醇浓度关系的标准曲线图；
40.图14是电化学微流控测试卡测试总胆固醇浓度与大型生化仪的测试结果对比图；
41.图15是反应电流与酮体浓度关系的标准曲线数据图；
42.图16是反应电流与酮体浓度关系的标准曲线图；
43.图17是电化学微流控测试卡测试酮体浓度与大型生化仪的测试结果对比图；
44.图18是反应电流与甘油三酯浓度关系的标准曲线数据图；
45.图19是反应电流与甘油三酯浓度关系的标准曲线图；
46.图20是电化学微流控测试卡测试甘油三酯浓度与大型生化仪的测试结果对比图。
47.图中：1-金电极电路，1.1-测试接触点，1.2-第1通道电极，1.3-第2通道电极，1.4-第3通道电极，1.5-第4通道电极，1.6-第5通道电极，1.7-温敏电阻通道电极；2-注塑基板，2.1-第1反应通道，2.2-第2反应通道，2.3-第3 反应通道，2.4-第4反应通道，2.5-第5反应通道，2.6-阶梯状的槽，2.7-挡板，2.8-加样区，2.9-小凹槽，3-亲水膜；4-温敏电阻；5-code码识别电阻；6
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项目识别电阻。
具体实施方式
48.为了使本实用新型更清楚明白，下面通过本具体实施例对本实用新型的制作方法、结构、连接关系、实验测试数据进行详细的阐述，使本实用新型更清楚明白。
49.缩略语和关键术语定义：
50.code码：一批试纸条的反应电流与浓度之间的线性关系(比如：y＝kx b，这个公式就叫code码，也就是下文的标准曲线)。
51.一种多通道电化学微流控测试卡的制作方法，该步骤如下：
52.1.将金电极电路1通过电镀和埋入的方式附着到注塑成型的注塑基板2 上，根据所需反应通道数量决定设计的电极数量；
53.2.将成型的微流控测试卡的每个反应通道进行等离子处理，使反应通道变成亲水性，方便后续加样的反应药液能够快速扩散均匀；
54.3.根据不同项目的反应药液的配制比列分别进行反应药液的配制，不同项目的具体的配制方法和比例见实施例；
55.4.将配制好的反应药液分别点在每个通道内，每个通道的点样量为2ul，点样完成后放进烘箱内进行烘干，烘干温度为50度，时间为20min；
56.5.烘好之后，将亲水膜3贴在相应的位置，贴合压紧；
57.6.最后将温敏电阻4、code码识别电阻5和项目识别电阻6焊接在相应的电极上，多通道电化学微流控测试卡就完成了。
58.如图1-5所示，一种5通道电化学微流控测试卡，测试卡从下至上依次为：注塑基板2、金电极电路1、亲水膜3。注塑基板2通过注塑制成。金电极电路1由测试接触点1.1和通道电极组成，其中测试接触点1.1与通道电极相连，检测各项指标的测试接触点1.1的通道电极与检测各项指标的测试接触点1.1对应。测试接触点1.1与通道电极由金制成。金电极电路1通过电镀和埋入的方式附着到注塑基板2上。
59.第1通道电极1.2与第1反应通道2.1的测试接触点1.1相连接，第2通道电极1.3与第2反应通道2.2的测试接触点1.1相连接，第3通道电极1.4 与第3反应通道2.3的测试接触点1.1相连接，第4通道电极1.5与第4反应通道2.4的测试接触点1.1相连接，第5通道电极1.6与第5反应通道2.5的测试接触点1.1相连接。
60.每个通道的反应药液根据检测项目分别配制好后点在相应的反应通道上，亲水膜3贴在注塑基板2上，亲水膜3、反应通道构成虹吸池，加样区2.8周围具有多个反应通道，加样区2.8为梅花结构，加样区2.8包括小凹槽 2.9、阶梯状的槽2.6，小凹槽2.9位于阶梯状的槽2.6的中部，实现样本的自动分流，每个阶梯状的槽2.6的容积相同，保证分流时的平均。阶梯状的槽 2.6两两之间通过凸起的挡板2.7隔开，每个阶梯状槽2.6只与小凹槽2.9和各自的反应通道相通，保证了每个通道的独立性，该阶梯状的槽2.6将小凹槽2.9与反应通道隔断，避免了每个反应通道与小凹槽2.9连接从而相互导通干扰影响检测结果，因此该设计的阶梯状的槽2.6的作用为自动平均分流和阻断反应通道之间的导通干扰。
61.温敏电阻4焊接在温敏电阻通道电极1.7上，code码识别电阻5焊接在第2通道电极1.3上，项目识别电阻6焊接在第5通道电极1.6上。其中 code码识别采用code码识别电阻5的阻值来进行识别，code码不同，电阻的阻值也就不同，采用code码与电阻值一一对应关系，每个code 码(标准曲线)都会有一个特定的阻值与其对应。项目识别电阻6与code 码识别电阻5类似，项目的组合方式通过项目识别电阻6的阻值来识别，每一种组合方式跟识别的电阻值一一对应，即每一种测试项目组合的方式都会有一个特定的电阻值与其对应。
62.本实用新型工作过程：
63.当血液样本滴加到加样区2.8，血液自动平均分流进入每个阶梯状的凹槽内，亲水膜3与反应通道构成虹吸池，通过虹吸作用将血液吸进反应通道内，与反应通道附载的反应药液层进行反应，最后通过检测每个通道中的反应电流的大小即可得出相应指标的浓度。
64.实施例1
65.血糖项目测试
66.血糖缓冲液的配制：首先称量十二水磷酸氢二钠和磷酸二氢钠分别约 3.5g和
1.5g溶解在100ml的纯化水中，并用柠檬酸和氢氧化钠调节ph至6.8
±ꢀ
0.05；
67.血糖基质液的配制：首先量取血糖缓冲液1ml，在1ml缓冲液中，称取铁氰化钾0.1g，氯化钠0.01g，聚乙二醇()0.01g，质量分数为1％的聚环氧乙烷0.1g，质量分数为1％的k90为0.08g，质量分数为1％的聚丙二醇()为0.4g，质量分数为1％的吐温和曲拉通x100分别为0.05g，将上述原料按照称量要求分别充分溶解在1ml的缓冲液中；
68.血糖酶液的配制：首先称取血糖缓冲液1ml，在1ml缓冲液中，加入葡萄糖脱氢酶0.03g，酶保护剂牛血清白蛋白(bsa)0.004g，充分溶解在1ml 缓冲液中；
69.血糖点样液的配制：分别称取血糖基质液和血糖酶液各0.5g混合均匀，血糖点样液配制完成；
70.将微流控测试卡的反应通道进行等离子处理，将反应通道的疏水性变为亲水性；
71.将配制好的血糖点样液点入反应区内，点样量为2ul，点样完成后进行烘烤，烘烤温度为50℃，时间为20-25min；
72.将烘烤完成的电化学微流控测试卡在相应位置贴上亲水膜3，这样微流控测试卡的加样区2.8分别与每个通道、亲水膜3上的每个独立排气孔构成了虹吸池，在加样区2.8滴入约(2*通道数目)ul的血液样本，样本自动分流进入各个通道进行测试，这样电化学微流控测试卡完成。
73.取5个血糖有浓度梯度的血液样本，首先进行定码操作，得出反应电流与血糖浓度关系的标准曲线，即该批次的code码，数据如图6。
74.从数据我们可以看出，电化学微流控测试卡的血糖项目测试的电流值重复性较好，反应电流与血糖浓度的标准曲线如图7。
75.从标准曲线可以看出，血糖的浓度与反应的电流值的线性关系较好，能够达到0.996；然后将该批的微流控测试卡测试血糖，将测试结果与大型生化仪测试结果进行对比，数据如图8。从数据我们可以看出，该电化学微流控测试卡的测试血糖的结果与大型生化仪测试的结果的一致性较好，偏差在合理的范围内。
76.实施例2
77.尿酸项目测试
78.尿酸缓冲液配制：分别称取十二水磷酸氢二钠和磷酸二氢钠1.755g和 0.793g充分溶解在100ml纯化水中，然后使用柠檬酸和氢氧化钠将ph调至6.7
ꢀ±
0.05；
79.尿酸点样液配制：首先量取尿酸缓冲液1ml，在1ml尿酸缓冲液中，称取铁氰化钾0.1g，聚乙二醇(peg400)0.02g，质量分数为1％的k90为0.5g，质量分数为1％的聚丙二醇(ppg2000)为0.1g，质量分数为1％的吐温为0.1g，质量分数为2％的曲拉通为0.1g，将上述原料充分溶解在尿酸缓冲液中，得到尿酸点样液；
80.将微流控测试卡的反应通道进行等离子处理，将反应通道的疏水性变为亲水性；
81.将将配制好的尿酸点样液点入反应区内，点样量为2ul，点样完成后进行烘烤，烘烤温度为50℃，时间为20-25min；
82.将烘烤完成的电化学微流控测试卡在相应位置贴上亲水膜3，这样微流控测试卡的加样区2.8分别与每个通道、亲水膜3上的每个独立排气孔构成了虹吸池，在加样区2.8滴入约(2*通道数目)ul的血液样本，样本自动分流进入各个通道进行测试，这样电化学微流控测试卡完成。
83.取5个尿酸有浓度梯度的血液样本，首先进行定码操作，得出反应电流与尿酸浓度关系的标准曲线，即该批次的code码，数据如图9。
84.从数据我们可以看出，电化学微流控测试卡的尿酸项目测试的电流值重复性较好，反应电流与尿酸浓度的标准曲线如图10。
85.从尿酸标准曲线可以看出，尿酸浓度与反应电流的线性关系较好，达到了0.988；将该批次的电化学微流控测试卡测试尿酸与大型生化仪的测试结果进行对比如图11。从数据中我们可以看出，该电化学微流控测试卡的测试尿酸的结果与大型生化仪测试的结果的一致性较好，偏差在合理的范围内。
86.实施例3
87.总胆固醇项目测试
88.总胆固醇缓冲液配制：首先称取1.045g的3-吗啉丙磺酸(mops)，充分溶解在100ml的纯化水中，然后使用柠檬酸和氢氧化钠将ph调节至7.3
±ꢀ
0.05；
89.总胆固醇基质液:首先量取1ml的总胆固醇缓冲液，在1ml缓冲液中，称量聚乙二醇(peg400)0.01g，丙磺酸内盐(chaps)0.02g，胆酸钠0.02g，亚铁氰化钾0.1g，质量分数为1％的k90为0.1g，质量分数为1％的聚丙二醇 (ppg2000)为0.1g，质量分数为1％的吐温为0.1g，将上述原料充分溶解在总胆固醇缓冲液中；
90.总胆固醇酶液：首先量取总胆固醇缓冲液1ml，称取胆固醇酯酶0.02g，胆固醇氧化酶0.02g，过氧化物酶0.01g，将上述原料充分溶解在总胆固醇缓冲液中；
91.总胆固醇点样液：分别称取总胆固醇基质液和总胆固醇酶液各0.5g混合均匀，得到总胆固醇点样液；
92.将微流控测试卡的反应通道进行等离子处理，将反应通道的疏水性变为亲水性；
93.将配制好的总胆固醇点样液点入反应区内，点样量为2ul，点样完成后进行烘烤，烘烤温度为50℃，时间为20-25min；
94.将烘烤完成的电化学微流控测试卡在相应位置贴上亲水膜3，这样微流控测试卡的加样区2.8分别与每个通道、亲水膜3上的独立排气孔构成了虹吸池，在加样区2.8滴入约(2*通道数目)ul的血液样本，样本自动分流进入各个通道进行测试，这样电化学微流控测试卡完成。
95.取5个总胆固醇有浓度梯度的血液样本，首先进行定码操作，得出反应电流与总胆固醇浓度关系的标准曲线，即该批次的code码，数据如图12。从数据我们可以看出，电化学微流控测试卡的总胆固醇项目测试的电流值重复性较好，反应电流与总胆固醇浓度的标准曲线如图13。
96.从标准曲线可以看出，总胆固醇浓度与反应电流值的线性关系较好，达到0.9835；将该批次的电化学微流控测试卡测试总胆固醇与大型生化仪的测试结果进行对比如图14从数据我们可以看出，该电化学微流控测试卡的测试总胆固醇的结果与大型生化仪测试的结果的一致性较好，偏差在合理的范围内。
97.实施例4
98.酮体项目测试
99.酮体缓冲液配制：分别称量十二水磷酸氢二钠和磷酸二氢钠3.51g和 1.586g加入100ml纯化水中，并使用柠檬酸和氢氧化钠调节ph至7.3
±
0.05；
100.酮体基质液配制：首先量取酮体缓冲液1ml，在称取氯化六氨合钌0.01g，牛血清白蛋白(bsa)0.02g，蔗糖0.006g，聚乙二醇(peg400)0.015g,质量分数为1％的k90为0.05g，质量分数为1％的聚丙二醇(ppg2000)为0.1g，质量分数为1％的吐温为0.1g，上述原料充分溶解在酮体缓冲液当中；
101.酮体酶液配制：首先称取酮体缓冲液1ml，在称取β-羟丁酸脱氢酶 0.015g，黄递酶0.015g，烟酰胺腺嘌呤二核苷酸0.01g，上述原料充分溶解在酮体缓冲液中；
102.酮体点样配制：将酮体基质液和酮体酶液各称取0.5g混合均匀，酮体点样液配制完成；
103.将微流控测试卡的反应通道进行等离子处理，将反应通道的疏水性变为亲水性；
104.将配制好的酮体点样液点入反应区内，点样量为2ul，点样完成后进行烘烤，烘烤温度为50℃，时间为20-25min；
105.将烘烤完成的电化学微流控测试卡在相应位置贴上亲水膜3，这样微流控测试卡的加样区2.8分别与每个通道、亲水膜3上的独立排气孔构成了虹吸池，在加样区2.8滴入约(2*通道数目)ul的血液样本，样本自动分流进入各个通道进行测试，这样电化学微流控测试卡完成。
106.取5个酮体有浓度梯度的血液样本，首先进行定码操作，得出反应电流与酮体浓度关系的标准曲线，即该批次的code码，数据如图15。从数据我们可以看出，电化学微流控测试卡的酮体项目测试的电流值重复性较好，反应电流与酮体浓度的标准曲线如图16。
107.从标准曲线可以看出，血酮浓度与反应电流值的线性关系较好，达到 0.9798；将该批次的电化学微流控测试卡测试血酮与大型生化仪的测试结果进行对比如图17。从数据我们可以看出，该电化学微流控测试卡的测试血酮的结果与大型生化仪测试的结果的一致性较好，偏差在合理的范围内。
108.实施例5
109.甘油三酯项目测试
110.甘油三酯缓冲液配制：首先称取1.045g的3-吗啉丙磺酸(mops)，充分溶解在100ml的纯化水中，然后使用柠檬酸和氢氧化钠将ph调节至7.3
±ꢀ
0.05；
111.甘油三酯基质液配制：首先量取1ml的总胆固醇缓冲液，在1ml缓冲液中，称量聚乙二醇(peg400)0.01g，丙磺酸内盐(chaps)0.02g，胆酸钠0.02g，亚铁氰化钾0.1g，质量分数为1％的k90为0.1g，质量分数为1％的聚丙二醇 (ppg2000)为0.1g，质量分数为1％的吐温为0.1g，将上述原料充分溶解在甘油三酯缓冲液中；
112.甘油三酯酶液配制：首先量取甘油三酯缓冲液1ml，称量脂蛋白酯酶 0.02g，甘油激酶0.02g，甘油磷酸氧化酶0.02g，过氧化物酶0.01g，将上述原料充分溶解在甘油三酯缓冲液中；
113.甘油三酯点样液配制：将甘油三酯基质液和甘油三酯酶液各称取0.5g混合均匀，得到甘油三酯点样液；
114.将微流控测试卡的反应通道进行等离子处理，将反应通道的疏水性变为亲水性；
115.将配制好的甘油三酯点样液点入反应区内，点样量为2ul，点样完成后进行烘烤，烘烤温度为50℃，时间为20-25min；
116.将烘烤完成的电化学微流控测试卡在相应位置贴上亲水膜3，这样微流控测试卡
的加样区2.8分别与每个通道、亲水膜3上的独立排气孔构成了虹吸池，在加样区2.8滴入约(2*通道数目)ul的血液样本，样本自动分流进入各个通道进行测试，这样电化学微流控测试卡完成。
117.取5个甘油三酯有浓度梯度的血液样本，首先进行定码操作，得出反应电流与甘油三酯浓度关系的标准曲线，即该批次的code码，数据如图18。从数据我们可以看出，电化学微流控测试卡的甘油三酯项目测试的电流值重复性较好，反应电流与甘油三酯浓度的标准曲线如图19。
118.从标准曲线可以看出，甘油三酯的浓度与反应的电流值的线性关系较好，达到0.9973；将该批次的电化学微流控测试卡测试甘油三酯与大型生化仪的测试结果进行对比如图20。从数据我们可以看出，该电化学微流控测试卡的测试甘油三酯的结果与大型生化仪测试的结果的一致性较好，偏差在合理的范围内。
119.最后说明的是，本实用新型不限于上述结构，凡是在本实用新型结构上的改进均在本实用新型的范围之内。