[发明专利]条形码微流控芯片及其用途

说明书

技术领域

本发明涉及一种利用条形码识读技术进行检测的微流控芯片及其检测用途。 

背景技术

随着材料科学、微纳米加工技术和微电子学所取得的突破性进展，微流控芯片也得到了迅速发展。微流控芯片（microfluidic chip）又称为“芯片上的实验室”（lab-on-a-chip），它是以微机电加工技术为基础，在硅片、玻璃或聚二甲基硅氧烷(PDMS)等材料上制作微通道网络，使得可控流体在微通道网络中流动，从而实现生物和化学领域中的反应、分离、检测等操作。通常，微流控芯片可以被多次使用，并且具有体积微小、试样和试剂消耗少、流体可控、集成度高以及分析速度快等优点。 

在微流控芯片分析微型化的进程中，遇到的一个重要的问题就是检测信息的读出技术。通常，在微流控芯片中生成的检测信息需要利用读出仪器来得到，或者通过人工辨识来获取。然而，这类读出仪器往往比较昂贵，而人工辨识又将随着检测通量的提高而变得越来越费时费力。 

因此，针对微流控芯片在高通量的生物化学检测中的应用，需要一种快速且可靠的检测信息读出系统和方法。 

条形码（或称条码，barcode或bar code）是将宽度不等的多个黑条和白空，按照一定的编码规则排列，用以表达一组信息的图形标识符，是一种图形化的信息代码。常见的条形码通常是由反射率相差很大的黑条（简称条）和白空（简称空）排成的平行线图案。条形码技术是随着计算机与信息技术的发展和应用而诞生的，它是集编码、印刷、识别、数据采集和处理于一身的新型技术。 

不同的条形码具有不同的编码规则，这是条码技术的数学基础，条码发展至今，已有250种之多，均由国际标准、国家标准或行业标准来对编码规则进行规范或定义，包含数据格式、含义及编码原则。目前常用的条形码有EAN条码、库德巴条码等。例如其中的EAN条码的编码规则就由ISO/IEC 15420:2009国际标准及各成员国的国家标准来规范^1,2，而库德巴条码的编码规则在美国由ANSI/AIM-BC3-2000国家标准来规范³、在中国由GB/T 12907-2008来规范⁴。 

要将按照一定规则编译出来的条形码转换成有意义的信息，需要经历扫描和译码两个过程。物体的颜色是由其反射光的类型决定的，白色物体能反射各种波长的可见光，黑色物体则吸收各种波长的可见光，所以当条形码识读装置光源发出的光在条形码上反射后，反射光照射到条形码识读装置内部的光电转换器上，光电转换器根据强弱不同的反射光信号，转换成相应的电信号。电信号输出到条形码识读装置的放大电路增强信号之后，再送到整形电路将模拟信号转换成数字信号。黑条、白空的宽度不同，相应的电信号持续时间长短也不同。然后译码器通过测量脉冲数字电信号0、1的数目来判别条和空的数目，通过测量0、1信号持续的时间来判别条和空的宽度。此时所得到的数据仍然是杂乱无章的，要知道条形码所包含的信息，则需根据对应的编码规则，将条形符号转换成相应的数字、字符等信息。最后，由计算机系统进行数据处理与管理，物品的详细信息便被识别了。 

由此可知，条码的识读是通过分辨条空的边界和宽窄来实现的，因此要求条和空的颜色对比度差异越大越好，这就是为什么绝大多数条码都采用黑白搭配的缘故。但条码符号不一定必须是黑色和白色，也可以由其他颜色搭配组成，只要能够保证两种颜色对光反射率的差异足够大，其反射率差异的计算须按照特定条码标准的规定来进行。 

上述条码技术的直接应用领域为物流、零售、工业生产，并间接地影响、渗透到了其他行业，例如电子商务、邮政、金融、教育培训、医疗卫生等，条码技术的特点是以极小的空间编码大量的信息，用以标示区分数量庞大的不同物品，并且条码的印刷、识读已经变得非常快速且便捷。而在自然科学领域，“条码”的这一概念在最近几年刚刚被借鉴过来，尤其在生物检测领域，各种通过新技术、新材料制备的条码被用来区分不同的检测结果、提高检测的通量。