CN110124760B - 一种微流后置定量装置及微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种微流后置定量装置及微流控芯片，微流后置定量装置包括基体，基体上开设有液体定量检测池、废液池及加样区，加样区与液体定量检测池通过混匀通道连通，混匀通道上分布有微柱，混匀通道中设有第一档栏，第一档栏将混匀通道分为第一混匀通道和第二混匀通道，第一混匀通道内包埋有酶标记物和发光标记物，第二混匀通道内包埋有触发辅助剂，液体定量检测池顶部具有试剂导入孔，液体定量检测池底面为透光区。本发明提供的微流后置定量装置中微柱有助于提高样本与酶标记物、发光标记物及触发辅助剂结合的均匀性，通过后置液体定量检测池使得液体定量检测池内被检测的样本是定量的，由此可避免路径液体损耗样本容量而导致检测结果的误差。

Description

一种微流后置定量装置及微流控芯片

技术领域

本发明涉及体外诊断仪器技术领域，具体涉及一种微流后置定量装置及微流控芯片。

背景技术

微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样本制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析的全过程。由于在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，其已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。

微流控芯片技术根据不同的检测项目和要求，可分为定性分析和定量分析，定性分析只要知道一个物理量的性质即可，如阴性或阳性；而定量分析不仅要知道变化的趋势，还要确定出具体的量，如具体含量(如ng/ml；pg/ml)等。定量分析通常将定量样本和/或标准品(定量体积或重量等)加入到定量的分析试剂体系中，在适宜的环境下相互作用，产生可定量分析的信号如发光、颜色等，将样本和标准品的信号比较，即可定量分析出样本中所测物质的含量，所有定量分析在检测过程中加入的样本、试剂等都是定量的。

由于微流控芯片受制作材料和工艺，试验和环境的温度，样本、试剂的粘度，以及微流体驱动力的大小和驱动时间的差异，使得每次分析试验过程中，流体路径对样本和试剂产生不等量的消耗，同时微流控芯片检测体系所用的样本量和试剂量均比常规体系用量小且流体路径长，所以路径损耗对分析结果准确性和重复性的影响很明显，而且在现有技术中，需要足够长度的流体路径才能保证样本与试剂充分混匀和反应，因此流体路径需要较大的基体体积配合，这样无形中增加了芯片的规格。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明提供一种微流后置定量装置及微流控芯片，以提高样本成分检测的准确性，同时降低微流控芯片的成本。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

第一方面：本发明提供一种微流后置定量装置，包括基体，所述基体上开设有液体定量检测池、废液池及加样区，所述加样区的出口与所述液体定量检测池的入口通过混匀通道连通，所述混匀通道的中部设有高度小于所述混匀通道深度的第一档栏，所述第一档栏将所述混匀通道分为与所述加样区相接的第一混匀通道和与所述液体定量检测池相接的第二混匀通道，所述第二混匀通道在与所述液体定量检测池入口的连接处设有第二档栏，所述第一混匀通道和所述第二混匀通道内均分布有微柱，所述第一混匀通道内包埋有酶标记物和发光标记物，所述第二混匀通道内包埋有触发辅助剂，所述液体定量检测池的出口与所述废液池入口通过排液通道连通，所述液体定量检测池的顶部具有导入触发液的试剂导入孔，所述液体定量检测池的底面为透光区，所述透光区的正下方设有检测所述液体定量检测池中样本成分含量的检测器。

本发明提供的一种微流后置定量装置在检测时，向加样区加入样本，加样区的样本通过外加的空压力或离心力快速流至第一混匀通道内，并与第一混匀通道的酶标记物、发光标记物充分结合后流入第二混匀通道内，在第二混匀通道与触发辅助剂均匀结合后，流入液体定量检测池内，此时通过试剂导入孔经适当流速导入触发液，触发液与结合液即刻混合并发生化学反应后发光，外部的检测器接收到不同的发光强度并进行logistic四参数拟合，通过样本发光值计算样本成分浓度。

本发明的有益效果在于：样本与酶标记物、发光标记物组成的结合液穿梭迂回于第一混匀通道内，可使样本和与酶标记物、发光标记物充分结合，当第一混匀通道内的结合液的高度超过第一档栏或借助空压力或离心力时，结合液流入第二混匀通道内并与第二混匀通道内的触发辅助剂均匀结合，同样地，结合液穿梭迂回于第二混匀通道内，使得样本与酶标记物、发光标记物的结合物及发光辅助液充分结合后流入液体定量检测池内与外加的触发液发生化学反应并发光，这样既提高了样本与酶标记物、发光标记及发光辅助液结合的均匀性，又缩短了混匀通道的长度，以此降低了芯片的规格。在混匀通道中设有第一档栏和第二档栏，驱动力与第一档栏和第二档栏相配合使得结合液在微流后置定量装置内单向流动，液体定量检测池为后置标准容积，流至液体定量检测池内多余的结合液会流入废液槽内，此过程中将无需设置检测液体定量检测池内液体容量的感应装置，使得微流后置定量装置成本大大降低了，而且该微流后置定量装置通过后置容积定量，可避免路径液体损耗而导致检测结果的误差。此外，本发明提供的微流后置定量装置为一次性产品，其成本低廉，实用价值高。

优选地，所述第一混匀通道和所述第二混匀通道的长度分别介于5mm-25mm之间。

优选地，所述酶标记物和所述发光标记物采用囊滴包埋技术或冷冻干燥技术包埋于所述第一混匀通道内，所述触发辅助剂采用囊滴包埋技术或冷冻干燥技术包埋于所述第二混匀通道内。

优选地，所述基体设有与所述废液池连通的外排通道。

优选地，所述微柱为圆柱体，该圆柱体的直径在0.1mm-5mm之间，相邻的两个所述微柱之间的间隙在0.1mm-5mm之间。

优选地，所述试剂导入孔的孔径在0.5mm-20mm之间。

优选地，所述加样区的底面为倾斜面，该倾斜面的最低点与第一混匀通道的入口相接。

优选地，所述液体定量检测池的容量为1ul-1000ul。

优选地，所述液体定量检测池为圆形槽或方形槽。

第二方面：本发明提供一种微流控芯片，包括上述任意一项所述的微流后置定量装置，还包括用于检测液体定量检测池中样本成分含量的检测器，所述检测器设置在所述液体定量检测池的正下方。

附图说明

为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。

图1为本发明实施例一提供的一种微流后置定量装置的结构示意图；

图2为本发明实施例提供的一种微流后置定量装置的俯视图；

图3为图2中A-A向剖面图；

图4为本发明实施例二提供的一种微流控芯片的结构示意图；

附图标记中：

10、基体；11、加样区；12、液体定量检测池；13、废液池；131、外排通道；141、第一混匀通道；142、第二混匀通道；143、第一档栏；144、第二档栏；145、微柱；15、排液通道；16、试剂导入孔；

20、检测器。

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例一

如图1至图3所示，本实施例提供一种微流后置定量装置，其包括基体10，基体10上开设有液体定量检测池12、废液池13及加样区11，所述加样区11的出口与液体定量检测池12的入口通过混匀通道连通，所述混匀通道的中部设有高度小于混匀通道深度的第一档栏143，第一档栏143将混匀通道分为与加样区11相接的第一混匀通道141和与液体定量检测池12相接的第二混匀通道142，所述第二混匀通道142在与液体定量检测池12入口的连接处设有第二档栏144，所述第一混匀通道141和第二混匀通道142内均分布有微柱145，所述第一混匀通道141内包埋有酶标记物和发光标记物，所述第二混匀通道142内包埋有触发辅助剂，所述液体定量检测池12的出口与废液池13入口通过排液通道15连通，液体定量检测池12的顶部具有导入触发液的试剂导入孔16，液体定量检测池12的底面为透光区。

在本实施例中，所述混匀通道优选条形或弧形，所述第一混匀通道141和第二混匀通道142的长度分别介于5mm-25mm之间，具体地，所述第一混匀通道141的长度介于15mm-20mm之间，所述第二混匀通道142的长度介于20mm-25mm之间，所述第二混匀通道142的长度大于第一混匀通道141的长度，有助于提高样本与酶标记物、发光标记物及触发辅助剂均匀结合的均匀性。

在本实施例中，所述酶标记物(图中未示出)和发光标记物(图中未示出)采用囊滴包埋技术或冷冻干燥技术包埋于第一混匀通道141内，触发辅助剂(图中未示出)采用囊滴包埋技术或冷冻干燥技术包埋于第二混匀通道142内。

在本实施例中，基体10设有与废液池13连通的外排通道131，所述外排通道131的入液口高于废液池13的底面，这样废液池13内的废液达到一定容量后方可通过外排通道131排出，避免了废液池13废液过多而逆流至液体定量检测池12。

在本实施例中，所述微柱145为圆柱体，该圆柱体的直径在0.1mm-5mm之间，相邻的两个微柱145之间的间隙在0.1mm-5mm之间，均匀分布的微柱145可使结合液结合的更加均匀，以此可提高样本检测的准确率。

在本实施例中，试剂导入孔16的孔径在0.5mm-20mm之间。

在本实施例中，加样区11的底面为倾斜面，该倾斜面的最低点与第一混匀通道141的入口相接，优选地，加样区11的最低点的高度高于第一混匀通道141的入口处的高度，这样使得样本可快速流入第一混匀通道141内。

在本实施例中，所述液体定量检测池12为圆形槽或方形槽，该液体定量检测池12的容量为1ul-1000ul。

本实施例提供的一种微流后置定量装置，通过设置微柱145可提高样本与酶标记物、发光标记物及触发辅助剂结合的均匀性，同时缩短了混匀通道的长度，通过后置液体定量检测池，使得液体定量检测池内被检测的样本是定量的，由此可避免路径液体损耗样本而导致检测结果的误差，以此提高了检测结果的准确性。

实施例二

如图4所示，本实施例提供一种微流控芯片，其包括实施一提供的一种微流后置定量装置，还包括用于检测液体定量检测池12中样本成分含量的检测器20，所述检测器20设置在透光区的正下方。

本实施例提供的一种微流控芯片测试时，向加样区11中加入样本，加样区11的样本通过外加的空压力或离心力快速流至第一混匀通道141内，并与第一混匀通道141内的酶标记物、发光标记物充分结合后流入第二混匀通道142内，在第二混匀通道142与触发辅助剂均匀结合后，流入液体定量检测池12内，此时通过试剂导入孔16经适当流速导入触发液，触发液与结合液发生化学反应后发光，检测器20接收到不同的发光强度并进行logistic四参数拟合，即可通过样本发光值计算样本浓度。

本发明需要注意的是，除非另有说明，本申请使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属领域技术人员所理解的通常意义。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对步骤、数字表达式和数值并不限制本发明的范围。在这里示出和描述的所有示例中，除非另有规定，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个以上，除非另有明确具体的限定。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围，其均应涵盖在本发明的保护范围当中。

Claims (10)

1.一种微流后置定量装置，其特征在于：包括基体(10)，所述基体(10)上开设有液体定量检测池(12)、废液池(13)及加样区(11)，所述加样区(11)的出口与所述液体定量检测池(12)的入口通过混匀通道连通，所述混匀通道的中部设有高度小于所述混匀通道深度的第一档栏(143)，所述第一档栏(143)将所述混匀通道分为与所述加样区(11)相接的第一混匀通道(141)和与所述液体定量检测池(12)相接的第二混匀通道(142)，所述第二混匀通道(142)在与所述液体定量检测池(12)入口的连接处设有第二档栏(144)，所述第一混匀通道(141)和所述第二混匀通道(142)内均分布有微柱(145)，所述第一混匀通道(141)内包埋有酶标记物和发光标记物，所述第二混匀通道(142)内包埋有触发辅助剂，所述液体定量检测池(12)的出口与所述废液池(13)入口通过排液通道(15)连通，所述液体定量检测池(12)的顶部具有导入触发液的试剂导入孔(16)，所述液体定量检测池(12)的底面为透光区。

2.根据权利要求1所述的一种微流后置定量装置，其特征在于：所述第一混匀通道(141)和所述第二混匀通道(142)的长度分别介于5mm-25mm之间。

3.根据权利要求2所述的一种微流后置定量装置，其特征在于：所述酶标记物和所述发光标记物采用囊滴包埋技术或冷冻干燥技术包埋于所述第一混匀通道(141)内，所述触发辅助剂采用囊滴包埋技术或冷冻干燥技术包埋于所述第二混匀通道(142)内。

4.根据权利要求1所述的一种微流后置定量装置，其特征在于：所述微柱(145)为圆柱体，该圆柱体的直径在0.1mm-5mm之间，相邻的两个所述微柱(145)之间的间隙在0.1mm-5mm之间。

5.根据权利要求1所述的一种微流后置定量装置，其特征在于：所述基体(10)设有与所述废液池(13)连通的外排通道(131)。

6.根据权利要求1所述的一种微流后置定量装置，其特征在于：所述试剂导入孔(16)的孔径在0.5mm-20mm之间。

7.根据权利要求1所述的一种微流后置定量装置，其特征在于：所述加样区(11)的底面为倾斜面，该倾斜面的最低点与第一混匀通道(141)的入口相接。

8.根据权利要求1至7任意一项所述的一种微流后置定量装置，其特征在于：所述液体定量检测池(12)的容量为1ul-1000ul。

9.根据权利要求1至7任意一项所述的一种微流后置定量装置，其特征在于：所述液体定量检测池(12)为圆形槽或方形槽。

10.一种微流控芯片，其特征在于，包括权利要求1至9任意一项所述的微流后置定量装置，还包括用于检测所述液体定量检测池(12)中样本成分含量的检测器(20)，所述检测器(20)设置在所述液体定量检测池(12)的正下方。

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