CN105728070A - 一种用于微流控芯片的载体 - Google Patents

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王继华
康可人
钱斌
陈飞
叶丹滢
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Abstract

本发明公开了一种用于微流控芯片的载体，包括底座和盖设于底座上的上盖，所述上盖与底座之间形成有流体通道；所述流体通道包括沿着流体的流动方向依次排列并依次连通的样本接收池、反应腔、减速腔、检测腔和废液腔；所述底座的上端面在对应于反应腔的部位上间隔排列有多个第一凸柱；所述底座的上端面在对应于检测腔的部位上间隔排列有多个第二凸柱；所述第一凸柱的排列间距大于第二凸柱的排列间距。本发明可实现反应腔内的流体的流向的控制，并可实现流体流速的控制，而无需装配复杂的电子控制装置，可降低载体的制作难度，从而可降低载体的制作成本。

Description

一种用于微流控芯片的载体
技术领域
本发明涉及一种用于微流控芯片的载体。
背景技术
基于抗原/抗体免疫反应的免疫检测技术是常见的临床检测分析手段，而微流控芯片可把免疫反应和检测分析过程集成到一块芯片上，在数平方厘米的芯片上实现进样、稀释、混合、反应、检测等多项功能，并且只需要极小量的样本就能完成检测，非常适合于临床快速检测。载体作为微流控芯片的重要组成部件，其上设置有供样本流体流过的反应腔，在制作芯片时，该反应腔上设置有可以和检测样本中的目标待测抗原/抗体发生免疫结合的抗体/抗原。目前，为了控制反应腔内的样本流体的流向，常在微流控芯片的载体(例如微点公司的mLabs系列检测卡)上安装有微机械加工的电子控制装置，例如，中国专利CN101663089所公开的电润湿微流体阀。但由于此类芯片载体需装配电子控制装置，造成载体的制备工艺比较复杂，大大提高了载体的制作成本。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于微流控芯片的载体，其通过合理设置底座、上盖的结构，可控制反应腔内的流体的流向，而无需装配复杂的电子控制装置，可降低载体的制作难度，从而可降低载体的制作成本。
为解决上述问题，本发明所采用的技术方案如下：
一种用于微流控芯片的载体，包括底座和设于底座上的上盖，所述上盖与底座之间形成有流体通道；所述流体通道包括沿着流体的流动方向依次排列并依次连通的样本接收池、反应腔、减速腔、检测腔和废液腔；所述底座的上端面在对应于反应腔的部位上间隔排列有多个第一凸柱；所述底座的上端面在对应于检测腔的部位上间隔排列有多个第二凸柱；所述第一凸柱的排列间距大于第二凸柱的排列间距。
所述减速腔的高度、检测腔的高度、废液腔的高度均小于或等于反应腔的高度。
所述底座的上端面在流体通道的外侧设置有定位凸起部，所述上盖设置有与定位凸起部相匹配的定位凹沟。
所述底座的上端面在对应于减速腔的部位上从靠近反应腔的一端至另一端依次间隔排列有多个凸起横条。所述上盖在对应于样本接收池的部位上设置有第一排气孔和加样窗口。
所述上盖在对应于废液腔的部位上设置有第二排气孔。
该载体还包括过滤垫，所述的样本接收池邻近反应腔的一端设置有用于承托过滤垫的承托台阶。
所述的样本接收池远离反应腔的一端设置有用于支撑过滤垫的支撑杆。
所述的过滤垫为半透性膜。
所述的半透性膜为硼硅酸盐玻璃纤维膜。
所述底座和上盖通过超声波焊接封合。
所述底座、上盖均通过注塑一体成型。
相比现有技术，本发明的有益效果在于：
本发明通过在底座上设置有第一凸柱和第二凸柱，并通过合理设置第一凸柱和第二凸柱的排列间距，使得检测腔内的毛细管力大于反应腔的毛细管力，从而可控制液体从反应腔向着检测腔流动，以实现反应腔内的流体的流向的控制，而无需装配复杂的电子控制装置，可降低载体的制作难度，从而可降低载体的制作成本；而且，通过合理设置反应腔的高度、减速腔的高度、检测腔的高度、废液腔的高度，使得减速腔、检测腔的毛细管力均大于反应腔的毛细管力，从而促使流体在毛细管力的作用下从反应腔向着减速腔流动，以可进一步控制反应腔的流体的流向；此外，通过在底座上设置有凸起横条，还可阻碍流体的流动，从而可实现对流体的流速控制。
附图说明
图1为底座的结构示意图；
图2为上盖的结构示意图；
图3为第二凸柱的排布的局部图；
图4为底座与上盖的配合的剖视图；
图5为图4的A处放大图；
其中，1、承托台阶；2、反应腔；3、减速腔；5、检测腔；6、废液腔；7、定位凸起部；8、样本接收池；9、支撑杆；10、第一排气孔；11、加样窗口；12、定位凹沟；13、凸起横条；14、第一凸柱；15、第二凸柱；20、上盖；30、底座。
具体实施方式
下面，结合附图以及具体实施方式，对本发明做进一步描述：
如图1-5所示，为本发明的一个用于微流控芯片的载体，包括底座30和盖设于底座30上的上盖20，上盖20与底座30之间形成有流体通道；所述流体通道包括沿着流体的流动方向依次排列并依次连通的样本接收池8、反应腔2、减速腔3、检测腔5、废液腔6；所述底座30的上端面在对应于反应腔2的部位上间隔排列有多个第一凸柱14；所述底座30的上端面在对应于检测腔5的部位上间隔排列有多个第二凸柱15；所述第一凸柱14的间距大于第二凸柱15的间距。
本发明通过在底座30上设置有第一凸柱14和第二凸柱15，并通过合理设置第一凸柱14和第二凸柱15的排列间距，使得检测腔5内的毛细管力大于反应腔2的毛细管力，从而可控制液体从反应腔2向着检测腔5流动，以实现反应腔2内的流体的流向的控制，而无需装配复杂的电子控制装置，可降低载体的制作难度，从而可降低载体的制作成本样本流体。
优选的，所述减速腔3的高度、检测腔5的高度、废液腔6的高度均小于或等于反应腔2的高度。通过合理设置反应腔2的高度、减速腔3的高度、检测腔5的高度、废液腔6的高度，使得减速腔3、检测腔5的毛细管力均大于反应腔2的毛细管力，从而促使流体在毛细管力的作用下从反应腔2向着减速腔3流动，可进一步控制反应腔2的液体的流向。
其中，可通过上盖20、底座30的不同厚度来形成流体通道的局部高度差异，还可以在不同区域使用不同厚度或不同层数的胶黏层来实现流体通道的局部高度差异。而所述反应腔2的高度、减速腔3、检测腔5、废液腔6均可依据实际需求而设定，在本实施例中，反应腔2的高度为90-110um，减速腔3、检测腔5、废液腔6的高度均为60-80um。
其中，上盖20和底座30可以选用聚苯乙烯，聚酰胺，聚甲基丙烯酸甲酯，聚碳酸酯，聚二甲基硅氧烷，橡胶，氟塑料或环烯烃共聚物等高分子材料中的一种或多种混合物，通过激光烧蚀法，喷射模塑法，注塑法，热压法及软刻蚀法制备得到，底座30和上盖20可以选用热压键合，有机溶剂辅助粘合，激光键合，压敏胶键合，超声辅助键合等方式封合。而在本实施例中，所述底座30、上盖20均通过注塑一体成型，所述底座30和上盖20通过超声波焊接封合，以可方便于加工，可进一步节省制作成本。
所述底座30的上端面在对应于减速腔3的部位上从靠近反应腔2的一端至另一端依次间隔排列有多个凸起横条13。通过在底座30上设置有凸起横条13，还可阻碍流体的流动，从而无需装配复杂的电子控制装置便可实现对流体的流速控制。
其中，第一凸柱14、第二凸柱15采用微米级别，可以设置为圆柱形，棱柱形，六角棱柱形，半球形等形状。其中，所述第一凸柱14的排列间距可设置为200-250um，第二凸柱15的排列间距可设置为120-150um。
所述底座30的上端面在流体通道的外侧设置有定位凸起部7，所述上盖20设置有与定位凸起部7相匹配的定位凹沟12。而通过采用定位凸起部7和定位凹沟12的配合，可方便于底座30和上盖20的装配定位。
所述上盖20在对应于样本接收池8的部位上设置有第一排气孔10和加样窗口11。所述上盖20在对应于废液腔6的部位上设置有第二排气孔。
该载体还包括过滤垫，所述的样本接收池8邻近反应腔2的一端设置有用于承托过滤垫的承托台阶1。而通过利用底座30的承托台阶1与上盖20共同配合作用可对局部过滤垫有轻微的压缩从而达到密封的效果，并使得样本流体不会沿着样本接收池8四周的空隙流入反应腔2，实现对样本流体的有效过滤。所述的样本接收池8远离反应腔2的一端设置有用于支撑过滤垫的支撑杆9,支撑杆9和上盖20之间可以形成轻微的压缩以可提高对流体中杂质颗粒的过滤效果。所述的过滤垫为半透性膜。所述的半透性膜为硼硅酸盐玻璃纤维膜。
在制作芯片时，可在载体的反应腔2设有结合了标记物的抗体/抗原。而当流体样本经过滤垫过滤后到达反应腔2，样本流体中所含的待测目标抗原/抗体成分和反应腔2中的抗体/抗原标记物结合物发生免疫反应结合在一起，随后随样本流体流过减速腔3，然后经减速腔3到达检测腔5，样本流体中含带的抗原-抗体-标记物结合物和固定在检测腔5的抗体/抗原发生免疫反应并被拦截留在检测腔5，其余样本流体流过检测腔5最后到达废液腔6，留在检测腔5的免疫反应结合物的量，可以通过光学检测手段检测得到，从而实现对待测抗原的定量分析。
而在芯片的实际设计中，可将载体的长宽厚分别设置为8.7cm，3.5cm和0.26cm，并将第一凸柱14的直径设置为100um，高度设置为30um，排列间距设置为200um，并将第二凸柱15直径设置为50um，高度设置为30um，排列间距设置为120um，并在在反应腔2内设置有结合了荧光胶粒标记物的cTnI抗体，在检测腔5固定有cTnI抗体，以制得带有cTnI抗体的芯片。
而除此之外，在芯片的实际设计中，还可将载体的长宽厚分别设置为10cm，2cm和0.3cm，并将第一凸柱14的直径设置为150um，高度设置为40um，排列间隔设置为250um，并将第二凸柱15直径设置为70um，高度设置为40um，排列间隔设置为150um，并在反应腔2内设置有结合了荧光胶粒标记物的NTpro-BNP抗体，在检测腔5固定有NTpro-BNP抗体，以制得带有NTpro-BNP抗体的芯片。
当然，在芯片的实际设计中，还可将载体的长宽厚分别设置为10cm，4cm和0.4cm，并将第一凸柱14的直径设置为120um，高度设置为35um，排列间隔设置为200um，并将第二凸柱15直径设置为60um，高度设置为35um，排列间隔设置为125um，并在反应腔2内设置有分别被荧光胶粒标记的cTnI抗体、NTpro-BNP抗体和Myo抗体，在检测腔5内分别固定有cTnI抗体、NTpro-BNP抗体和Myo抗体，以制得带有另一种芯片。
对本领域的技术人员来说，可根据以上描述的技术方案以及构思，做出其它各种相应的改变以及形变，而所有的这些改变以及形变都应该属于本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (12)

1.一种用于微流控芯片的载体，其特征在于：包括底座和盖设于底座上的上盖，所述上盖与底座之间形成有流体通道；所述流体通道包括沿着流体的流动方向依次排列并依次连通的样本接收池、反应腔、减速腔、检测腔和废液腔；所述底座的上端面在对应于反应腔的部位上间隔排列有多个第一凸柱；所述底座的上端面在对应于检测腔的部位上间隔排列有多个第二凸柱；所述第一凸柱的排列间距大于第二凸柱的排列间距。
2.如权利要求1所述的用于微流控芯片的载体，其特征在于：所述减速腔的高度、检测腔的高度、废液腔的高度均小于或等于反应腔的高度。
3.如权利要求1所述的用于微流控芯片的载体，其特征在于：所述底座的上端面在流体通道的外侧设置有定位凸起部，所述上盖设置有与定位凸起部相匹配的定位凹沟。
4.如权利要求1所述的用于微流控芯片的载体，其特征在于：所述底座的上端面在对应于减速腔的部位上从靠近反应腔的一端至另一端依次间隔排列有多个凸起横条。
5.如权利要求1所述的用于微流控芯片的载体，其特征在于：所述上盖在对应于样本接收池的部位上设置有第一排气孔和加样窗口。
6.如权利要求1所述的用于微流控芯片的载体，其特征在于：所述上盖在对应于废液腔的部位上设置有第二排气孔。
7.如权利要求1所述的用于微流控芯片的载体，其特征在于：该载体还包括过滤垫，所述的样本接收池邻近反应腔的一端设置有用于承托过滤垫的承托台阶。
8.如权利要求7所述的用于微流控芯片的载体，其特征在于：所述的样本接收池远离反应腔的一端设置有用于支撑过滤垫的支撑杆。
9.如权利要求7所述的用于微流控芯片的载体，其特征在于：所述的过滤垫为半透性膜。
10.如权利要求9所述的用于微流控芯片的载体，其特征在于：所述的半透性膜为硼硅酸盐玻璃纤维膜。
11.如权利要求1所述的用于微流控芯片的载体，其特征在于：所述底座和上盖通过超声波焊接封合。
12.如权利要求1所述的用于微流控芯片的载体，其特征在于：所述底座、上盖均通过注塑一体成型。
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