CN107643411A - 微流控芯片、其制作方法及使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种微流控芯片，包括：芯片本体，芯片本体上开设有多个分别用于测试待测样本的测试流道；多种规格的液体试剂，液体试剂容纳于对应的测试流道中；封装片，封装片封盖于芯片本体两侧。本发明还提供了一种微流控芯片的制作方法及其使用方法。本发明提供的微流控芯片，通过将各规格的液体试剂提前封装于芯片本体中，从而保证了测试结果更精确，同时，液体试剂的灌装工艺及双侧封装工艺相对成熟，导致该微流控芯片的制作成本低，利于自动化操作，且容易实现产业化。

Description

微流控芯片、其制作方法及使用方法

技术领域

本发明属于微流控技术领域，更具体地说，是涉及一种微流控芯片、其制作方法及使用方法。

背景技术

POCT(即时诊断设备)是指不需要固定检测场所，不需要专门人员就可掌握操作的临床检测仪器。生化免疫分析检测平台体外诊断(In Vitro Diagnostic)是由相应的仪器和试剂组成，对人或动物的体液(血液、尿液、组织等)在生物体外进行分析诊断的系统。一般检测之前需要将试剂集成预装在微流控芯片上，目前绝大多数的微流控芯片试剂均采用冻干球的形式来实现固体试剂封装，固体试剂直接封装在反应腔里，但是，传统冻干试剂的制造工艺复杂，冻干球球体生成、转移、封装过程复杂，要实现自动化难度很大，成本极高，并且冻干球精度不易控制，造成测试结果重复性不好。

发明内容

本发明的目的在于提供一种微流控芯片、其制作方法及使用方法，以解决现有技术中存在的微流控芯片中通过将冻干球之间封装在反应腔中导致制作成本高及测试精度低的技术问题。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案是：提供了一种微流控芯片，包括：

芯片本体，所述芯片本体上开设有多个分别用于测试待测样本的测试流道；

多种规格的液体试剂，所述液体试剂容纳于对应的所述测试流道中；

封装片，所述封装片封盖于所述芯片本体两侧。

进一步地，所述芯片本体上还开设有用于容纳所述待测样本的样本容纳腔，以及多个连接于所述样本容纳腔与各所述测试流道之间的连接孔。

进一步地，所述芯片本体具有相对设置的第一侧及第二侧，所述测试流道开设于所述第一侧，所述样本容纳腔开设于所述第二侧，所述连接孔贯穿所述第一侧及所述第二侧。

进一步地，所述芯片本体的中心开设有安装孔，多个所述测试流道沿所述安装孔周向均匀分布，所述样本容纳腔呈环状。

进一步地，所述测试流道包括用于封装所述液体试剂的试剂封装腔，以及分别与所述试剂封装腔及所述样本容纳腔连接并用于供所述液体试剂及所述待测样本在其中反应的反应腔。

进一步地，所述测试流道还包括连接于所述试剂封装腔及所述反应腔之间并用于对所述液体试剂进行定量的试剂定量腔，以及连接于所述样本容纳腔与所述反应腔之间并用于对所述待测样本进行定量的样本定量腔。

优选地，所述样本容纳腔及所述试剂封装腔靠近所述芯片本体的中心位置设置，所述反应腔靠近所述芯片本体的边缘位置设置，所述样本定量腔设于所述样本容纳腔及所述反应腔之间的位置，所述试剂定量腔设于所述试剂封装腔及所述反应腔之间的位置。

进一步地，所述测试流道还包括连接于所述试剂封装腔与所述试剂定量腔之间的第一毛细管，连接于所述试剂定量腔与所述反应腔之间的第二毛细管，连接于所述连接孔与所述样本定量腔之间的第三毛细管，以及连接于所述样本定量腔与所述反应腔之间的第四毛细管。

本发明还提供了一种微流控芯片的制作方法，包括以下步骤：

S10：通过注塑成型形成芯片本体，芯片本体第一侧的试剂封装腔、试剂定量腔、反应腔、样本定量腔及连接各腔的微流道，芯片本体第二侧的样本容纳腔，以及贯穿第一侧及第二侧并连接样本容纳腔与样本定量腔的连接孔；

S20：采用自动灌装设备在各试剂封装腔中灌装不同规格的液体试剂；

S30：通过两封装片分别将芯片本体的第一侧及第二侧进行封装。

此外，本发明还提供了一种微流控芯片的使用方法，包括以下步骤：

M10：将待测试样本加入样本容纳腔中；

M20：将所述微流控芯片放置于旋转机构上，使旋转机构以每分钟2500转以上的转速启动离心，在离心力的作用下，待测试样通过连接孔逐个填满各样本定量腔，液体试剂从试剂封装腔中进入试剂定量腔中。

M30：停止一段时间后，再以每分钟2500转以上的转速启动离心，经过毛细效应和虹吸效应现象，液体试剂和待测样本一同进入反应腔中反应。

本发明提供的微流控芯片的有益效果在于：与现有技术相比，本发明的微流控芯片通过将各规格的液体试剂提前封装于芯片本体中，且通过各液体试剂对待测样本的各项指标进行测试，这样，可以很好的保证液体试剂的容积精度，从而保证测试结果更精确，同时，液体试剂的灌装工艺及双侧封装工艺相对成熟，导致该微流控芯片的制作成本低，利于自动化操作，且容易实现产业化。同时，本发明提供的微流控芯片的制作方法，通过将液体试剂封装于芯片本体中，其制作成本低，利于自动化及产业化，且保证待测样本的测试结果精度高。此外，本发明提供的微流控芯片的使用方法，通过将待测样本加入封装有液体试剂的微流控芯片中进行反应，从而保证了待测样本的测试结果精度高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下侧将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下侧描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的微流控芯片的分解示意图；

图2为图1中的芯片本体的第一侧结构示意图；

图3为图1中的芯片本体的第二侧结构示意图。

其中，图中各附图标记：

1-芯片本体；2-封装片；11-测试流道；12-样本容纳腔；13-连接孔；14-样本注入孔；15-第一侧；16-第二侧；17-安装孔；111-试剂封装腔；112-试剂定量腔；113-反应腔；114-样本定量腔；115-第一毛细管；116-第二毛细管；117-第三毛细管；118-第四毛细管；119-排气孔。

具体实施方式

为了使本发明所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。

需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等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。

此外，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”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

请一并参阅图1及图2，现对本发明提供的微流控芯片进行说明。该微流控芯片包括芯片本体1、多种规格的液体试剂及两封装片2，芯片本体1上开设有多个测试流道11，测试流道11用于测试待测样本的各项指标，其中，待测样本为人或动物的体液，体液即为血液、尿液及组织等，在本实施例中，将以测试血液的各项指标为例进行以下说明，各项指标是指测试血液中的白蛋白ALB钙、CA血糖Glu肌酐Crea钠及Na钾K磷P总蛋白TP胆固醇CHOL等。液体试剂容纳于对应的测试流道11中，即根据需要测试的各项指标放置相应规格的液体试剂，封装片2封盖于芯片本体1两侧。本发明中的微流控芯片在使用之前，需要将规格不同的液体试剂灌注于不同的测试流道11中，然后用封装片2进行封装，待需要测试某一待测样本时，可将待测样本分别与不同测试流道11中的液体试剂进行反应，从而测试出待测样本的各项指标。

本发明提供的微流控芯片，与现有技术相比，本发明的微流控芯片通过将各种规格的液体试剂提前封装于芯片本体1中，且通过各液体试剂对待测样本的各项指标进行测试，这样，不仅可以保留液体试剂本身的特性，可以很好的保证液体试剂的容积精度，从而保证测试结果更精确，同时，液体试剂的灌装工艺及双侧封装工艺相对成熟，导致该微流控芯片的制作成本低，利于自动化操作，且容易实现产业化。

进一步地，请参阅图2及图3，作为本发明提供的微流控芯片的一种具体实施方式，上述芯片本体1上还开设有样本容纳腔12及多个连接孔13，样本容纳腔12用于容纳待测样本，多个连接孔13连接于样本容纳腔12与各测试流道11之间，这样，通过连接孔13可将样本容纳腔12分别与各测试流道11连接。在本实施例中，上述封装片2上还设有样本注入孔14，样本注入孔14与样本容纳腔12相通，当需要测试待测样本时，首先需要将待测样本通过样本注入孔14注入样本容纳腔12中，然后启动该微流控芯片，以使得待测样本分别通过各连接孔13流入各测试流道11中，从而使得待测样本分别与不同规格的液体试剂进行反应，从而测得待测样本的各项指标。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的微流控芯片的一种具体实施方式，上述芯片本体1具有相对设置的第一侧15(即为正面)及第二侧16(即为背面)，测试流道11开设于芯片本体1的第一侧15，样本容纳腔12开设于芯片本体1的第二侧16，连接孔13贯穿第一侧15及第二侧16以导通样本容纳腔12及测试流道11从而使得样本容纳腔12中的待测样本可流入测试流道11中进行测试。这样，通过将样本容纳腔12及测试流道11分别开设于芯片本体1的第一侧15及第二侧16，从而使得样本容纳腔12与测试流道11在结构上不会产生干涉，进而可以开设更多的测试流道11以同时对同一待测样本的各项指标同时进行，且能够保证整个微流控芯片占用体积小。

进一步地，请参阅图1至图3，作为本发明提供的微流控芯片的一种具体实施方式，上述芯片本体1的中心开设有安装孔17，安装孔17可安装于旋转机构上以带动整个微流控芯片旋转，微流控芯片在旋转时会产生离心力，从而使得样本容纳腔12中的待测样本经过毛细效应通过连接孔13流入测试流道11中。上述测试流道11沿安装孔17周向均匀分布，对应的，上述样本容纳腔12呈环状，这样可以保证从样本容纳腔12进入各测试流道11中的待测样本的体积均匀，同时也使得整个微流控芯片的重量分布均匀，保证各位置受到的离心力能够与预算的一样精准，进而保证待测样本的测试结果精准。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的微流控芯片的一种具体实施方式，上述测试流道11包括试剂封装腔111及反应腔113，试剂封装腔111用于封装液体试剂，反应腔113分别与试剂封装腔111及样本容纳腔12连接，反应腔113用于供液体试剂及待测样本在其中反应，这样，通过将试剂封装腔111与反应腔113分别设置，可以保证液体试剂与待测样本能够在反应需求的时间里进入反应腔113，从而保证测试结果的准确性，同时，试剂封装腔111及反应腔113的设计需求是不一样的，通过将两者分别设计可以同时满足液体试剂的封装需求及反应需求。

进一步地，请参阅图2，作为本发明提供的微流控芯片的一种具体实施方式，上述测试流道11还包括试剂定量腔112及样本定量腔114，试剂定量腔112连接于试剂封装腔111及反应腔113之间，试剂定量腔112用于对液体试剂进行定量，这样，当需要对待测样本进行测试时，首先将试剂封装腔111中的液体试剂导入试剂定量腔112中进行定量，最后将试剂定量腔112中的液体试剂导入反应腔113中，从而保证了将要进行反应的液体试剂的容积精度，进而使得待测样本的测试结果更准确，重复性好。同样的，样本定量腔114连接于样本容纳腔12与反应腔113之间，样本定量腔114用于对待测样本进行定量，这样，当需要对待测样本进行测试时，首先将样本容纳腔12中的待测样本分别导入各样本定量腔114中进行定量，最后将样本定量腔114中的待测样本导入反应腔113中，从而保证了将要进行反应的待测样本的容积精度，进而使得待测样本的测试结果更准确，重复性好。

进一步地，请参阅图2及图3，作为本发明提供的微流控芯片的一种具体实施方式，上述芯片本体1呈薄圆片状，样本容纳腔12及试剂封装腔111靠近芯片本体1的中心位置设置，反应腔113靠近芯片本体1的边缘位置设置，样本定量腔114设于样本容纳腔12及反应腔113之间的位置，试剂定量腔112设于试剂封装腔111及反应腔113之间的位置，这样，可以在离心力、毛细效应及虹吸效应的作用下，保证待测样本及液体试剂能够一步步的进入反应腔113中进行反应。

进一步地，请参阅图2及图3，作为本发明提供的微流控芯片的一种具体实施方式，上述测试流道11还包括多条毛细管，其中包括连接于试剂封装腔111与试剂定量腔112之间第一毛细管115，连接于试剂定量腔112与反应腔113之间的第二毛细管116，连接于连接孔13与样本定量腔114之间的第三毛细管117，以及连接于样本定量腔114与反应腔113之间的第四毛细管118，且，通过第一毛细管115、第二毛细管116、第三毛细管117、第四毛细管118及连接孔13均是尺寸为数十到数百微米的微管道，这样，通过第一毛细管115、第二毛细管116、第三毛细管117、第四毛细管118及连接孔13将芯片本体1上的各腔进行导通，从而保证在离心力的作用下，待测样本及液体试剂会在各微管道中发生毛细效应及虹吸效应，进而最后进入反应腔113中进行反应。

进一步地，请参阅图2及图3，作为本发明提供的微流控芯片的一种具体实施方式，上述芯片本体1上还开设有多个排气孔119，具体的，试剂定量腔112连接有排气孔119，反应腔113也连接有排气孔119。

本发明还提供了一种微流控芯片的制作方法，包括以下步骤：

S10：通过注塑成型形成芯片本体1，芯片本体1第一侧15的试剂封装腔111、试剂定量腔112、反应腔113、样本定量腔114及连接各腔的微流道，芯片本体1第二侧16的样本容纳腔12，以及贯穿第一侧15及第二侧16并连接样本容纳腔12与样本定量腔114的连接孔13；

S20：采用自动灌装设备在各试剂封装腔111中灌装不同规格的液体试剂；

S30：通过两封装片2分别将芯片本体1的第一侧15及第二侧16进行封装。

此外，本发明还提供了一种微流控芯片的使用方法，具体的，以测试血液的多项目指标为例进行说明，包括以下步骤：

M10：将全血样本(待测样本)通过加样孔加入样本容纳腔12中；

M20：将微流控芯片放置于旋转机构上，使旋转机构以每分钟2500转以上的转速启动离心，在离心力的作用下，全血通过连接孔13逐个填满样本定量腔114，然后自动分出血清，液体试剂从试剂封装腔111中进入试剂定量腔112中。

M30：停止一段时间后，再以每分钟2500转以上的转速启动离心，经过毛细效应和虹吸效应现象，液体试剂和血清一同进入反应腔113中反应。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.微流控芯片，其特征在于，包括：

芯片本体，所述芯片本体上开设有多个分别用于测试待测样本的测试流道；

多种规格的液体试剂，所述液体试剂容纳于对应的所述测试流道中；

封装片，所述封装片封盖于所述芯片本体两侧。

2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体上还开设有用于容纳所述待测样本的样本容纳腔，以及多个连接于所述样本容纳腔与各所述测试流道之间的连接孔。

3.如权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体具有相对设置的第一侧及第二侧，所述测试流道开设于所述第一侧，所述样本容纳腔开设于所述第二侧，所述连接孔贯穿所述第一侧及所述第二侧。

4.如权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体的中心开设有安装孔，多个所述测试流道沿所述安装孔周向均匀分布，所述样本容纳腔呈环状。

5.如权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，所述测试流道包括用于封装所述液体试剂的试剂封装腔，以及分别与所述试剂封装腔及所述样本容纳腔连接并用于供所述液体试剂及所述待测样本在其中反应的反应腔。

6.如权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，所述测试流道还包括连接于所述试剂封装腔及所述反应腔之间并用于对所述液体试剂进行定量的试剂定量腔，以及连接于所述样本容纳腔与所述反应腔之间并用于对所述待测样本进行定量的样本定量腔。

7.如权利要求6所述的微流控芯片，其特征在于，所述样本容纳腔及所述试剂封装腔靠近所述芯片本体的中心位置设置，所述反应腔靠近所述芯片本体的边缘位置设置，所述样本定量腔设于所述样本容纳腔及所述反应腔之间的位置，所述试剂定量腔设于所述试剂封装腔及所述反应腔之间的位置。

8.如权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于，所述测试流道还包括连接于所述试剂封装腔与所述试剂定量腔之间的第一毛细管，连接于所述试剂定量腔与所述反应腔之间的第二毛细管，连接于所述连接孔与所述样本定量腔之间的第三毛细管，以及连接于所述样本定量腔与所述反应腔之间的第四毛细管。

9.微流控芯片的制作方法，其特征在于，包括以下步骤：

S10：通过注塑成型形成芯片本体，芯片本体第一侧的试剂封装腔、试剂定量腔、反应腔、样本定量腔及连接各腔的微流道，芯片本体第二侧的样本容纳腔，以及贯穿第一侧及第二侧并连接样本容纳腔与样本定量腔的连接孔；

S20：采用自动灌装设备在各试剂封装腔中灌装不同规格的液体试剂；

S30：通过两封装片分别将芯片本体的第一侧及第二侧进行封装。

10.微流控芯片的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：

M10：将待测试样本加入样本容纳腔中；

M20：将所述微流控芯片放置于旋转机构上，使旋转机构以每分钟2500转以上的转速启动离心，在离心力的作用下，待测试样通过连接孔逐个填满各样本定量腔，液体试剂从试剂封装腔中进入试剂定量腔中。

M30：停止一段时间后，再以每分钟2500转以上的转速启动离心，经过毛细效应和虹吸效应现象，液体试剂和待测样本一同进入反应腔中反应。