CN107677838A - 检测集成芯片及其检测方法 - Google Patents

Abstract

一种检测集成芯片，包括：表层薄膜层，所述表层薄膜层上设有样本加注孔及试剂盘二维码信息；试剂盘层，包括连通的样本腔、样本定量腔、样本溢出杯，连通的稀释液预装腔、稀释液定量腔、稀释液溢出杯，连通的试剂预装杯、反应杯、反应液溢出杯，与所述样本定量腔和稀释液定量腔连通的混匀腔，与所述混匀腔及反应杯连通的隔离定量杯，还包括一组气孔；其中，所述稀释液预装腔有独立封装的稀释液，所述试剂预装杯内有独立封装的液态反应试剂；所述检测集成芯片采用覆膜的方式密封。还提供一种检测集成芯片的检测方法，上述检测集成芯片及其检测方法检测结果准确、检测速度快。

Description

检测集成芯片及其检测方法

技术领域

本发明涉及全血生化分析检测领域，特别涉及一种检测集成芯片及其检测方法。

背景技术

随着IVD行业的快速发展，POCT在生物医学分析、疾病诊断、急诊、户外诊断等方面的存在巨大的机遇。对于体外诊断而言，检验检疫分析手段和设备应当满足现场采样分析、快速检测以及非专业人士操作等实际要求。检测仪器报告可靠的结果，不能仅依靠于严谨的人为操作，还要尽量缩短样本周转时间和减少不必要的操作步骤。一个很重要的标准就是要简单操作，本仪器已证明在简单的操作说明书指引下，即使是医护办公室人员进行操作，也能得到可靠的结果。

目前一般的试剂盘片使用的都是冻干粉试剂，其在生产、加工的过程中每颗冻干试剂都存在差异，导致同一个项目，重复测试结果不同；在封装的过程中，由于冻干粉试剂有粉末脱落，不管是覆膜还是超声焊接，都存在交叉污染，这也是将直接影响结果；由于采用固体试剂，其检测周期需要近14分钟。

为了满足这些迫切的实际需求，发展一种新型的微型便捷、高度集成、精确检测的检验检疫仪器设备很有必要。

发明内容

基于此，有必要提供一种检测结果准确、检测速度快的检测集成芯片及其检测方法。

一种检测集成芯片，包括：

表层薄膜层，所述表层薄膜层上设有样本加注孔及试剂盘二维码信息；

试剂盘层，包括连通的样本腔、样本定量腔、样本溢出杯，连通的稀释液预装腔、稀释液定量腔、稀释液溢出杯，连通的试剂预装杯、反应杯、反应液溢出杯，与所述样本定量腔和所述稀释液定量腔连通的混匀腔，与所述混匀腔及所述反应杯连通的隔离定量杯，还包括一组用于排气的气孔；

所述检测集成芯片采用覆膜的方式密封；

其中，所述稀释液预装腔有独立封装的稀释液，所述试剂预装杯内有独立封装的液态反应试剂；

样本和稀释液在所述混匀腔中混匀后进入所述隔离定量杯，然后在所述反应杯中与液体反应试剂反应。

在其中一个实施例中，所述样本定量腔的入口与所述样本腔连通、所述样本定量腔的出口与所述样本溢出杯连通，所述样本定量腔通过毛细管道与所述混匀腔连通。

在其中一个实施例中，所述样本定量腔由圆形漏斗和锥形漏斗组成，所述圆形漏斗和所述锥形漏斗体积比为7:3。

在其中一个实施例中，所述稀释液定量腔的入口与所述稀释液预装腔连通，所述稀释液定量腔的出口与所述稀释液溢出杯连通，所述稀释液定量腔与所述混匀腔通过毛细管道连通，所述稀释液预装腔和所述稀释液定量内设有立柱。

在其中一个实施例中，所述试剂预装杯与所述反应杯通过微流管道连通，。

在其中一个实施例中，所述隔离定量杯通过径向流道、环形流道及毛细管道与所述混匀腔连通。

在其中一个实施例中，所述隔离定量杯的深度为1mm～10mm，所述隔离定量杯为腰形、圆形、多边形或者异形。

在其中一个实施例中，所述试剂预装杯的深度为1mm～10mm，所述试剂预装杯为腰形、圆形、多边形或者异形。

在其中一个实施例中，所述反应杯的深度为1mm～10mm，所述反应杯为腰形、圆形、多边形或者异形。

一种如上所述的检测集成芯片的检测方法，包括：

将样本经所述样本加注孔注入到所述的样本腔中；

启动电机旋转所述检测集成芯片，样本从所述样本腔进入样本定量腔，多余的样本溢出后进入所述样本溢出杯；同时预封装在所述稀释液预装腔中稀释液进入所述稀释液定量腔，多余的稀释液溢出后进入所述稀释液溢出杯；同时预封装在所述试剂预装杯内的液态反应试剂进入所述反应杯，多余的液态反应试剂溢出后进入所述反应液溢出杯；

启动电机旋转所述检测集成芯片，样本在离心力作用下实现固液分离；

停止旋转，分离后的液体进入所述混匀腔；同时稀释液进入所述混匀腔；

周期交替变换速度旋转所述述检测集成芯片，使样本和稀释液在所述混匀腔内充分混合得到混合液；

停止旋转，混匀液从所述混匀腔转移至所述隔离定量杯；

启动电机旋转所述检测集成芯片，所述隔离定量杯中的混匀液进入反应杯；

周期交替正反方向旋转所述检测集成芯片，使液态反应试剂与混匀液充分反应；

多次读取所述反应杯的溶液吸光度，计算相应的化学结果。

上述检测集成芯片及其检测方法中，样本前处理、定量输送、混合、反应和检测于一体，无需配备专业的样本前处理设备和机械手，操作简单，整个检测过程全自动化完成，无需专业人员操作，可以实现患者自测。检测集成芯片只有单层且采用覆膜的方式封装，较于多层试剂盘片，层层之间用超声无缝焊接或者双面胶带粘接，大大的降低成本且提高了粘接的可靠性。隔离定量腔的设计使混匀液在分配过程中不会存在任何的交叉污染，且精准定量，这样有效的保证了检测结果的准确性。该检测集成芯片一次检测可以获得多个检测指标，检测周期短，并且由于采用的是液体试剂，所以整个检测周期快，检测结果准。

附图说明

图1为一实施方式的检测集成芯片的结构示意图；

图2为一实施方式的检测集成芯片的结构示意图；

图3为一实施方式的检测集成芯片加入全血样本的示意图；

图4为一实施方式的检测集成芯片对全血样本定量、稀释液定量的示意图；

图5为一实施方式的检测集成芯片的检测方法流程图；

图6为一实施方式的检测集成芯片的全血样本进行离心的示意图；

图7为一实施方式的检测集成芯片中定量样本和定量稀释液在混合腔体中混合的示意图；

图8为一实施方式的检测集成芯片中混合后的溶液通过毛细管道进入环形流道，进而进入到隔离定量杯的示意图；

图9为一实施方式的检测集成芯片中隔离定量杯中的溶液通过微流管道进入反应杯后的示意图；

图10为一实施方式的检测集成芯片的整体示意图。

具体实施方式

下面结合实施方式及附图，对一种检测集成芯片及其检测方法作进一步的详细说明。

请参阅图1，一实施方式的检测集成芯片100，包括表层薄膜层10和设置在表层薄膜层10下方的试剂盘层20，检测集成芯片100采用覆膜的方式密封。

在一实施方式中，表层薄膜层10上设有样本加注孔110及试剂盘二维码信息120。在一实施方式中，试剂盘二维码信息120错开样本加注孔110，且位于检测集成芯片100的中央位置。该试剂盘二维码信息120包括了盘片的种类、包含的项目、质控信息、生产信息等，这些信息在试剂盘放入仪器中的时候自动读取。在一实施方式中，表层薄膜层10还设有原点定位孔130，用于定位作用。

请参阅图2，在一实施方式中，试剂盘层20包括连通的样本腔210、样本定量腔220、样本溢出杯230，连通的稀释液预装腔240、稀释液定量腔250、稀释液溢出杯260，连通的试剂预装杯270、反应杯280、反应液溢出杯290，与样本定量腔220和稀释液定量腔250连通的混匀腔300，与混匀腔300及反应杯280连通的隔离定量杯310。上述腔体通过毛细管道320连通。在一实施方式中，上述的腔体可以有多组。在一实施方式中，还包括一组气孔330。

在本实施方式中，一组隔离定量杯310的数量为13个、一组试剂预装杯270的数量为13个、一组反应杯280的数量为13个、连接各腔室的毛细管道的数量为16个、一组气孔的数量为15个、稀释液溢出杯260同时作为水空白杯，气孔用于反应杯和腔体排气。在其他实施例中，各腔体的数量也可以根据需要一一对应改变。

请参阅图3，在一实施方式中，样本定量腔220由连通的圆形漏斗222和锥形漏斗224组成，在其他实施例中，也可以采用其他形状的漏斗。其中圆形漏斗和锥形漏斗体积比为7:3，形成一大一小两个腔室，大的腔室要保证容积超过离心后血液中血细胞等有形成分的体积。小腔室用于存放血清。在本实施例中，生化检测的对象是血清，要确保小腔室中的血清不能混有血细胞。大部分人的血清容积比例率高于血中有形成分的容积，但血清偏少的特例也会出现，采用7：3的体积比确保了血清采集的纯度。在一具体的实施方式中，圆形漏斗222为红细胞沉淀腔，锥形漏斗224为血浆定量腔。这两者的体积比按照7:3的比例来设计的，这样的话不管是粘稠的还是稀薄的全血，都可以在离心之后让连接样本定量腔220和混匀腔300的毛细血管完全在血浆中，提高检测的通用性。目前其他同类的产品都是按照2:1的比例设计，对于含脂类高或者粘稠度高的全血这种比例很容易超出，离心后红细胞沉淀高于毛细血管接洽处，致使毛细管道堵塞，无法完成血浆进入到混匀腔，导致检测失败。

样本定量腔220的入口与样本腔210连通、样本定量腔220的出口与样本溢出杯230连通，样本定量腔220通过毛细管道与混匀腔300连通。

请参阅图2和3，在一实施方式中，稀释液预装腔240有独立封装的稀释液。在一实施方式中，稀释液预装腔240中间设有立柱242。在本实施方式中，稀释液预装腔240中间设有5根立柱242。这5根立柱一方面使表层薄膜层10与试剂盘层20粘贴的更加牢固，另一方面减小该稀释液预装腔240上面膜的受力面积，使稀释液不易挤出。在其他实施方式中，立柱的数量也可以为4根、6根或者其他数量。在一实施方式中，稀释液定量腔250设有立柱252，在本实施方式中，稀释液定量腔250设有6根立柱252，在其他实施方式中，立柱的数量也可以为4根、5根或者其他数量。立柱252也使得稀释液定量腔250不易变形，稀释液不会被轻易挤出。

在一实施方式中，稀释液预装腔240的出口通过微流道244与稀释液定量腔250连通。在一实施方式中，稀释液定量腔250的入口251与稀释液预装腔240连通，稀释液定量腔250的出口与稀释液溢出杯通过微流道连通，稀释液定量腔250与混匀腔300通过毛细管道连通。

在一实施方式中，在检测集成芯片100未使用时，例如处于运输或保存状态时，试剂预装杯270中预装有定量的液态反应试剂，液态反应试剂采用独立的腔室封装，其与反应杯280通过微流管道282连接，检测集成芯片100在整个生产运输过程均要求冷链保存，这样可以将挥发减至最小；并且通过微流管道的连接，在大气压的作用下，正常的运输和存储过程中液态反应试剂不会从杯中流出。

在一实施方式中，试剂预装杯270的深度为1mm～10mm，试剂预装杯270为腰形、圆形、多边形或者异形。反应杯280的深度为1mm～10mm，反应杯280为腰形、圆形、多边形或者异形。

在一实施方式中，隔离定量杯310通过径向流道、环形流道312及毛细管道314与混匀腔300连通。

在一实施方式中，隔离定量杯310的深度为1mm～10mm，隔离定量杯310为腰形、圆形、多边形或者异形。

一实施方式的检测集成芯片100的检测方法，包括：

请S110、将样本经样本加注孔110注入到样本腔210中。

请参阅图4和5，在本实施例中，将100微升的全血样本经样本加注孔110注入到样本腔210中。

请结合图2和6，S120、启动电机旋转检测集成芯片100，样本从样本腔210进入样本定量腔220，多余的样本溢出后进入样本溢出杯230；同时预封装在稀释液预装腔240中的稀释液进入稀释液定量腔250，多余的稀释液溢出后进入稀释液溢出杯260；同时预封装在试剂预装杯270内的液态反应试剂进入反应杯280，多余的液态反应试剂溢出后进入反应液溢出杯290。

请参阅图7，在本实施例中，全血样本从样本腔210进入样本定量腔220，多余的全血样本溢出后进入样本溢出杯230；同时预封装在稀释液预装腔240中稀释液进入稀释液定量腔250，多余的稀释液溢出后进入稀释液溢出杯260；同时预封装在试剂预装杯270内的液态反应试剂进入反应杯280，等待与样本溶液反应，多余的液态反应试剂溢出后进入反应液溢出杯290。

S130、启动电机旋转检测集成芯片100，样本在离心力作用下实现固液分离。

请参阅图8，在本实施例中，全血样本在离心力作用下实现红细胞和血浆的固液分离。

S140、停止旋转，分离后的液体进入混匀腔300；同时稀释液进入混匀腔300；

在本实施例中，停止旋转，血浆在毛细作用下充满整个连接样本定量腔220与混匀腔300的毛细管道；同时稀释液在毛细作用下充满了整个连接稀释液定量腔250与混匀腔300的毛细管道。然后继续逆时针旋转检测集成芯片100，在虹吸作用下，定量的血浆从样本定量腔220转移至混匀腔300，同时定量的稀释液也从稀释液定量腔250转移至混匀腔300中。

请参阅图9，S150、周期交替变换速度旋转检测集成芯片100，使样本和稀释液在混匀腔300内充分混合得到混合液。

S160、停止旋转，混匀液从混匀腔300转移至隔离定量杯310。

请参阅图10，在本实施例中，停止旋转，混匀液在毛细作用下充满整个连接混匀腔300与环形流道312的毛细管道314；然后以中低速顺时针旋转检测集成芯片100，在虹吸作用下，混匀液从混匀腔300转移至环形流道312，再经径向流道逐个填满隔离定量杯310。

S170、启动电机旋转检测集成芯片100，隔离定量杯310中的混匀液反应杯。

在本实施例中，高速顺时针旋转检测集成芯片100，在虹吸作用下，各隔离定量杯310中的混匀液转移至相应的反应杯280。

S180、周期交替正反方向旋转检测集成芯片100，使液态反应试剂与混匀液充分反应。

S190、多次读取所述反应杯280的溶液吸光度，计算相应的化学结果。

在本实施例中，慢速旋转检测集成芯片100，根据不同的计算方法，多次读取各个反应杯280的溶液吸光度，计算相应的化学结果。

检测集成芯片100旋转转速介于1到6000转每分钟；在检测过程中要求恒定的反应检测温度。

采用上述方案后，检测集成芯片中的样本前处理、定量输送、混合、反应和检测于一体，无需配备专业的样本前处理设备和机械手，操作简单，整个检测过程全自动化完成，无需专业人员操作，可以实现患者自测。该盘片一次检测可以获得多个检测指标，检测周期短，并且由于采用的是液体试剂，所以整个检测周期优于固体干粉试剂。

在上述检测集成芯片及其检测方法中，检测集成芯片采用了预封装液体试剂，较预封装冻干粉试剂，大大的增加了其测试结果的稳定性及准确性，同时也降低了试剂的制造周期及成本。

检测集成芯片只有单层且采用覆膜的方式封装，较于多层试剂盘片，层层之间用超声无缝焊接或者双面胶带粘接，大大的降低成本且提高了粘接的可靠性。

检测集成芯片的隔离定量腔的设计使混匀液在分配过程中不会存在任何的交叉污染，且精准定量，这样有效的保证了检测结果的准确性。

检测集成芯片在样本定量腔室上设计了腔室体积比，红细胞沉淀腔比血浆定量腔的比例为7:3，较于2:1的设计，大大提高了其通用性能。

检测集成芯片表层薄膜上面贴有二维码，该二维码包括了盘片的种类、包含的项目、质控信息、生产信息等，这些信息在试剂盘放入仪器中的时候自动读取。较于现有方案试剂盘片信息印在包装袋上面通过人为扫描的方式，消除了多个测试试剂盘扫错码的可能性。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种检测集成芯片，其特征在于，包括：

表层薄膜层，所述表层薄膜层上设有样本加注孔及试剂盘二维码信息；

试剂盘层，包括连通的样本腔、样本定量腔、样本溢出杯，连通的稀释液预装腔、稀释液定量腔、稀释液溢出杯，连通的试剂预装杯、反应杯、反应液溢出杯，与所述样本定量腔和所述稀释液定量腔连通的混匀腔，与所述混匀腔及所述反应杯连通的隔离定量杯，还包括一组用于排气的气孔；

所述检测集成芯片采用覆膜的方式密封；

其中，所述稀释液预装腔有独立封装的稀释液，所述试剂预装杯内有独立封装的液态反应试剂；

样本和稀释液在所述混匀腔中混匀后进入所述隔离定量杯，然后在所述反应杯中与液体反应试剂反应。

2.根据权利要求1所述的检测集成芯片，其特征在于，所述样本定量腔的入口与所述样本腔连通、所述样本定量腔的出口与所述样本溢出杯连通，所述样本定量腔通过毛细管道与所述混匀腔连通。

3.根据权利要求1所述的检测集成芯片，其特征在于，所述样本定量腔由圆形漏斗和锥形漏斗组成，所述圆形漏斗和所述锥形漏斗体积比为7:3。

4.根据权利要求1所述的检测集成芯片，其特征在于，所述稀释液定量腔的入口与所述稀释液预装腔连通，所述稀释液定量腔的出口与所述稀释液溢出杯连通，所述稀释液定量腔与所述混匀腔通过毛细管道连通，所述稀释液预装腔和所述稀释液定量内均设有立柱。

5.根据权利要求1所述的检测集成芯片，其特征在于，所述试剂预装杯与所述反应杯通过微流管道连通。

6.根据权利要求1所述的检测集成芯片，其特征在于，所述隔离定量杯通过径向流道、环形流道及毛细管道与所述混匀腔连通。

7.根据权利要求1所述的检测集成芯片，其特征在于，所述隔离定量杯的深度为1mm～10mm，所述隔离定量杯为腰形、圆形、多边形或者异形。

8.根据权利要求1所述的检测集成芯片，其特征在于，所述试剂预装杯的深度为1mm～10mm，所述试剂预装杯为腰形、圆形、多边形或者异形。

9.根据权利要求1所述的检测集成芯片，其特征在于，所述反应杯的深度为1mm～10mm，所述反应杯为腰形、圆形、多边形或者异形。

10.一种如权利要求1-9任意一项权利要求所述的检测集成芯片的检测方法，其特征在于，包括：

将样本经所述样本加注孔注入到所述的样本腔中；

启动电机旋转所述检测集成芯片，样本从所述样本腔进入样本定量腔，多余的样本溢出后进入所述样本溢出杯；同时预封装在所述稀释液预装腔中稀释液进入所述稀释液定量腔，多余的稀释液溢出后进入所述稀释液溢出杯；同时预封装在所述试剂预装杯内的液态反应试剂进入所述反应杯，多余的液态反应试剂溢出后进入所述反应液溢出杯；

启动电机旋转所述检测集成芯片，样本在离心力作用下实现固液分离；

停止旋转，分离后的液体进入所述混匀腔；同时稀释液进入所述混匀腔；

周期交替变换速度旋转所述述检测集成芯片，使样本和稀释液在所述混匀腔内充分混合得到混合液；

停止旋转，混匀液从所述混匀腔转移至所述隔离定量杯；

启动电机旋转所述检测集成芯片，所述隔离定量杯中的混匀液进入反应杯；

周期交替正反方向旋转所述检测集成芯片，使液态反应试剂与混匀液充分反应；

多次读取所述反应杯的溶液吸光度，计算相应的化学结果。