CN108554466B - 微流控芯片的离心分离装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供的微流控芯片的离心分离装置，包括，用于放置待检测样本的样品室、管路连接所述样品室的定量离心室，管路连接所述定量离心室的反应室及管路连接所述反应室的储存室，旋转微流控芯片，在离心作用下，所述样品室内的样本进入所述定量离心室，并进入所述反应室，所述存储室内的反应试剂进入所述反应室，所述样本和所述反应试剂在所述反应室内反应，由于各个管路及室体之间相互独立，试剂与试剂之间不会交叉污染，从而可以更好的保证微流控芯片的结果准确性，实现严格的精准医疗。

Description

微流控芯片的离心分离装置
技术领域
本发明属于微流控芯片技术领域，尤其涉及微流控芯片的离心分离装置。
背景技术
微流控芯片是集样本分液、定量、离心、反应和检测于一体的微流控分析系统。多项目多试剂芯片是指上述微流控芯片单个芯片的检测项目大于或等于2项，同时每一项使用的试剂大于等于1种，这样的微流控芯片检测一次可以得到一组检测项目结果，大大提高了仪器检测效率，提高了它的应用价值，目前在化学分析、生物检测、细胞分析、水质检测、食品药物安全检测领域得到广泛的应用。
图1给出了传统的微流控芯片的离心分离设计。使用固体冻干试剂球(403/4031/4032)，先将样本加入到样本腔4015中，稀释液加入到稀释液腔4016中，或者稀释液是与装载稀释液腔中；在离心的过程中，样本从样本腔4015转移到离心定量腔4013中，稀释液也从稀释液腔4016转移到稀释液定量腔4014；连接4013与401的是毛细阀4011，连接4014与401的是毛细阀4012，然后将定量的血清从离心定量腔4013转移至混匀腔401，定量的稀释液从稀释液定量腔4014转移至混匀腔401，将血清稀释混匀。混匀完成之后，经过毛细阀4021依次流入到各个预置了试剂球(403/4031/4032)的反应杯(404/4041/4042)中，这样的设计仅仅适合固体试剂的模式。同时，这种设计在最后一步中，混匀的稀释样本经过流道402分配到各个反应杯中的时候是逐个依次填充，这样前面部分填充满的时候，试剂溶解或者细小的颗粒脱落，会溢出流到后面的反应杯中。这种结构，没有实现反应样本和试剂在完全独立的反应容器中进行反应的要求，存在交叉污染的风险，将影响项目的检测结果。
发明内容
有鉴如此，有必要针对现有技术中微流控芯片的离心分离设计采用的固体冻干试剂工艺复杂且存在交叉污染的风险的缺陷，提供一种结构简单，检测结果精确的微流控芯片的离心分离装置。
为实现上述目的，本发明采用下述技术方案：
一方面，本发明提供的一种微流控芯片的离心分离装置，包括：
样品室，用于放置待检测样本；及反应单元，所述反应单元管路连接于所述样品室；所述反应单元包括：
定量离心室，所述定量离心室通过管路连接所述样品室，旋转微流控芯片，所述样本可进入所述定量离心室；
反应室，所述反应室通过管路连接所述定量离心室，进入所述定量离心室的样本在离心作用下可进入所述反应室；及
至少一存储室，用于存储反应试剂，任意一所述存储室通过管路连接所述反应室，所述存储室内的反应试剂在离心作用下可进入所述反应室，并与所述反应室内的样本反应。
本发明提供的微流控芯片的离心分离装置，包括，用于保存样本的样品室、管路连接所述样品室的定量离心室，管路连接所述定量离心室的反应室及管路连接所述反应室的储存室，旋转微流控芯片，在离心作用下，所述样品室内的样本进入所述定量离心室，并进入所述反应室，所述存储室内的反应试剂进入所述反应室，所述样本和所述反应试剂在所述反应室内反应，由于各个管路及室体之间相互独立，试剂与试剂之间不会交叉污染，从而可以更好的保证微流控芯片的结果准确性，实现严格的精准医疗。
在一些较佳的实施例中，连接所述定量离心室和反应室的管路上还设有阀门，所述阀门为毛细阀。
在一些较佳的实施例中，任意一个所述反应单元还包括至少一缓冲室，任意一所述缓冲室通过管路设置在所述存储室及所述反应室之间，所述缓冲室用于缓存所述存储室中流出的反应试剂。
在一些较佳的实施例中，所述缓冲室至少为两个，相邻的两个缓存室之间通过带有阀门的管路连接，且其中一个所述缓存室通过带有阀门的管路与所述反应室连接，所述阀门为毛细阀。
在一些较佳的实施例中，所述反应单元至少为一个，任意一个所述反应单元通过管路并列连接于所述样品室。
另一方面，本发明提供的微流控芯片的离心分离装置，包括：预混单元及反应单元：
所述预混单元包括：
样品室，用于放置待检测样本；
定量离心室，所述定量离心室通过管路连接所述样品室，旋转微流控芯片，所述样本可进入所述定量离心室；
至少一稀释室，用于存储稀释试剂；
至少一第一定量室，任意一所述第一定量室通过管路对应连接一个所述稀释室，所述稀释室内的稀释试剂在离心作用下可进入所述第一定量室；
预混室，通过管路连接所述定量离心室及任意一个所述第一定量室，所述定量离心室内的样本及所述第一定量室内的稀释试剂在离心作用下进入所述预混室混合形成混合试剂；
所述反应单元包括：
第二定量室，所述第二定量室通过管路连接所述预混室，所述预混室内的混合试剂在离心作用下可进入所述第二定量室；
反应室，所述反应室通过管路连接所述第二定量室，进入所述第二定量室的混合试剂在离心作用下可进入所述反应室；及
至少一存储室，用于存储反应试剂，任意一所述存储室通过管路连接所述反应室，所述存储室内的反应试剂在离心作用下可进入所述反应室，并与所述反应室内的样本反应。
本发明提供的微流控芯片的离心分离装置，包括，用于保存样本的样品室、管路连接所述样品室的定量离心室、用于存储稀释试剂的稀释室、管路对应连接所述稀释室的第一定量室、管路连接所述定量离心室及所述第一定量室的预混室、管路连接所述预混室的第二定量室、管路连接所述第二定量室的反应室及管路连接所述反应室的存储室，旋转微流控芯片，在离心作用下，所述样品室内的样本进入所述定量离心室并进入所述预混室，所述稀释室内的稀释试剂进入所述第一定量室并进入所述预混室，所述样本及所述稀释试剂在所述预混室混合形成混合试剂，所述混合试剂进入所述第二定量室后再进入所述反应室，所述存储室内的反应试剂进入所述反应室，所述混合试剂和所述反应试剂在所述反应室内反应，由于各个管路及室体之间相互独立，试剂与试剂之间不会交叉污染，从而可以更好的保证微流控芯片的结果准确性，实现严格的精准医疗。
在一些较佳的实施例中，所述定量离心室和所述预混室之间的管路、所述第一定量室和所述预混室之间的管路、所述预混室与所述第二定量室之间的管路以及所述第二定量室和反应室的管路上还设有阀门，所述阀门为毛细阀。
在一些较佳的实施例中，任意一个所述反应单元还包括至少一缓冲室，任意一所述缓冲室通过管路设置在所述存储室及所述反应室之间，所述缓冲室用于缓存所述存储室中流出的反应试剂。
在一些较佳的实施例中，所述缓冲室至少为两个，相邻的两个缓存室之间通过带有阀门的管路连接，且其中一个所述缓存室通过带有阀门的管路与所述反应室连接，所述阀门为毛细阀。
在一些较佳的实施例中，所述反应单元至少为一个，任意一个所述反应单元通过管路并列连接于所述预混室。
附图说明
图1是本发明现有技术的微流控芯片的离心分离装置的结构示意图。
图2本发明实施例1提供的微流控芯片的离心分离装置的结构示意图。
图3本发明实施例2提供的微流控芯片的离心分离装置的结构示意图。
图4本发明实施例3提供的微流控芯片的离心分离装置的结构示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，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。
以下结合具体实施例对本发明的具体实现进行详细描述：
实施例1
图2示出了本发明实施例1提供的微流控芯片的离心分离装置10的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
在本实施例中，微流控芯片的离心分离装置10包括：用于放置待检测样本的样品室110及至少一个反应单元120，任意一个所述反应单元120管路连接于所述样品室110。其中：任意一个所述反应单元120包括：定量离心室121、反应室122、存储室123。其中：
所述定量离心室121通过管路连接所述样品室110，旋转微流控芯片，所述样本可进入所述定量离心室121。
可以理解，在实际中，定量离心室121可以具备离心作用，也可以具备定量的作用。例如，当样本为全血液时，定量离心室121对样本离完心之后再提取定量的血清样本；而当样本为血清时，直接获取定量的血清。
所述反应室122通过管路连接所述定量离心室121，进入所述定量离心室121的样本在离心作用下可进入所述反应室122；及
存储室123用于存储反应试剂，所述存储室123通过管路连接所述反应室122，所述存储室123内的反应试剂在离心作用下可进入所述反应室122，并与所述反应室122内的样本反应。
在本实施例中，连接所述定量离心室121和反应室122的管路上还设有阀门m，所述阀门m为毛细阀，使得样本在离心作用下不会直接分离出去。
在本实施例中，所述存储室123为一个，且任意一个存储室123均通过管路连接于所述反应室122。
在本实施例中，所述反应单元120为二个，且任意一个所述反应单元120通过管路并列连接于所述样品室110，可以理解，实际中反应单元120并不局限二个，一般根据实际需要设计反应单元120数量。
可以理解，在向下的离心力F作用下，旋转微流控芯片，样本从样品室110通过管路逐个填充满各个定量离心室121；同时，存储室123的反应试剂在离心力的作用下也从存储室123里通过管路转移至反应室122；然后，进入所述定量离心室121的样本在离心作用下可进入所述反应室122；样本和反应试剂在反应室122开始反应同时仪器监测其结果，由于各个管路及室体之间相互独立，试剂与试剂之间不会交叉污染，从而可以更好的保证微流控芯片的结果准确性，实现严格的精准医疗。
实施例2
图3示出了本发明实施例2提供的微流控芯片的离心分离装置20的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
在本实施例中，微流控芯片的离心分离装置20包括：用于保存样本的样品室210及至少一个反应单元220，任意一个所述反应单元220管路连接于所述样品室210。其中：任意一个所述反应单元220包括：定量离心室221、反应室222、存储室223a、存储室223b、缓冲室224a、缓冲室224b。其中：
所述定量离心室221通过管路连接所述样品室210，旋转微流控芯片，所述样本可进入所述定量离心室221。
可以理解，在实际中，定量离心室121可以具备离心作用，也可以具备定量的作用。例如，当样本为纯血液时，定量离心室121对样本离完心之后再提取定量的血清样本；而当样本为血清时，直接获取定量的血清。
所述反应室222通过管路连接所述定量离心室221，进入所述定量离心室221的样本在离心作用下可进入所述反应室222。
存储室223a用于存储反应试剂R1，所述存储室223a通过管路连接所述反应室222，所述存储室223a内的反应试剂R1在离心作用下可进入所述反应室222，并与所述反应室222内的样本反应。
存储室223b用于存储反应试剂R2，所述存储室223b通过管路依次连接所述缓冲室224a及缓冲室224b，所述存储室223b内的反应试剂R2在离心作用下可依次进入所述缓冲室224a及缓冲室224b，再进入所述反应室222内。
在本实施例中，连接所述定量离心室221和反应室222的管路上还设有阀门m，所述阀门m为毛细阀，使得样本在离心作用下不会直接分离出去。
在本实施例中，所述缓冲室为两个，分别为缓冲室224a及缓冲室224b，缓冲室224a及缓冲室224b之间通过带有阀门的管路连接，缓冲室224b通过带有阀门的管路与所述反应室连接，所述阀门为毛细阀，从而使得反应试剂R1及反应试剂R2在离心作用下不会直接分离出去。可以理解，缓冲室并不局限为2个，实际中还可以为多个，且设置在所述存储室223a或/存储室223b及所述反应室222之间。
可以理解，在向下的离心力F作用下，旋转微流控芯片，样本试剂从样品室210通过管路逐个填充满各个定量离心室221，预装在存储室223a里的反应试剂R1在离心力的作用下也从存储室223a转移至反应室222中，预装在存储室223b中的反应试剂R2在离心力作用下也从存储室223b进入所述缓冲室224a中。
接着，进入所述定量离心室221的样本在离心作用下可进入所述反应室222，并于反应试剂R1反应，而此时反应试剂R2从缓冲室224a进入到缓冲室224b。
最后，反应试剂R2从缓冲室224b进入到反应室222，并与样本发生第二次反应，可以理解，此时样本为待检测样本和反应试剂R1反应后的产物，待微流控芯片停止旋转或者微流控芯片以低速(旋转速度低于20RPM)，监测数据变化，并获取反应数据。
由于各个管路及室体之间相互独立，试剂与试剂之间不会交叉污染，从而可以更好的保证微流控芯片的结果准确性，实现严格的精准医疗。
可以理解，上述实施例2提供了一个多级反应的方案(2级)，同时如果存在第三级试剂R3或者n级试剂Rn，则每一级试剂Rn的设计上还要增加n个缓存室，其设计方案和实施例2类似，这里不再赘述。
实施例3
图4示出了本发明实施例3提供的微流控芯片的离心分离装置30的结构示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。
在本实施例中，微流控芯片的离心分离装置30包括：预混单元310及至少一反应单元320。
预混单元310包括：用于放置待检测样本的样品室311、定量离心室312、用于存储稀释试剂的稀释室313、第一定量室314及预混室315。其中：
所述定量离心室312通过管路连接所述样品室311，旋转微流控芯片，所述样本可进入所述定量离心室312。
第一定量室314通过管路对应连接一个所述稀释室313，所述稀释室313内的稀释试剂在离心作用下可进入所述第一定量室314。
预混室315通过管路连接所述定量离心室312及所述第一定量室314，所述定量离心室312内的样本及所述第一定量室314内的稀释试剂在离心作用下进入所述预混室315混合形成混合试剂。
所述反应单元320包括：第二定量室321、反应室322及存储室323。
所述第二定量室321通过管路连接所述预混室315，所述预混室315内的混合试剂在离心作用下可进入所述第二定量室321。
所述反应室322通过管路连接所述第二定量室321，进入所述第二定量室321的混合试剂在离心作用下可进入所述反应室322。
用于存储反应试剂的存储室323通过管路连接所述反应室322，所述存储室323内的反应试剂在离心作用下可进入所述反应室322，并与所述反应室322内的样本反应。
在本实施例中，所述定量离心室312和所述预混室315之间的管路、所述第一定量室314和所述预混室315之间的管路、所述预混室315与所述第二定量室321之间的管路以及所述第二定量室321和反应室322的管路上还设有阀门，所述阀门为毛细阀，使得上述试剂(样本、反应试剂、稀释试剂及混合试剂)在离心作用下不会直接分离出去。
在一些较佳的实施例中，任意一个所述反应单元320还包括至少一缓冲室(图未示)，任意一所述缓冲室通过管路设置在所述存储室323及所述反应室322之间，所述缓冲室用于缓存所述存储室323中流出的反应试剂。
在一些较佳的实施例中，所述缓冲室至少为两个，相邻的两个缓存室之间通过带有阀门的管路连接，且其中一个所述缓存室通过带有阀门的管路与所述反应室322连接，所述阀门为毛细阀。其详细的设计方案可以参见实施例2中的描述，这里不再赘述。
在本实施例中，在本实施例中，所述反应单元320为两个，且任意一个所述反应单元320通过管路并列连接于所述预混室315，可以理解，实际中反应单元320并不局限两个，一般根据实际需要设计反应单元320数量。
可以理解，在向下的离心力F作用下，旋转微流控芯片，样本试剂从样品室311通过管路进入定量离心室312，稀释试剂也从稀释室313转入到第一定量室314中；同时存储室323内的试剂R进入反应室322。
可以理解，如果样本需要离心，则要求高速离心旋转约2分钟；如果样本是提取出来的血清，则不需要再离心，待样本填充满定量离心室312以及稀释试剂充满第一定量室314，停止旋转，而此时样本将填充定量离心室312与预混室315之间的毛细阀，稀释试剂填充第一定量室314与预混室315之间的毛细阀。
继续旋转微流控芯片，定量的样本和定量的稀释试剂在毛细管道的虹吸作用下同时进入预混室315，然后通过加减速旋转使定量的样本充分稀释并混合均匀形成混合试剂。
停止旋转微流控芯片，混合试剂将填充满预混室315和第二定量室321之间的毛细阀；继续旋转微流控芯片，混合试剂在虹吸作用下从预混室315离心分离，并沿着管路逐个填充满第二定量室321；停止旋转，缓存第二定量室321里的混合试剂将填充第二定量室321和反应室322之间的毛细阀；继续旋转微流控芯片，混合试剂在虹吸作用下从第二定量室321中离心分离，并转移到反应室322，混合试剂和试剂R开始反应，监测数据变化，并获取反应数据。
由于各个管路及室体之间相互独立，试剂与试剂之间不会交叉污染，从而可以更好的保证微流控芯片的结果准确性，实现严格的精准医疗。
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 (6)

1.一种微流控芯片的离心分离装置，其特征在于，包括：
样品室，用于放置待检测样本；及反应单元，所述反应单元管路连接于所述样品室；任意一个所述反应单元包括：
定量离心室，所述定量离心室通过管路连接所述样品室，旋转微流控芯片，所述待检测样本可进入所述定量离心室；
反应室，所述反应室通过管路连接所述定量离心室，进入所述定量离心室的所述待检测样本在离心作用下可进入所述反应室；及
至少两个存储室，用于存储反应试剂，任意一所述存储室通过管路连接所述反应室，所述存储室内的反应试剂在离心作用下可进入所述反应室，并与所述反应室内的所述待检测样本反应；
任意一个所述反应单元还包括至少两个缓冲室，所述缓冲室通过管路设置在所述存储室及所述反应室之间，所述缓冲室用于缓存所述存储室中流出的反应试剂；
相邻的两个缓存室之间通过带有阀门的管路连接，且其中一个所述缓存室通过带有阀门的管路与所述反应室连接，所述阀门为毛细阀。
2.如权利要求1所述的微流控芯片的离心分离装置，其特征在于，连接所述定量离心室和反应室的管路上还设有阀门，所述阀门为毛细阀。
3.如权利要求1所述的微流控芯片的离心分离装置，其特征在于，所述反应单元至少为一个，任意一个所述反应单元通过管路并列连接于所述样品室。
4.一种微流控芯片的离心分离装置，其特征在于，包括：预混单元及反应单元：
所述预混单元包括：
样品室，用于放置待检测样本；
定量离心室，所述定量离心室通过管路连接所述样品室，旋转微流控芯片，所述待检测样本可进入所述定量离心室；
至少一稀释室，用于存储稀释试剂；
至少一第一定量室，任意一所述第一定量室通过管路对应连接一个所述稀释室，所述稀释室内的稀释试剂在离心作用下可进入所述第一定量室；
预混室，通过管路连接所述定量离心室及任意一个所述第一定量室，所述定量离心室内的样本及所述第一定量室内的稀释试剂在离心作用下进入所述预混室混合形成混合试剂；
所述反应单元包括：
第二定量室，所述第二定量室通过管路连接所述预混室，所述预混室内的混合试剂在离心作用下可进入所述第二定量室；
反应室，所述反应室通过管路连接所述第二定量室，进入所述第二定量室的混合试剂在离心作用下可进入所述反应室；及
至少两个存储室，用于存储反应试剂，任意一所述存储室通过管路连接所述反应室，所述存储室内的反应试剂在离心作用下可进入所述反应室，并与所述反应室内的所述待检测样本反应；
任意一个所述反应单元还包括至少两个缓冲室，所述缓冲室通过管路设置在所述存储室及所述反应室之间，所述缓冲室用于缓存所述存储室中流出的反应试剂；
相邻的两个缓存室之间通过带有阀门的管路连接，且其中一个所述缓存室通过带有阀门的管路与所述反应室连接，所述阀门为毛细阀。
5.如权利要求4所述的微流控芯片的离心分离装置，其特征在于，所述定量离心室和所述预混室之间的管路、所述第一定量室和所述预混室之间的管路、所述预混室与所述第二定量室之间的管路以及所述第二定量室和反应室的管路上还设有阀门，所述阀门为毛细阀。
6.如权利要求4所述的微流控芯片的离心分离装置，其特征在于，所述反应单元至少为一个，任意一个所述反应单元通过管路并列连接于所述预混室。
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