CN110568200B - 一种联合诊断纸基微流控芯片及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明属于生物医学检测技术领域,涉及一种检测人全血样品的微流控芯片及检测方法。所述芯片主要由纸基(7)的各种功能区,和进样部件(2)与分样部件(6)组成,其特征在于,所述芯片(1)呈圆盘状,上面设置有纸基(7)和放置纸基(7)的芯片基片(9),以及纸基(7)上面的密封膜(8)一共三层;在芯片(1)的圆心处设置一个圆洞,圆洞中放置进样部件(2),在进样部件(2)周围沿直径延长线均匀、对称地排布2个以上的样品处理区(3);每个样品处理区(3)沿直径延长线在出口处连接1个分样部件(6);每个分样部件连接一个检测区(5);芯片(1)上还沿直径延长线方向设置2个以上螺孔(4)作固定。
Description
技术领域
本发明属于生物医学检测技术领域,涉及一种检测人全血样品的微流控芯片及检测方法。
背景技术
量子点在检测方面的具有优良荧光特性,使其在体外免疫诊断这一领域应用广泛,出现了一种基于量子点作为信号媒介的快捷稳定的检测方法-量子点免疫荧光法。量子点免疫荧光法是将量子点标记在检测抗体上,制成量子点抗体的复合物预先喷到量子垫上,鼠单克隆抗体包被到硝酸纤维素膜上制成固相抗体即检测线,再在硝酸纤维素膜的上端固定上生物素抗体作为质控线,样本滴加到样品垫上,通过虹吸作用流经量子垫和硝酸纤维素膜后即形成固相抗体-标记抗原的复合物,待测样本中待检测物质的含量与形成的固相抗体-标记抗原的复合物的含量成反比。通过分析仪读取检测线T和质控线C的信号值并计算T/C值,最后根据标准曲线即可算出样品中的待检测物质含量。
现有技术中,用量子点免疫荧光法研发了多种体外检测试剂卡,主要配套荧光分析仪使用。例如骨代谢系列维生素D量子点免疫荧光法检测试剂卡。检测目标值水平与骨质疏松症、心血管疾病、高血压、2型糖尿病和肿瘤等疾病的发生均相关,临床检测包括孕妇胎儿畸形检查,中老年骨代谢检测,健康检查等。用于体外诊断的荧光分析仪在向着小型化、快速、高通量多指标检测的方向发展。微流控芯片技术促进了这类仪器上的小型化、高通量的发展,国内市场上外已出现结合微流控芯片技术的该类商用仪器,但是,目前还存在仪器体积较大,辅助进样结构复杂等问题。
基于此,为解决以上问题,本发明提出一种采用微流控芯片技术和微加工部件相结合的思路,设计一种纸基芯片及采用该芯片检测人全血样品的方法。
发明内容
本发明目的之一,在于提供一种联合诊断纸基微流控芯片。
一种联合诊断纸基微流控芯片,主要由纸基(7)的各种功能区,和进样部件(2)与分样部件(6)组成,所述芯片(1)呈圆盘状,上面设置有纸基(7)和放置纸基(7)的芯片基片(9),以及纸基(7)上面的密封膜(8)一共三层;在芯片(1)的圆心处设置一个圆洞,圆洞中放置进样部件(2),在进样部件(2)周围沿直径延长线均匀、对称地排布2个以上的样品处理区(3);每个样品处理区(3)沿直径延长线在出口处连接1个分样部件(6);每个分样部件连接一个检测区(5);芯片(1)上还沿直径延长线方向设置2个以上螺孔(4)作固定。
所述进样部件(2)是一个有底面的空心圆柱,在圆柱内部从底部到顶部,由大到小设置有2层以上的圆形台阶状平台,每个平台加工有凹形的沉淀均流池(2-4),空心圆柱的底部一圈是余液池(2-5);沉淀均流池(2-4)根据与芯片(1)样品处理区(3)的数量相同,被经过进样部件(2)圆心的隔墙(2-3)均匀分成2个以上;每个沉淀均流池(2-4)都交错布置着在同一平台开口高度一致的均样口(2-2);进样部件(2)最顶部隔墙(2-3)的圆心处安装着1个进样管(2-1),进样管(2-1)的底部开口被沉淀均流池(2-4)的隔墙(2-3)均匀分割;最下面一层的每个沉淀均流池(2-4)的底部中间位置还设置有与控制针(2-6)密封配合的纸基通道进样口(2-8);进样部件(2)在每个纸基通道进样口(2-8)的下底面,都设置有安装纸基样品处理区(3)进样通道(3-1)的浅槽;所述控制针(2-6)全部安装在一个控制针架(2-7)下,能够一同插入或拔出纸基通道进样口(2-8);所述控制针架(2-7)能够安装在配套的检测仪器上控制向下和向上运行。
所述样品处理区(3)是围绕进样部件(2)的圆周沿直径延长线方向均匀分布的,包含并排排列的三种功能通道的功能区;首先是进样通道(3-1)的一端和与进样部件(2)的每个最底一层的纸基通道进样口(2-8)相通;进样通道(3-1)的另一端头倾斜插在并排的离心通道(3-2)的圆周外侧一端的侧壁开口上,与离心通道(3-2)相连通;离心通道(3-2)的圆周内侧另一端又与并排的量子点反应通道(3-3)的一端通过U型管道头和头相连;量子点反应通道(3-3)的另一端通过弯管头和头相连于检测样主通道(10);检测样主通道(10)与样品处理区(3)外侧进样部件(2)圆周沿直径延长线上的分样部件(6)相连通。
所述分样部件(6)是一个有底面的空心圆柱,空心圆柱底面朝芯片(1)圆心一侧的侧壁处设置有开口与检测样主通道(10)连接,分样部件(6)空心圆柱的底面不超过检测样主通道(10)的高度;在朝向检测样主通道(10)的空心圆柱内部,由挡墙(6-2)形成一个弧形的储液池(6-1);储液池(6-1)的挡墙(6-2)弧形凸面朝向芯片(1)圆心外侧,挡墙(6-2)弧形凸面与分样部件(6)空心圆柱余下的部分组成分液池(6-3);分液池(6-3)的空心圆柱底部外壁加工有开口,连接2条以上的分样用的纸基(7)检测通道(11);所述2条以上的检测通道(11)在分样部件(6)分液池(6-3)的空心圆柱侧面均匀分布,每条检测通道(11)在分样部件(6)空心圆柱的开口到弧形挡墙(6-2)的距离一致,保证分液均匀一致。
进一步,所述进样通道(3-1)与离心通道(3-2)相连接的侧壁处安装有反向截止膜(3-6),反向截止膜(3-6)在离心通道(3-2)一侧具有众多单向瓣膜,能够常压下让液体混合物流过,但是在加压下单向瓣膜闭合可阻止液体混合物倒流;所述离心通道(3-2)与进样通道(3-1)相连接的一端是靠芯片圆心外侧,在离心通道(3-2)的侧壁开口处靠芯片圆心外侧同样安装有反向截止膜(3-6),此处的反向截止膜(3-6)双侧各自加工有不相通的、开合力不同的单向瓣膜,常压下朝向芯片圆心外侧端头的单向瓣膜闭合样液无法通过,但在外力离心加压下样液能够打开单向瓣膜流过,离心过后的样液在常压下能够通过反向截止膜(3-6)的另一侧,常压下不能倒流;反向截止膜(3-6)朝向芯片圆心外侧有离心通道(3-2)总长的1/4-1/3长是离心抓捕通道(3-7),离心抓捕通道(3-7)的端头在密封膜(8)上加工有排气孔(3-8)。
所述离心通道(3-2)的中部安装有粗滤膜(3-5),能够在纸基表面截留颗粒物质;在离心通道(3-2)靠芯片圆周内侧一端安装有变色感应阀(3-4);所述变色感应阀(3-4)通过安装在离心通道(3-2)端头内部的遇到液体变色的变色纸使感光阀触动薄片隔断离心通道(3-2);3-5min后变色纸自动退色,感光阀触动断开隔断离心通道(3-2)的薄片。
进一步,所述每条检测通道(11)上从分样部件(6)一端向外依次加工有1-2个检测反应室(5-1)和1个质检反应室(5-2),每条检测通道(11)的向外的另一端都连接到1个废液室(5-3),组成一个独立的检测区(5);所述每个废液室(5-3)都安装有真空管(5-4);离心完成后,真空管(5-4)接真空泵加速离心样液的流动,加速检测缩短检测时间;所述检测通道(11)都有不同的检测通道标记(12)。
进一步,所述量子点反应通道(3-3)内部加工有众多的纳米纤维孔(3-9)。
本发明的目的还在于提供一种采用本发明的芯片检测全血的方法。
采用上述联合诊断纸基微流控芯片检测全血的方法,包括如下步骤:
1)准备阶段:根据需要检测的目标蛋白数量,在量子点反应通道(3-3)的纳米纤维孔(3-9)喷涂2-3种待检测的量子点标记的抗体,在与该量子点反应通道(3-3)连接的测反应室(5-1)和质检反应室(5-2)内分别喷涂1种与量子点标记的抗体相对应的没有标记的抗体和抗抗体;
2)安装及设置阶段:安装好进样部件(2)、分样部件(6),用密封膜(8)密封固定;将芯片(1)通过螺孔(4)固定在仪器检测台上,旋转芯片(1)将纸基通道进样口(2-8)与控制针架(2-7)的控制针(2-6)上下对齐,然后开启仪器将控制针架(2-7)插入纸基通道进样口(2-8)密封进样口;设置启动离心程序及离心转速;设置检测加速程序,设置好真空泵真空度;依据各个检测通道标记(12)设置检测通道(11)检测时间、波长等参数;
3)加样:将样品溶液从进样部件(2)的进样管(2-1)加入;
4)离心样品溶液并用全自动荧光分光分析仪检测。
作为一种优选,检测反应室(5-1)和质检反应室(5-2)的材质是硝酸纤维素膜,量子点反应通道(3-3)的材质是玻璃纤维膜,密封膜(8)透光率大于90%,厚度不大于1mm(≤1mm)。
进一步,步骤1)中所述目标蛋白可以是人血浆中D-二聚体(D-Dimer)、肌钙蛋白I(cTnI)、肌红蛋白(MYO)、肌酸激酶同工酶(CKMB)、C反应蛋白(CRP)、降钙素原(PCT)中的一种或多种。
进一步,步骤3)中样品溶液通过进样管(2-1)分流到沉淀均流池(2-4),由均样口(2-2)逐级下流到低一层沉淀均流池(2-4)后,多余液体流入余液池(2-5);静止2-5min,提升控制针架(2-7)拔出密封纸基通道进样口(2-8)的控制针(2-6),试样液由每个纸基通道进样口(2-8)的下底面样品处理区(3)的进样通道(3-1)流入离心通道(3-2)内,流过粗滤膜(3-5)截留液体底部的颗粒物质。
进一步,步骤4)中样品溶液流入到离心通道(3-2)的变色感应阀(3-4)端头的变色纸时,变色纸颜色变深,使安装有感光二极管的变色感应阀(3-4)触动薄片断开隔断离心通道(3-2),同时触发离心机启动;离心机按设置的转速离心,试样液被离心力压进到离心抓捕通道(3-7);5min后变色纸自动退色,变色感应阀(3-4)回复接通离心通道(3-2),同时触发离心机关闭,转动的芯片(1)在止阀的作用下静止,将真空管(5-4)与真空泵连接。
进一步,步骤4)中离心结束后,累积在离心抓捕通道(3-7)的上清液由于离心力的消失,会自动通过离心抓捕通道(3-7)上的反向截止膜(3-6)再次进入离心通道(3-2)内,离心沉淀物则留在离心抓捕通道(3-7)内;由于反向截止膜(3-6)的存在,样品溶液不会倒流到进样通道(3-1)内;样品溶液继续在纸基通道的渗透作用下流入量子点反应通道(3-3),与通道内的试剂充分结合反应;当样品溶液流出检测样主通道(10)进入分样部件(6)的储液池(6-1),越过挡墙(6-2)进入分液池(6-3),最后均匀进入各个检测通道(11);试样液分别与各个检测通道(11)的检测反应室(5-1)、质检反应室(5-2)的试剂反应,其被激发的荧光光学特性分别在检测反应室(5-1)、质检反应室(5-2)上方检测,经过仪器软件根据内设标准处理的含量结果在显示屏上显示并记录。样品溶液最后流入废液室(5-3)。
进一步,所述样品溶液与量子点反应通道(3-3)内的试剂充分结合后,为加快反应速度,可开启与真空管(5-4)连接的真空泵。
本发明的有益效果在于:
1)本发明提供了一种联合诊断纸基微流控芯片检测全血的方法,可以快速自动的对全血进行分离,能克服目前大多数体外检测仪器都需要提前将全血进行血浆分离,极大的节约了检测时间和简化了检测步骤。
2)本发明提供的纸基微流控芯片及使用方法能实现样品自动进样,全血分离,多通道检测,能够满足检测精度。
3)本发明操作简单,使用便捷,在贫困地区和条件有限的场合有很大的实用性。
附图说明
图1为本发明的一种芯片的俯视结构示意图。
图2为本发明的一种进样部件的俯视结构示意图。
图3为本发明的一种进样部件的主视剖面结构示意图。
图4为本发明的一种进样部件带控制针架的俯视结构示意图。
图5为本发明的一种进样部件带控制针架的主视剖面结构示意图。
图6为本发明的一种控制针与的主视剖面放大示意图。
图7为本发明的一种样品处理区和检测区的俯视结构示意图。
图8为本发明的一种分样部件俯视结构示意图。
图9为本发明的一种分样部件主视剖面结构示意图。
图10为本发明的一种芯片的俯视结构示意图。
图11为肌酸激酶同工酶实验测值与医院测值配对相关性分析图。
具体实施方式
以下对本发明的优选实施例进行详细描述。所举实施例是为了更好地对本发明的内容进行说明,但并不是本发明的内容仅限于所举实施例。所以熟悉本领域的技术人员根据上述发明内容对实施方案进行非本质的改进和调整,仍属于本发明的保护范围。
本发明所涉及的目标蛋白归纳如下:
心脏损伤检测5种蛋白:
1.D-二聚体(D-Dimer)检测(量子点免疫荧光法)
全定量检测人血浆中D-二聚体(D-Dimer)的含量,适用于排除静脉血栓形成、弥散性血管内凝血的辅助诊断以及溶栓治疗的监测。本检测利用量子点免疫荧光技术,用双抗体夹心法来检测人血浆中D-二聚体(D-Dimer)的含量。
2.肌钙蛋白I(cTnI)检测(量子点免疫荧光法)
全定量检测人血清、血浆、全血中肌钙蛋白I(cTnI)的含量,适用于心肌梗死的辅助诊断。本检测利用量子点免疫荧光技术,用双抗体夹心法来检测人血浆、全血中肌钙蛋白I(cTnI)的含量。
3.肌红蛋白(MYO)检测(量子点免疫荧光法)
全定量检测人血清、血浆、全血中肌红蛋白(MYO)的含量,适用于心肌梗死的辅助诊断。本检测利用量子点免疫荧光技术,用双抗体夹心法来检测人血浆、全血中肌红蛋白(MYO)的含量。
4.肌酸激酶同工酶(CKMB)检测(量子点免疫荧光法)
全定量检测人血清、血浆、全血中肌酸激酶同工酶(CKMB)的含量,适用于心肌梗死、肌病等疾病的辅助诊断。本检测利用量子点免疫荧光技术,用双抗体夹心法来检测人血浆、全血中肌酸激酶同工酶(CKMB)的含量。
5.N末端心房利钠肽(NT-proBNP)检测(量子点免疫荧光法)
全定量检测人血清、血浆、全血中N末端心房利钠肽(NT-proBNP)的含量,适用于心力衰竭的辅助诊断。本检测利用量子点免疫荧光技术,用双抗体夹心法来检测人血浆、全血中N末端心房利钠肽(NT-proBNP)的含量。
炎症检测2种蛋白:
1.C反应蛋白(CRP)检测(量子点免疫荧光法)
全定量检测人血清、血浆、全血中C反应蛋白(CRP)的含量,C反应蛋白主要作为一种非特异性炎症指标。本检测利用量子点免疫荧光技术,用双抗体夹心法来检测人血浆、全血中C反应蛋白(CRP)的含量。
2.降钙素原(PCT)检测(量子点免疫荧光法)
全定量检测人血清、血浆、全血中降钙素原(PCT)的含量,适用于细菌感染性疾病的辅助诊断。本检测利用量子点免疫荧光技术,用双抗体夹心法来检测人血浆、全血中降钙素原(PCT)的含量。
实施例1
本发明提供了一种联合诊断纸基微流控芯片。主要由纸基(7)的各种功能区,和进样部件(2)与分样部件(6)组成,所述芯片(1)呈圆盘状,上面设置有纸基(7)和放置纸基(7)的芯片基片(9),以及纸基(7)上面的密封膜(8)一共三层;在芯片(1)的圆心处设置一个圆洞,圆洞中放置进样部件(2),在进样部件(2)周围沿直径延长线均匀、对称地排布2个以上的样品处理区(3);每个样品处理区(3)沿直径延长线在出口处连接1个分样部件(6);每个分样部件连接一个检测区(5);芯片(1)上还沿直径延长线方向设置2个以上螺孔(4)作固定;
所述进样部件(2)是一个有底面的空心圆柱,在圆柱内部从底部到顶部,由大到小设置有2层以上的圆形台阶状平台,每个平台加工有凹形的沉淀均流池(2-4),空心圆柱的底部一圈是余液池(2-5);沉淀均流池(2-4)根据与芯片(1)样品处理区(3)的数量相同,被经过进样部件(2)圆心的隔墙(2-3)均匀分成2个以上;每个沉淀均流池(2-4)都交错布置着在同一平台开口高度一致的均样口(2-2);进样部件(2)最顶部隔墙(2-3)的圆心处安装着1个进样管(2-1),进样管(2-1)的底部开口被沉淀均流池(2-4)的隔墙(2-3)均匀分割;最下面一层的每个沉淀均流池(2-4)的底部中间位置还设置有与控制针(2-6)密封配合的纸基通道进样口(2-8);进样部件(2)在每个纸基通道进样口(2-8)的下底面,都设置有安装纸基样品处理区(3)进样通道(3-1)的浅槽;所述控制针(2-6)全部安装在一个控制针架(2-7)下,能够一同插入或拔出纸基通道进样口(2-8);所述控制针架(2-7)能够安装在配套的检测仪器上控制向下和向上运行;
所述样品处理区(3)是围绕进样部件(2)的圆周沿直径延长线方向均匀分布的,包含并排排列的三种功能通道的功能区;首先是进样通道(3-1)的一端和与进样部件(2)的每个最底一层的纸基通道进样口(2-8)相通;进样通道(3-1)的另一端头倾斜插在并排的离心通道(3-2)的圆周外侧一端的侧壁开口上,与离心通道(3-2)相连通;离心通道(3-2)的圆周内侧另一端又与并排的量子点反应通道(3-3)的一端通过U型管道头和头相连;量子点反应通道(3-3)的另一端通过弯管头和头相连于检测样主通道(10);检测样主通道(10)与样品处理区(3)外侧进样部件(2)圆周沿直径延长线上的分样部件(6)相连通;
所述分样部件(6)是一个有底面的空心圆柱,空心圆柱底面朝芯片(1)圆心一侧的侧壁处设置有开口与检测样主通道(10)连接,分样部件(6)空心圆柱的底面不超过检测样主通道(10)的高度;在朝向检测样主通道(10)的空心圆柱内部,由挡墙(6-2)形成一个弧形的储液池(6-1);储液池(6-1)的挡墙(6-2)弧形凸面朝向芯片(1)圆心外侧,挡墙(6-2)弧形凸面与分样部件(6)空心圆柱余下的部分组成分液池(6-3);分液池(6-3)的空心圆柱底部外壁加工有开口,连接2条以上的分样用的纸基(7)检测通道(11);所述2条以上的检测通道(11)在分样部件(6)分液池(6-3)的空心圆柱侧面均匀分布,每条检测通道(11)在分样部件(6)空心圆柱的开口到弧形挡墙(6-2)的距离一致,保证分液均匀一致。
在其中一个实施例中,所述进样通道(3-1)与离心通道(3-2)相连接的侧壁处安装有反向截止膜(3-6),反向截止膜(3-6)在离心通道(3-2)一侧具有众多单向瓣膜,能够常压下让液体混合物流过,但是在加压下单向瓣膜闭合可阻止液体混合物倒流;所述离心通道(3-2)与进样通道(3-1)相连接的一端是靠芯片圆心外侧,在离心通道(3-2)的侧壁开口处靠芯片圆心外侧同样安装有反向截止膜(3-6),此处的反向截止膜(3-6)双侧各自加工有不相通的、开合力不同的单向瓣膜,常压下朝向芯片圆心外侧端头的单向瓣膜闭合样液无法通过,但在外力离心加压下样液能够打开单向瓣膜流过,离心过后的样液在常压下能够通过反向截止膜(3-6)的另一侧,常压下不能倒流;反向截止膜(3-6)朝向芯片圆心外侧有离心通道(3-2)总长的1/4-1/3长是离心抓捕通道(3-7),离心抓捕通道(3-7)的端头在密封膜(8)上加工有排气孔(3-8);
所述离心通道(3-2)的中部安装有粗滤膜(3-5),能够在纸基表面截留颗粒物质;在离心通道(3-2)靠芯片圆周内侧一端安装有变色感应阀(3-4);所述变色感应阀(3-4)通过安装在离心通道(3-2)端头内部的遇到液体变色的变色纸使感光阀触动薄片隔断离心通道(3-2);3-5min后变色纸自动退色,感光阀触动断开隔断离心通道(3-2)的薄片。
在其中一个实施例中,所述每条检测通道(11)上从分样部件(6)一端向外依次加工有1-2个检测反应室(5-1)和1个质检反应室(5-2),每条检测通道(11)的向外的另一端都连接到1个废液室(5-3),组成一个独立的检测区(5);所述每个废液室(5-3)都安装有真空管(5-4);离心完成后,真空管(5-4)接真空泵加速离心样液的流动,加速检测缩短检测时间;所述检测通道(11)都有不同的检测通道标记(12)。
在其中一个实施例中,所述量子点反应通道(3-3)内部加工有众多的纳米纤维孔(3-9)。
实施例2
本发明提供了一种检测方法。
采用量子点免疫层析技术全定量检测人血浆中D-二聚体(D-Dimer)、肌钙蛋白I(cTnI)、肌红蛋白(MYO)、肌酸激酶同工酶(CKMB)、C反应蛋白(CRP)、降钙素原(PCT),共6种待检测蛋白标志物的含量。
第一步,准备:选用有4个沉淀均流池2-4和检测区5的,每个检测区5有2条检测通道11的芯片1。将量子点标记于D-二聚体(D-Dimer)、肌钙蛋白I(cTnI)、肌红蛋白(MYO)、肌酸激酶同工酶(CKMB)、C反应蛋白(CRP)、降钙素原(PCT)鼠单克隆抗体,两两一组喷涂在一个检测区5前量子点反应通道3-3的纳米纤维孔3-9内;对应的两两一组无量子点标记的抗体、抗抗体喷涂在同一检测区5检测通道11的检测反应室5-1和质检反应室5-2内,在37度下烘干。安装好进样部件2和分样部件6,密封膜8密封固定;将芯片1通过固定螺孔4固定在仪器检测台上,旋转芯片1将纸基通道进样口2-8与控制针架2-7的控制针2-6上下对齐,然后开启仪器将控制针架2-7插入纸基通道进样口2-8密封进样口;设置启动离心程序,设置离心转速10kr/min;设置检测加速程序,设置真空泵真空度0.004KPa;依据各个检测通道标记12设置检测通道11检测时间各30s、6个激发波长和检测波长。
第二步,加样:将可能含有多种待测目标抗原蛋白的试样液从进样部件2的进样管2-1加入,试样液通过进样管2-1分流到沉淀均流池2-4,由均样口2-2逐级下流到低一层沉淀均流池2-4后,多余液体流入余液池2-5。静止2min-5min,提升控制针架2-7拔出密封纸基通道进样口2-8的控制针2-6,试样液由每个纸基通道进样口2-8的下底面样品处理区3的进样通道3-1流入离心通道3-2内,流过粗滤膜3-5截留液体底部的颗粒物质。
第三步,离心处理:当试样液流入到离心通道3-2的变色感应阀3-4端头的变色纸时,变色纸颜色变深,使安装有感光二极管的变色感应阀3-4触动薄片断开隔断离心通道3-2,同时触发离心机启动。离心机按设置的转速离心,试样液被离心力压进到离心抓捕通道3-7。5min后变色纸自动退色,变色感应阀3-4回复接通离心通道3-2,同时触发离心机关闭,转动的芯片1在止阀的作用下静止,将真空管5-4与真空泵连接。
第四步,试样液检测:离心结束后,累积在离心抓捕通道3-7的上清液由于离心力的消失,会自动通过离心抓捕通道3-7上的反向截止膜3-6再次进入离心通道3-2内,离心沉淀物则留在离心抓捕通道3-7内。由于离心通道3-2与进样通道3-1之间有反向截止膜3-6,所以试样液不会倒流到进样通道3-1内。试样液继续在纸基通道的渗透作用下流入量子点反应通道3-3,与通道内的试剂充分结合反应;为加快反应速度,开启与真空管5-4连接的真空泵。
试样液流出检测样主通道10进入分样部件6的储液池6-1,越过挡墙6-2进入分液池6-3,最后均匀进入各个检测通道11;试样液分别与各个检测通道11的检测反应室5-1、质检反应室5-2的试剂反应,其被激发的荧光光学特性分别在检测反应室5-1、质检反应室5-2上方检测,经过仪器软件根据内设标准处理的含量结果在显示屏上显示并记录。试样液最后流入废液室5-3。
实施例3
检测结果
根据实施例2的检测方法和步骤,得到以下实验结果。
6种检测的目标标志物变异系数为5.20%~8.30%,其中最低检测限为0.26ng/mL,在2.50ng/mL~108.00ng/mL的线性范围内,相关系数r≥0.9992。
肌酸激酶同工酶检测结果,通过与医院同样的一批全血样本测试,实验数据与医院原测定结果的一一配对比较,线性相关拟合方程为y=1.0050x+0.1098,相关系数r=0.9970,即R2=0.9940。说明肌酸激酶同工酶检测结果与医院测定结果无明显差异。见图11。
C反应蛋白检测结果与医院测值的线性相关拟合方程为y=0.9713x+0.3421,相关系数R2=0.9927,即相关系数r=0.9963。说明C反应蛋白检测结果与医院测定结果无明显差异。
其它5个目标标志物检测结果,与医院测值的线性相关拟合,相关系数均达到r≥0.9900,满足相关性r>0.9750的要求。而且T检验Sig.(双侧)均达到P≥0.30,即P>0.05无显著差异。说明实验1的定量测定效果较好。
表1-表3是实验1其中降钙素原的同一个原试样样本,芯片检测与医院检测一一配对的测定结果T检验。
表1.成对样本统计量
表2.成对样本相关系数
表3.成对样本检测
实施例4
一种联合诊断纸基微流控芯片的使用方法:进样部件(2)和分样部件(6)是事先加工好后放入芯片(1)的预留的纸基(7)圆洞中的,进样部件(2)的上表面没有密封膜(8),分样部件(6)的上表面有密封膜(8);所述芯片(1)通过固定螺孔(4)固定在配套的荧光检测仪上;所述检测通道(11)都加共有检测通道标记(12),所述芯片(1)检测反应室(5-1)和质检反应室(5-2)的材质是硝酸纤维素膜,量子点反应通道(3-3)的材质是玻璃纤维膜;离心抓捕通道(3-7)的纸基是加工有凹坑的粗糙表面,并且表面进行了疏水处理,以防止离心的上清液被吸附。
实施例5
一种联合诊断纸基微流控芯片的使用方法,为实现全血检测,则不开启离心程序,不触发变色感应阀(3-4);所述试样液均进行抗凝血处理;所述量子点反应通道(3-3)的排布形状主要由长度决定,长度由试样液与不同的反应试剂充分反应结合决定;所述试样液检测阶段能够设置不开启连接真空管(5-4)的真空泵;所述挡墙(6-2)均样口(2-2)表面均做疏水处理,保证液体不粘到表面,保证液体均匀流过。
最后说明的是,以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制,尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明,本领域的普通技术人员应当理解,可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换,而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围,其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (4)
1.一种联合诊断纸基微流控芯片,包括纸基(7)的各种功能区、进样部件(2)与分样部件(6),其特征在于,所述芯片(1)呈圆盘状,上面设置有纸基(7)和放置纸基(7)的芯片基片(9),以及纸基(7)上面的密封膜(8)一共三层;在芯片(1)的圆心处设置一个圆洞,圆洞中放置进样部件(2),在进样部件(2)周围沿直径延长线均匀、对称地排布2个以上的样品处理区(3);每个样品处理区(3)沿直径延长线在出口处连接1个分样部件(6);每个分样部件连接一个检测区(5);芯片(1)上还沿直径延长线方向设置2个以上螺孔(4)作固定;
所述进样部件(2)是一个有底面的空心圆柱,在圆柱内部从底部到顶部,由大到小设置有2层以上的圆形台阶状平台,每个平台加工有凹形的沉淀均流池(2-4),空心圆柱的底部一圈是余液池(2-5);沉淀均流池(2-4)根据与芯片(1)样品处理区(3)的数量相同,被经过进样部件(2)圆心的隔墙(2-3)均匀分成2个以上;每个沉淀均流池(2-4)都交错布置着在同一平台开口高度一致的均样口(2-2);进样部件(2)最顶部隔墙(2-3)的圆心处安装着1个进样管(2-1),进样管(2-1)的底部开口被沉淀均流池(2-4)的隔墙(2-3)均匀分割;最下面一层的每个沉淀均流池(2-4)的底部中间位置还设置有与控制针(2-6)密封配合的纸基通道进样口(2-8);进样部件(2)在每个纸基通道进样口(2-8)的下底面,都设置有安装纸基样品处理区(3)进样通道(3-1)的浅槽;所述控制针(2-6)全部安装在一个控制针架(2-7)下,能够一同插入或拔出纸基通道进样口(2-8);所述控制针架(2-7)能够安装在配套的检测仪器上控制向下和向上运行;
所述样品处理区(3)是围绕进样部件(2)的圆周沿直径延长线方向均匀分布的,包含并排排列的三种功能通道的功能区;首先是进样通道(3-1)的一端和与进样部件(2)的每个最底一层的纸基通道进样口(2-8)相通;进样通道(3-1)的另一端头倾斜插在并排的离心通道(3-2)的圆周外侧一端的侧壁开口上,与离心通道(3-2)相连通;离心通道(3-2)的圆周内侧另一端又与并排的量子点反应通道(3-3)的一端通过U型管道头和头相连;量子点反应通道(3-3)的另一端通过弯管头和头相连于检测样主通道(10);检测样主通道(10)与样品处理区(3)外侧进样部件(2)圆周沿直径延长线上的分样部件(6)相连通;
所述分样部件(6)是一个有底面的空心圆柱,空心圆柱底面朝芯片(1)圆心一侧的侧壁处设置有开口与检测样主通道(10)连接,分样部件(6)空心圆柱的底面不超过检测样主通道(10)的高度;在朝向检测样主通道(10)的空心圆柱内部,由挡墙(6-2)形成一个弧形的储液池(6-1);储液池(6-1)的挡墙(6-2)弧形凸面朝向芯片(1)圆心外侧,挡墙(6-2)弧形凸面与分样部件(6)空心圆柱余下的部分组成分液池(6-3);分液池(6-3)的空心圆柱底部外壁加工有开口,连接2条以上的分样用的纸基(7)检测通道(11);所述2条以上的检测通道(11)在分样部件(6)分液池(6-3)的空心圆柱侧面均匀分布,每条检测通道(11)在分样部件(6)空心圆柱的开口到弧形挡墙(6-2)的距离一致。
2.根据权利要求1所述的联合诊断纸基微流控芯片,其特征在于,所述进样通道(3-1)与离心通道(3-2)相连接的侧壁处安装有反向截止膜(3-6),反向截止膜(3-6)在离心通道(3-2)一侧具有众多单向瓣膜,能够常压下让液体混合物流过,但是在加压下单向瓣膜闭合可阻止液体混合物倒流;所述离心通道(3-2)与进样通道(3-1)相连接的一端是靠芯片圆心外侧,在离心通道(3-2)的侧壁开口处靠芯片圆心外侧同样安装有反向截止膜(3-6),此处的反向截止膜(3-6)双侧各自加工有不相通的、开合力不同的单向瓣膜,常压下朝向芯片圆心外侧端头的单向瓣膜闭合样液无法通过,但在外力离心加压下样液能够打开单向瓣膜流过,离心过后的样液在常压下能够通过反向截止膜(3-6)的另一侧,常压下不能倒流;反向截止膜(3-6)朝向芯片圆心外侧有离心通道(3-2)总长的1/4-1/3长是离心抓捕通道(3-7),离心抓捕通道(3-7)的端头在密封膜(8)上加工有排气孔(3-8);
所述离心通道(3-2)的中部安装有粗滤膜(3-5),能够在纸基表面截留颗粒物质;在离心通道(3-2)靠芯片圆周内侧一端安装有变色感应阀(3-4);所述变色感应阀(3-4)通过安装在离心通道(3-2)端头内部的遇到液体变色的变色纸使感光阀触动薄片隔断离心通道(3-2);3-5min后变色纸自动退色,感光阀触动断开隔断离心通道(3-2)的薄片。
3.根据权利要求1所述的联合诊断纸基微流控芯片,其特征在于,所述每条检测通道(11)上从分样部件(6)一端向外依次加工有1-2个检测反应室(5-1)和1个质检反应室(5-2),每条检测通道(11)的向外的另一端都连接到1个废液室(5-3),组成一个独立的检测区(5);所述每个废液室(5-3)都安装有真空管(5-4);离心完成后,真空管(5-4)接真空泵加速离心样液的流动,加速检测缩短检测时间;所述检测通道(11)都有不同的检测通道标记(12)。
4.根据权利要求1所述的联合诊断纸基微流控芯片,其特征在于,所述量子点反应通道(3-3)内部加工有众多的纳米纤维孔(3-9)。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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GR01 | Patent grant | ||
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