CN111024768A - 一种微流控阻抗式生物在线检测装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种微流控阻抗式生物在线检测装置，属于微流控生物检测技术领域，一种微流控阻抗式生物在线检测装置，包括主机、阻抗分析仪、多路转换器和检测主体，主机和阻抗分析仪连接，阻抗分析仪和多路转换器连接，多路转换器和检测主体连接，检测主体包括从上往下依次分布的微流控芯片、收集板和防溢板，微流控芯片的上端固定连接有引入管和引出管，引入管和引出管的内部均固定连接有单向阀，本发明通过收集板和防溢板的设置，不仅减少了样品引入时的溢出情况，还方便对溢出以及引出的样品试剂进行收集，减轻了样品引出难度，提高了样品引出效率，减小了样品对微流控芯片表面的污染，提高了样品检测效率。

Description

一种微流控阻抗式生物在线检测装置

技术领域

本发明涉及微流控生物检测技术领域，更具体地说，涉及一种微流控阻抗式生物在线检测装置。

背景技术

微流控芯片技术(Microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。

微流控芯片是微流控技术实现的主要平台。其装置特征主要是其容纳流体的有效结构(通道、反应室和其它某些功能部件)至少在一个纬度上为微米级尺度。由于微米级的结构，流体在其中显示和产生了与宏观尺度不同的特殊性能。因此发展出独特的分析产生的性能。微流控芯片的特点及发展优势:微流控芯片具有液体流动可控、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍.上百倍地提高等特点,它可以在几分钟甚至更短的时间内进行上百个样品的同时分析,并且可以在线实现样品的预处理及分析全过程。

电阻抗成像(lctrical impedance tonnography,EIT)是一种可视化的检测技术，该方法利用一系列在被测物体表面的电极对该物体进行检测，以确定目标内部各个位置的导电率或电容率分布。由于EIT具有无放射源、非侵入式检测、检测速度快并且成本低等优点，目前已经被广泛应用于生物学领域川。在生物检测中，细胞在流动中位置分布的可视化检测技术，不仅可用于实时监控细胞操作类应用，例如细胞分离效果的检测,也可应用于验证微流道中细胞分布的计算模型。

对于微流控技术的发展，当前国际研究现状创新多集中于分离、检测体系方面，对芯片上如何引入实际样品分析的诸多问题，如样品引入、换样、引出等有关研究还十分薄弱。现有技术在芯片上引入或引出生物样品试剂时，由于芯片厘米级，其样品入口微米量级的结构，在引入和引出生物样品试剂时，即使操作精细准确，仍存在样品溢出以及收集不便等问题，不仅严重造成样品试剂浪费，还造成芯片污染，影响检测过程。

发明内容

1.要解决的技术问题

针对现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种微流控阻抗式生物在线检测装置，它通过收集板和防溢板的设置，不仅减少了样品引入时的溢出情况，还方便对溢出以及引出的样品试剂进行收集，减轻了样品引出难度，提高了样品引出效率，减小了样品对微流控芯片表面的污染，提高了样品检测效率。

2.技术方案

为解决上述问题，本发明采用如下的技术方案。

一种微流控阻抗式生物在线检测装置，包括主机、阻抗分析仪、多路转换器和检测主体，所述主机和阻抗分析仪连接，所述阻抗分析仪和多路转换器连接，所述多路转换器和检测主体连接，所述检测主体包括从上往下依次分布的微流控芯片、收集板和防溢板，所述微流控芯片的上端固定连接有引入管和引出管，所述引入管和引出管的内部均固定连接有单向阀，所述收集板上开设有入口和出口，所述引入管与入口相匹配，所述引出管与出口相匹配，所述收集板的上端固定连接有主吸收层，所述主吸收层位于出口的外侧，所述防溢板的上端固定连接有扩增管，所述扩增管与引入管相通，所述扩增管的内部固定连接有密封膜，所述防溢板的上端固定连接有副吸收层，所述副吸收层位于扩增管的外侧，本发明通过收集板和防溢板的设置，不仅减少了样品引入时的溢出情况，还方便对溢出以及引出的样品试剂进行收集，减轻了样品引出难度，提高了样品引出效率，减小了样品对微流控芯片表面的污染，提高了样品检测效率。

进一步的，所述收集板和防溢板的下端均固定连接有粘膜，所述粘膜采用PET粘性薄膜，通过粘膜实现微流控芯片与收集板、收集板与防溢板之间的连接与分离。

进一步的，所述主吸收层和副吸收层均包括吸水树脂层和纳米吸附层，所述纳米吸附层位于吸水树脂层上侧，所述纳米吸附层由纳米氧化锌和纳米二氧化硅混合配置而成，吸水树脂层具有高效的吸收作用，用于吸附样品中的液体，纳米吸附层具有良好的吸附作用，用于吸附样品中的非液体物质。

进一步的，所述检测主体的下侧设有底托，所述底托的上端开设有凹槽，所述微流控芯片固定连接于凹槽内部，底托对检测主体具有支撑固定作用，方便检测主体的拿取和放置。

进一步的，所述微流控芯片的内部设置有加样腔、前处理腔、反应腔、检测腔和存放腔，使微流控芯片可以实现样品试剂的反应、分离、检测等一系列过程。

进一步的，所述加样腔、前处理腔、反应腔、检测腔和存放腔之间连接有微流道，用于样品试剂在相邻两个腔室之间的流通。

进一步的，所述微流道内设置有微阀，通过微阀的开闭控制样品试剂的流动。

进一步的，所述加样腔与引入管相通，所述存放腔与引出管相通。

一种微流控阻抗式生物在线检测装置，其使用方法为：

S1、本领域技术人员使用导线将主机、阻抗分析仪、多路转换器和检测主体之间相互连接，连通检测线路；

S2、通过注射器采集适量的待检测生物样品试剂，然后将针头刺入扩增管中直至将密封膜刺破，针头贯穿密封膜伸入扩增管内侧，向微流控芯片内注入待检测生物样品试剂；

S3、样品注入完成后，取出针头，并将沾染有待检测生物样品试剂的防溢板从收集板上撕下，然后进行样品检测；

S4、检测完成后，生物样品试剂从引出管流出，吸附在主吸收层上，引出所有生物样品试剂后，将收集板从微流控芯片上撕下，进行收集生物样品试剂。

3.有益效果

相比于现有技术，本发明的优点在于：

(1)本方案通过收集板和防溢板的设置，不仅减少了样品引入时的溢出情况，还方便对溢出以及引出的样品试剂进行收集，减轻了样品引出难度，提高了样品引出效率，减小了样品对微流控芯片表面的污染，提高了样品检测效率。

(2)在注射过程中，密封膜13包围在针头外侧，具有阻拦样品试剂溢出的作用；部分溢出的样品试剂流到副吸收层14上，被副吸收层14吸收，使微流控芯片401和收集板402不易被污染，不易影响检测过程；在引出过程中，通过主吸收层11对样品试剂的吸收，在实现方便快速地引出样品试剂的同时，也同样不易对微流控芯片401表面造成污染，提高了样品引出收集效率。

(3)收集板和防溢板的下端均固定连接有粘膜，粘膜采用PET粘性薄膜，通过粘膜实现微流控芯片与收集板、收集板与防溢板之间的连接与分离。

(4)主吸收层和副吸收层均包括吸水树脂层和纳米吸附层，纳米吸附层位于吸水树脂层上侧，纳米吸附层由纳米氧化锌和纳米二氧化硅混合配置而成，吸水树脂层具有高效的吸收作用，用于吸附样品中的液体，纳米吸附层具有良好的吸附作用，用于吸附样品中的非液体物质。

(5)检测主体的下侧设有底托，底托的上端开设有凹槽，微流控芯片固定连接于凹槽内部，底托对检测主体具有支撑固定作用，方便检测主体的拿取和放置。

(6)微流控芯片的内部设置有加样腔、前处理腔、反应腔、检测腔和存放腔，使微流控芯片可以实现样品试剂的反应、分离、检测等一系列过程。

(7)加样腔、前处理腔、反应腔、检测腔和存放腔之间连接有微流道，用于样品试剂在相邻两个腔室之间的流通。

(8)微流道内设置有微阀，通过微阀的开闭控制样品试剂的流动。

附图说明

图1为本发明的连接原理图；

图2为本发明的检测主体的立体图；

图3为本发明的检测主体的爆炸图；

图4为本发明的微流控芯片的立体图；

图5为本发明的收集板的立体图；

图6为本发明的防溢板的立体图；

图7为图6中A处的结构示意图；

图8为本发明的主吸收层和副吸收层的结构示意图；

图9为本发明的微流控芯片的内部结构示意图。

图中标号说明：

1主机、2阻抗分析仪、3多路转换器、4检测主体、401微流控芯片、402收集板、403防溢板、5底托、501凹槽、6引入管、7引出管、8单向阀、9入口、10出口、11主吸收层、12扩增管、13密封膜、14副吸收层、15粘膜、16加样腔、17前处理腔、18反应腔、19检测腔、20存放腔、21微流道、22微阀。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图；对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述；显然；所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例；而不是全部的实施例，基于本发明中的实施例；本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例；都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”、“顶/底端”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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，一种微流控阻抗式生物在线检测装置，包括主机1、阻抗分析仪2、多路转换器3和检测主体4，主机1和阻抗分析仪2连接，阻抗分析仪2和多路转换器3连接，多路转换器3和检测主体4连接，主机1为人工操作平台，阻抗分析仪2用于观察和记录检测过程，多路转换器3用于控制所需的激励电极和检测电极，检测主体4的下侧设有底托5，底托5的上端开设有凹槽501，微流控芯片401固定连接于凹槽501内部，底托5对检测主体4具有支撑固定作用，方便检测主体4的拿取和放置。

请参阅图3，检测主体4包括从上往下依次分布的微流控芯片401、收集板402和防溢板403，请参阅图4，微流控芯片401的上端固定连接有引入管6和引出管7，引入管6和引出管7的内部均固定连接有单向阀8，引入管6内的单向阀8的流动方向为从外向内，引出管7内的单向阀8的流动方向为从内向外。

请参阅图5，收集板402上开设有入口9和出口10，引入管6与入口9相匹配，引出管7与出口10相匹配，收集板402的上端固定连接有主吸收层11，主吸收层11位于出口10的外侧，请参阅图6和图7，防溢板403的上端固定连接有扩增管12，扩增管12与引入管6相通，扩增管12的内部固定连接有密封膜13，防溢板403的上端固定连接有副吸收层14，副吸收层14位于扩增管12的外侧。

请参阅图8，主吸收层11和副吸收层14均包括吸水树脂层和纳米吸附层，纳米吸附层位于吸水树脂层上侧，纳米吸附层由纳米氧化锌和纳米二氧化硅混合配置而成，吸水树脂层具有高效的吸收作用，用于吸附样品中的液体，纳米吸附层具有良好的吸附作用，用于吸附样品中的非液体物质。

请参阅图7，收集板402和防溢板403的下端均固定连接有粘膜15，粘膜15采用PET粘性薄膜，通过粘膜15实现微流控芯片401与收集板402、收集板402与防溢板403之间的连接与分离。

请参阅图9，微流控芯片401的内部设置有加样腔16、前处理腔17、反应腔18、检测腔19和存放腔20，使微流控芯片401可以实现样品试剂的反应、分离、检测等一系列过程，加样腔16与引入管6相通，存放腔20与引出管7相通，加样腔16、前处理腔17、反应腔18、检测腔19和存放腔20之间连接有微流道21，微流道21用于样品试剂在相邻两个腔室之间的流通，微流道21内设置有微阀22，通过微阀22的开闭控制样品试剂的流动。

一种微流控阻抗式生物在线检测装置，其使用方法为：

S1、本领域技术人员使用导线将主机1、阻抗分析仪2、多路转换器3和检测主体4之间相互连接，连通检测线路；

S2、通过注射器采集适量的待检测生物样品试剂，然后将针头刺入扩增管12中直至将密封膜13刺破，针头贯穿密封膜13伸入扩增管12内侧，向微流控芯片401内注入待检测生物样品试剂；

S3、样品注入完成后，取出针头，并将沾染有待检测生物样品试剂的防溢板403从收集板402上撕下，然后进行样品检测；

S4、检测完成后，生物样品试剂从引出管7流出，吸附在主吸收层11上，引出所有生物样品试剂后，将收集板402从微流控芯片401上撕下，进行收集生物样品试剂。

在注射过程中，密封膜13包围在针头外侧，具有阻拦样品试剂溢出的作用；部分溢出的样品试剂流到副吸收层14上，被副吸收层14吸收，使微流控芯片401和收集板402不易被污染，不易影响检测过程；在引出过程中，通过主吸收层11对样品试剂的吸收，在实现方便快速地引出样品试剂的同时，也同样不易对微流控芯片401表面造成污染，提高了样品引出收集效率。

本发明通过收集板402和防溢板403的设置，不仅减少了样品引入时的溢出情况，还方便对溢出以及引出的样品试剂进行收集，减轻了样品引出难度，提高了样品引出效率，减小了样品对微流控芯片401表面的污染，提高了样品检测效率。

以上所述；仅为本发明较佳的具体实施方式；但本发明的保护范围并不局限于此；任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内；根据本发明的技术方案及其改进构思加以等同替换或改变；都应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (9)

1.一种微流控阻抗式生物在线检测装置，包括主机(1)、阻抗分析仪(2)、多路转换器(3)和检测主体(4)，所述主机(1)和阻抗分析仪(2)连接，所述阻抗分析仪(2)和多路转换器(3)连接，所述多路转换器(3)和检测主体(4)连接，其特征在于：所述检测主体(4)包括从上往下依次分布的微流控芯片(401)、收集板(402)和防溢板(403)，所述微流控芯片(401)的上端固定连接有引入管(6)和引出管(7)，所述引入管(6)和引出管(7)的内部均固定连接有单向阀(8)，所述收集板(402)上开设有入口(9)和出口(10)，所述引入管(6)与入口(9)相匹配，所述引出管(7)与出口(10)相匹配，所述收集板(402)的上端固定连接有主吸收层(11)，所述主吸收层(11)位于出口(10)的外侧，所述防溢板(403)的上端固定连接有扩增管(12)，所述扩增管(12)与引入管(6)相通，所述扩增管(12)的内部固定连接有密封膜(13)，所述防溢板(403)的上端固定连接有副吸收层(14)，所述副吸收层(14)位于扩增管(12)的外侧。

2.根据权利要求1所述的一种微流控阻抗式生物在线检测装置，其特征在于：所述收集板(402)和防溢板(403)的下端均固定连接有粘膜(15)，所述粘膜(15)采用PET粘性薄膜。

3.根据权利要求1所述的一种微流控阻抗式生物在线检测装置，其特征在于：所述主吸收层(11)和副吸收层(14)均包括吸水树脂层和纳米吸附层，所述纳米吸附层位于吸水树脂层上侧，所述纳米吸附层由纳米氧化锌和纳米二氧化硅混合配置而成。

4.根据权利要求1所述的一种微流控阻抗式生物在线检测装置，其特征在于：所述检测主体(4)的下侧设有底托(5)，所述底托(5)的上端开设有凹槽(501)，所述微流控芯片(401)固定连接于凹槽(501)内部。

5.根据权利要求1所述的一种微流控阻抗式生物在线检测装置，其特征在于：所述微流控芯片(401)的内部设置有加样腔(16)、前处理腔(17)、反应腔(18)、检测腔(19)和存放腔(20)。

6.根据权利要求5所述的一种微流控阻抗式生物在线检测装置，其特征在于：所述加样腔(16)、前处理腔(17)、反应腔(18)、检测腔(19)和存放腔(20)之间连接有微流道(21)。

7.根据权利要求6所述的一种微流控阻抗式生物在线检测装置，其特征在于：所述微流道(21)内设置有微阀(22)。

8.根据权利要求5所述的一种微流控阻抗式生物在线检测装置，其特征在于：所述加样腔(16)与引入管(6)相通，所述存放腔(20)与引出管(7)相通。

9.根据权利要求1所述的一种微流控阻抗式生物在线检测装置，其特征在于：其使用方法为：

S1、本领域技术人员使用导线将主机(1)、阻抗分析仪(2)、多路转换器(3)和检测主体(4)之间相互连接，连通检测线路；

S2、通过注射器采集适量的待检测生物样品试剂，然后将针头刺入扩增管(12)中直至将密封膜(13)刺破，针头贯穿密封膜(13)伸入扩增管(12)内侧，向微流控芯片(401)内注入待检测生物样品试剂；

S3、样品注入完成后，取出针头，并将沾染有待检测生物样品试剂的防溢板(403)从收集板(402)上撕下，然后进行样品检测；

S4、检测完成后，生物样品试剂从引出管(7)流出，吸附在主吸收层(11)上，引出所有生物样品试剂后，将收集板(402)从微流控芯片(401)上撕下，进行收集生物样品试剂。

Images