CN111482206B - 一种盘式微流控芯片及使用方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种盘式微流控芯片，包括用于加入样本的加样口、与加样口相连通且设置有滤膜的过滤区、与过滤区相连通的至少一个微流体通道路径，所述的微流体通道路径包括用于防止回流的第一腔室以及至少一个用于储存至少一种试剂的第二腔室，所述的第一腔室与所述的过滤区相连通，所述的第二腔室与所述的第一腔室相连通。本发明提供的盘式微流芯片，试剂消耗量低、分析速度快，同时还具有操作过程简单、便于集成化等优点，样本在芯片上的流动可控，特别适合于病原微生物的快速检测，且可以同时检测多种病原微生物。
Description
技术领域
本发明具体涉及一种盘式微流控芯片及使用方法。
背景技术
传统检测生物样本中细菌的方法步骤繁琐、检测时间长、检测试剂易受污染。微流控芯片以在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征，芯片系统内可集成样品生化反应、分离、检测等基本操作单元，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个系统，从而实现常规实验室的各种功能。
将微流控芯片技术与病原微生物检测技术结合起来，开发可用于生物样本中细菌快速定量检测的微流控芯片，为快速确诊病原微生物提供一种简单、快速、有效的解决方案，对于疾病的治疗和预后具有重要意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种试剂消耗量低、分析速度快、操作过程简单、便于集成化、样本在芯片上的流动可控，且封闭的环境保证芯片内部不受污染，特别适合生物样本中细菌快速定量检测的盘式微流控芯片。
为达到上述目的，本发明采用的技术方案是：
本发明第一方面提供一种盘式微流控芯片，其包括用于加入样本的加样口、与所述的加样口相连通且设置有滤膜的过滤区、与所述的过滤区相连通的至少一个微流体通道路径，所述的微流体通道路径包括用于防止回流的第一腔室以及至少一个用于储存至少一种试剂的第二腔室，所述的第一腔室与所述的过滤区相连通，所述的第二腔室与所述的第一腔室相连通。
本发明中的盘式微流控芯片特别适合生物样本，例如尿液等中的细菌的检测。
优选地，所述的过滤区包括与所述的加样口相连通且设置有第一滤膜的第一过滤区、与所述的第一过滤区相连通且设置有第二滤膜的第二过滤区，所述的第二过滤区与所述的第一腔室相连通。
进一步优选地，所述的第一滤膜的孔径大于所述的第二滤膜的孔径。
进一步优选地，所述的第一滤膜允许细菌通过且能够截留体积大于细菌的生物样本中的杂质，所述的第二滤膜能够截留所述的细菌。
进一步优选地，所述的第一滤膜的孔径为1~100μm；优选为1~50μm，更优选为1~10μm；所述的第二滤膜的孔径为0.01~1μm，优选为0.01~0.5μm，更优选为0.1~0.3μm。使用第一滤膜对生物样本进行粗滤，阻挡生物样本中体积大于细菌的细胞以及结晶体等杂质进入流道，防止流道堵塞，使用第二滤膜对生物样本进行精滤，将生物样本中的细菌截留在第二滤膜上，从而使得细菌可以在第二滤膜上富集。
优选地，所述的第一过滤区的数量为两个及以上，且两个及以上的所述的第一过滤区串联设置，每个所述的第一过滤区设置有所述的第一滤膜；或者，所述的第一滤膜为沿着所述的样本经过所述的第一过滤区的流向设置在一个所述的第一过滤区中的两个及以上，两个及以上的所述的第一滤膜相互平行设置。设置两个及以上的第一滤膜，对生物样本进行两次及以上粗滤，尽可能多的截留生物样本中体积大于细菌的杂质，进一步有效防止流道堵塞并提高第二滤膜上截留的细菌的纯度，避免第二滤膜上杂质过多而影响检测结果的准确性。
更为优选地，两个及两个以上的所述的第一过滤区中的第一过滤膜的孔径或者一个所述的第一过滤区中的两个及以上的所述的第一过滤膜的孔径不同，且位于所述的样本流向的下游的所述的第一过滤膜的孔径小于位于所述的样本流向的上游的所述的第一过滤膜的孔径。
由于生物样本，例如尿液的成分复杂，细胞、结晶体等杂质较多，并且尿液的粘度相对于水来说更大，因此，采用微流控芯片检测尿液等生物样本时，容易发生堵塞等问题，而本发明通过设置含有第一滤膜的第一过滤区，很好的避免了流道的堵塞，进一步地，本发明通过设置两个及以上的第一滤膜，可以进一步提高粗滤的效果且更好的避免流道堵塞。
更进一步优选地，位于所述的样本流向的上游的所述的第一过滤膜的孔径为2~100μm；位于所述的样本流向的下游的所述的第一过滤膜的孔径为1~2μm，从而使得生物样本中的体积较大的杂质经过第一个孔径较大的第一滤膜先去除，体积较小的杂质再经过孔径较小的第一滤膜去除，从而一方面可以进一步提高粗滤的效果，另一方面也能够更好的避免流道被堵塞。
进一步优选地，所述的第一滤膜的直径与所述的第二滤膜的直径的比值为1.5~2.5:1，从而可以更好的实现细菌的富集，并且可以节约空间，从而使得芯片的体积可以缩小，进而降低芯片的成本。
优选地，所述的第一室呈开口朝向所述的盘式微流控芯片的中心的V型，从而防止反应液反流，其中，此处的开口是指V型的开口，而非是第一室与第二室或者第二过滤区连接的开口。
优选地，所述的第二室和所述的第三室分别呈圆形。
优选地，所述的盘式微流控芯片还包括与所述的过滤区相连通且储存有第一试剂的第一试剂区。
优选地，所述的第一腔室为第一室，所述的第二腔室包括与所述的第一室相连通的第二室、以及与所述的第二室相连通的第三室，所述的第二室和所述的第三室中的至少一个储存有至少一种试剂。
优选地，所述的样本为生物样本，所述的第一试剂为培养基，所述的第二室内存储有噬菌体冻干粉，所述的第三室内存储有检测试剂。本发明的试剂无需现配现用，只需在需要加入该试剂时，使预先储存的试剂加入相应的腔室即可，使用更为方便。
优选地，所述的微流体通道路径包括依次串联的多个，且多个所述的微流体通道路径沿着所述的盘式微流控芯片的圆周方向分布。
进一步优选地，相邻两个所述的微流体通道路径的第一腔室通过呈弧形的流道相连通，且所述的弧形的圆心与所述的盘式微流控芯片的圆心位于所述的流道的两侧。
进一步优选地，所述的盘式微流控芯片还包括与最后一个所述的微流体通道路径的第一室相连通的流道、与所述的流道的自由端相连通的排气孔。
优选地，所述的过滤区包括与所述的加样口相连通且设置有第一滤膜的第一过滤区、与所述的第一过滤区相连通且设置有第二滤膜的第二过滤区，所述的第二过滤区与所述的第一腔室相连通；所述的盘式微流控芯片还包括与所述的过滤区相连通且储存有第一试剂的第一试剂区；当所述的盘式微流控芯片按照一个方向离心时，所述的第一试剂区的第一试剂流入所述的第二过滤区；当所述的盘式微流控芯片按照与所述的方向相反的方向离心时，所述的第二过滤区的物料流入所述的微流体通道路径。
进一步优选地，所述的第一腔室为第一室，所述的第二腔室包括与所述的第一室相连通的第二室、以及与所述的第二室相连通的第三室；所述的加样口与所述的第一过滤区通过第一流道相连通，所述的第一过滤区和所述的第二过滤区的底部通过第二流道相连通，所述的第一试剂区的底部和所述的第二过滤区的底部通过第三流道相连通，所述的第二过滤区的底部与第一个所述的微流体通道路径的第一室的一侧底部通过第四流道相连通，每个所述的微流体通道路径中，所述的第一室的外侧顶部与所述的第二室的内侧顶部通过第五流道相连通，所述的第二室的外侧顶部与所述的第三室的内侧顶部通过第六流道相连通；相邻两个所述的微流体通道路径中，一个所述的第一室的顶部与另一个所述的第一室的顶部通过第七流道相连通。
进一步优选地，所述的第一试剂区呈弧形，且圆心与所述的盘式微流控芯片的中心在水平投影上重合。
进一步优选地，所述的第一过滤区、所述的第二过滤区以及所述的微流体通道路径位于所述的第一试剂区的外周。
进一步优选地，用于连通所述的第一试剂区和所述的第二过滤区的流道包括一端与所述的第一试剂区相连通的第一弧形以及一端与所述的第二过滤区相连通的第二弧形，所述的第一弧形的圆心与所述的盘式微流控芯片的圆心位于所述的第一弧形的同侧，所述的第二弧形的圆心与所述的盘式微流控芯片的圆心位于所述的第二弧形的两侧；用于连通所述的第二过滤区和所述的第一室的流道包括一端与所述的第二过滤区相连通的第三弧形以及一端与所述的第一室相连通的第四弧形，所述的第三弧形的圆心与所述的盘式微流控芯片的圆心位于所述的第三弧形的同侧，所述的第四弧形的圆心与所述的盘式微流控芯片的圆心位于所述的第四弧形的两侧，通过弧形设置，一方面可以减小离心时流道对物料的阻力，另一方面也可以防止液体反流。
优选地，所述的盘式微流控芯片还包括与所述的过滤区的顶部相连通的流道以及与所述的流道相连通的出口。
优选地，所述的第二过滤区包括位于底部且横截面积自下而上逐渐变小的混合区、以及位于所述的混合区的上方的过滤区，所述的第二滤膜设置在所述的混合区和所述的过滤区之间。
优选地，所述的盘式微流控芯片的至少与所述的样本或试剂接触的部分采用疏水材料处理，从而可以有效防止样品或试剂粘附在流道或者各区中导致流速下降及样品反应不完全的问题，进而提高检测的准确度。
优选地，所述的盘式微流控芯片的厚度为8~12mm，所述的盘式微流控芯片上的流道的内径为1~2mm。
本发明的盘式微流控芯片包括依次层叠设置的第一软膜层、硬膜层以及第二软膜层，硬膜层使用的材质为不与生物样本及试剂发生反应的材料即可，优选采用亚克力（PMMA）或聚苯乙烯（PA）等；软膜层使用的材质为不与生物样本及试剂发生反应且可以发生形变的材质即可，优选采用橡胶或硅胶。并且可以保证芯片内部处于封闭的环境中，从而可以保证芯片不易被污染。
本发明中，盘式微流控芯片上还可以设置一个质控区。
本发明的盘式微流控芯片可以采用现有技术的离心机以及发光检测仪器进行离心和信号检测。
本发明第二方面还提供一种采用盘式微流控芯片定量检测样本中细菌含量的方法，包括如下步骤：
（1）向加样口（1）加入样本，并使所述的样本流过过滤区；
（2）离心所述的盘式微流控芯片使所述的过滤区中的物料进入所述的微流体通道路径的第一腔室，然后进入第二腔室并使细菌与试剂反应产生检测信号。
优选地，所述的方法的具体步骤为：
（1）向加样口加入样本，并使所述的样本流过第一过滤区以除去样本中的杂质，然后再流过第二过滤区以截留所述的样本中的细菌；
（2）按一定方向离心所述的盘式微流控芯片使第一试剂区的第一试剂流入所述的第二过滤区；
（3）正反转动所述的盘式微流控芯片使所述的第一试剂与所述的细菌混合；
（4）按与步骤（2）的方向相反的方向离心所述的盘式微流控芯片使所述的第一试剂与所述的细菌的混合液流至微流体通道路径的第一室，然后进行第二室使所述的细菌和噬菌体接触反应；
（5）继续按照步骤（4）的方向离心所述的盘式微流控芯片，使所述的细菌和噬菌体的反应物流入第三室，并与所述的第三室内的检测试剂反应，然后检测化学发光信号。
进一步优选地，所述的第一试剂为PBS缓冲液、MES缓冲液、LB培养基、牛肉膏蛋白胨培养基、噬菌体缓冲液中的一种或多种；所述的噬菌体为具有可以表达荧光蛋白的基因的噬菌体；所述的检测试剂包括发光底物。
进一步优选地，所述的噬菌体与所述的细菌的孵育时间为10~60min。
本发明中，所述的噬菌体为具有可以表达荧光蛋白的基因的噬菌体；将特定基因导入噬菌体中的方法为本领域的常规方法，其中特定基因可以表达特定的荧光蛋白，与特定的发光底物反应，从而实现催化反应液发光；例如，lux基因会表达lux蛋白，催化癸醛发生氧化还原反应，进而产生光信号；而nanoluc基因则与底物Furimazine反应发光。对于噬菌体的选择，根据所需检测的细菌种类进行确定，例如，K1F噬菌体专一寄宿大肠杆菌，因此，需要检测大肠杆菌时，采用K1F噬菌体；而Felix O1噬菌体专一寄宿沙门氏菌，因而可以用于检测沙门氏菌。
本发明中，所述的噬菌体包括K1F噬菌体、Felix O1噬菌体等，具体的噬菌体根据所需检测的细菌进行确定；所述的荧光蛋白包括Lux蛋白、GFP蛋白、NanoLuc蛋白等；所述的发光底物包括癸醛、芳香醛等醛类、咪唑并吡嗪酮类（如Furimazine）等。
由于上述技术方案运用，本发明与现有技术相比具有下列优点：本发明提供的盘式微流芯片，试剂消耗量低、分析速度快，同时还具有操作过程简单、便于集成化等优点，样本在芯片上的流动可控，特别适合于病原微生物的快速检测，且可以同时检测多种病原微生物。
附图说明
附图1为实施例1的盘式微流控芯片的俯视图；
附图2为实施例1的盘式微流控芯片的仰视图；
附图3为实施例1的盘式微流控芯片在第一视角的立体图；
附图4为实施例1的盘式微流控芯片在第二视角的立体图；
附图5为实施例1的盘式微流控芯片在第三视角的立体图；
附图6为实施例1的盘式微流控芯片在第四视角的立体图；
以上附图中：
1、加样口；2、第一流道；3、第一个第一过滤区；4、第一个第一滤膜；5、第十流道；6、第二个第一过滤区；7、第二个第一滤膜；8、第二流道；9、第八流道；10、混合区；11、第二过滤区；12、第二滤膜；13、第二弧形；14、第三弧形；15、第四弧形；16、第一弧形；17、第三室；18、第二室；19、第一室；20、第六流道；21、第五流道；22、第一试剂区；23、第七流道；24、第九流道；25、卡口；26、质控区；27、第十一流道。
具体实施方式
下面结合附图所示的实施例对本发明作进一步描述，除非文中明确给出不可结合的描述，否则各特征可以根据需要进行结合。
实施例1
本实施例以图4的方位进行定义，其中加样口1的开口朝下。
如图1至6所示，一种盘式微流控芯片，其包括用于加入样本的加样口1、与加样口1通过第一流道2相连通且设置有第一滤膜的第一过滤区、与第一过滤区通过第二流道8相连通且设置有第二滤膜12的第二过滤区11、与第二过滤区11通过第三流道相连通且储存有第一试剂的第一试剂区22、与第二过滤区11相连通的微流体通道路径，微流体通道路径包括自盘式微流控芯片的中心径向向外依次设置的第一室19、第二室18以及第三室17，第一室19与第二过滤区11通过第四流道相连通，第二室18分别通过第五流道21和第六流道20与所述的第一室19和第三室17相连通，其中，第一过滤区包括设置有第一个第一滤膜4的第一个第一过滤区3和设置有第二个第一滤膜7的第二个第一过滤区6；微流体通道路径包括沿着盘式微流控芯片的圆周方向依次串联的6个。
加样口1为开设在盘式微流控芯片的下表面的圆形开口，第一流道2包括沿上下方向延伸且下端与加样口1连通的第一部分、沿平行于芯片上表面方向延伸且内端与第一部分的上端相连通的第二部分、沿上下方向延伸且上端与第二部分的外端相连通的第三部分、沿平行于芯片上表面方向延伸且内端与第三部分的下端相连通的第四部分，第四部分的外端与第一个第一过滤区3的底部相连通；通过将第一流道2设置成如此曲折的结构，可以使得在向加样口1加样时，不会直接对第一滤膜造成过大的局部压力。
第一个第一过滤区3的上表面的中心处通过第十流道5与第二个第一过滤区6的上表面的中心处相连通。
第一个第一过滤区3和第二个第一过滤区6的结构相同，具体结构为：第一过滤区包括自上而下的第一部分、第二部分和第三部分，第一部分、第二部分和第三部分分别大致呈圆柱体，并且第二部分的直径大于第一部分和第三部分的直径，从而使得第一部分和第二部分之间以及第二部分和第三部分之间分别形成有可以放置第一滤膜的台阶，从而可以对第一滤膜进行固定，第一滤膜设置在第二部分处且第一滤膜的直径与第二部分的直径相等。第一滤膜的孔径设置为允许细菌通过且能够截留体积大于细菌的生物样本中的杂质，第一个第一滤膜4和第二个第一滤膜7的孔径独立地为1~100μm，第一个第一滤膜4和第二个第一滤膜7的孔径可以相同，也可以不同，为了进一步提高粗滤效果，第一个第一滤膜4的孔径优选为2~100μm，本实施例为2~5μm，第二个第一滤膜7的孔径优选为1~2μm，本实施例为1μm。
第二流道8包括外端与第二个第一过滤区6的底部相连通且沿平行于芯片表面方向延伸的第五部分、沿上下方向延伸且下端部与第五部分的内端相连通的第六部分、沿平行于芯片表面方向延伸且与第六部分的上端相连通的第七部分、沿上下方向延伸且上端部与第七部分的另一端相连通的第八部分、沿平行于芯片表面方向延伸并与第八部分的下端相连通的第九部分，第九部分的另一端与第二过滤区11的底部相连通。第二过滤区11包括横截面积自下而上逐渐变小的圆台形的混合区10、以及位于混合区10的上方的呈圆柱形的过滤区，第二滤膜12设置在混合区10和过滤区之间且第二过滤区11还包括设置在第二滤膜12的上下两端的用于固定第二滤膜12的凸台，第二滤膜12的直径与过滤区的直径、混合区的顶部的直径相等。第二滤膜12的孔径优选为0.01~1μm，本实施例为0.22μm，可以最大程度的截留、富集细菌，提高检测的准确度。为了使第二滤膜12能够更好的富集细菌，第一滤膜的直径为第二滤膜直径的1.5~2.5倍。
第二过滤区11的顶部通过第八流道9与出口相连通，出口与外界相连通。
第二过滤区11的底部通过第三流道与第一试剂区22的底部相连通。第三流道包括与第一试剂区22底部相连通的第一弧形16、分别与第一弧形16和第二过滤区11底部相连通的第二弧形13；如图1所示，第一弧形16的圆心与盘式微流控芯片的圆心位于第一弧形16的同侧，第二弧形13的圆心与盘式微流控芯片的圆心位于第二弧形13的两侧。
第一试剂区22呈弧形立体结构，且圆心与盘式微流控芯片的中心在水平投影上重合，第一试剂区22的弧形开口朝向第二过滤区11。
第二过滤区11的底部的外侧通过第四流道与第一个微流体通道路径中的第一室19的底端相连通。第四流道包括与第二过滤区11的底部相连通的第三弧形14、与第三弧形14相连通且与第三弧形14延伸方向相反的第四弧形15，第四弧形15的另一端与第一室19的上端相连通，其中，第三弧形14的圆心与盘式微流控芯片的圆心位于第三弧形14的同侧，第四弧形15的圆心与盘式微流控芯片的圆心位于第四弧形15的两侧，第三弧形14的长度大于第四弧形15。
多个微流体通道路径的结构均相同，下面以一个微流体通道路径的结构为例进行详细描述。微流体通道路径的中的第一室19呈开口朝向盘式微流控芯片的中心的V型立体结构，第一室19的外侧的顶部通过第五流道21与第二室18的内侧的顶部相连通，第二室18的外侧的顶部通过第六流道20与第三室17的内侧的顶部相连通，第二室18和第三室17呈圆柱形，第二室18的直径小于第三室17，每个微流体通道路径的整体结构呈轴对称。
本实施例中，6个微流体通道路径位于第一试剂区22的外侧且沿着盘式微流控芯片的圆周方向分布。
通过第七流道23连通相邻的两条微流体通道路径的第一室19的顶部和另一个第一室19的顶部，五条第七流道23均呈弧形，且第七流道23的圆心与盘式微流控芯片的圆心位于第七流道23的两侧。
其中，每个微流体通道路径的第二室18中可以储存不同的噬菌体冻干粉，例如，第一个第二室18可以储存导入有Lux基因的K1F噬菌体，第一个第三室17内存储癸醛溶液，从而可以检测大肠杆菌；第二个第二室18可以储存导入有Lux基因的Felix O1噬菌体，第二个第三室17内存储癸醛溶液，从而可以检测沙门氏菌。
最后一个微流体通道路径的第一室19通过第九流道24与质控区26相连通，第九流道24包括一端与最后一个微流体通道路径的第一室19的上端相连通的呈弧形的第十部分、与第十部分的另一端相连通的第十一部分，其中，第十部分的弧形的圆心与盘式微流控芯片的圆心位于弧形的两侧，第十一部分的外端与质控区26的顶部相连通。质控区26的顶部通过第十一流道27与排气口相连通，第十一流道27包括外端与质控区26的顶部相连通的第十二部分、与第十二部分的内端相连通的呈弧形的第十三部分、连通第十三部分的另一端和排气口的第十四部分，其中，第十三部分的弧形的圆心与盘式微流控芯片的圆心位于弧形的两侧。第九流道24、质控区26、第十一流道27位于第一个第一过滤区3和最后一个微流体通道路径之间。
上述各流道的内径为1~2mm，除第一流道2的与加样口1相连通的第一部分的下端部分、第八流道9的与出口连通的一端及第十一流道27的与排气口相连通的第十四部分设置在软膜层上外，第一流道2、第八流道9和第十一流道27的其他部分以及其他流道均设置在硬膜层上，通过流道连接的各区同样均设置在硬膜层上，硬膜层的上面和下面均设置一层软膜层。盘式微流控芯片的厚度优选为8~12mm。
第一个第一过滤区3、第二个第一过滤区6、第二过滤区11以及微流体通道路径位于第一试剂区22的外周。
本实施例中，盘式微流控芯片上还设有3个用于离心时固定的卡口25。
盘式微流控芯片的至少与样本或试剂接触的部分采用疏水材料处理，为了简化操作，也可以对整个盘式微流控芯片的硬膜层进行疏水处理，从而可以防止样品或试剂粘附在流道或者各区中导致流速下降和样品反应不完全，提高检测的准确度。
本实施例中，第一试剂区22存储有培养基，第二室18内存储有噬菌体冻干粉，第三室17内存储有检测试剂。
使用本实例的盘式微流控芯片时，按逆时针方向离心时，第一试剂区22的第一试剂流入第二过滤区11；顺时针方向离心时，第二过滤区11的物料流入微流体通道路径。
本实施例的盘式微流控芯片呈圆盘形。
实施例2：采用实施例1的微流控芯片进行检测
1、通过注射器插入加样口1加入10mL尿液样本后，样本流过第一过滤区和第二过滤区11，从出口流出，尿液中的细菌富集在第二滤膜12的底部上；
2、逆时针离心使培养基流入第二过滤区11的混合区10；
3、低速正反转震荡使细菌和培养基混合；
4、顺时针离心将含有细菌的培养基流入第一室19；
5、继续顺时针离心将第一室19中的含有细菌的培养基流入第二室18，并使细菌与噬菌体反应15min；
6、再顺时针离心使细菌和噬菌体的反应物流入第三室17，并与检测试剂反应，然后检测化学发光信号。
上述实施例只为说明本发明的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡根据本发明精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (13)
1.一种盘式微流控芯片，其特征在于：所述盘式微流控芯片用于检测样本中的细菌，所述样本为生物样本；其包括用于加入样本的加样口（1）、与所述的加样口（1）相连通且设置有滤膜的过滤区、与所述的过滤区相连通的至少一个微流体通道路径，所述的微流体通道路径包括用于防止回流的第一腔室以及至少一个用于储存至少一种试剂的第二腔室，所述的第一腔室与所述的过滤区相连通，所述的第二腔室与所述的第一腔室相连通；
所述的过滤区包括与所述的加样口（1）相连通且设置有第一滤膜的第一过滤区、与所述的第一过滤区相连通且设置有第二滤膜（12）的第二过滤区（11），所述的第二过滤区（11）与所述的第一腔室相连通；所述的第一滤膜的孔径大于所述的第二滤膜（12）的孔径，所述第一滤膜允许细菌通过且能够截留体积大于细菌的生物样本中的杂质，所述第二滤膜（12）能够截留所述细菌；所述的第一滤膜的直径与所述的第二滤膜的直径的比值为1.5~2.5:1；
所述的盘式微流控芯片还包括与所述的第二过滤区（11）相连通且储存有第一试剂的第一试剂区(22)；
所述的第一腔室为第一室（19），所述的第二腔室包括与所述的第一室（19）相连通的第二室（18）、以及与所述的第二室（18）相连通的第三室（17），所述的第二室（18）和所述的第三室（17）中的至少一个储存有至少一种试剂；
所述的加样口（1）与所述的第一过滤区通过第一流道（2）相连通，所述的第一过滤区和所述的第二过滤区（11）的底部通过第二流道（8）相连通，所述的第一试剂区（22）的底部和所述的第二过滤区（11）的底部通过第三流道相连通，所述的第二过滤区（11）的底部与第一个所述的微流体通道路径的第一室（19）的一侧底部通过第四流道相连通，每个所述的微流体通道路径中，所述的第一室（19）的外侧顶部与所述的第二室（18）的内侧顶部通过第五流道（21）相连通，所述的第二室（18）的外侧顶部与所述的第三室（17）的内侧顶部通过第六流道（20）相连通；相邻两个所述的微流体通道路径中，一个所述的第一室（19）的顶部与另一个所述的第一室（19）的顶部通过第七流道（23）相连通；
所述的第二过滤区（11）包括位于底部且横截面积自下而上逐渐变小的混合区（10）、以及位于所述的混合区（10）的上方的过滤区，所述的第二滤膜（12）设置在所述的混合区（10）和所述的过滤区之间；
所述第二过滤区（11）的顶部通过第八流道（9）与出口相连通，所述出口与外界相连通；
所述的第一试剂为PBS缓冲液、MES缓冲液、LB培养基、牛肉膏蛋白胨培养基、噬菌体缓冲液中的一种或多种，所述的第二室（18）内存储有噬菌体冻干粉，所述的噬菌体为具有可以表达荧光蛋白的基因的噬菌体，所述的第三室（17）内存储有检测试剂，所述的检测试剂包括发光底物；
所述的第一室（19）呈开口朝向所述的盘式微流控芯片的中心的V型；
所述的微流体通道路径包括依次串联的多个，且多个所述的微流体通道路径沿着所述的盘式微流控芯片的圆周方向分布；所述的第一试剂区（22）呈弧形，且圆心与所述的盘式微流控芯片的中心重合，所述的第一过滤区、所述的第二过滤区（11）以及所述的微流体通道路径位于所述的第一试剂区（22）的外周；
当所述的盘式微流控芯片按照一个方向离心时，所述的第一试剂区（22）的第一试剂流入所述的第二过滤区（11）；当所述的盘式微流控芯片按照与所述的方向相反的方向离心时，所述的第二过滤区（11）的物料流入所述的微流体通道路径。
2.根据权利要求1所述的盘式微流控芯片，其特征在于：所述的第一滤膜的孔径为1~100μm；所述的第二滤膜（12）的孔径为0.01~1μm。
3.根据权利要求1所述的盘式微流控芯片，其特征在于：所述的第一过滤区的数量为两个及以上，且两个及以上的所述的第一过滤区串联设置，每个所述的第一过滤区设置有所述的第一滤膜；或者，所述的第一滤膜为沿着所述的样本经过所述的第一过滤区的流向设置的两个及以上，两个及以上的所述的第一滤膜相互平行设置。
4.根据权利要求3所述的盘式微流控芯片，其特征在于：两个及两个以上的所述的第一过滤区中的第一过滤膜的孔径不同，且位于所述的样本流向的下游的所述的第一过滤膜的孔径小于位于所述的样本流向的上游的所述的第一过滤膜的孔径。
5.根据权利要求4所述的盘式微流控芯片，其特征在于：位于所述的样本流向的上游的所述的第一过滤膜的孔径为2~100μm；位于所述的样本流向的下游的所述的第一过滤膜的孔径为1~2μm。
6.根据权利要求1所述的盘式微流控芯片，其特征在于：相邻两个所述的微流体通道路径的第一腔室通过呈弧形的流道相连通，且所述的弧形的流道的圆心与所述的盘式微流控芯片的圆心位于所述的弧形的流道的两侧。
7.根据权利要求6所述的盘式微流控芯片，其特征在于：所述的盘式微流控芯片还包括与最后一个所述的微流体通道路径的第一腔室相连通的流道、和与最后一个所述的微流体通道路径的第一腔室相连通的流道的自由端相连通的排气孔。
8.根据权利要求1所述的盘式微流控芯片，其特征在于：用于连通所述的第一试剂区（22）和所述的第二过滤区（11）的流道包括一端与所述的第一试剂区（22）相连通的第一弧形（16）以及一端与所述的第二过滤区（11）相连通的第二弧形（13），所述的第一弧形（16）的圆心与所述的盘式微流控芯片的圆心位于所述的第一弧形（16）的同侧，所述的第二弧形（13）的圆心与所述的盘式微流控芯片的圆心位于所述的第二弧形（13）的两侧；用于连通所述的第二过滤区（11）和所述的第一室（19）的流道包括一端与所述的第二过滤区（11）相连通的第三弧形（14）以及一端与所述的第一室（19）相连通的第四弧形（15），所述的第三弧形（14）的圆心与所述的盘式微流控芯片的圆心位于所述的第三弧形（14）的同侧，所述的第四弧形（15）的圆心与所述的盘式微流控芯片的圆心位于所述的第四弧形（15）的两侧。
9.根据权利要求1所述的盘式微流控芯片，其特征在于：所述的盘式微流控芯片的至少与所述的样本或试剂接触的部分采用疏水材料处理。
10.根据权利要求1所述的盘式微流控芯片，其特征在于：所述的盘式微流控芯片的厚度为8~12mm，所述的盘式微流控芯片上的流道的内径为1~2mm。
11.一种采用如权利要求1至10中任一项所述的盘式微流控芯片定量检测样本中细菌含量的方法，其特征在于：包括如下步骤：
向加样口（1）加入样本，并使所述的样本流过过滤区；
离心所述的盘式微流控芯片使所述的过滤区中的物料进入所述的微流体通道路径的第一腔室，然后进入第二腔室并使细菌与试剂反应产生检测信号。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述的方法的具体步骤为：
（1）向加样口（1）加入样本，并使所述的样本流过第一过滤区以除去样本中的杂质，然后再流过第二过滤区（11）以截留所述的样本中的细菌；
（2）按一定方向离心所述的盘式微流控芯片使第一试剂区（22）的第一试剂流入所述的第二过滤区（11）；
（3）正反转动所述的盘式微流控芯片使所述的第一试剂与所述的细菌混合；
（4）按与步骤（2）的方向相反的方向离心所述的盘式微流控芯片使所述的第一试剂与所述的细菌的混合液流至微流体通道路径的第一室（19），然后进入第二室（18）使所述的细菌和噬菌体接触反应；
（5）继续按照步骤（4）的方向离心所述的盘式微流控芯片，使所述的细菌和噬菌体的反应物流入第三室（17），并与所述的第三室（17）内的检测试剂反应，然后检测化学发光信号。
13.根据权利要求11所述的方法，其特征在于：所述的噬菌体与所述的细菌的孵育时间为10~60min。
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Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202351247U (zh) * | 2011-12-14 | 2012-07-25 | 天津微纳芯科技有限公司 | 多功能多指标检测集成芯片 |
| CN105316224A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-02-10 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 全自动核酸提取与pcr扩增微流控芯片及其应用方法 |
| CN107583698A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-01-16 | 清华大学 | 微流控芯片和微流控装置 |
| CN108051393A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-05-18 | 付豪 | 一种全自动尿液检测装置及应用该装置的智能马桶 |
| CN109529959A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-29 | 苏州汶颢微流控技术股份有限公司 | Atp荧光检测微流控芯片，荧光检测系统，荧光检测方法及其应用 |
| CN110452802A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-15 | 深圳市刚竹医疗科技有限公司 | 全提取分子诊断微流控芯片及微流控系统 |
| CN110872558A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-03-10 | 天津诺迈科技有限公司 | 光激化学发光及分子检测用微流控芯片系统及使用方法 |
| CN110938523A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-03-31 | 深圳市华迈生物医疗科技有限公司 | 用于sat的离心式微流控芯片、系统及检测方法 |
| CN212417983U (zh) * | 2020-04-30 | 2021-01-29 | 苏州博福生物医药科技有限公司 | 一种盘式微流控芯片 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101656037B1 (ko) * | 2014-04-30 | 2016-09-08 | 울산과학기술원 | 희소 세포 분리장치, 희소 세포 분리 방법 및 이를 이용한 희소 세포 검출 방법 |
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-
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Patent Citations (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN202351247U (zh) * | 2011-12-14 | 2012-07-25 | 天津微纳芯科技有限公司 | 多功能多指标检测集成芯片 |
| CN105316224A (zh) * | 2015-12-07 | 2016-02-10 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 全自动核酸提取与pcr扩增微流控芯片及其应用方法 |
| CN107583698A (zh) * | 2017-11-01 | 2018-01-16 | 清华大学 | 微流控芯片和微流控装置 |
| CN108051393A (zh) * | 2018-01-18 | 2018-05-18 | 付豪 | 一种全自动尿液检测装置及应用该装置的智能马桶 |
| CN109529959A (zh) * | 2018-12-19 | 2019-03-29 | 苏州汶颢微流控技术股份有限公司 | Atp荧光检测微流控芯片，荧光检测系统，荧光检测方法及其应用 |
| CN110452802A (zh) * | 2019-08-07 | 2019-11-15 | 深圳市刚竹医疗科技有限公司 | 全提取分子诊断微流控芯片及微流控系统 |
| CN110872558A (zh) * | 2019-12-13 | 2020-03-10 | 天津诺迈科技有限公司 | 光激化学发光及分子检测用微流控芯片系统及使用方法 |
| CN110938523A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-03-31 | 深圳市华迈生物医疗科技有限公司 | 用于sat的离心式微流控芯片、系统及检测方法 |
| CN212417983U (zh) * | 2020-04-30 | 2021-01-29 | 苏州博福生物医药科技有限公司 | 一种盘式微流控芯片 |
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |