CN111855574A - 一种基于微流控芯片技术的样本分析试剂盒 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种基于微流控芯片技术的样本分析试剂盒。设计了芯片拼板，实现了微流控芯片的拼接组合，可以自由进行设计，不必单独加工，适应性强，成本低；而且芯片拼板之间使用连接针连接，为柔性连接，不受芯片拼板拼接效果的影响，密封效果好，成本更低；配合使用的检测室可以同时进行平行多位置或者重叠多样品的高通量的检测，速度快，适合现场进行检测，便携性好。

Description

一种基于微流控芯片技术的样本分析试剂盒

技术领域

本发明涉及微流控领域，尤其涉及一种基于微流控芯片技术的样本分析试剂盒。

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。

现有的微流控芯片一般都是先设计好芯片的结构，然后进行加工，专片专用，适应性不好。现有技术也有可以进行拼接的微流控芯片，例如CN202010254662.7公开了一种组合式微流控芯片，包括盘状芯片本体和适配器，适配器用于将盘状芯片本体固定在检测仪器上，盘状芯片本体由若干个扇区组成，每个扇区上设置有一块芯片单体，每块芯片单体上设置有与适配器配合的固定结构、与其他扇区的芯片单体配合的连接结构、用于反应检测的功能区，芯片单体的正面和背面均在功能区设置有封装层。在本发明中，多个芯片单体可以自由组合装配成不同种类的联检，芯片单体之间的连接结构使得对多个芯片单体进行拼装或对盘状芯片本体进行拆卸变得简单，适配器则解决了本发明的组合式微流控芯片与现有检测仪器的适配问题。但是将接口设置在拼接的位置处，如果芯片之间的拼接不好，非常容易漏液。

发明内容

针对上述内容，为解决上述问题，提供一种基于微流控芯片技术的样本分析试剂盒，包括分析试剂盒本体；

分析试剂盒本体包括盖子和箱体，箱体内设置有试剂室、芯片室和检测室；其中试剂室内设置有多个可以存放试剂瓶的槽位，槽位内放置有装有检测试剂的试剂瓶；

芯片室内存放有多个不同结构的芯片拼板、连接针和芯片底板，芯片拼板上具有不同形状的流路、插口和空腔，插口、流路、空腔相互连通；连接针可以插入芯片拼板上的插口内使得两个芯片拼板的流路接通；底板上设置有安装芯片拼板的槽，使得芯片拼板可以紧密的安装在底板上；芯片底板为镂空或者由透明材料制成；

检测室内设置有光发射器、扩束器、托板和光谱CCD；托板可以承托芯片底板，使得从光发射器发出的光经过扩束器扩束口穿过芯片底板上的微流控芯片到达光谱CCD实现对微流控芯片的光学检测。

试剂室内还设置有注射器，注射器可连接连接针，从而利用注射器为芯片拼板注入试剂；

芯片拼板包括正方形拼板和长方形拼板，且长方形的长度是宽度的二倍，长方形的宽度和正方形的边长相等；芯片拼板的接口设置在靠近角的位置，空腔设置在中心位置，接口和空腔之间由流路连通；每个芯片拼板最多具有一个空腔，最少具有一个接口，最多具有4个接口；

没有空腔的芯片拼板直接由流路连通各个接口；空腔内可以预先置入各种生物免疫检测基团；

芯片拼板由石英玻璃、PDMS、PMMA之一的材料制成，每个试剂盒中具有多种不同材质的芯片拼板。

连接针包括软管、空心针和密封块；一根软管连接两个密封针，连接处设置有密封块；空心针的外径和芯片拼板的接口的尺寸相匹配使得空心针可以插入接口，密封块用于在空心针插入接口时保持空心针和芯片拼板接口之间的密封连接，防止漏液。

检测室的托板的数量至少是一个，托板用于承托芯片底板或者滤光板；光发射器设置有光接口，从而可以通过光纤连接外部光源，实现不同种类的检测；且从扩束器透射出的光为平行光，从而可以使得光谱CCD上不同的位置对应芯片底板上不同位置的空腔，实现一次测量同时获得每个芯片拼板上的空腔内的光谱变化数据；

当检测室设置两个托板且两个托板承托两个芯片底板时，从光发射器发出的光可以一次性穿过两个芯片拼板的空腔，可以一次测量两个特征吸收峰不互相干扰的两个样品的光谱数据。

光谱CCD上设置有数据接口，可以连接便携式智能设备将收集的光谱图像数据发送至智能设备进行数据处理，以及与智能设备上的检测软件相配合实现检测。

本发明的有益效果为：

本发明设计了芯片拼板，实现了微流控芯片的拼接组合，可以自由进行设计，不必单独加工，适应性强，成本低；而且芯片拼板之间使用连接针连接，为柔性连接，不受芯片拼板拼接效果的影响，密封效果好，成本更低；配合使用的检测室可以同时进行平行多位置或者重叠多样品的高通量的检测，速度快，适合现场进行检测，便携性好。

附图说明

被包括来提供对所公开主题的进一步认识的附图，将被并入此说明书并构成该说明书的一部分。附图也阐明了所公开主题的实现，以及连同详细描述一起用于解释所公开主题的实现原则。没有尝试对所公开主题的基本理解及其多种实践方式展示超过需要的结构细节。

图1为本发明的试剂盒结构示意图；

图2为本发明的芯片拼板的示意图；

图3为本发明的连接针和芯片底板的结构示意图；

图4为本发明的实施例2的芯片底板的完成示意图。

具体实施方式

本发明的优点、特征以及达成所述目的的方法通过附图及后续的详细说明将会明确。

实施例1：

一种基于微流控芯片技术的样本分析试剂盒，包括分析试剂盒本体1；

分析试剂盒本体包括盖子11和箱体12，箱体12内设置有试剂室13、芯片室14和检测室15；其中试剂室13内设置有多个可以存放试剂瓶的槽位131，槽位内放置有装有检测试剂的试剂瓶；

芯片室14内存放有多个不同结构的芯片拼板141、连接针142和芯片底板143，芯片拼板141上具有不同形状的流路144、插口145和空腔146，插口145、流路144、空腔146相互连通；连接针142可以插入芯片拼板141上的插口145内使得两个芯片拼板141的流路144接通；底板上设置有安装芯片拼板141的槽，使得芯片拼板141可以紧密的安装在底板上；芯片底板143为镂空或者由透明材料制成；

检测室15内设置有光发射器151、扩束器152、托板153和光谱CCD154；托板153可以承托芯片底板143，使得从光发射器151发出的光经过扩束器152扩束口穿过芯片底板143上的微流控芯片到达光谱CCD实现对微流控芯片的光学检测。

试剂室13内还设置有注射器，注射器可连接连接针142，从而利用注射器为芯片拼板141注入试剂；

芯片拼板141包括正方形拼板和长方形拼板，且长方形的长度是宽度的二倍，长方形的宽度和正方形的边长相等；芯片拼板141的接口设置在靠近角的位置，空腔146设置在中心位置，接口和空腔146之间由流路144连通；每个芯片拼板141最多具有一个空腔146，最少具有一个接口，最多具有4个接口；

没有空腔146的芯片拼板141直接由流路144连通各个接口；空腔146内可以预先置入各种生物免疫检测基团；

芯片拼板141由石英玻璃、PDMS、PMMA之一的材料制成，每个试剂盒中具有多种不同材质的芯片拼板141。

连接针142包括软管、空心针和密封块；一根软管连接两个密封针，连接处设置有密封块；空心针的外径和芯片拼板141的接口的尺寸相匹配使得空心针可以插入接口，密封块用于在空心针插入接口时保持空心针和芯片拼板141接口之间的密封连接，防止漏液。

检测室15的托板153的数量至少是一个，托板153用于承托芯片底板143或者滤光板；光发射器151设置有光接口，从而可以通过光纤连接外部光源，实现不同种类的检测；且从扩束器152透射出的光为平行光，从而可以使得光谱CCD上不同的位置对应芯片底板143上不同位置的空腔146，实现一次测量同时获得每个芯片拼板141上的空腔146内的光谱变化数据；

当检测室15设置两个托板153且两个托板153承托两个芯片底板143时，从光发射器151发出的光可以一次性穿过两个芯片拼板141的空腔146，可以一次测量两个特征吸收峰不互相干扰的两个样品的光谱数据。

光谱CCD上设置有数据接口，可以连接便携式智能设备将收集的光谱图像数据发送至智能设备进行数据处理，以及与智能设备上的检测软件相配合实现检测。

实施例2

本实施例介绍本发明的使用方法：

首先根据需要先进行微流控芯片的设计，选择好加样芯片拼板，过程的芯片拼板和结果的芯片拼板；例如图4所示的在选择2个两个接口一个空腔的芯片拼板进行加样（右上1），然后选择一个可以一分二的芯片拼板将试剂分成两路（右上2），其中一路经过第二试剂芯片拼板（右上3）到达一个长方形的芯片拼板（左1）进行最终的荧光显色检测，荧光检测时再设置一个给长方形进行加样的小芯片拼板（坐下3）；从右上2出来的另一路进入右下1后再到达小的显色拼板（右下2）；根据设计挑出合适的芯片拼板进行生物化学的处理，例如进行注入试剂，或者在空腔内预先连接好免疫反应酶等；然后将芯片拼板拼接在芯片底板上；这时将芯片底板放到托架上就可以直接进行整个反应过程的检测，其中所有空腔内的颜色变化或者荧光强度的变化都可以通过光学检测得到。

此时还可以针对不同的检测内容同时制作两个结构相同的芯片，比如一个检测铜离子，其中有铜离子的显色试剂，另一个检测铁离子，具有铁离子的显色试剂；两个芯片底板拼好后可以同时上下两层放在托架上；进行单组份的检测时照明光发射出来以后可以穿过滤光片155进行杂光的滤除，然后使用单色光进行单组分检测，比如仅检测铜离子；

当两种成分同时检测时，可以去掉滤光片，然后使用白光照射，通过光谱CCD获得光谱数据，针对两种成分的不同的光吸收峰，同时实现两种离子的检测。

此外，当单个芯片底板由于空间限制不能完成整个检测时，还可以将通过合理的设计，将上下两层的芯片底板上的芯片拼板通过连接针连接，实现单个芯片底板的扩容。

以上所述，仅为本发明的优选实施方式，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，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (5)

1.一种基于微流控芯片技术的样本分析试剂盒，包括分析试剂盒本体（1），其特征在于：

分析试剂盒本体包括盖子（11）和箱体（12），箱体（12）内设置有试剂室（13）、芯片室（14）和检测室（15）；其中试剂室（13）内设置有多个可以存放试剂瓶的槽位（131），槽位内放置有装有检测试剂的试剂瓶；

芯片室（14）内存放有多个不同结构的芯片拼板（141）、连接针（142）和芯片底板（143），芯片拼板（141）上具有不同形状的流路（144）、插口（145）和空腔（146），插口（145）、流路（144）、空腔（146）相互连通；连接针（142）可以插入芯片拼板（141）上的插口（145）内使得两个芯片拼板（141）的流路（144）接通；底板上设置有安装芯片拼板（141）的槽，使得芯片拼板（141）可以紧密的安装在底板上；芯片底板（143）为镂空或者由透明材料制成；

检测室（15）内设置有光发射器（151）、扩束器（152）、托板（153）和光谱CCD（154）；托板（153）可以承托芯片底板（143），使得从光发射器（151）发出的光经过扩束器（152）扩束口穿过芯片底板（143）上的微流控芯片到达光谱CCD实现对微流控芯片的光学检测。

2.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片技术的样本分析试剂盒，其特征在于：

试剂室（13）内还设置有注射器，注射器可连接连接针（142），从而利用注射器为芯片拼板（141）注入试剂；

芯片拼板（141）包括正方形拼板和长方形拼板，且长方形的长度是宽度的二倍，长方形的宽度和正方形的边长相等；芯片拼板（141）的接口设置在靠近角的位置，空腔（146）设置在中心位置，接口和空腔（146）之间由流路（144）连通；每个芯片拼板（141）最多具有一个空腔（146），最少具有一个接口，最多具有4个接口；

没有空腔（146）的芯片拼板（141）直接由流路（144）连通各个接口；空腔（146）内可以预先置入各种生物免疫检测基团；

芯片拼板（141）由石英玻璃、PDMS、PMMA之一的材料制成，每个试剂盒中具有多种不同材质的芯片拼板（141）。

3.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片技术的样本分析试剂盒，其特征在于：

连接针（142）包括软管、空心针和密封块；一根软管连接两个密封针，连接处设置有密封块；空心针的外径和芯片拼板（141）的接口的尺寸相匹配使得空心针可以插入接口，密封块用于在空心针插入接口时保持空心针和芯片拼板（141）接口之间的密封连接，防止漏液。

4.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片技术的样本分析试剂盒，其特征在于：

检测室（15）的托板（153）的数量至少是一个，托板（153）用于承托芯片底板（143）或者滤光板；光发射器（151）设置有光接口，从而可以通过光纤连接外部光源，实现不同种类的检测；且从扩束器（152）透射出的光为平行光，从而可以使得光谱CCD上不同的位置对应芯片底板（143）上不同位置的空腔（146），实现一次测量同时获得每个芯片拼板（141）上的空腔（146）内的光谱变化数据；

当检测室（15）设置两个托板（153）且两个托板（153）承托两个芯片底板（143）时，从光发射器（151）发出的光可以一次性穿过两个芯片拼板（141）的空腔（146），可以一次测量两个特征吸收峰不互相干扰的两个样品的光谱数据。

5.根据权利要求1所述的一种基于微流控芯片技术的样本分析试剂盒，其特征在于：

光谱CCD上设置有数据接口，可以连接便携式智能设备将收集的光谱图像数据发送至智能设备进行数据处理，以及与智能设备上的检测软件相配合实现检测。

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