CN112221545B - 多通道微流控加样装置及其应用 - Google Patents

Abstract

本文提供了一种多通道微流控加样装置，其包括1)本体；2)开口位于所述本体表面用于接收液体样品的上样孔；3)间隔设置在本体内部的多个毛细分样通道，毛细分样通道的第一端与上样孔相通；4)间隔设置在本体的一侧并延伸至本体内部的多个穿刺管，穿刺管的位于本体内部的第一端分别与毛细分样通道的第二端相通，穿刺管的位于本体外的第二端为尖末端，其中穿刺管的内径或者穿刺管与毛细分样通道接触处的内径大于毛细分样通道的内径，使得液体样品不会通过毛细作用继续进入穿刺管中。该多通道微流控加样装置适合于为检测卡上的多个加样口同时进行加样，操作简单，避免了交叉污染，易于实现微型检测卡的加样自动化。

Description

多通道微流控加样装置及其应用

技术领域

本申请涉及检测卡加样装置，尤其是适合于同时为检测卡上的多个加样口同时加样的多通道微流控加样装置。本申请还涉及该检测卡加样装置的应用。

背景技术

各种检测卡(如血型检测卡)经常采用软性薄膜材料(如铝箔，塑料膜)对其中的填充物(如各种试剂和/或凝胶微球)进行密封。使用时，需要撕掉或者刺破这层密封膜，之后才能对检测卡进行加样。例如，传统的血型卡使用前需使用打孔器进行打孔，这容易造成交叉污染；对于包括多个微柱的血型卡来说，每个血型卡需要进行多次加样，操作繁琐，也难以保证精确等量加样。另外，随着各种试剂卡的小型化，在试剂卡上的加样口内径仅1-2 mm或更小时，人工手动加样也难以进行。

因而，目前也有一些研发人员针对试剂卡加样相关操作进行了设计与改进，例如：专利公告号为CN204359800U的实用新型专利公开了一种血型试剂卡刺破装置，包括：均设置在架体上的多个刺棱和条码枪，以及与刺棱配合使用的机械手，条码枪设置在多个所述刺棱的侧边，所述刺棱一端固定在架体上，另一端带有刺尖，所述刺尖朝向同一个方向，所述刺棱设置有若干行，每行设有的刺棱个数不同，同一行中所述刺棱等间距设置。该技术方案虽然可达到刺穿加样的目的，但是其整体的制造成本高、操作复杂，并且依然存在交叉污染的问题。

再例如，专利公告号为CN210142129U的实用新型专利公开了一种微柱凝胶血型检测卡戳孔器，包括：用于戳孔的刺棱、用于设置刺棱的安装座以及用于手持所述戳孔器的手持部分；所述手持部分包括沿着安装座长度方向平行设置的两个侧面，且所述两个侧面与所述刺棱设于所述安装座的同侧，与所述安装座垂直；所述两个侧面的内部距离与微柱凝胶卡的宽度相等。通过设置的多个戳孔器，能够通过不同刺棱戳穿不同检测管(微柱)，避免同一个刺棱戳穿不同检测管时的交叉污染，但是其在进行使用时只能刺穿，无法起到定量分样的作用。

发明内容

一方面，本文提供了一种多通道微流控加样装置，其包括：

1) 本体；

2) 开口位于所述本体表面用于接收液体样品的上样孔；

3) 设置在所述本体内部的多个毛细分样通道，所述毛细分样通道的第一端与所述上样孔相通，当向所述上样孔中加入所述液体样品时，通过毛细作用所述液体样品会充满所述毛细分样通道；

4) 设置在所述本体的一侧并延伸至所述本体内部的多个穿刺管，所述穿刺管的位于所述本体内部的第一端分别与所述毛细分样通道的第二端相通，所述穿刺管的位于所述本体外的第二端为尖末端，

其中所述穿刺管的内径或者所述穿刺管与所述毛细分样通道接触处的内径大于所述毛细分样通道的内径，使得所述液体样品不会通过毛细作用继续进入所述穿刺管中。

在一些实施方案中，所述本体为片状或板状，所述多个毛细分样通道在所述本体内部沿水平方向设置。

在一些实施方案中，所述毛细分样通道的所述第二端与所述穿刺管的所述第一端通过一连通通道相通，所述连通通道垂直于所述多个毛细分样通道所在的平面。

在一些实施方案中，所述连通通道为毛细通道。

在一些实施方案中，所述多通道微流控加样装置还包括两个从所述本体的两侧延伸出的侧壁，形成用于与检测卡插接的卡接开口，当具有多个微柱的覆盖有密封膜的检测卡被推入所述卡接开口中时，所述多个穿刺管的所述尖末端刺破所述多个微柱上覆盖的所述密封膜。

在一些实施方案中，所述侧壁设置有与所述检测卡上的限位卡槽配合使用的限位卡凸。

在一些实施方案中，所述本体内部还设置有与所述上样孔相通的废液槽，当所述上样孔内所述液体样品过多或者在离心力作用下，所述上样孔内的所述液体样品能够流入所述废液槽中。

在一些实施方案中，所述废液槽内设置有限制所述液体样品流回所述上样孔的挡片。

在一些实施方案中，所述毛细分样通道的内径为0.5mm，所述连通通道的内径为0.8 mm。

另一方面，本文提供了所述多通道微流控加样装置对血型检测卡进行加样的应用。

本文提供的多通道微流控加样装置巧妙结合毛细作用和离心力，可实现对检测卡的多通道加样，操作简单，避免了交叉污染，有利于加样和检测的自动化。

附图说明

为了更清楚地说明本发明，下面将对具体实施方式描述中所需要使用的附图作简单地介绍。在所有附图中，类似的元件或部件一般由类似的附图标记标识。附图中，各元件或部件并不一定按照实际的比例绘制。

图1为本发明多通道微流控加样装置的立体结构示意图，显示了其上表面的部分结构。

图2为本发明多通道微流控加样装置的立体结构示意图，显示了接近其下表面的内部结构。

图3为本发明多通道微流控加样装置的结构示意图，显示了接近其下表面的内部结构。

图4显示本发明多通道微流控加样装置未与检测卡插接前的状态。

图5显示本发明多通道微流控加样装置与检测卡插接后的状态。

图6为与本发明多通道微流控加样装置配合使用的检测卡的立体结构示意图。

图中，1、本体；2、上样孔；3、毛细分样通道；4、连通通道；5、穿刺管；6、尖末端；7、废液槽；8、卡接开口；9、限位卡凸；10、挡片；11、检测卡；12、限位卡槽；13、微柱；14、侧壁。

具体实施方式

除非另有说明，本文使用的所有技术和科学术语具有本领域普通技术人员所通常理解的含义。

由于本文提供的多通道微流控加样装置在使用时会涉及离心操作，为了描述方便，本文中将离心时相对远离离心转轴的一端称为远端，相对靠近离心转轴的一端称为近端。

在本文中，将多通道微流控加样装置上上样孔的开口所在的一侧表面称为上表面，另一侧则称为下表面。

除非另有说明，当提及一种结构位于多通道微流控加样装置的 “内部”，是指其周围被多通道微流控加样装置的本体材料或其他材料所包裹，不直接与外部空间接触。

在本文中，为了进行区分，通常将“上样”用于描述本发明多通道微流控加样装置自身接受样品的过程，“加样”则用于描述检测卡接受样品的过程。

参考图1-5，本文提供的多通道微流控加样装置本体1大体为板状或块状，即其在长度和宽度方向的尺度远大于厚度方向的尺度，例如，长宽均为数厘米，而厚度仅为数毫米。

本发明多通道微流控加样装置在本体1上设置有开口位于本体1上表面的上样孔2。沿本体1平面方向(即长宽维度所在的平面)在本体1内部间隔设置有多个(即两个或更多个)毛细分样通道3，这些毛细分样通道3的一端与上样孔2相通，另一端在本体1远端均匀间隔分布。在本体1内部大体沿厚度方向(即垂直于毛细分样通道3所在的平面)设置有多个分别与各毛细分样通道3的所述另一端相通的连通通道4。在本体1的远端侧部均匀间隔设置有延伸至本体1内部的多个穿刺管5。穿刺管5的位于本体1内部的一端与连通通道4相通，另一端为用于穿刺的尖末端6。这样，毛细分样通道3的所述另一端通过连通通道4与穿刺管5的位于本体1内部的一端相通。毛细分样通道3为毛细通道，即其内径适合于液体样品在其中通过毛细作用流动，通常在1.5mm以下，例如0.5-1.2mm或更小。连通通道4可以为毛细通道，这种情况下其本身可以认为是毛细分样通道3的延长部分；也可以为非毛细通道，这时可以起到止流作用。应理解，连通通道4及其沿厚度方向设置是也有利于加工，方便毛细分样通道3与穿刺管5内腔相通。

图2-5可以认为是去除了部分下表面(毛细分样通道3所在区域)的剖视图，以显示本发明多通道微流控加样装置的内部结构。另外，出于方便加工(尤其是毛细分样通道3)和/或亲水处理方面的考虑，也可以先加工成图示结构，再通过粘贴或键合等方式覆盖下表面层(如亲水膜)即可达到这些毛细分样通道3等结构位于本体1内部的相同效果。因此，该多通道微流控加样装置，无论是一体注塑成型，还是分层加工方式制备的，或者是通过分层加工方式加工但不包括下表面层的主体结构，均应涵盖在本申请的保护范围内。

为了容纳加至上样孔2内的过多样品，可在上样孔2的附近(远端方向)于本体1内部设置有废液槽7。为了防止样品未过量时进入废液槽7和废液槽7中的样品返回上样孔2中，可在废液槽7中靠近上样孔2处设置挡片10。挡片10作为废液槽7底部的一凸起片状物，上样时仅在样品过多而溢过其上端才能进入废液槽7中。另外，为了方便样品进入废液槽7中，废液槽7可在本体1上表面具有开口。在本体1为亲水材料加工而成时，可考虑将挡片10处理为具有疏水性质，例如增加疏水层，以进一步防止进入废液槽7中的样品返回上样孔2中。

为了方便与检测卡11配合使用，在本体1远端设置有卡接开口8，在卡接开口8的两相对侧壁14上分别设置有限位卡凸9。将检测卡11推入卡接开口8中时，其两侧分别与卡接开口8的两相对侧壁14相抵紧配合，并利用限位卡凸9进行定位。

与本发明多通道微流控加样装置配合使用的检测卡11具有多个微柱13 (或称为检测柱)，这些微柱13的开口端与穿刺管5的尖末端6位置对应。当将检测卡11推入卡接开口8内后，各穿刺管5的尖末端6能够刺穿各微柱13开口端上覆盖的薄膜材料。检测卡11上与限位卡凸9对应，在其两侧设置有至少一组限位卡槽12。例如，当检测卡11设置两组限位卡槽12时，其中一组限位卡槽12与限位卡凸9配合，使穿刺管5的尖末端6处于刺穿薄膜材料的状态，另一组限位卡槽12则可以稍高，当它们与限位卡凸9配合时，仅起到将检测卡11结合在本发明多通道微流控加样装置上的作用，这时穿刺管5的尖末端6并未刺穿检测卡11上的薄膜材料。

参见图4和图5，使用时，将检测卡11插接在卡接开口8内，用力向上推动，使得各穿刺管5的尖末端6正好刺穿各微柱13上的覆盖薄膜材料。接着，向上样孔2中加入液体样品(如血液)，在毛细作用下，样品分别进入各毛细分样通道3中。在连通通道4为毛细通道时，也进入连通通道4中；在连通通道4为非毛细通道时，液体样品仅充满各毛细分样通道3。穿刺管5的内径或者仅与连通通道4接触部分的内径通常可以设置的足够大，使得即使连通通道4为毛细通道时，液体样品也不会通过毛细作用继续进入其中。上样后，将带有检测卡11的本发明多通道微流控加样装置放入离心机的离心卡槽中进行离心。在离心力作用下，上样孔2内的剩余样品会迅速流入废液槽7中；毛细分样通道3和连通通道4 (在其为毛细通道时)内样品则经过穿刺管5进入检测卡11的各微柱13中，实现对检测卡11的加样。由于挡片10的存在，离心后进入废液槽7中的样品不能返回到上样孔2内。这里按先后顺序对使用过程进行了描述，本领域技术人员可理解的是，并非一定需要按这种顺序进行操作，例如，可以将本发明多通道微流控加样装置放入离心机后，再依次进行检测卡的插接和上样，或者依次进行上样和检测卡的插接。

显然，可通过调整各毛细分样通道3和连通通道4 (在其为毛细通道时)的长度和/或内径来保证各微柱13的加样量相同或不同。

在一些实施方案中，上样孔2采用上大下小的锥形结构。上样口较大易于上样对准，较小的底部使样品更容易接触到毛细分样通道3，加快分样速度。

可理解地，当离心机上的卡槽适合于同时固定本发明多通道微流控加样装置和检测卡时，本发明多通道微流控加样装置可以不包括卡接开口8，因为当在离心机上同时固定二者时，在离心机上即可完成刺破操作。

可理解地，本发明多通道微流控加样装置的毛细分样通道3的数量可以为数十个或更多，与具有同样数量的微柱的检测卡配合，适合于大规模微量加样，实现多个项目的同时检测。

本发明多通道微流控加样装置尤其适合于对凝胶微柱血型卡的加样。凝胶微柱血型卡在进行血型鉴定时本身需要通过离心来实现对细胞凝集反应的检测，因此，通过与本发明多通道微流控加样装置配合，在加样后继续离心，可简单地离心机上实现上样、分样、加样和检测整个过程，适合于自动化操作。

以下提供一个准备用于为带有6个微柱的微型血型检测卡加样的本发明多通道微流控加样装置的实例：利用聚碳酸酯(PC)材料制作本发明多通道微流控加样装置的主体，厚度约4.5mm，通过粘贴亲水膜层来覆盖毛细分样通道等结构，方便水性液体如血液在其中流动。上样孔为锥形结构，口部直径5mm，底部直径3mm。废液槽底面为矩形，尺寸为6mmx2mm，废液槽内挡片尺寸为2mmx0.5mm，厚度0.5mm。设置6个毛细分样通道，其内径均为0.5mm，长度均为1.8cm。6个连通通道也为毛细通道，内径均为0.8mm，长度均为1.5 mm。其他结构和尺寸可参考上文的描述进行设置。

本领域普通技术人员应当理解：可以对本文记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换，而这些修改或者替换，均应涵盖在本发明的保护范围内。

Claims (8)

1.多通道微流控加样装置，包括：

1) 本体；

2) 开口位于所述本体表面用于接收液体样品的上样孔；

3) 间隔设置在所述本体内部的多个毛细分样通道，所述毛细分样通道的第一端与所述上样孔相通，当向所述上样孔中加入所述液体样品时，通过毛细作用所述液体样品会充满所述毛细分样通道；

4) 间隔设置在所述本体的一侧并延伸至所述本体内部的多个穿刺管，所述穿刺管的位于所述本体内部的第一端分别与所述毛细分样通道的第二端相通，所述穿刺管的位于所述本体外的第二端为尖末端，

其中所述穿刺管的内径或者所述穿刺管与所述毛细分样通道接触处的内径大于所述毛细分样通道的内径，使得所述液体样品不会通过毛细作用继续进入所述穿刺管中；

其中所述本体内部还设置有与所述上样孔相通的废液槽，当所述上样孔内所述液体样品过多或者在离心力作用下，所述上样孔内的所述液体样品能够流入所述废液槽中，所述废液槽内设置有限制所述液体样品流回所述上样孔的挡片。

2.如权利要求1所述的多通道微流控加样装置，其中所述本体为片状或板状，所述多个毛细分样通道在所述本体内部沿水平方向设置。

3.如权利要求2所述的多通道微流控加样装置，其中所述毛细分样通道的所述第二端与所述穿刺管的所述第一端通过一连通通道相通，所述连通通道垂直于所述多个毛细分样通道所在的平面。

4.如权利要求3所述的多通道微流控加样装置，其中所述连通通道为毛细通道。

5.如权利要求1-4任一项所述的多通道微流控加样装置，还包括两个从所述本体的两侧延伸出的侧壁，形成用于与检测卡插接的卡接开口，当具有多个微柱的覆盖有密封膜的检测卡被推入所述卡接开口中时，所述多个穿刺管的所述尖末端刺破所述多个微柱上覆盖的所述密封膜。

6.如权利要求5所述的多通道微流控加样装置，其中所述侧壁设置有与所述检测卡上的限位卡槽配合使用的限位卡凸。

7.如权利要求3或4所述的多通道微流控加样装置，其中所述毛细分样通道的内径为0.5 mm，所述连通通道的内径为0.8 mm。

8.权利要求1-7任一项所述的多通道微流控加样装置对血型检测卡进行加样的应用。

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