CN112304908A - 一种独立多通道免疫荧光微流控芯片和免疫荧光检测方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种独立多通道免疫荧光微流控芯片和免疫荧光检测方法。该独立多通道免疫荧光微流控芯片包含至少两个独立的通道，每个通道包含依次连接的等量均分流道、过滤区、缓冲区、荧光包被区、时控阀门、检测区和废液区，各个通道的等量均分流道连接同一个进液口。本发明的独立多通道免疫荧光微流控芯片，在进样本阶段即对液体进行等量均分，不同通道拥有独立的荧光抗体包被区以及时空阀门，拥有独立的废液区，解决了不同检测项目可能造成互相干扰的问题；每个独立通道可以集成互相不干扰的多个检测项目，在实现了高通量的同时，提高了检测精度和效率，降低了成本。

Description

一种独立多通道免疫荧光微流控芯片和免疫荧光检测方法
技术领域
本发明涉及现场快速检验技术领域，具体涉及一种独立多通道免疫荧光微流控芯片，以及采用该微流控芯片的免疫荧光检测方法。
背景技术
现场快速检验(Point-of-Care Test,POCT)，也称即时检验，国际上通称的POCT，是体外诊断行业增长最快的领域。
现有的POCT中，免疫荧光染色技术是一种用于观察细胞内蛋白质分布和定位的普遍方法。免疫荧光染色的传统做法需要消耗大量的试剂，人力和时间，特别是某些昂贵抗体的消耗，限制了传统方法的使用。
目前应用免疫荧光检测技术的芯片有免疫层析法和荧光免疫微流控技术。免疫层析法受制于多层结构的制作工艺的缺陷，存在较大的批间差和批内差问题，相比之下，免疫微流控技术的单层结构能够有效减少芯片测试结果的影响因素，增强了对批间差和批内差的控制，并且免疫微流控芯片技术以其大大减少样品消耗，节省人工及时间成本，可在厘米见方的空间上实现自动化、高通量的实验等优势，受到了广泛的关注。
然而现有的免疫微流控芯片均采用单通道进液反应，在实施多个项目检测时存在信号串扰的问题，限制了芯片的应用范围。现有的多通道多靶标的血液免疫荧光芯片，采用的是进样液池通过荧光抗体包被区以及时空阀门后进行等量均分，未能解决多种荧光抗体在包被区造成检测结果不稳定的问题。
发明内容
本发明针对上述问题，提供一种独立多通道免疫荧光微流控芯片，以及采用该微流控芯片的免疫荧光检测方法。
本发明采用的技术方案如下：
一种独立多通道免疫荧光微流控芯片，包含至少两个独立的通道，每个通道包含依次连接的等量均分流道、过滤区、缓冲区、荧光包被区、时控阀门、检测区和废液区，各个通道的等量均分流道连接同一个进液口。
进一步地，所述等量均分流道采用弯曲的管道，使得各个通道的流阻一致以实现精准分液。
进一步地，所述过滤区采用长条形柱结构，用以实现杂质的过滤。
进一步地，所述缓冲区、所述荧光包被区、所述检测区和所述废液区采用圆形微柱阵列结构。
进一步地，所述时控阀门采用S弯形流道结构，用以调节流体速度。
进一步地，各个通道分别独立地设计所述时控阀门，使得各个通道能够根据检测项目的不同独立调节进液速度。
进一步地，所述微流控芯片采用贴膜方式进行封合，或者采用超声键合方式进行封合，或者采用热压键合方式进行封合。
进一步地，包含三个独立的通道，三个通道平行布置，三个通道的废液区弯折至进液口一侧；其中中间通道的废液区形成两个分支，该两个分支分别从其它两个通道的外侧弯折至进液口一侧，使得三个通道形成对称的布置方式。
一种采用上述独立多通道免疫荧光微流控芯片的免疫荧光检测方法，包括以下步骤：
1)在荧光包被区包被荧光标记抗体/抗原，在检测区包被捕获抗体/抗原；
2)在进液口进样，经过等量均分流道实现精准分液，均匀导入各个独立的通道；
3)在过滤区过滤样本中的杂质，通过缓冲区实现液体的齐头并进，样本中的待检物在荧光包被区与包被的荧光试剂结合；
4)通过时控阀门对流速进行控制，以便给荧光标记抗原/抗体与待检物充分的反应时间，结合了荧光标记抗原/抗体的待检物在检测区与预包埋的捕获抗体/抗原结合；
5)通过荧光检测仪器检测检测区的荧光信号值，用于表征样本中的待检物含量。
进一步地，在独立多通道免疫荧光微流控芯片的各个通道中进行不同的检测项目，各检测项目之间相互分隔，实现多个项目的联合检测。
本发明的有益效果如下：
本发明的独立多通道免疫荧光微流控芯片，在进样本阶段即对液体进行等量均分，不同通道拥有独立的荧光抗体包被区以及时空阀门，拥有独立的废液区，彻底解决了不同检测项目可能造成互相干扰的问题。每个独立通道可以集成互相不干扰的多个检测项目，在实现了高通量的同时，提高了检测精度和效率，降低了成本。
附图说明
图1是实施例中独立多通道免疫荧光微流控芯片的结构示意图。其中：1-进液口；2-等量均分流道；3-过滤区；4-缓冲区；5-荧光包被区；6-时控阀门；7-检测区；8-废液区。
图2是过滤区3、缓冲区4和荧光包被区5的放大图。
图3是检测区7的放大图。
具体实施方式
下面通过具体实施例和附图，对本发明做进一步详细说明。
图1是本实施例的独立多通道免疫荧光微流控芯片的结构示意图，其中共含有三个独立通道。在其它实施例中也可以含有两个或者大于三个的独立通道，即通道数至少为两个。
图1中，进液口1用于放进样本。等量均分流道2用于实现精准分液。其采用多处弯曲的管道是为了使得各个通道的流阻一致。过滤区3用于样本中杂质的过滤。缓冲区4用于实现液体的缓冲，使液体齐头并进。荧光包被区5用于荧光试剂的固定。时控阀门6采用S弯形流道，能够调节流体速度。检测区7用于荧光信号读取。废液区8用于废液的存储。
图1所示的实施例中，三个独立通道平行布置，废液区8从右侧弯折至左侧，其中中间通道的废液区8在右侧形成两个分支，两个分支分别从其它两个通道的外侧弯折至左侧(进液口一侧)，从而三个通道形成对称的布置方式。采用这种布置方式，可以使得该微流控芯片的结构更紧凑，能够节省空间和减小芯片尺寸，能够节省材料和制造成本。但本发明不限于这种布置方式，采用其它方式布置各通道也是可以的。
图2是过滤区3、缓冲区4和荧光包被区5的放大图。其中，过滤区3为长条形柱结构。缓冲区4为圆形微柱排列，从而能够调节流阻。荧光包被区5为圆形微柱阵列结构。
图3是检测区7的放大图，其为圆形微柱阵列结构。图中的小圆圈为圆形微柱阵列的俯视图。
废液区8为圆形微柱阵列，其圆形直径相比检测区7略大一些。
该独立多通道免疫荧光微流控芯片采用贴膜方式封接(也可以采用其他方式)。该独立多通道免疫荧光微流控芯片的材料可以为PMMA/COC等塑料，也可以为PDMS等，芯片上贴膜的材料为PMMA/COC薄膜。该独立多通道免疫荧光微流控芯片也可以采用超声键合等方式实现厚板封合等。
该独立多通道免疫荧光微流控芯片能够实现以下功能：
1.精准分液
该微流控芯片通过流阻设计以及缓冲区的设计，实现了液体“齐头并进”、等量均分的效果。各个通道的等量均分流道2的流阻一致，能够实现精准分液，即实现精密液流分布和均匀导入多个独立通道。缓冲区4的设计实现了液体的“齐头并进”。
2.独立可控的进液速度
各个通道可以做分别独立地设计时控阀门6，从而各个通道可根据检测项目的不同独立调节进液速度。
3.独立的废液处理
各个通道对应的废液区8相互独立。各个通道之间无串流、无逆流、无干扰。
综上，该独立多通道免疫荧光微流控芯片在同一芯片上集成了多个独立的物理通道，检测项目之间相互分隔，一次进样，同时读取。满足了临床对多个项目联合检测的需求，进一步降低了成本。
采用上述独立多通道免疫荧光微流控芯片进行免疫荧光检测的步骤如下：
1)在荧光包被区5包被荧光标记抗体/抗原，在检测区7包被捕获抗体/抗原；
2)在进液口1进样带待检物的样本，经过等量均分流道2实现精准分液，均匀导入各个独立通道；
3)在过滤区3处过滤掉样本中可能的杂质，通过缓冲区4实现液体“齐头并进”，样本中的待检物在荧光包被区5与包被的荧光试剂结合；
4)通过时控阀门6对流速进行控制，以便给荧光包被区5的反应以充分的时间，结合了荧光标记抗原/抗体的待检物在检测区7与预包埋的捕获抗体/抗原结合
5)通过荧光检测仪器检测检测区的荧光信号值，用于表征样本中的待检物含量。
检测实例:CRP(C反应蛋白)抗原检测(双抗体夹心法)
在荧光包被区5包被荧光标记CRP抗体，在检测区7包被CRP抗体，进液口进样带CRP抗原的血清样本，进液结束10分钟后检测仪器检测得到三通道的荧光信号数据对比，如下面表1所示。其中，芯片1～7为芯片编号，通道1～3表示同一芯片的三个通道(或称流道)，通道1～3三列的数值表示荧光信号值，std表示标准差，aver表示平均值，cv表示变异系数。
表1.检测结果列表
通道1 通道2 通道3 std aver cv(％)
芯片1 4080 3969 4317 145.14 4122.00 3.52
芯片2 3646 4006 4127 204.29 3926.33 5.20
芯片3 3772 3630 4061 179.33 3821.00 4.69
芯片4 3301 3706 3786 212.3 3597.67 5.90
芯片5 3828 3852 3870 17.20 3850.00 0.45
芯片6 3533 3119 3527 193.76 3393.00 5.71
芯片7 3688 4087 4223 227.04 3999.33 5.68
根据表1可知，三通道的平均cv<5％。
本发明中，等量均分流道可以是其它形式的多种管道，只要能够保证三个通道的流阻一致即可。
本发明中，圆形微柱阵列的微柱大小、过滤区大小等可以根据具体需要和实际情况进行调节。
本发明中，各个通道间的相对位置可以改变。
本发明中，废液区可以不采用图1中的弯曲形状，即也可以是其它形状，比如与检测区齐平等。
本发明中，时控阀门也可以采用其他延时调节流速的结构。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非对其进行限制，本领域的普通技术人员可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明的原理和范围，本发明的保护范围应以权利要求书所述为准。

Claims (10)

1.一种独立多通道免疫荧光微流控芯片，其特征在于，包含至少两个独立的通道，每个通道包含依次连接的等量均分流道、过滤区、缓冲区、荧光包被区、时控阀门、检测区和废液区，各个通道的等量均分流道连接同一个进液口。
2.根据权利要求1所述的独立多通道免疫荧光微流控芯片，其特征在于，所述等量均分流道采用弯曲的管道，使得各个通道的流阻一致以实现精准分液。
3.根据权利要求1所述的独立多通道免疫荧光微流控芯片，其特征在于，所述过滤区采用长条形柱结构，用以实现杂质的过滤。
4.根据权利要求1所述的独立多通道免疫荧光微流控芯片，其特征在于，所述缓冲区、所述荧光包被区、所述检测区和所述废液区采用圆形微柱阵列结构。
5.根据权利要求1所述的独立多通道免疫荧光微流控芯片，其特征在于，所述时控阀门采用S弯形流道结构，用以调节流体速度。
6.根据权利要求1所述的独立多通道免疫荧光微流控芯片，其特征在于，各个通道分别独立地设计所述时控阀门，使得各个通道能够根据检测项目的不同独立调节进液速度。
7.根据权利要求1所述的独立多通道免疫荧光微流控芯片，其特征在于，采用贴膜方式进行封合，或者采用超声键合方式进行封合，或者采用热压键合方式进行封合。
8.根据权利要求1所述的独立多通道免疫荧光微流控芯片，其特征在于，包含三个独立的通道，三个通道平行布置，三个通道的废液区弯折至进液口一侧；其中中间通道的废液区形成两个分支，该两个分支分别从其它两个通道的外侧弯折至进液口一侧，使得三个通道形成对称的布置方式。
9.一种采用权利要求1～8中任一权利要求所述的独立多通道免疫荧光微流控芯片的免疫荧光检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
1)在荧光包被区包被荧光标记抗体/抗原，在检测区包被捕获抗体/抗原；
2)在进液口进样，经过等量均分流道实现精准分液，均匀导入各个独立的通道；
3)在过滤区过滤样本中的杂质，通过缓冲区实现液体的齐头并进，样本中的待检物在荧光包被区与包被的荧光试剂结合；
4)通过时控阀门对流速进行控制，以便给荧光标记抗原/抗体与待检物充分的反应时间，结合了荧光标记抗原/抗体的待检物在检测区与预包埋的捕获抗体/抗原结合；
5)通过荧光检测仪器检测检测区的荧光信号值，用于表征样本中的待检物含量。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，在独立多通道免疫荧光微流控芯片的各个通道中进行不同的检测项目，各检测项目之间相互分隔，实现多个项目的联合检测。
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