CN112986148A - 一种生物流体检测装置、检测系统及检测方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种生物流体检测装置，包括：底盘，包括混合区，自上表面垂直凸起、同心设置的第一隔断组和第二隔断组，及活动通道；反应区，沿底盘外周设置，设有反应膜；废液区，沿底盘外周设置，设有吸水膜；第一通道，用于连通反应区和混合区；第二通道，用于连通废液区和混合区；盖板，与底盘可转动地密封连接，盖板形成对应混合区的进料口，自下表面垂直凸起形成阻件组，阻件组可于活动通道内转动，以连通或阻断第一通道和第二通道。本发明还公开了一种生物流体检测系统。本发明又公开了一种生物流体检测方法。本发明检测装置的保质期长，整个检测过程控制简单、合理，整体结构简单、有效，制作成本相对较低。
Description
技术领域
本发明属于生物检测技术领域，尤其是涉及一种生物流体检测装置、检测系统及检测方法。
背景技术
生物流体检测在医疗行业中得到越来越广泛的关注，其可以定性或定量地测量人体体液中各种生物指标的变化，以提供疾病诊断或治疗指标等咨询，例如HbA1c检测或GA检测等。
针对现有技术中需要人为将试剂和洗涤溶液或其他反应物混合的问题，中国专利204816573公开了一种《生物样品反应盒》，其利用推杆可以将密封件和试剂存储部分离，减少了人为操作的步骤。但是上述结构较复杂，制作成本相对较高。
中国专利CN 104641241B公开了《具有改善的可操作性的生物化学分析盒》，其将储存反应溶液的腔室设置在反应盒的内部，使得当将插入式样品盒插入反应盒中的同时自动供给储存在腔室中的反应溶液。但是其样品盒和反应盒需要分体设计，增加了使用繁琐性，而且同样结构仍然复杂，制作成本高。
发明内容
为了克服现有技术的不足，本发明提供一种反应可控性强，检测方法简单、快速，结构简单的生物流体检测装置、检测系统及检测方法。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：
一种生物流体检测装置，包括：
底盘，包括形成于中心的混合区，自上表面垂直凸起、同心设置的第一隔断组和第二隔断组，及活动通道；
反应区，沿底盘外周设置，设有反应膜；
废液区，沿底盘外周设置，设有吸水膜；
第一通道，沿第一隔断组径向设置，用于连通反应区和混合区；
第二通道，沿第一隔断组径向设置，用于连通废液区和混合区；
盖板，与底盘可转动地密封连接，盖板形成对应混合区的进料口，自下表面垂直凸起形成阻件组，阻件组可于活动通道内转动，以连通或阻断第一通道和第二通道。
进一步的，还包括设于底盘外周的储液区，及用于连通储液区和混合区的第三通道。
进一步的，所述阻件组包括同心、间隔设置的阻件一、阻件二和阻件三，阻件一、阻件二和阻件三可于活动通道内转动，以连通或阻断第一通道、第二通道和第三通道。
进一步的，所述活动通道包括位于第一隔断组外壁和第二隔断组内壁之间的环状空间，和靠近第一隔断组内壁的部分空间；所述阻件二和阻件三可于环状空间内转动，以连通或阻断第二通道和第三通道，所述阻件一可贴合第一隔断组内壁转动，以连通或阻断第一通道。
进一步的，所述储液区底面设有便于储液区内的洗脱液流向混合区的倾斜面。
进一步的，所述第一隔断组包括同心设置、沿周向间隔布设的隔断一、隔断二和隔断三，所述第二隔断组包括同心设置、沿周向间隔布设的隔断四和隔断五。
进一步的，所述底盘外周形成间隔布设的废液槽和储液槽，所述废液区可拆卸连接于废液槽，所述储液区可拆卸连接于储液槽，所述反应区卡设于第一隔断组和第二隔断组之间。
进一步的，所述废液槽设于隔断四和隔断五之间，储液槽设于隔断四和隔断五之间。
进一步的，所述盖板上设有可与外界动力源配合连接的定位柱。
本发明还公开了一种生物流体检测系统，包括：
底盘，包括形成于中心的混合区，自上表面垂直凸起、同心设置的第一隔断组和第二隔断组，及活动通道；
反应区，沿底盘外周设置，设有反应膜；
废液区，沿底盘外周设置，设有吸水膜；
第一通道，沿第一隔断组径向设置，用于连通反应区和混合区；
第二通道，沿第一隔断组径向设置，用于连通废液区和混合区；
盖板，与底盘转动相连，盖板形成对应混合区的进料口，自下表面垂直凸起形成阻件组，阻件组可于活动通道内转动，以连通或阻断第一通道和第二通道；
顶盖，可与盖板相连，用于带动盖板周向旋转；
机械座，用于放置底盘；
磁力搅拌装置，包括可放置于混合区内的磁子，和用于控制磁子转动速度的控制单元；
光学检测装置，用于读取反应膜上残留物的信号，并输出检测结果。
作为优选，所述磁力搅拌装置还包括套设在磁子外的封套，及与封套相连的毛细管。
本发明又公开了一种生物流体检测方法，包括以下步骤：
1)预备，此时第一通道、第二通道均处于阻断状态；
2)取样，吸取待测样本通过进料口滴加入混合区内的反应试剂；
3)混合，磁子转动将待测样本和反应试剂混合均匀；
4)反应，盖板旋转至第一通道连通反应区和混合区，磁子继续转动将混合液扩散至反应膜进行反应，此时第二通道被阻断；
5)洗脱，磁子停止转动，转动盖板至第二通道连通废液区和混合区，未反应的试剂进入废液区；
6)检测，启动光学检测装置，并正对反应膜所在侧壁，检测反应膜上残留物，并输出检测结果。
作为优选，所述步骤5)中，磁子停止转动，转动盖板至第三通道连通储液区和混合区，封存于储液区内洗脱液进入混合区，此时第一通道、第二通道被阻断；转动盖板至第一通道连通反应区和混合区，使得洗脱液扩散至反应膜用于脱离反应膜上的未反应试剂；转动盖板至第二通道连通废液区和混合区，磁子继续转动，洗脱液扩散至吸水膜。
本发明的有益效果是：1)初始状态时混合区、反应区、储液区和废液区都相互独立，且反应区、储液区和废液区相对密闭，不会受到外界的污染，增加了检测装置的保质期；2)通过盖板的周向旋转控制混合区分别与反应区、储液区和废液区单独连通，整个检测过程控制简单、合理；3)反应区、废液区、储液区分体设置，因此其可以分别单独包装和保存，降低了整体检测装置的包装、存储和运输成本；4)整体结构简单、有效，制作成本相对较低。
附图说明
图1为本发明分解结构示意图。
图2为本发明底盘(无挡边)和反应区、废液区和储液区的配合结构示意图。
图3为本发明盖板下表面结构示意图。
图4为本发明盖板剖除部分后与底盘配合的俯视图。
图5为本发明的剖视简示图。
图6为本发明机械座的立体图。
图7为本发明磁力搅拌装置的部分结构示意图。
图8为本发明实施例中检测方法的操作步骤4)结构示意图。
图9为本发明实施例中检测方法的操作步骤5)结构示意图。
图10为本发明实施例中检测方法的操作步骤6)结构示意图。
图11为本发明实施例中检测方法的操作步骤7)结构示意图。
图12为本发明实施例中检测方法的操作步骤8)结构示意图。
图13为本发明实施例中检测方法的操作步骤9)结构示意图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好的理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，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，都应当属于本发明保护的范围。
如图1-7所示，一种生物流体检测装置，包括圆形底盘1，沿着底盘1外周设置的反应区2，沿着底盘1外周设置的废液区3，用于连通反应区2和混合区11的第一通道4，用于连通废液区3和混合区11的第二通道5，及可与底盘1上下盖合的盖板6。
当然在其他实施例中，还设置有储液区7以适应需要洗脱液的检测，储液区7沿着底盘1外周设置，在储液区7和混合区11之间形成用于连通两个区域的第三通道8。
底盘1主体呈圆形平板状结构，其包括上表面垂直向上凸起形成的第一隔断组12和第二隔断组13，位于中心的混合区11，及活动通道14。
第一隔断组12包括沿周向间隔布设的隔断一121、隔断二122和隔断三123，隔断一121、隔断二122和隔断三123均为垂直固定连接在底盘1上表面的弧形片状结构，且三者同心设置，位于同一圆周上。具体的，于本实施例中，隔断一121和隔断二122之间间隔的圆心角为30°，隔断二122和隔断三123之间间隔的圆心角为30°，隔断三123和隔断一121之间间隔的圆心角为30°，隔断一121的圆心角为60°，隔断二122的圆心角为90°，隔断三123的圆心角为120°。
第二隔断组13与第一隔断组12同心设置，且第二隔断组13位于第一隔断组12的外圈，其包括沿周向间隔布设的隔断四131和隔断五132，隔断四131和隔断五132均为垂直固定连接在底盘1上表面的弧形片状结构，且两者同心设置，位于同一圆周上。具体的，于本实施例中，隔断五132与隔断二122正对，其圆心角大约为90°，隔断四131和隔断一121、隔断三123正对，其圆心角大约为210°，从而隔断四131和隔断五132之间形成两个间隔缺口。
在隔断四131和隔断五132之间其中一个间隔缺口上形成废液槽31，其包括突出隔断四131所在圆的圆弧面311，用于连接圆弧面311和隔断四131的侧面一312，及用于连接圆弧面311和隔断五132的侧面二313。废液区3就可拆卸连接在废液槽31内，废液区3可以是与废液槽31形状、大小适配的封闭腔体，其紧密配合地安装在废液槽31内，其在朝向底盘1中心的一侧连接有吸水膜32。
在隔断四131和隔断五132之间另一个间隔缺口上形成储液槽72，其结构与废液槽31结构相同，也包括突出隔断四131所在圆的圆弧面，用于连接圆弧面和隔断四131的侧面一，及用于连接圆弧面和隔断五132的侧面二。储液区7可拆卸连接在储液槽72内，储液区7可以是与储液槽72形状、大小适配的封闭腔体，如图5所示，其底面为倾斜面71，且自底盘1外周向中心倾斜向下延伸，从而储液区7内封存的洗脱液可以在重力作用下沿着倾斜面71向混合区11方向流动，适配的，储液槽72的底面也形成与倾斜面71坡度相同的倾斜底面。
当然也可以省去储液槽72结构，将储液区7可拆卸连接在底盘1上对应储液槽72的区域。
储液区7朝向混合区11的一侧面由铝箔等塑封，在阻件三613外壁上设置可割破铝箔的尖部614，阻件三613旋转过程中，尖部614将铝箔割破实现储液区7内洗脱液的释放流出。
为了加固底盘1的结构，在废液槽31和储液槽72之间还连接有第一挡边151和第二挡边152，第一挡边151为与隔断五132正对、同心设置的圆弧片状结构，其垂直连接在底盘1上表面，两端分别与废液槽31和储液槽72的侧面固定连接；第二挡边152为与隔断四131正对、同心设置的圆弧片状结构，其垂直连接在底盘1上表面，两端分别与废液槽31和储液槽72的侧面固定连接。
隔断一121和隔断二122之间的间隔形成用于连通废液区3和混合区11的第二通道5，即第二通道5沿第一隔断组12径向设置，穿过第一隔断组12和第二隔断组13。
隔断二122和隔断三123之间的间隔形成用于连通储液区7和混合区11的第三通道8，即第三通道8沿第一隔断组12径向设置，穿过第一隔断组12和第二隔断组13。
隔断一121和隔断三123之间的间隔形成第一通道4，初始状态，反应区2就卡设在该间隔和第二隔断组13内壁之间，即第一通道4沿第一隔断组12径向设置，穿过第一隔断组12用于连通反应区2和混合区11。
反应区2的宽度与第一隔断组12和第二隔断组13之间的径向间隔适配，反应区2的周向弧度与隔断一121和隔断三123之间的间隔适配，比间隔的弧度稍长一点。反应区2为封闭腔体，其朝向底盘1中心的侧壁连接有反应膜21；为了便于反应区2的取放，在其顶面连接有球形手柄22。
活动通道14包括第一隔断组12外壁和第二隔断组13内壁之间的环状空间，还可以包括靠近第一隔断组12内壁的部分空间。
如图3所示，盖板6主体为与底盘1主体大小、形状适配的圆形平板状结构，其中心对应混合区11的位置形成圆形进料口63，其下表面垂直凸起形成阻件组61，当底盘1和盖板6上下装配时，阻件组61向下伸入活动通道14内转动。
具体的，阻件组61包括同心、间隔设置的阻件一611、阻件二612和阻件三613，阻件二612和阻件三613位于同一圆周上，阻件一611位于内径稍小的圆周上，且阻件二612和阻件三613的厚度与第一隔断组12外壁和第二隔断组13内壁之间的环状空间宽度适配，阻件一611的厚度较小。
阻件一611呈弧形片状结构，其圆心角约为90°，即图4中α角为90°；阻件二612呈弧形块状结构，其圆心角约为120°，即图4中β角为90°；阻件三613呈弧形块状结构，其圆心角约为60°，即图4中γ角为90°。
盖板6和底盘1上下盖合装配时，且盖板6和底盘1可转动地密封相连，进料口63正对混合区11，阻件二612和阻件三613卡入活动通道14位于第一隔断组12外壁和第二隔断组13内壁之间的环状空间内，盖板6转动时，阻件二612和阻件三613可以在环状空间内周向转动，达到连通或阻断第二通道5和第三通道8的目的；阻件一611插入活动通道14位于第一隔断组12内壁部分内，也就是说阻件一611的侧壁和第一隔断组12内壁贴合转动，达到连通或阻断第一通道4的目的。
为了保证盖板6和底盘1旋转连接的稳固性和密封性，底盘1和盖板6可以选择具有一定伸缩性的防水材料，如橡胶、弹性塑料。
为了便于反应区2顶部的球形手柄22伸出，在盖板6上开设一弧形槽体64，为了便于盖板6和顶盖94配合连接，在盖板6的上表面设置定位柱62。
当利用本发明的生物流体检测装置检测糖化血红蛋白时，混合区11内反应试剂包括用于裂解红细胞、释放糖化血红蛋白、沉淀总血红蛋白的苯硼酸染料复合物，其可以是50-300mmol/L的甘氨酸，10-40mmol/L的氯化锌，5-20mmol/L的氯化镁，100-400mmol/L的氯化钠，0.05-0.5mmol/L的苯硼酸染料复合物，体积浓度为10-50％的甲醇，质量体积百分比1-5％的聚乙烯吡咯烷酮，体积浓度为0.1-1％的聚乙二醇辛基苯基醚组成的混合液，其pH为8.5-9.5。
为了提高运输过程中生物流体检测装置的密封可靠性，尽可能减少因液体反应试剂导致的泄露等问题，混合区11内的反应试剂在制作过程中，冻干后形成一个固态液滴或类似的形状，被点样在混合区11的中心位置，使用时进行复溶即可。
储液区7内的洗脱液可以是50-200mmol/L的三羟甲基氨基甲烷，体积浓度1-5％的甘油，体积浓度0.1-0.5％的Proclin300，体积浓度0.05-0.2％的聚乙二醇辛基苯基醚组成的混合液，其pH为7.5-8.5。
一种生物流体检测系统，包括上述的底盘1，上述的反应区2，上述的废液区3，上述的第一通道4，上述的第二通道5，上述的盖板6，用于放置生物流体检测装置的机械座91，部分安装在机械座91内的磁力搅拌装置，可以与盖板6配合连接、用于带动盖板6周向旋转的顶盖94，及光学检测装置93。
机械座91上形成与生物流体检测系统的形状、大小适配的凹槽911，储液区7和废液区3突出设置也实现了底盘1和凹槽911的止转配合；顶盖94上形成供定位柱62伸出的限位槽941，可与外界动力源相连的驱动轴942，和底面上供反应区2顶部球形手柄22伸入的开口槽(图中未示出)。为了控制盖板6的转动行程，在盖板6上表面连接两个定位柱62。
磁力搅拌装置包括可以放置在混合区11内的磁子92,套设在磁子92外的封套921，与封套921相连的毛细管922，及用于控制磁子92转动速度和转动方向的控制单元(图中未示出)，控制单元安装在机械座91内；封套921包裹在磁子92外部，毛细管922与封套921相连，且毛细管922的一端突出于封套921，以便于采血，这样采集到毛细管922中血液就能完全与试剂混合，起到了定量采集，定量反应的作用；光学检测装置93内带有反应所需要的检测光源，其可以正对反应区2的反应膜21所在区域，读取反应膜21上残留物的信号，并输出检测结果。
如图8-13所示，一种生物流体检测方法，包括以下步骤：
1)预备，将生物流体检测装置放置在机械座91上，此时第一通道4为被阻件一611阻断的状态，第二通道5为被阻件二612阻断的状态，第三通道8为被阻件三613阻断的状态；
2)吸取适量的纯化水，如100-1000ul，加入混合区11，使混合区11内的冻干试剂复溶；
3)取样，吸取待测样本通过进料口63置入混合区11内的反应试剂中；或将套设有封套921、利用毛细管922吸取了待测样本的磁子92置入混合区11；
4)混合，启动磁力搅拌装置，磁子92受到电磁力驱动在混合区11开始旋转，将待测样本和反应试剂混合均匀；
5)反应，如图4和图9所示，盖板6逆时针旋转30°，阻件一611解除对第一通道4的阻断，磁子92搅拌使得反应试剂扩散至反应区2的反应膜21上，此时第二通道5保持被阻件二612阻断的状态，第三通道8保持被阻件三613阻断的状态；
6)洗脱，如图10所示，磁子92停止搅拌，盖板6顺时针旋转60°，阻件三613解除对第三通道8的阻断，储液区7内的洗脱液受重力作用扩散至混合区11，此时第二通道5保持被阻件二612阻断的状态，第一通道4被阻件一611阻断，磁子92继续搅拌以达到较好的清洗效果；
7)如图11所示，盖板6逆时针旋转60°，阻件一611解除对第一通道4的阻断，磁子92继续搅拌，洗脱液扩散至反应区2的反应膜21上，使洗脱液清洗反应膜上未结合的试剂，此时第二通道5保持被阻件二612阻断的状态，第三通道8保持被阻件三613阻断的状态；
8)如图12所示，盖板6顺时针旋转90°，阻件二612解除对第二通道5的阻断，磁子92继续搅拌，多余的洗脱液和未反应的试剂在离心力作用下透过吸水膜32，收集在废液区3内；
9)检测，如图13所示，将生物流体检测装置自机械座91取出，或者通过内部机械结构的设置将反应膜21所在区域正对光学检测装置93，利用光学检测装置93读取反应膜21上残留物的信号，并输出检测结果。
上述具体实施方式用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种生物流体检测装置，其特征在于包括：
底盘(1)，包括形成于中心的混合区(11)，自上表面垂直凸起、同心设置的第一隔断组(12)和第二隔断组(13)，及活动通道(14)；
反应区(2)，沿底盘(1)外周设置，设有反应膜(21)；
废液区(3)，沿底盘(1)外周设置，设有吸水膜(32)；
第一通道(4)，沿第一隔断组(12)径向设置，用于连通反应区(2)和混合区(11)；
第二通道(5)，沿第一隔断组(12)径向设置，用于连通废液区(3)和混合区(11)；
盖板(6)，与底盘(1)可转动地密封连接，盖板(6)形成对应混合区(11)的进料口(63)，自下表面垂直凸起形成阻件组(61)，阻件组(61)可于活动通道(14)内转动，以连通或阻断第一通道(4)和第二通道(5)。
2.根据权利要求1所述的生物流体检测装置，其特征在于：还包括设于底盘(1)外周的储液区(7)，及用于连通储液区(7)和混合区(11)的第三通道(8)。
3.根据权利要求2所述的生物流体检测装置，其特征在于：所述阻件组(61)包括同心、间隔设置的阻件一(611)、阻件二(612)和阻件三(613)，阻件一(611)、阻件二(612)和阻件三(613)可于活动通道(14)内转动，以连通或阻断第一通道(4)、第二通道(5)和第三通道(8)。
4.根据权利要求2所述的生物流体检测装置，其特征在于：所述活动通道(14)包括位于第一隔断组(12)外壁和第二隔断组(13)内壁之间的环状空间，和靠近第一隔断组(12)内壁的部分空间；所述阻件二(612)和阻件三(613)可于环状空间内转动，以连通或阻断第二通道(5)和第三通道(8)，所述阻件一(611)可贴合第一隔断组(12)内壁转动，以连通或阻断第一通道(4)。
5.根据权利要求2所述的生物流体检测装置，其特征在于：所述储液区(7)底面设有便于储液区(7)内的洗脱液流向混合区(11)的倾斜面(71)；所述第一隔断组(12)包括同心设置、沿周向间隔布设的隔断一(121)、隔断二(122)和隔断三(123)，所述第二隔断组(13)包括同心设置、沿周向间隔布设的隔断四(131)和隔断五(132)。
6.根据权利要求5所述的生物流体检测装置，其特征在于：所述底盘(1)外周形成间隔布设的废液槽(31)和储液槽(72)，所述废液区(3)可拆卸连接于废液槽(31)，所述储液区(7)可拆卸连接于储液槽(72)，所述反应区(2)卡设于第一隔断组(12)和第二隔断组(13)之间；所述废液槽(31)设于隔断四(131)和隔断五(132)之间，储液槽(72)设于隔断四(131)和隔断五(132)之间；所述盖板(6)上设有可与外界动力源配合连接的定位柱(62)。
7.一种生物流体检测系统，其特征在于包括：
底盘(1)，包括形成于中心的混合区(11)，自上表面垂直凸起、同心设置的第一隔断组(12)和第二隔断组(13)，及活动通道(14)；
反应区(2)，沿底盘(1)外周设置，设有反应膜(21)；
废液区(3)，沿底盘(1)外周设置，设有吸水膜(32)；
第一通道(4)，沿第一隔断组(12)径向设置，用于连通反应区(2)和混合区(11)；
第二通道(5)，沿第一隔断组(12)径向设置，用于连通废液区(3)和混合区(11)；
盖板(6)，与底盘(1)转动相连，盖板(6)形成对应混合区(11)的进料口(63)，自下表面垂直凸起形成阻件组(61)，阻件组(61)可于活动通道(14)内转动，以连通或阻断第一通道(4)和第二通道(5)；
顶盖(94)，可与盖板(6)相连，用于带动盖板(6)周向旋转；
机械座(91)，用于放置底盘(1)；
磁力搅拌装置，包括可放置于混合区(11)内的磁子(92)，和用于控制磁子(92)转动速度的控制单元；
光学检测装置(93)，用于读取反应膜(21)上残留物的信号，并输出检测结果。
8.根据权利要求7所述的生物流体检测系统，其特征在于：所述磁力搅拌装置还包括套设在磁子(92)外的封套(921)，及与封套(921)相连的毛细管(922)。
9.一种生物流体检测方法，其特征在于包括以下步骤：
1)预备，此时第一通道、第二通道均处于阻断状态；
2)取样，吸取待测样本通过进料口滴加入混合区内的反应试剂；
3)混合，磁子转动将待测样本和反应试剂混合均匀；
4)反应，盖板旋转至第一通道连通反应区和混合区，磁子继续转动将混合液扩散至反应膜进行反应，此时第二通道被阻断；
5)洗脱，磁子停止转动，转动盖板至第二通道连通废液区和混合区，未反应的试剂进入废液区；
6)检测，启动光学检测装置，并正对反应膜所在侧壁，检测反应膜上残留物，并输出检测结果。
10.根据权利要求9所述的生物流体检测方法，其特征在于：所述步骤5)中，磁子停止转动，转动盖板至第三通道连通储液区和混合区，封存于储液区内洗脱液进入混合区，此时第一通道、第二通道被阻断；转动盖板至第一通道连通反应区和混合区，使得洗脱液扩散至反应膜用于脱离反应膜上的未反应试剂；转动盖板至第二通道连通废液区和混合区，磁子继续转动，洗脱液扩散至吸水膜。
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