CN114453037A - 均相测试微流控芯片及检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种均相测试微流控芯片及检测系统，包括具有旋转中心的盘体，盘体上设有样本腔、试剂腔、废液腔、第一流道、第二流道及测试单元，第一流道的前端与样本腔连通，第一流道的后端与废液腔连通；第二流道的前端与试剂腔连通，第二流道的后端与废液腔连通，测试单元包括样本定量腔、试剂定量腔、混合腔、第一通道、第二通道、第一毛细管及第二毛细管，第一流道通过第一通道与样本定量腔连通，第二流道通过第二通道与试剂定量腔连通，样本定量腔通过第一毛细管与混合腔连通，试剂定量腔通过第二毛细管与混合腔连通。能实现了各个检测流程的自动化操作和控制，测试精度及效率高。

Description

均相测试微流控芯片及检测系统

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及一种均相测试微流控芯片及检测系统。

背景技术

化学发光免疫分析按是否存在分离清洗步骤，分为异相化学发光法和均相化学发光法。均相化学发光法是一种基于两个纳米微球利用单线氧能量的短距离扩散，激发已形成的相邻位点的化学发光反应来测定生物分子之间的相互作用，是非放射性的，由捕获微球上生物分子的近距离结合，从一个微球到另一个微球发生了能量转移，通过化学反应并最终产生发光信号。异相化学发光法依赖于物理分离并且还要求洗涤步骤，以便除去游离的成分。故异相化学发光法整个分析过程步骤多、耗时长、操作复杂、成本高，大多情况下需要专业技术人员操作专用仪器。而均相化学发光免疫分析无需分离和清洗步骤，在纯液相条件下直接进行化学发光检测，操作简便快速，适合POCT现场检测。

微流控芯片作为载体结合免疫层析分析、荧光免疫分析、异相化学发光免疫分析等技术在国内外应用较多，由于微流控技术的应用存在一定壁垒，微流控芯片结合均相化学发光分析的应用较少，传统的用于均相化学分析的微流控芯片检测精度不高。

发明内容

基于此，有必要针对传统用于均相化学分析的微流控芯片检测精度不高的问题，提供一种均相测试微流控芯片及检测系统，能有效提高检测精度。

一种均相测试微流控芯片，包括具有旋转中心的盘体，所述盘体上设有样本腔、试剂腔、废液腔、第一流道、第二流道及测试单元，所述第一流道与第二流道分别绕所述旋转中心延伸设置；沿第一流道内样本流动方向，所述第一流道的前端与所述样本腔连通，第一流道的后端与所述废液腔连通；沿第二流道内试剂液体流动方向，所述第二流道的前端与所述试剂腔连通，第二流道的后端与所述废液腔连通，所述测试单元包括样本定量腔、试剂定量腔、混合腔、第一通道、第二通道、第一毛细管及第二毛细管，所述第一流道通过第一通道与所述样本定量腔连通，所述第二流道通过第二通道与所述试剂定量腔连通，所述样本定量腔通过第一毛细管与所述混合腔连通，所述试剂定量腔通过第二毛细管与所述混合腔连通。

在其中一实施例中，所述测试单元还包括样本反应腔、试剂反应腔、第三毛细管及第四毛细管，所述样本反应腔设置于所述混合腔与所述样本定量腔之间，所述样本定量腔通过第一毛细管与所述样本反应腔连通，所述样本反应腔通过第三毛细管与所述混合腔连通，所述试剂定量腔通过第二毛细管与所述试剂反应腔连通，所述试剂反应腔通过第四毛细管与所述混合腔连通，所述试剂腔、试剂定量腔、试剂反应腔及所述混合腔与旋转中心之间的距离依次增大；所述样本腔、样本定量腔、样本反应腔及所述混合腔与旋转中心之间的距离依次增大。

在其中一实施例中，所述第一毛细管、第二毛细管、第三毛细管及第四毛细管均呈拱桥状，所述第一毛细管远离旋转中心的一侧的最高点比所述第一流道靠近旋转中心的一侧更靠近所述旋转中心；所述第二毛细管远离旋转中心的一侧的最高点比所述第二流道靠近旋转中心的一侧更靠近所述旋转中心。

在其中一实施例中，所述第一毛细管远离旋转中心的一侧的最高点与所述第一流道靠近旋转中心的一侧之间的间距为Ha；所述第二毛细管远离旋转中心的一侧的最高点与所述第二流道靠近旋转中心的一侧之间的间距为Hb；所述Ha大于或者等于0.5mm；所述Hb大于或者等于0.5mm。

在其中一实施例中，所述测试单元还包括第一排气孔、第二排气孔及第三排气孔，所述第一排气孔与所述样本反应腔连通且比所述样本反应腔更靠近所述旋转中心，所述第二排气孔与所述试剂反应腔连通且比所述试剂反应腔更靠近所述旋转中心，所述第三排气孔与所述混合腔连通且比所述混合腔更靠近所述旋转中心；

和/或，所述盘体上还设有与所述样本腔连通的第四排气孔，所述第四排气孔比所述样本腔更靠近所述旋转中心；

和/或，所述盘体上还设有与所述废液腔连通的第五排气孔，所述第五排气孔比所述废液腔更靠近所述旋转中心。

在其中一实施例中，所述样本腔、试剂腔、废液腔及测试单元设置于所述盘体的正面，所述第一流道及第二流道设置于所述盘体的背面，所述盘体的正面设有多个所述测试单元，多个所述测试单元沿所述第一流道、第二流道的延伸方向间隔设置，所述盘体上开设有多个间隔设置且位于所述第一流道的前端与后端之间的第一通孔，所述第一通孔与所述第一通道连通，所述盘体上开设有多个间隔设置且位于所述第二流道的前端与后端之间的第二通孔，所述第二通孔与所述第二通道连通。

在其中一实施例中，所述盘体的正面还设有样本核对腔与试剂核对腔，所述盘体上还设有第三通孔与第四通孔，所述第三通孔位于最后一个第一通孔与第一流道的后端之间，所述样本核对腔通过第三通孔与所述第一流道连通，所述第四通孔位于最后一个第二通孔与第二流道的后端之间，所述试剂核对腔通过第四通孔与所述第二流道连通。

在其中一实施例中，所述盘体的正面还设有第一定量腔、第二定量腔、溢流通道、第三通道、第四通道、第五毛细管及第六毛细管，所述第一定量腔与所述样本腔通过第三通道连通，所述第二定量腔与所述第一定量腔通过第四通道连通，所述第一定量腔比所述第二定量腔更靠近所述旋转中心，所述第一定量腔靠近所述旋转中心的一侧通过溢流通道与所述废液腔连通，所述第一定量腔远离所述旋转中心的一侧通过第五毛细管与所述第一流道的前端连通，所述试剂腔通过第六毛细管与所述第二流道的前端连通。

在其中一实施例中，所述样本腔为弧形腔，所述样本腔绕所述旋转中心设置，所述样本腔的入口相对于所述样本腔的出口更靠近所述旋转中心，所述样本腔的出口与所述第三通道连通；

和/或，沿样本腔的入口至出口的方向，所述样本腔远离所述旋转中心的侧壁与所述旋转中心的距离逐渐增大。

在其中一实施例中，所述试剂腔为弧形腔，所述试剂腔绕所述旋转中心设置，所述试剂腔用于预先存储液体试剂或手动添加液体试剂；

和/或，所述样本定量腔、试剂定量腔、样本反应腔、试剂反应腔及混合腔中的一个或多个内预置有冻干珠；

和/或，所述样本反应腔的体积大于或等于所述样本定量腔的体积，所述试剂反应腔的体积大于或等于所述试剂定量腔的体积，所述混合腔的体积大于或等于所述样本反应腔与所述试剂反应腔的体积之和。

在其中一实施例中，沿所述第一流道的延伸方向，所述第一流道的前端至后端逐渐远离所述旋转中心；

和/或，沿所述第二流道的延伸方向，所述第二流道的前端至后端逐渐远离所述旋转中心。

在其中一实施例中，所述的均相测试微流控芯片还包括分别与所述盘体层叠设置的第一密封层与第二密封层，所述第一密封层与所述盘体的正面连接，所述第二密封层与所述盘体的背面连接；

和/或，与所述盘体的正面连接的第一密封层为透明状；

和/或，与所述盘体的正面连接的第一密封层为压敏胶带、双面胶带或模切胶带；

和/或，与所述盘体的背面连接的第二密封层为透明状；

和/或，与所述盘体的正面连接的第二密封层为压敏胶带、双面胶带或模切胶带。

一种检测系统，包括检测仪器及所述的均相测试微流控芯片，所述检测仪器包括转动轴与检测探头，所述均相测试微流控芯片与所述检测仪器的转动轴连接，所述均相测试微流控芯片设有定位孔，用于使所述测试单元与所述检测仪器的检测探头位置对应。

上述均相测试微流控芯片及检测系统，使用时，将样本加入样本腔，将液体试剂加入试剂腔，然后将均相测试微流控芯片放入配套的检测仪器中，芯片旋转，样本腔中的样本由第一流道的前端进入，通过第一通道先填满样本定量腔，多余的样本向第一流道的后端流动至废液腔；试剂腔中的液体试剂由第二流道的前端进入，通过第二通道先填满试剂定量腔，多余的液体试剂向第二流道的后端流动至废液腔，实现对样本与液体试剂的自动定量，精确配置样本及液体试剂的比例，有效提高检测结果的准确性；芯片旋转过程中，由于第一毛细管及第二毛细管的作用，样本及液体试剂不会进入混合腔，可在样本定量腔、试剂定量腔中设置其他试剂如冻干珠分别与样本、液体试剂反应，使样本与液体试剂混合前先独立反应，避免混合后影响反应灵敏度及检测结果的情况出现，待样本腔与试剂腔排空后，芯片暂停旋转，样本定量腔中的样本充满第一毛细管，试剂定量腔中的液体试剂充满第二毛细管，然后继续转动芯片，样本定量腔中的样本及试剂定量腔中的试剂进入混合腔混匀反应。通过第一流道、样本定量腔、第一毛细管及废液腔实现样本的自动定量配置，通过第二流道、试剂定量腔、第二毛细管及废液腔实现液体试剂的自动定量配置，而且通过样本定量腔与试剂定量腔可实现样本和液体试剂在混合前独立与某些试剂反应，反应更充分，灵敏度更高，满足检测过程中试剂需要分开独立反应的需求，从而有效提高检测精度。相对于传统的均相化学发光技术需要多次分步添加检测试剂的方式，该均相测试微流控芯片及检测系统实现了各个检测流程的自动化操作和控制，使得检测过程更加方便和高效。

附图说明

图1为本申请一实施例的均相测试微流控芯片的盘体的正面示意图；

图2为本申请一实施例的均相测试微流控芯片的盘体的背面示意图；

图3为本申请一实施例的均相测试微流控芯片的透视示意图；

图4为本申请一实施例的均相测试微流控芯片的侧视示意图；

图5为本申请一实施例的均相测试微流控芯片的盘体的局部放大示意图；

图6a-6f为冻干珠设置于测试单元中的示意图；

图7-图15为本申请一实施例的均相测试微流控芯片不同阶段使用示意图；

图16为本申请均相测试微流控芯片使用过程的转速示意图。

附图标记说明：

10、盘体；101、旋转孔；102、定位孔；110、样本腔；1101、第四排气孔；1102、出样通孔；1103、第四延伸通道；1104、入口；120、试剂腔；1201、第六毛细管；1202、出剂通孔；130、废液腔；1301、第五排气孔；1302、第五延伸通道；1303、进样通孔；1304、进剂通孔；1305、废液通道；141、第一流道；142、第二流道；150、测试单元；151、样本定量腔；1511、第一通道；1512、第一毛细管；1513、第一通孔；152、样本反应腔；1521、第三毛细管；1522、第一排气孔；1523、第一延伸通道；153、试剂定量腔；1531、第二通道；1532、第二毛细管；1533、第二通孔；154、试剂反应腔；1541、第四毛细管；1542、第二排气孔；1543、第二延伸通道；155、混合腔；1551、第三排气孔；1552、第三延伸通道；160、样本核对腔；1601、第三通孔；1602、第六延伸通道；170、试剂核对腔；1701、第四通孔；1702、第七延伸通道；180、第一定量腔；1801、溢流通道；1802、第三通道；1803、第五毛细管；190、第二定量腔；1901、第四通道；20、第一密封层；30、第二密封层；40、冻干珠。

具体实施方式

为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似改进，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

参阅图1-3，本申请一实施例提供一种均相测试微流控芯片，包括具有旋转中心的盘体10。本实施例中，盘体10的旋转中心设有旋转孔101，通过旋转孔101与驱动轴连接，可带动均相测试微流控芯片旋转；在其他实施例中，盘体10的旋转中心可不设旋转孔101，均相测试微流控芯片置于与驱动轴连接的托盘上实现转动。

参照图4，进一步地，均相测试微流控芯片还包括分别与盘体10层叠设置的第一密封层20与第二密封层30，第一密封层20与盘体10的正面连接，第二密封层30与盘体10的背面连接。通过第一密封层20将盘体10的正面封合，通过第二密封层30将盘体10的背面封合，从而在芯片上形成相应的腔体、流道及通道。

进一步地，第一密封层20为透明状。第二密封层30为透明状。便于观察测试过程。

可选地，第一密封层20为压敏胶带、双面胶带或模切胶带。第二密封层30为压敏胶带、双面胶带或模切胶带。也可以是其他高分子合成材料，芯片的封合方式，可以是通过粘性材料粘合，也可以是通过超声封合的方式实现。

可选地，盘体10材质包括但不限于单晶硅片；石英；玻璃；高分子有机聚合物，如：聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚碳酸酯(PC)、水凝胶等。

具体地，参照图1、2，盘体10上设有样本腔110、试剂腔120、废液腔130、第一流道141、第二流道142及测试单元150。第一流道141与第二流道142分别绕旋转中心延伸设置。沿第一流道141内样本流动方向，第一流道141的前端与样本腔110连通，第一流道141的后端与废液腔130连通。沿第二流道142内试剂液体流动方向，第二流道142的前端与试剂腔120连通，第二流道142的后端与废液腔130连通。

其中样本腔110用于放置带测试的样本，如血液等。试剂腔120用于放置测试所需的稀释液，稀释可以是手动添加到试剂腔120内，也可通过将稀释液预置到试剂腔120的方式实现。其中，测试用的稀释液可以指仅用来稀释样本的试剂，也可以是其他参与反应的试剂液。

进一步地，测试单元150包括样本定量腔151、试剂定量腔153、混合腔155、第一通道1511、第二通道1531、第一毛细管1512及第二毛细管1532。第一流道141通过第一通道1511与样本定量腔151连通。第二流道142通过第二通道1531与试剂定量腔153连通。样本定量腔151通过第一毛细管1512与混合腔155连通。试剂定量腔153通过第二毛细管1532与混合腔155连通。样本腔110的样本由第一流道141的前端进入第一流道141，先通过第一通道1511填满测试单元150的样本定量腔151，多余的样本由后端进入废液腔130，保证样本定量腔151被填满，实现样本的自动定量配置。试剂腔120的液体试剂由第二流道142的前端进入第二流道142，先通过第二通道1531填满测试单元150的试剂定量腔153，多余的液体试剂由后端进入废液腔130，保证试剂定量腔153被填满，实现液体试剂的自动定量配置。通过精确配置样本及液体试剂的比例，有效提高检测结果的准确性。由于第一毛细管1512及第二毛细管1532的阻断作用，芯片旋转过程中，样本及液体试剂不会进入混合腔155，可在样本定量腔151、试剂定量腔153中设置其他试剂如冻干珠40分别与样本、液体试剂反应，使样本与液体试剂混合前先独立反应，避免混合后影响反应灵敏度及检测结果的情况出现，进一步提高检测结果的准确性，芯片暂停旋转，样本定量腔151中的样本充满第一毛细管1512，试剂定量腔153中的液体试剂充满第二毛细管1532，然后继续转动芯片，样本定量腔151中的样本及试剂定量腔153中的试剂进入混合腔155混匀反应，满足试剂需要分开反应的均相测试分析需求。

可选地，本实施例中，样本腔110、试剂腔120、废液腔130及测试单元150设置于盘体10的正面，第一流道141及第二流道142设置于盘体10的背面，合理布置流道及腔室，实现液体试剂与样本的分流，不仅能有效避免各腔室液体交叉污染，而且能有效缩小芯片的大小，降低成本。进一步地，为实现背面的第一流道141、第二流道142与正面的腔室连通，盘体10上开设有位于第一流道141的前端与后端之间的第一通孔1513，第一通孔1513与第一通道1511连通；盘体10上开设有位于第二流道142的前端与后端之间的第二通孔1533，第二通孔1533与第二通道1531连通。第一流道141内的液体通过第一通孔1513流向正面的第一通道1511，进而流入样本定量腔151。第二流道142内的液体通过第二通孔1533流向正面的第二通道1531，进而流入试剂定量腔153。在其他实施例中，可将第一流道141及第二流道142设置于盘体10的正面，可不设第一通孔1513、第二通孔1533，实现液体试剂与样本的分流。

进一步地，为实现背面的第一流道141与正面的样本腔110连通，盘体10上开设有与第一流道141的前端连通的出样通孔1102；样本腔110的样本通过出样通孔1102流向背面的第一流道141。为实现背面的第二流道142与正面的试剂腔120连通，盘体10上开设有与第二流道142的前端连通的出剂通孔1202；试剂腔120的试剂通过出剂通孔1202流向背面的第二流道142。

可选地，盘体10的正面设有多个测试单元150，多个测试单元150沿第一流道141、第二流道142的延伸方向间隔设置。对应地，盘体10上开设有多个间隔设置且位于第一流道141的前端与后端之间的第一通孔1513，第一通孔1513与第一通道1511连通。盘体10上开设有多个间隔设置且位于第二流道142的前端与后端之间的第二通孔1533，第二通孔1533与第二通道1531连通。由第一流道141前端进入的样本，通过各对应的第一通孔1513及第一通道1511依次填满各测试单元150的样本定量腔151，多余的样本由后端进入废液腔130，保证各样本定量腔151被填满，实现样本的自动定量配置。由第二流道142前端进入的液体试剂，通过各第二通孔1533及第二通道1531依次填满各测试单元150的试剂定量腔153，多余的液体试剂由后端进入废液腔130，保证各试剂定量腔153被填满，实现液体试剂的自动定量配置。通过精确配置样本及液体试剂的比例，有效提高检测结果的准确性。多个测试单元150可实现对单个样本同时检测多个指标的目的，大大提升了检测通量和效率。

进一步地，在其中一实施例中，参照图1，测试单元150还包括样本反应腔152、试剂反应腔154、第三毛细管1521及第四毛细管1541。样本反应腔152设置于混合腔155与样本定量腔151之间。样本定量腔151通过第一毛细管1512与样本反应腔152连通。样本反应腔152通过第三毛细管1521与混合腔155连通。试剂定量腔153通过第二毛细管1532与试剂反应腔154连通。试剂反应腔154通过第四毛细管1541与混合腔155连通。样本腔110、样本定量腔151、样本反应腔152及混合腔155与旋转中心之间的距离依次增大。试剂腔120、试剂定量腔153、试剂反应腔154及混合腔155与旋转中心之间的距离依次增大。随着芯片的转动，样本及液体试剂在盘体10内沿远离旋转中心的方向移动，进入样本定量腔151的样本先通过第一毛细管1512流入样本反应腔152，样本反应腔152中的样本再通过第三毛细管1521流入混合腔155；进入试剂定量腔153中的液体试剂通过第二毛细管1532流入试剂反应腔154，试剂反应腔154中的液体试剂再通过第四毛细管1541流入混合腔155。芯片旋转过程中，毛细管起到阻断的作用，芯片暂停转动，液体充满毛细管，芯片再次转动，毛细管导通相邻的腔室实现液体流动。毛细管采用虹吸原理，实现阻断与导通。通过在混合腔155与样本定量腔151之间设置样本反应腔152；在混合腔155与试剂定量腔153之间设置试剂反应腔154；进一步避免液体交叉污染，可通过样本定量腔151配置定量的样本进入样本反应腔152中与冻干珠40反应，可通过试剂定量腔153配置定量的液体试剂进入试剂反应腔154中与冻干珠40反应，使样本定量配置与样本反应独立进行，使液体试剂定量配置与液体试剂反应独立进行，进一步提高检测结构的准确性。在其他实施例中，试剂反应腔154与样本反应腔152可根据实际测试分析需求灵活设置一个或多个，对应地，相邻试剂反应腔154之间通过毛细管连通，相邻样本反应腔152之间通过毛细管连通。

进一步地，样本反应腔152的体积大于或等于样本定量腔151的体积。试剂反应腔154的体积大于或等于试剂定量腔153的体积。混合腔155的体积大于或等于样本反应腔152与试剂反应腔154的体积之和。如此设置，使在前腔室的液体能全部流入在后腔室内，保证定量后的样本和试剂能全部进入混合腔155，保证测试结果的准确性。

进一步地，参照图5，在其中一实施例中，第一毛细管1512、第二毛细管1532、第三毛细管1521及第四毛细管1541均呈拱桥状。第一毛细管1512远离旋转中心的一侧的最高点A比第一流道141靠近旋转中心的一侧更靠近旋转中心。最高点A高于第一流道141，避免离心过程中样本冲破第一毛细管1512的阻断，从而使第一流道141内的样本先填满样本定量腔151且不会进入样本反应腔152，提高检测结果的精度。

第二毛细管1532远离旋转中心的一侧的最高点B比第二流道142靠近旋转中心的一侧更靠近旋转中心。最高点B高于第二流道142，避免离心过程中液体试剂冲破第二毛细管1532的阻断，从而使第二道内的液体试剂先填满试剂定量腔153且不会进入试剂反应腔154，提高检测结果的精度。

参照图5，可选地，在其中一实施例中，第一毛细管1512远离旋转中心的一侧的最高点与第一流道141靠近旋转中心的一侧之间的间距为Ha；第二毛细管1532远离旋转中心的一侧的最高点与第二流道142靠近旋转中心的一侧之间的间距为Hb；可选地，Ha大于或者等于0.5mm，其他实施例中，Ha大于或者等于1mm。可选地，Hb大于或者等于0.5mm。其他实施例中，Hb大于或者等于1mm。

进一步地，参照图1、2，在其中一实施例中，测试单元150还包括第一排气孔1522、第二排气孔1542及第三排气孔1551。

第一排气孔1522与样本反应腔152连通且比样本反应腔152更靠近旋转中心。第一排气孔1522与样本反应腔152之间通过第一延伸通道1523连通，样本反应腔152内的气体经第一延伸通道1523由第一排气孔1522排出，减少样本反应过程中产生的气泡，也便于样本由样本定量腔151流入样本反应腔152。进一步地，第一延伸通道1523与样本反应腔152靠近旋转中心的一侧连通。进一步地，第一排气孔1522比第一流道141的内侧更靠近旋转中心，避免样本由第一排气孔1522流出。进一步地，第一毛细管1512的一端与样本反应腔152靠近旋转中心的一侧连通，另一端与样本定量腔151远离旋转中心的一侧连通。

第二排气孔1542与试剂反应腔154连通且比试剂反应腔154更靠近旋转中心。第二排气孔1542与试剂反应腔154之间通过第二延伸通道1543连通，试剂反应腔154内的气体经第二延伸通道1543由第二排气孔1542排出，减少液体试剂反应过程中产生的气泡，也便于液体试剂由试剂定量腔153流入试剂反应腔154。进一步地，第二延伸通道1543与试剂反应腔154靠近旋转中心的一侧连通。进一步地，第二排气孔1542比第二流道142的内侧更靠近旋转中心，避免液体试剂由第二排气孔1542流出。进一步地，第二毛细管1532的一端与试剂反应腔154靠近旋转中心的一侧连通，另一端与样本定量腔151远离旋转中心的一侧连通。

第三排气孔1551与混合腔155连通且比混合腔155更靠近旋转中心。第三排气孔1551与混合腔155之间通过第三延伸通道1552连通，混合腔155内的气体经第三延伸通道1552由第三排气孔1551排出，减少样本与液体试剂反应过程中产生的气泡，也便于液体试剂由试剂反应腔154流入混合腔155以及样本由样本反应腔152流入混合腔155。进一步地，第三延伸通道1552与混合腔155靠近旋转中心的一侧连通。进一步地，第三排气孔1551比第一流道141及第二流道142的内侧更靠近旋转中心，避免混合腔155内的液体由第三排气孔1551流出。进一步地，第三毛细管1521的一端与混合腔155靠近旋转中心的一侧连通，另一端与样本反应腔152远离旋转中心的一侧连通。第四毛细管1541的一端与混合腔155靠近旋转中心的一侧连通，另一端与试剂反应腔154远离旋转中心的一侧连通。

盘体10上还设有与样本腔110连通的第四排气孔1101，第四排气孔1101比样本腔110更靠近旋转中心。第四排气孔1101与样本腔110之间通过第四延伸通道1103连通，样本腔110内的气体经第四延伸通道1103由第四排气孔1101排出，减少样本中的气泡，也便于样本流出样本腔110。进一步地，第四延伸通道1103与样本腔110靠近旋转中心的一侧连通。

盘体10上还设有与废液腔130连通的第五排气孔1301，第五排气孔1301比废液腔130更靠近旋转中心。第五排气孔1301与废液腔130之间通过第五延伸通道1302连通，废液腔130内的气体经第五延伸通道1302由第五排气孔1301排出，便于液体试剂、样本的流动。进一步地，第五延伸通道1302与废液腔130靠近旋转中心的一侧连通。

进一步地，参照图1、2，在其中一实施例中，盘体10的正面还设有样本核对腔160与试剂核对腔170，盘体10上还设有第三通孔1601与第四通孔1701。

第三通孔1601位于最后一个第一通孔1513与第一流道141的后端之间，样本核对腔160通过第三通孔1601与第一流道141连通。第三通孔1601相较于样本核对腔160更靠近旋转中心。第三通孔1601与样本核对腔160之间通过第六延伸通道1602连通，第一流道141中多余的样本由第三通孔1601进入第六延伸通道1602，最后流入样本核对腔160内。通过配套仪器判读当样本核对腔160有液体存在时，可知前述各测试单元150中的样本定量腔151均已分别填充满样本，反之，则可能存在液体填充不满的情况，配套仪器可根据相应结果做出继续测试或终止测试的相应程序。当然，样本核对腔160除用于判定液体量是否充足外，还可以在样本核对腔160内设置一些试剂，用于判定测试样本相关特性。

第四通孔1701位于最后一个第二通孔1533与第二流道142的后端之间，试剂核对腔170通过第四通孔1701与第二流道142连通。第四通孔1701相较于试剂核对腔170更靠近旋转中心。第四通孔1701与试剂核对腔170之间通过第七延伸通道1702连通，第二流道142中多余的液体试剂由第四通孔1701进入第七延伸通道1702，最后流入试剂核对腔170内。通过配套仪器判读当试剂核对腔170有液体存在时，可知前述各测试单元150中的试剂定量腔153均已分别填充满液体试剂，反之，则可能存在液体填充不满的情况，配套仪器可根据相应结果做出继续测试或终止测试的相应程序。当然，试剂核对腔170除用于判定液体量是否充足外，还可以在试剂核对腔170内设置一些测试试剂，用于判定测试液体试剂相关特性，如测试稀释液是否变质等。

参照图2，进一步地，在其中一实施例中，沿第一流道141的延伸方向，第一流道141的前端至后端逐渐远离旋转中心。第一流道141的后端设有进样通孔1303，进样通孔1303通过废液通道1305与废液腔130连通。即出样通孔1102、各第一通孔1513、第三通孔1601、进样通孔1303依次远离旋转中心。如此，使得芯片旋转过程中，样本能先后依次进入出样通孔1102、各第一通孔1513、第三通孔1601及进样通孔1303，避免存在部分样本定量腔151未填满的情况或者样本核对腔160提前进样的情况，导致样本定量不准。无论芯片的正转或反转，第一流道141内的样本均会按照上述顺序依次填充，提高检测便利性，降低操作难度。

参照图2，进一步地，沿第二流道142的延伸方向，第二流道142的前端至后端逐渐远离旋转中心。第二流道142的后端设有进剂通孔1304，进剂通孔1304通过废液通道1305与废液腔130连通。即出剂通孔1202、各第二通孔1533、第四通孔1701、进剂通孔1304依次远离旋转中心。如此，使得芯片旋转过程中，液体试剂能先后依次进入出剂通孔1202、各第二通孔1533、第四通孔1701、进剂通孔1304，避免存在部分试剂定量腔153未填满的情况或者试剂核对腔170提前进液的情况，导致液体试剂定量不准。无论芯片的正转或反转，第二流道142内的液体试剂均会按照上述顺序依次填充，提高检测便利性，降低操作难度。

进一步地，参照图1，在其中一实施例中，盘体10的正面还设有第一定量腔180、第二定量腔190、溢流通道1801、第三通道1802、第四通道1901、第五毛细管1803及第六毛细管1201。第一定量腔180与样本腔110通过第三通道1802连通，第二定量腔190与第一定量腔180通过第四通道1901连通，第一定量腔180比第二定量腔190更靠近旋转中心。第一定量腔180靠近旋转中心的一侧通过溢流通道1801与废液腔130连通。第一定量腔180远离旋转中心的一侧通过第五毛细管1803与第一流道141的前端连通。试剂腔120通过第六毛细管1201与第二流道142的前端连通。第一定量腔180与第二定量腔190共同组成一个定量结构，芯片旋转时，样本腔110内的样本经第三通道1802进入第一定量腔180，再经第四通道1901进入第二定量腔190，当第一定量腔180与第二定量腔190均填充满后，多余的样本将通过溢流通道1801进入废液腔130，其间腔体内多余的气体也可以通过第五延伸通道1302及第五排气孔1301排出芯片外。通过第一定量腔180与第二定量腔190可自动配置定量的样本，当样本为全血样本时，随着芯片继续离心，第一定量腔180与第二定量腔190中全血样本将会分离，血浆将保留在第一定量腔180中，红细胞分离到第二定量腔190中。期间，由于一直处于高速旋转中，第五毛细管1803及第六毛细管1201无法起导通作用，因此，样本一直保留在第一定量腔180与第二定量腔190中，液体试剂一直保留在试剂腔120中。当全血样本分离完全后，离心暂停，第一定量腔180中的血浆填充和稀释将分别填充第五毛细管1803，试剂腔120中的液体试剂填充第六毛细管1201。当第五毛细管1803和第六毛细管1201填充满以后，重新启动离心过程，第一定量腔180中的血浆通过第五毛细管1803和出样通孔1102进入芯片背面的第一流道141；试剂腔120中的液体试剂通过第六毛细管1201和出剂通孔1202进入芯片背面的第二流道142。第一定量腔180和第二定量腔190的体积比例大小可设置成与全血样本分离后血浆和红细胞的比例对应，或者第一定量腔180略小于分离后血浆的体积。第一定量腔180与第二定量腔190通过第四通道1901连通，避免芯片旋转过程中，第二定量腔190中分离的红细胞被晃动进入第一定量腔180，影响测试结果。因此，通过该微流控芯片可实现对全血样本的自动分离及血清(血浆)样本的分离定量，进一步提高检测结果的精度及效率。

可选地，参照图1，在其中一实施例中，样本腔110为弧形腔，样本腔110绕旋转中心设置，合理利用芯片空间，减小芯片大小。样本腔110的入口1104相对于样本腔110的出口更靠近旋转中心，样本腔110的出口与第三通道1802连通，便于旋转芯片将样本由出口甩入第三通道1802，提高检测效率。

进一步地，沿样本腔110的入口1104至出口的方向，样本腔110远离旋转中心的侧壁与旋转中心的距离逐渐增大。即样本腔110靠近入口1104的一端体积小于靠近出口的一端。进一步加速旋转芯片过程中将样本由出口甩入第三通道1802，提高检测效率。

可选地，参照图1，在其中一实施例中，试剂腔120为弧形腔；试剂腔120绕旋转中心设置；试剂腔120与样本腔110分别绕旋转中心相对的两侧设置；合理利用芯片空间，减小芯片大小。试剂腔120用于预先存储液体试剂或手动添加液体试剂。

可选地，样本定量腔151、试剂定量腔153、样本反应腔152、试剂反应腔154及混合腔155中的一个或多个内预置有冻干珠40。用于测试用的试剂冻干珠40，可预置在测试单元150的各腔室中，图中6a至6f分别列举其中一些冻干预置示例。当然试剂冻干珠40预置不仅限于图示的范围，可根据实际测试需要进行预置。测试所用的试剂冻干珠40，可以是一个，两个或者多个。

以下以稀释液手动添加和测试用的试剂冻干珠40图(6a)为例，说明芯片实现测试的流程。

如图7所示，将全血样本通过入口1104添加到样本腔110中，其中腔内的气体将通过第四延伸通道1103和第四排气孔1101排出芯片外。同时手动方式将稀释液添加到试剂腔120。然后，将芯片放入配套的检测仪器，旋转孔101将自动对位到固定位置，启动仪器，芯片开始高速旋转，转速为3000-6000rpm。其中，检测仪器可通过定位孔102来确定芯片的起始位置。如图8所示，全血样本通过第三通道1802和第四通道1901进入第一定量腔180和第二定量腔190，第一定量腔180和第二定量腔190均填充满以后，多余的样本将通过溢流通道1801进入废液腔130，其间腔体内多余的气体也可以第五延伸通道1302和第五排气孔1301排出芯片外。如图9所示，随着芯片继续离心，第一定量腔180和第二定量腔190中全血样本将会分离，血浆将保留在第一定量腔180中，红细胞分离到第二定量腔190中。期间，由于一直处于高速旋转中，第六毛细管1201无法起作用，因此，稀释液一直保留在试剂腔120中。当全血样本分离完全后，离心暂停，如图10所示，血浆和稀释液将分别填充第五毛细管1803和第六毛细管1201。

如图11、图12所示，当第五毛细管1803和第六毛细管1201填充满以后，重新启动离心过程，第一定量腔180中的血浆通过第五毛细管1803和出样通孔1102进入芯片背面第一流道141，当到达第一通孔1513时，血浆再次回到芯片正面，通过第一通道1511进入样本定量腔151。同时，试剂腔120中的稀释液通过第六毛细管1201和出剂通孔1202进入芯片背面第二流道142，当到达第二通孔1533时，稀释液再次回到芯片正面，通过第二通道1531进入试剂定量腔153。如图13所示，随着离心程序的继续运行，设置于芯片上的各测试单元150将依次按照上述流程进行填充。然后，当样本到达第三通孔1601后，通过第六延伸通道1602进入样本核对腔160；同时稀释液到达第四通孔1701后，通过第七延伸通道1702进入试剂核对腔170。最后，多余的样本和稀释液到达进样通孔1303和进剂通孔1304后，通过废液通道1305进入废液腔130。

当样本腔110中的样本和试剂腔120中的稀释液全部排空后，离心程序暂停，此时，样本定量腔151中的样本和试剂定量腔153中的稀释液将分别填充第一毛细管1512和第二毛细管1532，然后继续启动离心程序，如图14所示，样本定量腔151中的样本通过第一毛细管1512进入样本反应腔152，试剂定量腔153中的稀释液通过第二毛细管1532进入试剂反应腔154，复溶预置于其中的试剂冻干珠40。其中，样本反应腔152内的空气可以通过第一延伸通道1523和第一排气孔1522排出芯片外，试剂反应腔154内的空气可以通过第二延伸通道1543和第二排气孔1542排出芯片外。当样本定量腔151中的样本全部进入样本反应腔152以及试剂定量腔153中的稀释液全部进入试剂反应腔154，且样本反应腔152和试剂反应腔154内的试剂冻干珠40全部复溶后，离心程序暂停，样本反应腔152中和试剂反应腔154中的反应液分别填充第三毛细管1521和第四毛细管1541，然后继续启动离心程序，如图15所示，样本反应腔152和试剂反应腔154中的反应液将全部转移到混合腔155中，并在其中充分混匀和反应，其中混合腔155内的空气可通过第三延伸通道1552和第三排气孔1551排出芯片外。最后，当腔体混合腔155中的反应液反应完毕后，通过检测仪器的检测探头检测，检测时将通过定位孔102来确定各个测定单元中混合腔155所在的相对位置，从而判定检测项目和检测方法并获得相关项目的检测结果。参照图16，显示在整个测试流程中，离心程序转速随时间变化的关系。

本申请一实施例提高一种检测系统，包括检测仪器及上述任一实施例中的均相测试微流控芯片。检测仪器包括转动轴与检测探头，均相测试微流控芯片与检测仪器的转动轴连接，以实现芯片的转动。均相测试微流控芯片设有定位孔102，用于使测试单元150与检测仪器的检测探头位置对应，以实现检测过程中的对位。

上述均相测试微流控芯片及检测系统，通过第一定量腔180、第二定量腔190、溢流通道1801、第五毛细管1803及废液腔130实现全血样本的自动定量配置及分离，通过第一流道141、样本定量腔151、第一毛细管1512及废液腔130实现样本的自动定量配置，通过第二流道142、试剂定量腔153、第二毛细管1532及废液腔130实现液体试剂的自动定量配置，精确配置样本及液体试剂的比例，有效提高检测结果的准确性；而且通过样本定量腔151、试剂定量腔153、样本反应腔152及试剂反应腔154可实现样本和液体试剂在混合前独立与某些试剂反应，反应更充分，灵敏度更高，满足检测过程中试剂需要分开独立反应的需求，从而有效提高检测精度。相对于传统的均相化学发光技术需要多次分步添加检测试剂的方式，该均相测试微流控芯片及检测系统实现了各个检测流程的自动化操作和控制，使得检测过程更加方便和高效。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

Claims (13)

1.一种均相测试微流控芯片，其特征在于，包括具有旋转中心的盘体，所述盘体上设有样本腔、试剂腔、废液腔、第一流道、第二流道及测试单元，所述第一流道与第二流道分别绕所述旋转中心延伸设置；沿第一流道内样本流动方向，所述第一流道的前端与所述样本腔连通，第一流道的后端与所述废液腔连通；沿第二流道内试剂液体流动方向，所述第二流道的前端与所述试剂腔连通，第二流道的后端与所述废液腔连通，所述测试单元包括样本定量腔、试剂定量腔、混合腔、第一通道、第二通道、第一毛细管及第二毛细管，所述第一流道通过第一通道与所述样本定量腔连通，所述第二流道通过第二通道与所述试剂定量腔连通，所述样本定量腔通过第一毛细管与所述混合腔连通，所述试剂定量腔通过第二毛细管与所述混合腔连通。

2.根据权利要求1所述的均相测试微流控芯片，其特征在于，所述测试单元还包括样本反应腔、试剂反应腔、第三毛细管及第四毛细管，所述样本反应腔设置于所述混合腔与所述样本定量腔之间，所述样本定量腔通过第一毛细管与所述样本反应腔连通，所述样本反应腔通过第三毛细管与所述混合腔连通，所述试剂定量腔通过第二毛细管与所述试剂反应腔连通，所述试剂反应腔通过第四毛细管与所述混合腔连通，所述试剂腔、试剂定量腔、试剂反应腔及所述混合腔与旋转中心之间的距离依次增大；所述样本腔、样本定量腔、样本反应腔及所述混合腔与旋转中心之间的距离依次增大。

3.根据权利要求2所述的均相测试微流控芯片，其特征在于，所述第一毛细管、第二毛细管、第三毛细管及第四毛细管均呈拱桥状，所述第一毛细管远离旋转中心的一侧的最高点比所述第一流道靠近旋转中心的一侧更靠近所述旋转中心；所述第二毛细管远离旋转中心的一侧的最高点比所述第二流道靠近旋转中心的一侧更靠近所述旋转中心。

4.根据权利要求3所述的均相测试微流控芯片，其特征在于，所述第一毛细管远离旋转中心的一侧的最高点与所述第一流道靠近旋转中心的一侧之间的间距为Ha；所述第二毛细管远离旋转中心的一侧的最高点与所述第二流道靠近旋转中心的一侧之间的间距为Hb；所述Ha大于或者等于0.5mm；所述Hb大于或者等于0.5mm。

5.根据权利要求4所述的均相测试微流控芯片，其特征在于，所述测试单元还包括第一排气孔、第二排气孔及第三排气孔，所述第一排气孔与所述样本反应腔连通且比所述样本反应腔更靠近所述旋转中心，所述第二排气孔与所述试剂反应腔连通且比所述试剂反应腔更靠近所述旋转中心，所述第三排气孔与所述混合腔连通且比所述混合腔更靠近所述旋转中心；

和/或，所述盘体上还设有与所述样本腔连通的第四排气孔，所述第四排气孔比所述样本腔更靠近所述旋转中心；

和/或，所述盘体上还设有与所述废液腔连通的第五排气孔，所述第五排气孔比所述废液腔更靠近所述旋转中心。

6.根据权利要求5所述的均相测试微流控芯片，其特征在于，所述样本腔、试剂腔、废液腔及测试单元设置于所述盘体的正面，所述第一流道及第二流道设置于所述盘体的背面，所述盘体的正面设有多个所述测试单元，多个所述测试单元沿所述第一流道、第二流道的延伸方向间隔设置，所述盘体上开设有多个间隔设置且位于所述第一流道的前端与后端之间的第一通孔，所述第一通孔与所述第一通道连通，所述盘体上开设有多个间隔设置且位于所述第二流道的前端与后端之间的第二通孔，所述第二通孔与所述第二通道连通。

7.根据权利要求6所述的均相测试微流控芯片，其特征在于，所述盘体的正面还设有样本核对腔与试剂核对腔，所述盘体上还设有第三通孔与第四通孔，所述第三通孔位于最后一个第一通孔与第一流道的后端之间，所述样本核对腔通过第三通孔与所述第一流道连通，所述第四通孔位于最后一个第二通孔与第二流道的后端之间，所述试剂核对腔通过第四通孔与所述第二流道连通。

8.根据权利要求7所述的均相测试微流控芯片，其特征在于，所述盘体的正面还设有第一定量腔、第二定量腔、溢流通道、第三通道、第四通道、第五毛细管及第六毛细管，所述第一定量腔与所述样本腔通过第三通道连通，所述第二定量腔与所述第一定量腔通过第四通道连通，所述第一定量腔比所述第二定量腔更靠近所述旋转中心，所述第一定量腔靠近所述旋转中心的一侧通过溢流通道与所述废液腔连通，所述第一定量腔远离所述旋转中心的一侧通过第五毛细管与所述第一流道的前端连通，所述试剂腔通过第六毛细管与所述第二流道的前端连通。

9.根据权利要求8所述的均相测试微流控芯片，其特征在于，所述样本腔为弧形腔，所述样本腔绕所述旋转中心设置，所述样本腔的入口相对于所述样本腔的出口更靠近所述旋转中心，所述样本腔的出口与所述第三通道连通；

和/或，沿样本腔的入口至出口的方向，所述样本腔远离所述旋转中心的侧壁与所述旋转中心的距离逐渐增大。

10.根据权利要求9所述的均相测试微流控芯片，其特征在于，所述试剂腔为弧形腔，所述试剂腔绕所述旋转中心设置，所述试剂腔用于预先存储液体试剂或手动添加液体试剂；

和/或，所述样本定量腔、试剂定量腔、样本反应腔、试剂反应腔及混合腔中的一个或多个内预置有冻干珠；

和/或，所述样本反应腔的体积大于或等于所述样本定量腔的体积，所述试剂反应腔的体积大于或等于所述试剂定量腔的体积，所述混合腔的体积大于或等于所述样本反应腔与所述试剂反应腔的体积之和。

11.根据权利要求1-10任一项所述的均相测试微流控芯片，其特征在于，沿所述第一流道的延伸方向，所述第一流道的前端至后端逐渐远离所述旋转中心；

和/或，沿所述第二流道的延伸方向，所述第二流道的前端至后端逐渐远离所述旋转中心。

12.根据权利要求1-10任一项所述的均相测试微流控芯片，其特征在于，还包括分别与所述盘体层叠设置的第一密封层与第二密封层，所述第一密封层与所述盘体的正面连接，所述第二密封层与所述盘体的背面连接；

和/或，与所述盘体的正面连接的第一密封层为透明状；

和/或，与所述盘体的正面连接的第一密封层为压敏胶带、双面胶带或模切胶带；

和/或，与所述盘体的背面连接的第二密封层为透明状；

和/或，与所述盘体的正面连接的第二密封层为压敏胶带、双面胶带或模切胶带。

13.一种检测系统，其特征在于，包括检测仪器及权利要求1-12任一项所述的均相测试微流控芯片，所述检测仪器包括转动轴与检测探头，所述均相测试微流控芯片与所述检测仪器的转动轴连接，所述均相测试微流控芯片设有定位孔，用于使所述测试单元与所述检测仪器的检测探头位置对应。

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