CN114720225B - 带微流控样品前处理的多指标联检装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了带微流控样品前处理的多指标联检装置，包括：样品存储模块、微流控芯片模块、检测模块。样品存储模块作为待测样本的存储腔，在外力驱动下，待测样本进入微流控芯片模块，与原本存储于微流控芯片模块内的稀释液进行充分混合，然后流向检测模块，检测模块中定量腔室和活动堵条的配合下完成样品释放并检测。带微流控样品前处理的多指标联检装置操作简单、方便、高效和可视化，可实现样品存储、样品转移、样品混合、样品释放和样品检测等各个步骤，体积较小、成本较低。

Description

带微流控样品前处理的多指标联检装置

技术领域

本申请涉及疾病快速诊断与检测技术领域，涉及检测样品前处理装置，尤其涉及到对全血样品、尿液进行前处理，带微流控的多指标联检装置。

背景技术

目前为止，人体大多数疾病的诊断往往通过对血液、尿液等样品中的疾病标志物进行特异性检测来实现。且在检测过程中，往往需要对检测样品进行前处理，样品前处理涉及到样品存储、样品转移、样品释放等过程，涉及到多种机器，同时过程繁琐。如对人体血液疾病的检测过程中，需要对全血样本中的红细胞进行滤除，然后再对提取得到的血浆样品进行检测。

同时带微流控的检测装置大多为仅支持单指标检测的装置，功能单一，适用范围较小，将多项指标集成到单个微流控芯片中的检测方法较少。此外，对于一些多指标联检装置，采用多个样品存储腔，需要同时控制多个样品的转移与定量释放，较难实现。

因此，研制带微流控样品前处理的多指标联检装置，不仅可以实现简单、方便、快速的样品前处理，而且可以实现多指标联检，有利于构建一体化自动化，带样品前处理功能多指标疾病联检平台。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种带微流控样品前处理的多指标联检装置，实现简单、方便、快速、高效的样品前处理的多指标联检。

本发明的技术方案具体是这样实现的：

一种带微流控样品前处理的多指标联检装置，包括：样品存储模块、微流控芯片模块、检测模块；样品存储模块包括：芯片底板、限位层、弹性存储腔、导向销钉；微流控芯片模块包括：出液层、反应层、过渡层、注液层、盖板层；检测模块包括：定量腔层、活动堵条和卡条层；

所述芯片底板两侧对称设置4个销钉孔，销钉与销钉孔之间紧配，销钉固定在芯片底板上，芯片底板中间设置向下深约3mm的槽部，用于安装弹性存储腔；

所述弹性存储腔底面通过双面胶粘接于芯片底板的凹槽内；

所述限位层通过销钉贴于芯片底板的上表面，限位层与芯片底板之间为活动结构，并不固定；

所述出液层通过双面胶贴于弹性存储腔的上表面，同时出液层设置有8个销钉孔，套接在固定于芯片底板的销钉上；

所述反应层通过双面胶贴于出液层的上表面，如出液层一样通过销钉孔套接在销钉上；

所述过渡层通过双面胶粘接与反应层上表面，如出液层一样通过销钉孔套接在销钉上；

所述注液层通过双面胶粘接在过渡层上表面，如出液层一样通过销钉孔套接在销钉上；

所述盖板层通过销钉孔套接在销钉上，盖板层位于注液层的上表面，二者之间不固定，可相互分离；

所述定量腔层粘接于出液层左边区域的下表面，定量腔室与出液层中混合液出孔同轴心；

所述活动堵条表面附着有软材料，活动堵条与定量腔层无法分离，可在定量腔层内部来回抽动，活动堵条上设置有释放孔，用于试剂的释放；

所述卡条层通过双面胶粘接于定量腔层的下方，用于承托多联检卡条。

较佳的，所述出液层设置有加样孔、混合液出孔和销钉孔；

较佳的，所述出液层左边区域设置有出液孔，出液孔位置设置有凹槽，用于安装多功能滤除膜；

较佳的，所述多功能滤除膜可以是红细胞滤除膜，亦可以是具有特定滤除功能的生物活性膜，亦可以是具有特定滤除功能的滤纸或者滤膜；

较佳的，反应层设置有加样孔、出液孔、混合液出孔和销钉孔；

较佳的，反应层中间区域设置有稀释液存储通道与试剂混合反应通道，样本和稀释液通过六边形区域进行初步混合，之后在Z字形通道中进行混合，然后流向混合液出孔；

较佳的，过渡层设置有样品的加样孔、气孔和销钉孔，过渡层设置有样品的出液孔和样本过渡通道；

较佳的，注液层设置有样品的加样孔、稀释液的加样孔、气孔和销钉孔；

较佳的，盖板层设置有四个橡胶堵头，用于堵塞加样孔和加稀释液孔，盖板层的外侧延伸出两个耳朵形按压装置，用于检测时手动按压，盖板层设置有销钉孔，用于按压时导向作用；

较佳的，上述样品存储模块中弹性存储腔为一个，微流控芯片模块和检测模块中涉及到的反应通道均为三个；

如上可见，在本发明中的带微流控样品前处理的多指标联检装置中，通过设置样品存储模块、微流控芯片模块和检测模块从而可以实现样品存储、样品转移、样品混合和样品释放的多指标联检。

附图说明

图1为本发明实施例中的联检装置的爆炸结构示意图。

图2为本发明实施例中的联检装置的存储结构示意图。

图3为本发明实施例中微流控芯片模块的反应层结构示意图。

图4为本发明实施例中微流控芯片模块的过渡层结构示意图。

图5为本发明实施例中微流控芯片模块的注液层结构示意图。

图6为本发明实施例中的联检装置的顶部结构示意图。

图7为本发明实施例中的联检装置的检测模块结构示意图。

图8为本发明的一个实施例的结构示意图

图9为本发明的一个实施例的部分爆炸结构示意图

图中：芯片底板1、限位层2、弹性存储腔3、导向销钉4、出液层5、加样孔51、出液孔53，混合液出孔52、反应层6、加样孔65、出液孔61、混合液出孔64、稀释液存储通道62、混合反应通道63、过渡层7、加样孔73、出液孔71、气孔74、样本过渡通道72、注液层8、加样孔84、加稀释液孔81、气孔83，销钉孔82、盖板层9、加样堵头94、加稀释液堵头91、耳朵压板92、销钉孔93、定量腔层13、定量腔下层131、定量腔上层132、定量腔室133、活动堵条16、释放孔161、检测卡14、检测卡加样孔141、卡条层底板15、凹槽17、多功能滤除膜18，纸条层下层19，以及用于粘接的双面胶层10、11、12。

具体实施方式

为使本发明的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施例，对本发明作进一步详细的说明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“左”、“右”、“上表面”、“下表面”、“底部”、“顶部”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明保护范围的限制。

如图1至图9所示，本发明提供了一种带微流控样品前处理的多指标联检装置，包括：样品存储模块、微流控芯片模块、检测模块。样品存储模块包括：芯片底板1、限位层2、弹性存储腔3和导向销钉4；微流控芯片模块包括：出液层5、反应层6、过渡层7、注液层8、盖板层9和多功能滤除膜18；检测模块包括：定量腔层13、活动堵条16和卡条层底板15。

所述芯片底板1左右两边均匀设置4个销钉孔，导向销钉4与销钉孔之间紧配，导向销钉4固定在芯片底板1上。芯片底板中间位置设置有3mm深的矩形槽部，矩形的大小与弹性存储腔3大小相同，用于嵌入式安装弹性存储腔3；

所述弹性存储腔3通过双面胶粘接于芯片底板1的槽部内。当弹性存储腔受到外部挤压作用时，腔体可以变形，存储于腔体内的液体可以向外排除；

所述限位层2通过销钉4贴于芯片底板1的上表面，限位层2与芯片底板1之间为活动结构，并不固定。

所述出液层5通过双面胶粘接于弹性存储腔3的上表面，同时出液层设置有8个对称的销钉孔，套接在销钉4上；

较佳的，所述出液层5左边区域有1个加样孔51和3个出液孔53，右边区域设置有3个混合液出孔52；

较佳的，所述出液层5中出液孔53区域设置有凹槽17，多功能滤除膜18通过双面胶粘接于出液层5中的凹槽17中。

较佳的，所述多功能滤除膜可以是红细胞滤除膜，亦可以是具有特定滤除功能的生物活性膜。

所述反应层6通过双面胶粘接于出液层5的上方，如出液层5一样通过销钉孔套接在销钉4上；

较佳的，反应层6左边区域设置有1个加样孔65和3个出液孔61，加样孔65与出液层5中加样孔51同轴心，出液孔61和出液层5中出液孔53同轴心，右边区域设置有3个混合液出孔64；

较佳的，反应层6中间区域设置有稀释液存储通道62和混合反应通道63，待测样品和稀释液液首先通过六边形区域进行初步混合，之后在Z字形通道中进行充分混合，然后流向混合液出孔64。

所述过渡层7通过双面胶粘接与反应层6上方，如出液层5一样通过销钉孔套接在销钉4上；

较佳的，过渡层7左边区域设置有1个加样孔73和3个出液孔71，加样孔73与出液层5中加样孔51同轴心，出液孔71和出液层5中出液孔53同轴心，右边区域设置有3个气孔74；

较佳的，过渡层7左边区域设置有样本过渡通道72，样本过渡通道72用于连接出液孔71和稀释液存储通道62。

所述注液层8通过双面胶粘接在过渡层7上方，如出液层5一样通过销钉孔套接在销钉4上；

较佳的，注液层8左边区域设置有1个加样孔84和3个加稀释液孔81，加样孔84与出液层5中加样孔51同轴心，加稀释液孔81与过渡层7中样本过渡通道72的右端同轴心，右边区域设置有3个气孔83。

所述盖板层9通过销钉孔93套接在销钉4上，盖板层9位于注液层8上方；

较佳的，盖板层9集成了1个加样孔堵头94和3个加稀释液孔堵头91，用于堵塞加样孔85和加稀释液孔81；

较佳的，盖板层9的外侧延伸出两个耳朵压板92，用于手动按压。

所述定量腔层13由定量腔下层131和定量腔上层132粘接而成，定量腔层13粘接于出液层5的右端面下方，定量腔室的13上三个定量腔室133与出液层5上的三个混合液出孔52同轴心。

所述活动堵条16表面附着有软材料，活动堵条16内嵌于定量腔层13中，且可以在定量腔层13中来回抽动，活动堵条16的宽度大于定量腔室133的外径；

较佳的，活动堵条16上设置有3个释放孔161，用于检测试剂的释放。当活动堵条16向内推到底之后，活动堵条16将检测腔孔133完成堵住，检测液体不能外泄；当活动堵条16向外拉动之后，3个释放孔161与定量腔层13中三个定量腔室133同轴心。

所述卡条层15通过双面胶粘接于定量腔层13的下方，用于承托多联检卡条14；

较佳的，多联检卡条14上的加样孔141与定量腔层13中定量腔室133同轴心。

在本发明的技术方案中，可以使用多种实现方法来实现上述的带微流控样品前处理的多指标联检装置。以下将以其中的一种实现方式为例对本发明的技术方案进行详细的介绍。

如图8所示，图8是本发明带微流控样品前处理的多指标联检装置的一个实施例的结构示意图，本实施例的实施过程分为4步：加样，自然沉降，样品转移，样品释放。具体步骤如下：

首先将温育完毕之后的待测全血样本从注液层8的加样孔84加入到弹性存储腔3内，然后将待测样本稀释液从加稀释液孔81加入到稀释液存储通道62中。

加样完毕之后，将盖板层9盖到注液层8的上方，并轻轻按压，使得橡胶堵头91、94可以塞住加样孔85和加稀释液孔81，整个装置处于自然状态。

静置一段时间之后，弹性存储强3内的全血样本出现分层现象，大多数的红细胞沉降到弹性存储腔3的底部，大部分血浆和少量的红细胞位于弹性存储腔3的顶层。静置结束之后，通过盖板层9的两个外延伸的耳朵压板92施加压力，在加压的初始阶段，加样孔85和加稀释液孔81分别被橡胶堵头94和橡胶堵头91完全堵塞，保证加样孔85和加稀释液孔81不会出现液体溢出现象。

在持续挤压的过程中，弹性存储腔3发生形变，弹性存储腔3的高度变低，弹性存储腔3内的血浆和少量红细胞通过出液层5中出液孔53向上流出，由于在出液孔53处设置有红细胞滤除膜，在液体向上流出过程中，少量的红细胞被完全过滤，只有血浆经出液孔53流出到出液层，通过反应层的出液孔61进入到过渡层7中的样本过渡通道72，然后经样本过渡通道72的左端流入到反应层6中；

较佳的，在持续挤压过程中，由于稀释液存储通道62中最初加入了稀释液液体，血浆进入到反应层6之后，血浆推动稀释液液体向左运动，首先进入混合通道63的六边形区域，当稀释液到达六边形区域的入口处时，入口处压力发生变化，流速变慢，稀释液向两侧扩散，血浆将稀释液液体冲散，从而达到了血浆和稀释液液体的初步混合，之后在混合通道63的Z字形通道内充分混合。混合之后的待测液体经过混合液出孔64进入到反应腔层13中的定量腔室133中；

较佳的，在持续挤压过程中，原本芯片内部的空气通过气孔83向外排除；

较佳的，在持续挤压过程中，限位层2防止弹性存储腔3被过渡挤压；

较佳的，在持续挤压过程中，当出液层5接触到限位层2之后，表示已经按压到底，无需继续按压，此时按压结束。

在自然状态下，位于反应腔层13内的活动堵条16将定量腔室133的底端完全堵塞，使得待测液体存储于定量腔室133内。多余的检测液体会回流到混合通道62中，保证定量腔室133中的待测试剂为所需要的。

按压结束之后，将多指标联检卡14插入到卡条层底板15中，拉动活动堵条16，进行样品释放。将存储于检测腔室133内的待测液体释放到多指标联检卡14的加样孔141中，进行层析反应，层析反应完毕之后，可将检测卡放入到仪器中进行检测。

另外，作为示例，本发明的一个较佳的具体实施例中，待测样本为全血样本，当待测液体滴入到检测卡时，可以直接观察CT线来判断待测样本的阴阳性。

再例如，较佳的，在本发明的一个具体实施例中，如图9所示，纸条层下层19通过双面胶粘接与反应腔层13的下方，反应试纸条18直接插入到纸条层下层19的凹槽中，进行层析反应。

再例如，在本发明的一个具体实施例中，用来检测尿液蛋白的存在，多功能滤除膜18可以为尿液杂质滤纸，用来滤除尿液中的杂质和颗粒物，具体的操作实施方法如上述第一个实施例。

再例如，在本发明的一个具体实施例中，用来检测毛发毒品检测，多功能滤除膜18可以为普通滤纸，滤除毛发碎屑。具体的操作实施方法如下：

首先将待测毛发碎屑通过加样孔84加入到弹性存储腔3内，然后将毛发浸泡液通过加样孔84也加入到弹性存储腔3内，盖上盖板层9，浸泡溶解一定时间。

然后通过盖板层9的两个外延伸的耳朵压板92施加压力，使待测液由弹性存储腔3转移到混合液出孔52，之后将多指标联检卡14插入到卡条层底板15中，拉动活动堵条16，进行样品释放，层析反应完成之后可以直接观察阴阳性。

综上所述，在本发明的技术方案中，由于对带微流控的多指标联检装置巧妙地结构设计，从而可以使得样本的前处理集成与一个芯片内完成，过程简单，可视化。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明保护的范围之内。

Claims (9)

1.带微流控样品前处理的多指标联检装置，其特征在于，包括：样品存储模块、微流控芯片模块、检测模块；样品存储模块包括：芯片底板、限位层、弹性存储腔、导向销钉；微流控芯片模块包括：出液层、反应层、过渡层、注液层、盖板层；检测模块包括：定量腔层、活动堵条和卡条层；

芯片底板中间设置有槽部，用于安装弹性存储腔；

所述限位层通过销钉贴于芯片底板的上方，限位层与芯片底板之间为活动结构；所述弹性存储腔底层通过双面胶粘接于芯片底板的凹槽内；

所述微流控芯片模块的粘接安装顺序为由下到上为出液层、反应层、过渡层、注液层和盖板层，每层均设有销钉孔，通过销钉孔套接在销钉上；所述盖板层与注液层能够相互分离；所述出液层集成多功能滤除膜；所述反应层设置有试剂与样本的混合通道；混合通道包括稀释液存储通道与试剂混合反应通道；

所述过渡层设置有样本由出液层进入到反应层的过渡通道；所述注液层设置有加样孔和加稀释液孔；

所述检测模块中定量腔层，粘接于出液层下方，定量腔室与出液层中混合液出孔同轴心；所述活动堵条表面附着有软材料，活动堵条与定量腔层无法分离，在定量腔层内部来回抽动；活动堵条上设置有释放孔；所述卡条层通过双面胶粘接于定量腔层的下方，用于承托多联检卡条；反应层中稀释液存储通道与试剂混合反应通道的连接处为六边形区域，液体经过时通道变大，流速和压力均发生变化，样本和稀释液通过六边形区域进行初步混合，之后在试剂混合反应通道中的Z字形通道中进行充分混合，然后流向混合液出孔。

2.根据权利要求1所述的带微流控样品前处理的多指标联检装置，其特征在于：弹性存储腔粘接于芯片底板的凹槽中；所述限位层套接在弹性存储腔外围，保证弹性存储腔稳定性；所述弹性存储腔为多指标联检的检测样本存储腔。

3.根据权利要求2所述的带微流控样品前处理的多指标联检装置，其特征在于：弹性存储腔受到外力作用时发生形变，当弹性存储腔受到竖直压力时，弹性存储腔的腔体变形，反应腔的高度变低，存储于腔体内的液体通过出液层中设置的出液孔向外排出。

4.根据权利要求1所述的带微流控样品前处理的多指标联检装置，其特征在于：出液层中设置的多功能滤除膜为红细胞滤除膜或者具有特定滤除功能的生物膜，或者是具有特定滤除功能的滤纸或者滤膜。

5.根据权利要求1所述的带微流控样品前处理的多指标联检装置，其特征在于：该联检装置设置有三路反应混合通道，同时进行三个指标检测。

6.根据权利要求1所述的带微流控样品前处理的多指标联检装置，其特征在于：注液层中加样孔和加稀释液孔相互分离，互不干扰。

7.根据权利要求1所述的带微流控样品前处理的多指标联检装置，其特征在于：盖板层集成加样孔堵头和加稀释液孔堵头，用于堵塞加样孔和加稀释液孔；

所述盖板层通过销钉孔套接在销钉上，盖板层位于注液层上方；

所述盖板层的外侧延伸出两个耳朵压板，用于手动按压；

所述限位层同时起到按压限位作用，当按压时出液层接触至限位层时，表示按压结束。

8.根据权利要求1所述的带微流控样品前处理的多指标联检装置，其特征在于：当施加外力按压微流控芯片时，样本和稀释液充分混合之后，流入到反应腔层的反应腔室，按压过程中，微流控芯片内的空气通过气孔排出，按压结束之后，多余液体回流到反应层中的混合通道内，反应腔室只保留所需要试剂，从而定量检测。

9.根据权利要求1所述的带微流控样品前处理的多指标联检装置，其特征在于：活动堵条上设置有释放孔，用于释放检测样品；当活动堵条向内推到底之后，活动堵条将检测腔孔完成堵住，防止检测液体外泄；当活动堵条向外拉动之后，释放孔与定量腔室同轴心，进行样品释放。