CN115007228A - Poct微流控芯片、检测系统、检测方法以及应用 - Google Patents
Poct微流控芯片、检测系统、检测方法以及应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN115007228A CN115007228A CN202210493174.0A CN202210493174A CN115007228A CN 115007228 A CN115007228 A CN 115007228A CN 202210493174 A CN202210493174 A CN 202210493174A CN 115007228 A CN115007228 A CN 115007228A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sample
- poct
- reaction
- cell
- microfluidic chip
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000012123 point-of-care testing Methods 0.000 title claims abstract description 61
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 35
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 81
- 239000007788 liquid Substances 0.000 claims abstract description 74
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims abstract description 37
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 13
- 239000004020 conductor Substances 0.000 claims abstract description 12
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims description 25
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 claims description 21
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims description 19
- 239000012634 fragment Substances 0.000 claims description 16
- 239000011324 bead Substances 0.000 claims description 14
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 12
- 238000005336 cracking Methods 0.000 claims description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 10
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 claims description 8
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 claims description 6
- 230000003373 anti-fouling effect Effects 0.000 claims description 4
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims description 4
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000000919 ceramic Substances 0.000 claims description 3
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 229910021421 monocrystalline silicon Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 claims description 3
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 claims description 3
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 claims description 3
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 claims description 3
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 238000005520 cutting process Methods 0.000 claims description 2
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 abstract description 6
- 230000008901 benefit Effects 0.000 abstract description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 73
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 17
- 229920000742 Cotton Polymers 0.000 description 9
- 239000006166 lysate Substances 0.000 description 7
- 239000003480 eluent Substances 0.000 description 6
- 230000008569 process Effects 0.000 description 6
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 5
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 5
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 5
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 5
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 5
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 4
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 4
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 3
- 239000012530 fluid Substances 0.000 description 3
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 3
- 238000004364 calculation method Methods 0.000 description 2
- 230000001351 cycling effect Effects 0.000 description 2
- 238000013461 design Methods 0.000 description 2
- 238000001917 fluorescence detection Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 238000005070 sampling Methods 0.000 description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 2
- 239000007779 soft material Substances 0.000 description 2
- 208000024172 Cardiovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 206010020015 Heterophoria Diseases 0.000 description 1
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 description 1
- 230000003669 anti-smudge Effects 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 208000026106 cerebrovascular disease Diseases 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000004587 chromatography analysis Methods 0.000 description 1
- 239000000084 colloidal system Substances 0.000 description 1
- 239000003086 colorant Substances 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 230000002526 effect on cardiovascular system Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 208000019622 heart disease Diseases 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000001900 immune effect Effects 0.000 description 1
- 238000003018 immunoassay Methods 0.000 description 1
- 230000002934 lysing effect Effects 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005459 micromachining Methods 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002843 nonmetals Chemical class 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 238000011002 quantification Methods 0.000 description 1
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 1
- 239000011550 stock solution Substances 0.000 description 1
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 1
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 1
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
Abstract
本发明公开了一种POCT微流控芯片、检测系统、检测方法以及应用，该POCT微流控芯片，包括上壳体和下壳体，还包括：样本池、混液池、废液池以及反应池，所述反应池通过微流道与所述混液池连接，其中，所述反应池包括至少两个恒温室，每个恒温室的底部嵌有超导热体且各恒温室的温度不同，恒温室之间通过微流道相通；每个恒温室均配备有一气囊池，所述气囊池通过微流道与对应的恒温室相通。该POCT微流控芯片使得反应液在各恒温的恒温室获取试剂反应所需温度，进行反应，最终达到获取反应后的各种信息。该POCT微流控芯片除了实现目前QPCR的所有功能以外，具备操作简便，轻便小巧，成本低廉，检测迅捷，随时随地全员操作的优势。
Description
技术领域
本发明属于采用分子诊断技术的POCT检测技术领域，特别涉及一种POCT微流控芯片，包括该POCT微流控芯片的POCT检测系统，以及基于该POCT微流控芯片进行的分子诊断技术POCT检测方法，还涉及该POCT微流控芯片的应用。
背景技术
POCT即时检验(point of care testing)指的是在采样现场进行的、利用便携式分析仪器及配套试剂快速得到检测结果的一种检测方式。POCT含义可从两方面进行理解：空间上，在患者身边进行的检验，即“床旁检验”；时间上，可进行“即时检验”。POCT的主要标准是不需要固定的检测场所，试剂和仪器是便携式的，并且可及时操作，其具有快速、使用简单和节约综合成本的优势。
目前，聚合酶链式反应(PCR)作为一种新兴技术，异军突起，成为分子诊断领域的主要模式，在当下，各种大型多功能PCR检测设备到处可见，为全球抗击疫情做出突出贡献；然而，作为一只强劲的检测手段方式，如何实现便民检测，走进千家万户，是对当代科研工作者的挑战，而作为一种精确控制和操控微尺度流体的技术，即微流控芯片技术运用而生：微流控(microfluidics)以在微纳米尺度空间中对流体进行操控为主要特征，具有将生物、化学等实验室的基本功能诸如样品制备、反应、分离和检测等缩微到一个几平方厘米芯片上的能力，其基本特征和最大优势在于多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成，涉及工程学、物理学、化学、微加工和生物工程等多个领域的学科交叉。
目前国内外采用PCR技术路线的POCT产品，几乎没有；当下的POCT产品，在技术路线上基本都是采用层析免疫法，读取反应后所呈现的RGB颜色来辨别信息，主要用来检测心脑血管及心脏疾病的快诊；而这类技术方案比较成熟老旧，只是定性判断，不能精准定量，往往需要进一步定量检测才能达到精准治疗效果；而实时荧光定量PCR检测技术方案，即可以判别所有分子成分，又可以精准检测出其含量，是免疫法无法实现精准检测手段；目前比较有代表性的属美国赛沛生物的GeneXpert系统，而此系统芯片也不具备核酸提取功能，且辅助设备较大，成本较高。此外，目前市面上所有的诊断试剂再进行循环扩增反应时都需要有温度要求，当循环扩增反应需要多个(如两个以上)温度进行反应时，对操作设备的要求比较高，尤其是对温控的要求较高，操作复杂且成本较高。
发明内容
有鉴于此，本发明有必要提供一种POCT微流控芯片，该POCT微流控芯片通过设计包括至少两个恒温室的反应池，且各个恒温室之间的温度不同，通过微流道将各个恒温室连通，使得反应液在各恒温的恒温室获取试剂反应所需温度，进行反应，最终达到获取反应后的各种信息。该POCT微流控芯片除了实现目前QPCR的所有功能以外，还具备操作简便，轻便小巧，成本低廉，检测迅捷，随时随地全员操作的优势。
为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明提供了一种POCT微流控芯片，包括上壳体和下壳体，还包括：
样本池，用于收集待测样本并对待测样本进行裂解；
混液池，其通过微流道与所述样本池连接，用于对裂解后的待测样本进行目标片段的提取；
废液池，其与所述混液池连接，用于收集目标片段提取过程中产生的废液；
以及反应池，所述反应池通过微流道与所述混液池连接，其中，所述反应池包括至少两个独立的恒温室，所述恒温室的底部嵌有超导热体且各恒温室的温度不同，恒温室之间通过微流道相通，每个恒温室均配备有一气囊池，所述气囊池通过微流道与对应的恒温室相通；
其中，所述样本池、混液池、废液池和反应池均设于所述下壳体上，且在所述上壳体上设有若干加样口，分别与所述样本池、混液池和反应池对应。
进一步方案，所述超导热体的材质选自金属、单晶硅或陶瓷。
进一步方案，所述样本池内设有裂解吸释件，用于吸释待测样本和裂解液，使之充分接触裂解。
进一步方案，所述样本池的加样口密封有防污件。
进一步方案，所述上壳体表面设有软体嵌件，所述软体嵌件用于截断所述反应池与混液池、外部环境的连接。
进一步方案，所述软体嵌件的材质选自TPE、TPR、PU或硅胶组合。
进一步方案，所述气囊池包括池体和按压气囊，所述池体设于所述下壳体中，所述按压气囊嵌设于所述上壳体中且与所述池体对应，通过按压所述按压气囊，驱动对应恒温室内液体的流动。
本发明进一步提供了一种POCT检测系统，包括POCT检测设备，还包括如前所述的POCT微流控芯片。
本发明进一步提供了一种基于上述的POCT微流控芯片进行的POCT检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
向样本池中加入待测样本和裂解液，对待测样本进行裂解；
将裂解后的待测样本混合物引导至混液池内，采用磁珠法对待测样本进行目标片段的提取；
将提取后的目标片段引导至反应池中，同时向反应池内加入诊断试剂，待测样本混液根据反应所需的温度，在各自配备的气囊池的驱动下，进入各个恒温室中，进行各个阶段的循环反应；
采集反应池中最终反应的恒温室的反应信号，运算分析并输出结果。
本发明还提供了如前所述的POCT微流控芯片在核酸检测中的应用。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明中的POCT微流控芯片结构简单，成本低廉，能够极大的简化辅助设备在温度控制上的设计，成本低廉，从而极大的降低循环扩增反应所需的温控成本，适宜推广。
附图说明
图1为本发明一较佳实施例中POCT微流控芯片的结构示意图；
图2为图1中POCT微流控芯片的分解结构示意图；
图3为图2中下壳体20的结构示意图；
图4为图2中上壳体10的结构示意图。
图中：10-上壳体、101-样本加入口、102-裂解液加入口、103-加压孔、104-洗涤液加入口、105-洗脱液加入口、106-磁珠液加入口、107-加压排气孔、108-排气孔、109-诊断试剂加入口、110-软体嵌件；
20-下壳体、21-样本池、211-裂解吸释棉、22-混液池、23-废液池、24-反应池、241-第一恒温室、242-第一气囊池、2421-第一按压气囊、243-第二恒温室、244-第二气囊池、2441-第二按压气囊、245-第三恒温室、246-第三气囊池、2461-第三按压气囊；
30-防污贴纸。
具体实施方式
下面将结合说明书附图，对本发明中的POCT微流控芯片进行进一步的详细说明。
需要说明的是，当元件被称为“固定于”、“设置于”、“安装于”另一个元件，它可以是直接在另一个元件上或者间接在所述另一个元件上。但一个元件被称为“连接于”、“相连”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至所述另一个元件上。另外，连接一般指的是用于固定作用，这里的固定可以是本领域常规的任何一种固定方式，如“螺纹连接”、“铆接”、“焊接”等。
需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于说明书附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，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，以特定的方位构造或操作，因此不能理解为对本发明的限制。
请参阅图1和图2，示出了一种POCT微流控芯片，其包括上壳体10和下壳体20，上壳体10和下壳体20通过本领域中常规的键合方式键合形成芯片整体，具体的键合工艺包括但不限于静电键合、热压键合或激光键合，没有特别的限定。其中，上壳体10和下壳体20的材质可以采用本领域中常规的选择，如高透光塑料、金属合金、非金属或其他混合材料等，需要特别说明的是，为了实现荧光检测的目的，上壳体10须采用高透光材质，而下壳体20则没有特别的限定，只要满足材料的生物兼容性好的材质均可用于下壳体20。进一步的，请结合图3，本实施例中，在下壳体20上设有样本池21、混液池22、废液池23和反应池24，具体的位置可根据实际需要进行调整，没有特别的限定。反应池24包括至少两个独立的恒温室，恒温室的数量根据实际反应所需要的温度阶段进行调整，可以为2个、3个、4个等，如本领域中常规的循环扩增反应，一般需要两个或三个不同温度反应，则此时可设置2个或3个恒温室。如图3所示的，在本实施例的POCT微流控芯片结构中，反应池24包括第一恒温室241、第二恒温室243和第三恒温室245，且三个恒温室的温度不同，从而实现不同反应阶段所需的温度控制。进一步的，各恒温室均配备有对应的气囊池，如图3所示的，其分别为第一气囊池242、第二气囊池244和第三气囊池246，各气囊池通过微流道与对应的恒温室相通，且各恒温室之间通过微流道相通，从而可通过气囊池控制液体在各恒温室之间的流动。此外，请结合图4，在上壳体10上设有多个加样口，分别对应于样本池21、混液池22、废液池23和反应池24，加样口具体的数量和位置可根据各具体的的位置和需要进行调整。
请继续参阅图2和图3，具体的说，样本池21用于收集待测样本并对待测样本进行裂解。如图2和3中所示的，样本池21内设有裂解吸释棉211，该裂解吸释棉211具有亲水作用，用于吸收待测样本和裂解液，使得待测样本与裂解液充分接触裂解，优选的，该裂解吸释棉211还可以具有裂解的作用，从而使得待测样本更充分的裂解。该裂解吸释棉211的固定方式没有特别的限定，具体的说，如图3中所示的本实施例在样本池21内设有立柱，将裂解吸释棉211插设于立柱上实现固定。进一步的，结合图4，在与样本池21位置对应的上壳体10上设有样本加入口101和裂解液加入口102，可通过样本加入口101和裂解液加入口102分别向样本池21中加入待测样本和裂解液，获得裂解后的样本混合物。通过将待测样本和裂解液分别通过不同的加样口加入样本池21中，可避免配套设备的添加裂解液的入口被待测样本污染。此外，本实施例中裂解液加入口102通过多条微流道连通样本池21，从而可以使得样本得到更加充分的裂解；如图4中所示的，在上壳体10上还设有加压孔103，用于通过外部加压设备进行加压，通过压力驱动裂解液进入样本池21内。
进一步的，如图1和2中所示的，在样本加入口101密封有防污贴纸30，该防污贴纸30将样本加入口101密封，一方面避免固定在样本池21中的裂解吸释棉211被外界污染，另一方面可在取样完成后再次将样本加入口101密封，避免外界环境的干扰，确保反应的精准性。需要注意的是，防污贴纸30具有粘性的一面不能够与待测样本等反应。
进一步的，请继续参阅图3，本实施例中，混液池22通过微流道与样本池21相连，混液池22用于对待测样本的混合物进一步裂解，并对裂解后的待测样本混合物进行目标片段的提取。样本池21内的待测样本混合物，通过微流道进入混液池22的过程中持续不断进行裂解，确保裂解的充分性。在本实施例中，在混液池22中采用磁珠法对待测样本进行目标片段的提取，结合图4，在与混液池22位置对应的上壳体10上分别设有洗涤液加入口104、洗脱液加入口105和磁珠液加入口106以及加压排气孔107，通过洗涤液加入口104、洗脱液加入口105和磁珠液加入口106向混液池22中加入所需的洗涤液、洗脱液和磁珠液，而加压排气孔107则用于对混液池22内加压通过压力驱动流体的流动。
进一步的，请继续参阅图3，废液池23与混液池22通过微流道连通，连通的微流道数量没有特别的限定。废液池23用于收集混液池22中目标片段提取过程中产生的废液。具体的，结合图4，与废液池23位置对应的上壳体10上设有排气孔108，用于排出芯片在反应过程中产生的废液引导至废液池过程中排除的气体空间。
进一步的，如图3所示的，本实施例中，反应池24包括第一恒温室241、第二恒温室243和第三恒温室245，第一恒温室241与混液池22通过微流道相通，在上壳体10上设有诊断试剂加入口109，该诊断试剂加入口109通过微流道与第一恒温室241连通，通过该诊断试剂加入口109向第一恒温室241内加入诊断试剂，与目标片段进行第一温度阶段的循环扩增反应。各恒温室的底部分别嵌有超导热体(图未示)，具体的说，在下壳体20上设有凹腔，在凹腔的底部嵌有超导热体，通过上壳体10和下壳体20键合，从而使得超导热体分别与上壳体10、下壳体20形成独立的恒温室，其中，超导热体由超导热材料制成，所述的超导热材料为导热系数＞200W/m·℃且对各恒温室内的反应物呈惰性的物质，所述的惰性指的是该材料不与各恒温室内的反应物发生任何反应，具体的可通过对材料表面进行惰性氧化处理实现，该超导热材料可以选自金属、单晶硅或陶瓷。进一步的，各恒温室之间通过微流道相通，且各恒温室分别配备有一气囊池，如图中3所示的，第一气囊池242、第二气囊池244和第三气囊池246分别设于下壳体20上请结合图4，在上壳体10上分别设有与第一气囊池242、第二气囊池244和第三气囊池246分别对应的第一按压气囊2421、第二按压气囊2441和第三按压气囊2461，第一按压气囊2421、第二按压气囊2441和第三按压气囊2461为具有弹性的软体材料，如橡胶等，通过按压按压气囊，改变对应气囊池内的压力，从而驱动对应的恒温室内的液体流动。
进一步的，请参阅图4，在上壳体10上还设有软体嵌件110，该软体嵌件110与诊断试剂加入口109以及混液池22和第一恒温室241连接微流道相对应，具体的说，在上壳体10上设有收容软体嵌件110的孔洞，使得软体嵌件110嵌入上壳体10中，通过外部配套设备的配合，对软体嵌件110施压，使得软体嵌件110下压，从而切断第一恒温室241与外部以及混液池22的连接，可避免反应过程中产生的气溶胶污染。本实施例中，所述的软体嵌件110采用的为软质塑料或胶体，具体可提及的实例包括但不限于自TPE、TPR、PU或硅胶组合，采用这些软质材质能够很好的实现对反应池24的密闭。
本实施例中所述的POCT微流控芯片具体工作流程为：
将待测样本原液从样本加入口101滴入样本池21的裂解吸释棉211上，再将该POCT微流控芯片插入配套的设备上，设定好运行程序后开启运行，配套设备首先将待测样本和裂解液通过样本加入口101、裂解液加入口102压入到裂解吸释棉211上，对待测样本进行裂解，裂解的样本混合物通过微流道流入混液池22中，在进入混液池22的过程中，待测样本持续不断的进行裂解；
在样本混合液刚流入混液池22时，磁珠液加入口106即可开启向混液池22中加入磁珠液，待两种液体规定量完成加入后，配套设备提供振动功能和加热功能，促使裂解液与待测样本充分反应，使DNA片段释放充分，并与磁珠结合，待此程序结束后，对辅助配套设备的电磁条进行通电，将混液池22中的磁珠吸附在电磁条的周边；此时对设置在混液池22上的加压排气孔107进行加压(此时第一气囊池242、第二气囊池244和第三气囊池246的按压气囊按压状态)，在压力驱动下将废液通过微流道排入废液池23；待废液排尽后，从洗脱液加入口105向混液池22中加入预定量的洗脱液，此时，关闭电磁条，配套设备提供振动，促使DNA片段与磁珠分离；随后，电磁条再次打开，将磁珠吸附；设置在混液池22上的加压排气孔107再次工作，第一气囊池242的按压气囊松开(此时第二气囊池244和第三气囊池246的按压气囊处于按压状态)将混液池22中的DNA样本液，加入设在下壳体20中的第一恒温室241中进行反应，反应结束后，辅助设备按压第一气囊池242按压气囊的同时，放开第二气囊池244的按压气囊，迫使反应液进入第二恒温室243，在第二恒温室243中，反应液获得反应所需的温度，进行第二阶段反应，在规定时间后，辅助设备将按压第二气囊池244的按压气囊，同时放开第三气囊池246，迫使反应液进入第三恒温室245中，在第三恒温室245中，反应液获取反应所需的温度，进行第三阶段反应，在规定时间后，光电感应探头将第三反应后的信号收集并传到软件系统进行运算储存，按同样的步骤，促使反应液在三个不同的恒温室间进行运转反应，并在每次第三个反应室将反应后的信号收集并传送到软件系统进行运算，并将最终的结果展示给客户。可以理解的是，该过程中所述的配套设备为自动化仪器，可通过程序设计配合该荧光检测芯片完成整套检测流程，这里不再具体阐述。由于本实施例中各恒温室均为独立的反应腔室，辅助设备仅需通过简单的电路设计分别维持各恒温室的温度，通过配套气囊池驱动待测反应物进入所需温度的恒温室中即可完成反应，相较于传统的温控方式，该POCT微流控芯片极大的降低了成本，且更加便携，操作简单。
本实施例进一步提供了一种POCT检测系统，该POCT检测系统至少包括POCT检测设备和上述的POCT微流控芯片，还可以包括一些自动化的操作设备以及控制及结果分析模块等。所述的POCT检测设备能够与POCT微流控芯片配套使用，具体可提及的实例包括但不限于一些常规的检测仪或检测器等；所述的结果分析模块包括但不限于计算机以及配套的操作、分析软件等。
基于本实施例中提供的POCT微流控芯片，本发明进一步公开了一种POCT检测方法，包括以下步骤：
向样本池中加入待测样本和裂解液，对待测样本进行裂解；
将裂解后的待测样本混合物引导至混液池内，采用磁珠法对待测样本进行目标片段的提取；
将提取后的目标片段引导至反应池中，同时向反应池内加入诊断试剂，通过气囊池控制液体流动在不同恒温室内进行各阶段反应；
采集最终反应的恒温室中的反应信号，并传输至分析系统内，运算分析后输出结果。
此外，作为变换，本发明中的POCT微流控芯片，除了可以为上壳体10和下壳体20形成的芯片结构，还可以在上壳体10和下壳体20设置至少一层壳体的多层叠加结构(如3层、4层等)，通过设置多层叠加结构能够对各微流道或反应腔室分层设置，从而合理优化芯片内部结构，使得微流道之间相互不干涉，且在需要时能够相通，具体的结构可根据实际情况进行调整。具体的说，可在中壳体上设有若干通孔，将各反应腔室的微流道通过这些通孔合理分布，避免微流道相互干扰。
进一步的，本发明中的POCT微流控芯片还可以针对多份样本同时检测或同项目的多人份检测，具体可根据实际需要以及芯片尺寸进行调整，这里不再具体阐述。具体的说，可在在下壳体20上设有2个样本池21、2个混液池22和反应池24(样本池21、混液池22和反应池24为一一对应的关系)，其中，混液池22的其中一个，通过微流道与反应池24连接；混液池22的另一个，通过微流道与另外的反应池24连接，从而实现一人多份样本的检测，或多人同项目的检测。
以上所述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。
以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。
Claims (10)
1.一种POCT微流控芯片，包括上壳体和下壳体，其特征在于，还包括：
样本池，用于收集待测样本并对待测样本进行裂解；
混液池，其通过微流道与所述样本池连接，用于对裂解后的待测样本进行目标片段的提取；
废液池，其与所述混液池连接，用于收集目标片段提取过程中产生的废液；
以及反应池，所述反应池通过微流道与所述混液池连接，其中，所述反应池包括至少两个恒温室，每个恒温室的底部嵌有超导热体且各恒温室的温度不同，恒温室之间通过微流道相通；每个恒温室均配备有一气囊池，所述气囊池通过微流道与对应的恒温室相通；
其中，所述样本池、混液池、废液池和反应池均设于所述下壳体上，且在所述上壳体上设有若干加样口，分别与所述样本池、混液池和反应池对应。
2.如权利要求1所述的POCT微流控芯片，其特征在于，所述超导热体的材质选自金属、单晶硅或陶瓷。
3.如权利要求1所述的POCT微流控芯片，其特征在于，所述样本池内设有裂解吸释件，用于吸释待测样本和裂解液，使之充分接触裂解。
4.如权利要求1所述的POCT微流控芯片，其特征在于，所述样本池的加样口密封有防污件。
5.如权利要求1所述的POCT微流控芯片，其特征在于，所述上壳体表面设有软体嵌件，所述软体嵌件用于截断所述反应池与混液池、外部环境的连接。
6.如权利要求5所述的POCT微流控芯片，其特征在于，所述软体嵌件的材质选自TPE、TPR、PU或硅胶组合。
7.如权利要求1所述的POCT微流控芯片，其特征在于，所述气囊池包括池体和按压气囊，所述池体设于所述下壳体中，所述按压气囊嵌设于所述上壳体中且与所述池体对应，通过按压所述按压气囊，驱动对应恒温室内液体的流动。
8.一种POCT检测系统，包括POCT检测设备，其特征在于，还包括如权利要求1-7所述的POCT微流控芯片。
9.一种基于权利要求1-7任一项所述的POCT微流控芯片进行的POCT检测方法，其特征在于，包括以下步骤：
向样本池中加入待测样本和裂解液，对待测样本进行裂解；
将裂解后的待测样本混合物引导至混液池内，采用磁珠法对待测样本进行目标片段的提取；
将提取后的目标片段引导至反应池中，同时向反应池内加入诊断试剂，待测样本混液根据反应所需的温度，在各自配备的气囊池的驱动下，进入各个恒温室中，进行各个阶段的循环反应；
采集反应池中最终反应的恒温室的反应信号，运算分析并输出结果。
10.如权利要求1-7任一项所述的POCT微流控芯片在核酸检测中的应用。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210493174.0A CN115007228B (zh) | 2022-05-07 | 2022-05-07 | Poct微流控芯片、检测系统、检测方法以及应用 |
| PCT/CN2022/098876 WO2023216361A1 (zh) | 2022-05-07 | 2022-06-15 | Poct微流控芯片、检测系统、检测方法以及应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202210493174.0A CN115007228B (zh) | 2022-05-07 | 2022-05-07 | Poct微流控芯片、检测系统、检测方法以及应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN115007228A true CN115007228A (zh) | 2022-09-06 |
| CN115007228B CN115007228B (zh) | 2024-01-30 |
Family
ID=83068206
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202210493174.0A Active CN115007228B (zh) | 2022-05-07 | 2022-05-07 | Poct微流控芯片、检测系统、检测方法以及应用 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN115007228B (zh) |
| WO (1) | WO2023216361A1 (zh) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100056383A1 (en) * | 2006-11-15 | 2010-03-04 | Ririe Kirk M | High density self-contained biological analysis |
| US20160354773A1 (en) * | 2015-06-05 | 2016-12-08 | Yongmei Li | Component of a device, a device, and a method for purifying and testing biomolecules from biological samples |
| CN107619781A (zh) * | 2016-07-15 | 2018-01-23 | 中国检验检疫科学研究院 | 一种单反应控温高通量微流控芯片核酸扩增装置 |
| CN107893020A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-04-10 | 深圳华炎微测医疗科技有限公司 | 分子诊断微流控芯片和分子诊断微流控芯片体系以及它们的应用 |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011003941A1 (en) * | 2009-07-07 | 2011-01-13 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Device for detection of biological agents |
| CN202951486U (zh) * | 2012-10-10 | 2013-05-29 | 凯晶生物科技(苏州)有限公司 | 微腔室动态pcr与毛细管电泳ce功能集成微流控芯片 |
| CN104593255B (zh) * | 2015-02-06 | 2017-02-22 | 大连医科大学附属第二医院 | 一种即时检测egfr突变的微流控芯片 |
| CN206375901U (zh) * | 2016-12-14 | 2017-08-04 | 深圳市埃克特生物科技有限公司 | 一种集成封闭式微流核酸检测装置 |
| CN111088161A (zh) * | 2019-12-19 | 2020-05-01 | 深圳市华迈生物医疗科技有限公司 | 一种用于核酸扩增检测的微流控芯片及检测方法 |
| CN113275044B (zh) * | 2020-02-20 | 2022-07-12 | 北京京东方健康科技有限公司 | 检测芯片及其使用方法、检测装置 |
| CN113275046B (zh) * | 2020-02-20 | 2023-08-08 | 北京京东方健康科技有限公司 | 检测芯片及其使用方法、检测装置 |
| CN112322453B (zh) * | 2020-12-03 | 2023-04-11 | 中国计量科学研究院 | 一种用于核酸提取、扩增及检测的微流控芯片 |
| CN112899152B (zh) * | 2021-02-02 | 2023-11-17 | 中国科学院苏州纳米技术与纳米仿生研究所 | 核酸快速扩增和检测的微流控芯片、检测方法及系统 |
| CN113717827B (zh) * | 2021-09-13 | 2023-01-03 | 大连理工大学 | 一种全集成核酸检测微流控芯片及使用方法 |
-
2022
- 2022-05-07 CN CN202210493174.0A patent/CN115007228B/zh active Active
- 2022-06-15 WO PCT/CN2022/098876 patent/WO2023216361A1/zh active Application Filing
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20100056383A1 (en) * | 2006-11-15 | 2010-03-04 | Ririe Kirk M | High density self-contained biological analysis |
| US20160354773A1 (en) * | 2015-06-05 | 2016-12-08 | Yongmei Li | Component of a device, a device, and a method for purifying and testing biomolecules from biological samples |
| CN107619781A (zh) * | 2016-07-15 | 2018-01-23 | 中国检验检疫科学研究院 | 一种单反应控温高通量微流控芯片核酸扩增装置 |
| CN107893020A (zh) * | 2017-11-27 | 2018-04-10 | 深圳华炎微测医疗科技有限公司 | 分子诊断微流控芯片和分子诊断微流控芯片体系以及它们的应用 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| WO2023216361A1 (zh) | 2023-11-16 |
| CN115007228B (zh) | 2024-01-30 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP6838127B2 (ja) | 統合された移送モジュールを有する試験カートリッジ | |
| US10092900B2 (en) | Plurality of reaction chambers in a test cartridge | |
| CN103103106B (zh) | 自动分析核酸的装置 | |
| CN110114145B (zh) | 用于检测样品的分析系统及方法 | |
| CN111742223A (zh) | 聚合酶链反应系统 | |
| CN112384607A (zh) | 采用恒温扩增技术检测核酸的装置与方法 | |
| CN217781144U (zh) | 一种微流控芯片检测卡盒 | |
| CN115007228B (zh) | Poct微流控芯片、检测系统、检测方法以及应用 | |
| CN209784379U (zh) | 一种定量生物芯片反应仪 | |
| CN114733587B (zh) | 荧光检测芯片、荧光检测系统、荧光检测方法及其应用 | |
| CN110699438A (zh) | 一种核酸检测装置及检测方法 | |
| CN117229896A (zh) | 一种微流控芯片检测卡盒 | |
| CN113686843A (zh) | 一种基于超声波裂解的比色反应微流控快速检测设备 | |
| CN116943758A (zh) | 一种微流控芯片及检测仪 | |
| CN112080415A (zh) | 采用恒温扩增技术检测核酸的装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |