CN115624991A - 微流体芯片及其操作方法和用途 - Google Patents

微流体芯片及其操作方法和用途 Download PDF

Info

Publication number
CN115624991A
CN115624991A CN202211183084.8A CN202211183084A CN115624991A CN 115624991 A CN115624991 A CN 115624991A CN 202211183084 A CN202211183084 A CN 202211183084A CN 115624991 A CN115624991 A CN 115624991A
Authority
CN
China
Prior art keywords
reaction
sample
microfluidic chip
chip
microwells
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.)
Pending
Application number
CN202211183084.8A
Other languages
English (en)
Inventor
许俊泉
刘燕
蔡志刚
吴浩扬
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Gewu Intelligent Manufacturing Technology Chengdu Co ltd
Gewu Zhihe Biotechnology Beijing Co ltd
Original Assignee
Gewu Intelligent Manufacturing Technology Chengdu Co ltd
Gewu Zhihe Biotechnology Beijing Co ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Gewu Intelligent Manufacturing Technology Chengdu Co ltd, Gewu Zhihe Biotechnology Beijing Co ltd filed Critical Gewu Intelligent Manufacturing Technology Chengdu Co ltd
Priority to CN202211183084.8A priority Critical patent/CN115624991A/zh
Publication of CN115624991A publication Critical patent/CN115624991A/zh
Priority to PCT/CN2023/121903 priority patent/WO2024067667A1/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • 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
    • B01L3/502769—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 characterised by multiphase flow arrangements
    • B01L3/502784—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 characterised by multiphase flow arrangements specially adapted for droplet or plug flow, e.g. digital microfluidics
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
    • C12Q1/686—Polymerase chain reaction [PCR]
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00—Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/48—Biological material, e.g. blood, urine; Haemocytometers
    • G01N33/50—Chemical analysis of biological material, e.g. blood, urine; Testing involving biospecific ligand binding methods; Immunological testing
    • G01N33/53—Immunoassay; Biospecific binding assay; Materials therefor
    • 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

本发明涉及生物检测，特别涉及微流体芯片及其操作方法和用途。本发明的微流体芯片包括：下壳体，所述下壳体包括形成在所述下壳体的内表面上且互相连通的反应池、导流槽以及废液池；芯片本体，所述芯片本体设置在所述反应池的芯片区中；上壳体，所述上壳体包括贯穿所述上壳体且与所述反应池的进样端对应的进样孔、贯穿所述上壳体且与所述废液池对应的透气孔以及形成在所述上壳体的外表面上且与所述透气孔连通的排气槽。本发明的微流体芯片具备防污染功能，检测可靠、灵敏、快速，结构简单，并且价格低廉。

Description

微流体芯片及其操作方法和用途
技术领域
本发明涉及生物检测，特别涉及微流体芯片及其操作方法和用途。
背景技术
目前在生物检测中使用的微流体芯片一般不包括储液池、废液池等流体控制结构，这就导致一方面加样时，需要加样针加液的速度与负压泵抽液的速度相配合，另一方面排废液时，需要有废液桶以及连接的接头及流体管路，这增加了复杂性，同时废液被存储在废液桶中增加了环境污染的风险。
另外，微流体芯片一般采用多路检测通道芯片的结构设计，这虽然保证检测的通量，但是提高了单次检测的成本，降低了灵活性。
因此，亟需一种微流体芯片，具备防污染功能，检测可靠、灵敏、快速，结构简单，并且价格低廉。
发明内容
为了解决现有技术中的上述问题，本发明提供了微流体芯片及其操作方法和用途，具备防污染功能，检测可靠、灵敏、快速，结构简单，并且价格低廉。
本发明提供了一种微流体芯片，所述微流体芯片包括：
下壳体，所述下壳体包括形成在所述下壳体的内表面上且互相连通的反应池、导流槽以及废液池；
芯片本体，所述芯片本体设置在所述反应池的芯片区中；
上壳体，所述上壳体包括贯穿所述上壳体且与所述反应池的进样端对应的进样孔、贯穿所述上壳体且与所述废液池对应的透气孔以及形成在所述上壳体的外表面上且与所述透气孔连通的排气槽。
本发明的一个实施例中，所述微流体芯片还包括密封垫，所述密封垫设置在所述进样孔上。
本发明的一个实施例中，所述微流体芯片还包括透气膜，所述透气膜设置在所述透气孔上。
本发明的一个实施例中，所述芯片本体为微孔阵列芯片本体，所述微孔阵列芯片本体包括5000个-1000万个微孔，所述微孔的直径为1μm-120μm，所述微孔的深度为1μm-120μm，所述微孔之间的中心距为3μm-180μm。
本发明的一个实施例中，所述微孔阵列芯片本体包括188000个微孔，所述微孔的直径为4μm，所述微孔的深度为4μm，所述微孔之间的中心距为8μm。
本发明的一个实施例中，所述微孔阵列芯片本体包括8800个微孔，所述微孔的直径为70μm，所述微孔的深度为70μm，所述微孔之间的中心距为105μm。
本发明的一个实施例中，所述下壳体的内表面上设置一个或多个定位孔，所述上壳体的内表面上设置与所述一个或多个定位孔相适配的一个或多个定位柱。
本发明的一个实施例中，所述下壳体的内表面上设置围绕所述反应池、所述导流槽以及所述废液池的溢料槽，所述上壳体的内表面上设置围绕所述进样孔以及所述透气孔且与所述溢料槽相适配的焊接线。
本发明的一个实施例中，所述排气槽的远离所述透气孔的一端在所述上壳体的外表面上延伸，使得所述上壳体延伸形成手持部。
本发明进一步提供了一种根据上面描述的微流体芯片的操作方法，所述操作方法包括：
单次或分批地将反应样本加入到所述进样孔中；
每次加入的所述反应样本通过自吸、离心或压力进样的方式进入所述反应池以及所述芯片区中的所述芯片本体；
对所述微流体芯片进行离心，使得所述反应样本由所述反应池进入所述废液池，同时所述芯片本体中的反应样本保留在其中；
将分割油加入到所述进样孔中；
所述分割油通过自吸、离心或压力进样的方式进入所述反应池，以分割所述芯片本体中的所述反应样本；
等待所述芯片本体中的所述反应样本进行生化反应；
对所述芯片本体进行成像检测和数字化分析。
本发明进一步提供了一种上面描述的微流体芯片在数字ELISA检测中的用途。
本发明进一步提供了一种上面描述的微流体芯片在数字PCR检测中的用途。
如上所述，本发明具有以下有益效果：
在本发明的实施例中，微流体芯片将进样腔体、反应腔体和废液腔体集成在一起，结构简单紧凑，成本低，不需要额外的负压泵和废液桶以及连接的接头及流体管路。其次，微流体芯片可以为一次性耗材，反应结束后，含有废液的芯片被存放到特定区域统一处理，防止污染。另外，每个微流体芯片是一个独立的检测通道，用于一个样本的检测，可以选择单个芯片和多个芯片同时工作，检测可靠、灵敏、快速。
在本发明的实施例中，通过选择包括合适的芯片本体的微流体芯片，并且通过加入合适的反应样本，可以操作微流体芯片以实现不同的检测，例如数字ELISA检测和数字PCR检测。
附图说明
图1是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的整体结构示意图；
图2是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的爆炸示意图；
图3是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的下壳体的结构示意图；
图4是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的上壳体的结构示意图；
图5是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的侧视图；
图6A和图6B分别是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的微孔阵列芯片本体的扫描电镜图；
图7是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的操作方法的流程示意图。
具体实施方式
以下根据附图对本发明的实施例进行说明。
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。
在本申请中使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。“包括”或者“包含”等类似词语意指出现在“包括”或者“包含”前面的元件或者物件涵盖出现在“包括”或者“包含”后面列举的元件或者物件及其等同，并不排除其他元件或者物件。
图1是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的整体结构示意图，并且图2是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的爆炸示意图。
如图1和图2所示，微流体芯片10包括下壳体11，并且下壳体11可以采用常规注塑工艺，材质为聚碳酸酯(PC，polycarbonate)、聚苯乙烯(PS，polystyrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，polymethyl methacrylat)、环状烯烃共聚物(COC，cyclo olefin copolymer)和环状烯烃聚合物(COP，cyclo olefin polymer)等中的一个或多个塑料材料，最小加工精度在20μm以上。优选地，下壳体11的材质为PC材料。
下壳体11可以为长条形，并且下壳体11可以具有互相垂直的第一方向、第二方向和第三方向，其中，第一方向为长度方向，第二方向为宽度方向，并且第三方向为深度方向。可以理解的是，取决于实际需要，下壳体11也可以为其它任意形状，在此不受限制。
在深度方向上，下壳体11可以具有彼此相对的第一表面和第二表面，其中，位于微流体芯片10内部的第一表面为内表面，并且位于微流体芯片10外部的第二表面为外表面。
图3是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的下壳体的结构示意图。
如图3所示，并且参考图1和图2，下壳体11包括形成在内表面上且互相连通的反应池111、导流槽112以及废液池113，反应池111、导流槽112以及废液池113可以在长度方向上(诸如从右到左)依次设置。
反应池111包括进样端、芯片区111b和出样端，进样端、芯片区111b和出样端可以在长度方向上(诸如从右到左)依次设置，使得反应样本可以依次通过进样端、芯片区111b和出样端。
反应池111的进样端与下面将要描述的形成在上壳体13的外表面上的进样孔131对应，反应样本将从进样孔131进入反应池111的进样端，并且依次通过芯片区111b和出样端。
反应池111的芯片区111b可以是贯穿下壳体11的通孔，通孔的形状和尺寸与下面将要描述的芯片本体12的形状和尺寸适配。
反应池111的出样端与导流槽112连通，导流槽112的宽度可以设置得比较小，从而避免在反应样本进行充分的生化反应之前流入废液池113。另外，导流槽112可以采用斜坡流道结构，使得流体容易流入废液池113而不容易从废液池113回流。
导流槽112与废液池113连通，使得充分反应后的反应样本可以流入废液池113，从而保存废液。
返回到图1和图2，微流体芯片10还包括芯片本体12。参考图3，芯片本体12与反应池111的芯片区111b通过尺寸配合嵌合在芯片区111b。可以理解的是，芯片本体12还可以进一步通过密封胶进行固定。反应样本在通过进样端之后，将在芯片区111b与芯片本体12接触，并且在芯片本体12处进行生化反应。
芯片本体12可以采用光盘注塑工艺，材质为聚碳酸酯(PC，polycarbonate)、聚苯乙烯(PS，polystyrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，polymethyl methacrylat)、环状烯烃共聚物(COC，cyclo olefin copolymer)和环状烯烃聚合物(COP，cyclo olefin polymer)等中的一个或多个塑料材料，最小加工精度在100nm-50μm。芯片本体12也可以采用半导体加工工艺，材质为硅和玻璃等中的一个或多个半导体材料，最小加工精度在100nm-50μm。
返回到图1和图2，微流体芯片10还包括上壳体13，并且上壳体13可以采用常规注塑工艺，材质为聚碳酸酯(PC，polycarbonate)、聚苯乙烯(PS，polystyrene)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，polymethyl methacrylat)、环状烯烃共聚物(COC，cyclo olefin copolymer)和环状烯烃聚合物(COP，cyclo olefin polymer)等中的一个或多个塑料材料，最小加工精度在20μm以上。优选地，上壳体13的材质为PC材料。
上壳体13可以为长条形，并且上壳体13可以具有互相垂直的第一方向、第二方向和第三方向，其中，第一方向为长度方向，第二方向为宽度方向，并且第三方向为深度方向。可以理解的是，取决于实际需要，上壳体13也可以为其它任意形状，在此不受限制。
在深度方向上，上壳体13可以具有彼此相对的第一表面和第二表面，其中，位于微流体芯片10内部的第一表面为内表面，并且位于微流体芯片10外部的第二表面为外表面。
图4是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的上壳体的结构示意图。
如图4所示，并且参考图1和图2，上壳体13包括贯穿上壳体13且与反应池111的进样端对应的进样孔131、贯穿上壳体13且与废液池113对应的透气孔132以及形成在上壳体13的外表面上且与透气孔132连通的排气槽133，进样孔131、透气孔132以及排气槽133可以在长度方向上(诸如从右到左)依次设置。
进样孔131与反应池111的进样端对应，进样孔131与外界的注样器件连接，使得反应样本通过进样孔131进入反应池111的进样端。
透气孔132与废液池113对应，可以释放微流体芯片10内的气压。
排气槽133与透气孔132连通，可以进一步释放微流体芯片10内的气压。
图5是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的侧视图。
如图5所示，下壳体11和上壳体13组装在一起，使得下壳体11的内表面与上壳体13的内表面相对，并且分别在两内表面上朝向彼此延伸的侧面共同包围以形成进样腔体51、反应腔体52和废液腔体53。
可以合理设置进样腔体51、反应腔体52和废液腔体53的深度，以分别限定这些腔体的体积。优选地，进样腔体51和反应腔体52的深度均为500μm，并且两个腔体的总体积为26μL。优选地，相比于进样腔体51和反应腔体52，废液腔体53的深度可以设置得比较大，从而废液腔体53的体积也比较大，以容纳所有的反应样本和分割油。
芯片本体12嵌合在芯片区111b，并且芯片本体12的上表面与进样腔体51的下表面以及废液腔体53之前的导流槽112的下表面齐平，从而进样腔体51的下表面、反应腔体52的下表面以及导流槽112的下表面互相齐平，便于反应流体和分割油的流动。可以理解的是，在导流槽112采用斜坡流道结构的情况下，进样腔体51的下表面以及反应腔体52的下表面彼此齐平。
返回到图1和图2，微流体芯片还包括密封垫14，密封垫14设置在进样孔131上，从而在非加样期间隔绝进样孔131与外界的接触，避免外来物进入微流体芯片10内部而污染微流体芯片10。可以理解的是，密封垫14还可以进一步通过密封胶进行固定。
密封垫14可以为硅胶垫，并且密封垫14的尺寸与进样孔131相适配。优选地，密封垫14的外径为5mm，高度为1.5mm，并且内径为十字刀口结构，以实现较好的密封效果。
继续参考图1和图2，微流体芯片还包括透气膜15，透气膜15设置在透气孔132上，从而隔绝透气孔132与外界的接触，避免外来物进入微流体芯片10内部而污染微流体芯片10。可以理解的是，透气膜15还可以进一步通过密封胶进行固定。
透气膜15可以为硝酸纤维素膜，并且透气膜15的尺寸与透气孔132相适配。
继续参考图1和图2，并且参考图3和图4，上壳体13可以采用透明材料或半透明材料。另外地或替代地，如图5所示，上壳体13的与反应池111的芯片区111b对应的部分可以开设检测窗口134。通过如此设置，可以从上壳体13观测生化反应，并且对芯片本体12进行成像检测。
图6A和图6B分别是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的微孔阵列芯片本体的扫描电镜图。
如图6A和图6B所示，并且参考图5，芯片本体12为微孔阵列芯片本体，并且取决于检测需要，微孔阵列芯片本体可以具有不同的形状和尺寸。优选地，微孔阵列芯片本体为3mm×4mm的长方形芯片本体。优选地，微孔阵列芯片本体为10mm×10mm的正方形芯片本体。
微孔阵列芯片本体包括5000个-1000万个微孔61，微孔61的直径为1μm-120μm，微孔61的深度为1μm-120μm，微孔61之间的中心距为3μm-180μm。
微孔61的形状可以为圆形，并且取决于检测需要，微孔61可以具有不同的形状，例如六边形。在微孔61为非圆形形状的情况下，微孔61的直径可以指微孔61的外接圆的直径。
如图6A所示，微孔阵列芯片本体为3mm×4mm的长方形芯片本体，并且微孔阵列芯片本体包括188000个圆形微孔61，微孔61的直径为4μm，微孔61的深度为4μm，微孔61之间的中心距为8μm。这种微孔阵列芯片本体特别适用于数字ELISA检测。
如图6B所示，微孔阵列芯片本体为10mm×10mm的正方形芯片本体，并且微孔阵列芯片本体包括8800个六边形微孔61，微孔61的外接圆直径为70μm，微孔61的深度为70μm，微孔61之间的中心距为105μm。这种微孔阵列芯片本体特别适用于数字PCR检测。
返回到图3和图4，下壳体11的内表面上设置一个或多个定位孔114，上壳体13的内表面上设置与一个或多个定位孔114相适配的一个或多个定位柱135。通过定位孔114和定位柱135的配合，下壳体11和上壳体13可以彼此定位，从而进样孔131与反应池111的进样端对应，并且透气孔132与废液池113对应，避免因错位而导致进样腔体51、反应腔体52和废液腔体53不再闭合。
优选地，下壳体11的内表面上设置两个定位孔114，并且在长度方向上的两端。相应地，上壳体13的内表面上设置与两个定位孔114相适配的两个定位柱135，并且也在长度方向上的两端。
继续参考图3和图4，下壳体11的内表面上设置围绕反应池111、导流槽112以及废液池113的溢料槽115，上壳体13的内表面上设置围绕进样孔131以及透气孔132且与溢料槽115相适配的焊接线136。通过对焊接线136进行超声焊接或激光焊接，可以将下壳体11和上壳体13焊接在一起，焊接产生的溢料流入溢料槽115，避免流入反应池111、导流槽112以及废液池113。可以合理布置溢料槽115和焊接线136，从而固定焊接的位置和封装的高度。
返回到图1和图2，并且参考图4，排气槽133的远离透气孔132的一端在上壳体13的外表面上延伸，使得上壳体13延伸形成手持部137。排气槽133在长度方向上向外延伸，可以将微流体芯片10内的气体释放到外界，并且形成的手持部137便于使用者操作微流体芯片10。
在本发明的实施例中，微流体芯片将进样腔体、反应腔体和废液腔体集成在一起，结构简单紧凑，成本低，不需要额外的负压泵和废液桶以及连接的接头及流体管路。其次，微流体芯片可以为一次性耗材，反应结束后，含有废液的芯片被存放到特定区域统一处理，防止污染。另外，每个微流体芯片是一个独立的检测通道，用于一个样本的检测，可以选择单个芯片和多个芯片同时工作，检测可靠、灵敏、快速。
图7是根据本发明的一个实施例的微流体芯片的操作方法的流程示意图。
如图7所示，在步骤71，单次或分批地将反应样本加入到进样孔中。取决于检测的类型和内容，反应样本可以不同。例如，对于数字ELISA检测，反应样本可以包括待测蛋白样品分子以及磁珠或微球，对于数字PCR检测，反应样本可以包括待测核酸样品分子和PCR反应试剂。另外，对于数字ELISA检测，反应样本还可以包括荧光底物，荧光底物可以与待测蛋白样品分子以及磁珠或微球单次地一起加入到进样孔中，也可以分批地加入到进样孔中，例如先加入待测蛋白样品分子以及磁珠或微球，再加入荧光底物。可以理解的是，在加样期间也可以对微流体芯片进行离心，产生的离心力转换为液体剪切力，提高加样效率。
在步骤72，对微流体芯片进行离心，使得每次加入的反应样本进入反应池以及芯片区中的芯片本体。在特定的离心条件下(例如，200rpm保持10秒)，离心力将反应样本送入反应池。由于导流槽的约束，流体保持在反应池内。静置特定时间(例如，2分钟)，待反应样本沉降到芯片本体的微孔中。可以理解的是，在静置等候沉降期间也可以对微流体芯片进行离心(例如，200rpm保持20秒)，产生的离心力转换为液体剪切力，提高加样效率。可以理解的是，也可以采用自吸或压力进样等方式，使得每次加入的反应样本进入反应池以及芯片区中的芯片本体。
在步骤73，再次施加离心(例如，600rpm保持10秒)，在该转速下，反应池内多余的反应样本经过斜坡流道结构的导流槽进入废液池，同时芯片本体的微孔内的反应样本保留。离心过程中，废液腔体体积减小，气体压力增大，气压通过透气孔和透气膜释放到微流体芯片外部。
在步骤74，将分割油加入到进样孔中。取决于检测的类型和内容，分割油可以不同。例如，对于数字ELISA检测和数字PCR检测，分割油可以包括粘滞系数高的氟油或者硅油。
在步骤75，对微流体芯片进行离心，使得分割油进入反应池，以分割芯片本体中的反应样本。在特定的离心条件下(例如，200rpm保持10秒)，离心力将分割油送入反应池。疏水性的分割油可以充分浸润芯片表面，进一步去除未落入微孔的反应样本，同时将微孔内的反应样本互相隔离，并且荧光产物难以扩散，单个微孔的热稳定优良。可以理解的是，也可以采用自吸或压力进样等方式，使得分割油进入反应池。
在步骤76，等待芯片本体中的反应样本进行生化反应。取决于检测的类型和内容，等待的时间和所需的生化反应温度不同。例如，对于数字ELISA检测，可以在室温下等待1分钟，并且对于数字PCR检测，可以在95℃下等待15秒，在60℃下等待50秒，并且重复35次。
在步骤77，对芯片本体进行成像检测和数字化分析。利用成像系统来捕获芯片本体的图像，成像系统可以包括汞灯光源、滤光片、物镜和CCD相机等组件。微流体芯片可以固定在移动平台上，移动平台移动微流体芯片，使镜头对准芯片本体的不同位置，拍摄多个区域的图像。在图像拍摄过程中，精确的自动对焦平台可以调整镜头与微孔之间的距离，保证捕获最清晰的图像。可以使用20倍物镜镜头，每张微流体芯片可以拍摄多个视野的图像(例如，对于数字ELISA检测，拍摄35个视野，并且对于数字PCR检测，拍摄256个视野)。对于每个视野的图像，分别获取荧光图像(例如，577nm激发，620nm发射，并且曝光时间600ms)和明场图像(例如，汞灯光源，并且曝光时间50ms)。根据荧光图像和明场图像，进行数字化分析。
微流体芯片可以为一次性耗材，反应结束后，含有废液的芯片被存放到特定区域统一处理，防止污染。可以理解的是，可以将清洗液加入到进样孔中，并且对微流体芯片进行离心，使得反应后的反应样本进入废液池，从而实现对微流体芯片的清洗以及对废液的无害化处理。
在本发明的实施例中，通过选择包括合适的芯片本体的微流体芯片，并且通过加入合适的反应样本，可以操作微流体芯片以实现不同的检测，例如数字ELISA检测和数字PCR检测。
根据本发明的一个实施例，微流体芯片用在数字ELISA检测中，并且根据本发明的一个实施例，微流体芯片用在数字PCR检测中。
虽然通过参照某些优选实施例，已经对本发明进行了图示和描述，但本领域的普通技术人员应该明白，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (12)

1.一种微流体芯片，其特征在于，所述微流体芯片包括：
下壳体，所述下壳体包括形成在所述下壳体的内表面上且互相连通的反应池、导流槽以及废液池；
芯片本体，所述芯片本体设置在所述反应池的芯片区中；
上壳体，所述上壳体包括贯穿所述上壳体且与所述反应池的进样端对应的进样孔、贯穿所述上壳体且与所述废液池对应的透气孔以及形成在所述上壳体的外表面上且与所述透气孔连通的排气槽。
2.根据权利要求1所述的微流体芯片，其特征在于，所述微流体芯片还包括密封垫，所述密封垫设置在所述进样孔上。
3.根据权利要求1所述的微流体芯片，其特征在于，所述微流体芯片还包括透气膜，所述透气膜设置在所述透气孔上。
4.根据权利要求1所述的微流体芯片，其特征在于，所述芯片本体为微孔阵列芯片本体，所述微孔阵列芯片本体包括5000个-1000万个微孔，所述微孔的直径为1μm-120μm，所述微孔的深度为1μm-120μm，所述微孔之间的中心距为3μm-180μm。
5.根据权利要求4所述的微流体芯片，其特征在于，所述微孔阵列芯片本体包括188000个微孔，所述微孔的直径为4μm，所述微孔的深度为4μm，所述微孔之间的中心距为8μm。
6.根据权利要求4所述的微流体芯片，其特征在于，所述微孔阵列芯片本体包括8800个微孔，所述微孔的直径为70μm，所述微孔的深度为70μm，所述微孔之间的中心距为105μm。
7.根据权利要求1所述的微流体芯片，其特征在于，所述下壳体的内表面上设置一个或多个定位孔，所述上壳体的内表面上设置与所述一个或多个定位孔相适配的一个或多个定位柱。
8.根据权利要求1所述的微流体芯片，其特征在于，所述下壳体的内表面上设置围绕所述反应池、所述导流槽以及所述废液池的溢料槽，所述上壳体的内表面上设置围绕所述进样孔以及所述透气孔且与所述溢料槽相适配的焊接线。
9.根据权利要求1所述的微流体芯片，其特征在于，所述排气槽的远离所述透气孔的一端在所述上壳体的外表面上延伸，使得所述上壳体延伸形成手持部。
10.一种根据权利要求1-9中任一项所述的微流体芯片的操作方法，其特征在于，所述操作方法包括：
单次或分批地将反应样本加入到所述进样孔中；
每次加入的所述反应样本通过自吸、离心或压力进样的方式进入所述反应池以及所述芯片区中的所述芯片本体；
对所述微流体芯片进行离心，使得所述反应样本由所述反应池进入所述废液池，同时所述芯片本体中的反应样本保留在其中；
将分割油加入到所述进样孔中；
所述分割油通过自吸、离心或压力进样的方式进入所述反应池，以分割所述芯片本体中的所述反应样本；
等待所述芯片本体中的所述反应样本进行生化反应；
对所述芯片本体进行成像检测和数字化分析。
11.一种根据权利要求1-9中任一项所述的微流体芯片在数字ELISA检测中的用途。
12.一种根据权利要求1-9中任一项所述的微流体芯片在数字PCR检测中的用途。
CN202211183084.8A 2022-09-27 2022-09-27 微流体芯片及其操作方法和用途 Pending CN115624991A (zh)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211183084.8A CN115624991A (zh) 2022-09-27 2022-09-27 微流体芯片及其操作方法和用途
PCT/CN2023/121903 WO2024067667A1 (zh) 2022-09-27 2023-09-27 微流体芯片及其操作方法、数字elisa检测方法和用途

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202211183084.8A CN115624991A (zh) 2022-09-27 2022-09-27 微流体芯片及其操作方法和用途

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN115624991A true CN115624991A (zh) 2023-01-20

Family

ID=84904145

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202211183084.8A Pending CN115624991A (zh) 2022-09-27 2022-09-27 微流体芯片及其操作方法和用途

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN115624991A (zh)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024067667A1 (zh) * 2022-09-27 2024-04-04 格物致和生物科技(北京)有限公司 微流体芯片及其操作方法、数字elisa检测方法和用途

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2024067667A1 (zh) * 2022-09-27 2024-04-04 格物致和生物科技(北京)有限公司 微流体芯片及其操作方法、数字elisa检测方法和用途

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20200094252A1 (en) Microfluidic chip for separating and detecting whole blood sample and detection method thereof
US7186383B2 (en) Miniaturized fluid delivery and analysis system
KR102059004B1 (ko) 통합형 전달 모듈을 구비한 테스트 카트리지
US8323887B2 (en) Miniaturized fluid delivery and analysis system
CN1308681C (zh) 用于流体注射的载片盒
US8018593B2 (en) Integrated nucleic acid analysis
US7999937B1 (en) Microfluidic devices and methods for integrated flow cytometry
TWI409454B (zh) 用於核酸分析之整合微流體系統
CN1950520A (zh) 用干试剂分离dna的方法和装置
KR20120125220A (ko) 마이크로유체 검정 플랫폼
US9675975B2 (en) Gas-based microfluidic devices and operating methods thereof
CN112322453B (zh) 一种用于核酸提取、扩增及检测的微流控芯片
CN111763612A (zh) 一种单细胞基因检测芯片及其制作方法与检测方法
JP4391790B2 (ja) チップの使用方法及び検査チップ
CN113710817A (zh) 用于颗粒捕获系统中泄漏控制的系统和方法
EA032436B1 (ru) Механическая промывка и измерительный прибор для выполнения анализов
CN115624991A (zh) 微流体芯片及其操作方法和用途
CN111282605A (zh) 一种微流控芯片及其使用方法
US20210094033A1 (en) A microfluidic detection device with immobilized biochemical assays, fabrication of same and method of analysing a fluid sample
Stephens et al. Mass-producible microporous silicon membranes for specific leukocyte subset isolation, immunophenotyping, and personalized immunomodulatory drug screening in vitro
EP2847597B1 (en) Functionalized microfluidic device and method
CN115305183A (zh) 集等温扩增和CRISPR/Cas核酸检测于一体的离心式微流控芯片及方法
CN115283026A (zh) 集成式滑动芯片
US11944970B2 (en) Microfluidic detection unit and fluid detection method
KR20110045841A (ko) 세포 기반 주화성 키트 및 이의 제조 방법

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