CN115672423A - 一种离心芯片及微流控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种离心芯片，包括上层芯片、下层芯片、微孔滤膜、底板和粘合层，所述上层芯片、下层芯片和底板依次连接，所述上层芯片和下层芯片之间设置有粘合层；所述上层芯片上设置有进样孔，所述上层芯片底部设有储液槽和第一通道，所述进样孔和第一通道均与储液槽连通；所述下层芯片顶部设置有过滤槽、废液槽和第二通道，所述过滤槽上设置有微孔滤膜，所述微孔滤膜底部的废液槽通过第二通道与废液槽连通，所述下层芯片底部设置底板；所述粘合层上设置有分别与储液槽、第一通道、过滤槽、废液槽和第二通道形状和数量所对应的槽孔。本发明的优点在于，该离心芯片能够缩短检测时间，无需使用专业化设备，降低了使用成本。
Description
技术领域
本发明涉及检测设备技术领域，具体为一种离心芯片及微流控系统。
背景技术
微流控技术指的是在微纳尺度下对液体进行可控化操作以实现一般化学或生物实验室的大部分操作。其优势在于所需样本体积小、通量高、自动化控制等，并作为前沿技术广泛发展并应用于临床实践、食物或环境分析、病毒检测等。离心微流体技术通常能够实现高通量样品分析，且无需人工干预自动操作，无需外部气源和阀门，提高自动化的同时减少了样品的污染。同时流体控制方式简单，成本较低，对液体的pH值和离子浓度不敏感，适合于输送各类生物流体。
目前离心微流控技术应用于一体化核酸提取和扩增检测设备较多，例如公开号为CN114545013A的中国发明专利公开了一种全自动加样仪，通过转动组件驱动离心芯片转动，对样品进行离心，达到提高全自动加样仪实验效率的效果。但是上述设备整体结构复杂，需专业人员操作，不仅检测时间长，而且检测成本还高。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于如何缩短检测时间，降低检测成本。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：
一种离心芯片，包括上层芯片、下层芯片、微孔滤膜、底板和粘合层，所述上层芯片、下层芯片和底板依次连接，所述上层芯片和下层芯片之间设置有粘合层；
所述上层芯片上设置有进样孔，所述上层芯片底部设有储液槽和第一通道，所述进样孔和第一通道均与储液槽连通；
所述下层芯片顶部设置有过滤槽、废液槽和第二通道，所述过滤槽上设置有微孔滤膜，所述微孔滤膜底部的废液槽通过第二通道与废液槽连通，所述下层芯片底部设置底板；
所述粘合层上设置有分别与储液槽、第一通道、过滤槽、废液槽和第二通道形状和数量所对应的槽孔。
采用该离心芯片进行样品的分离富集，无需在离心芯片上进行人工干预即可自动完成过滤过程，动力源无需直接和样品接触，提高自动化的同时减少了样品的污染；只需要将反应后的产物与比色卡进行对比，将肉眼无法直接观测的细菌数量转化为颜色信号，可以直接用人眼观察到实验结果，大大缩短了检测时间，无需使用专业化设备，降低了使用成本。
另外，该离心芯片结构简单、通量高，只需更换不同规格的微孔滤膜便能实现不同目标产物的分离富集。
优选地，所述上层芯片上还设有固定槽。
优选地，所述微孔滤膜与过滤槽之间设有密封圈。
优选地，所述进样孔截面形状为圆形、矩形或三角形。
优选地，所述储液槽截面形状呈扇形。
优选地，所述微孔滤膜的过滤孔经为0.45μm或0.22μm。
优选地，本发明还提供一种采用所述离心芯片的微流控系统，包括离心芯片和离心机，所述离心芯片固定在离心机上，驱动所述离心机，致使所述离心芯片内的微流体流动。
优选地，本发明还提供一种微流控系统的检测方法，包括如下步骤：
步骤1：将样本从进样孔注入至储液槽内；
步骤2：驱动离心机带动离心芯片转动，样本从储液槽内经第一通道流入过滤槽内，并通过微孔滤膜对样本进行过滤致使病原体停留在微孔滤膜上，剩余的废液通过第二通道流入废液槽内收集；
步骤3：将检测液从进样孔注入至储液槽内；
步骤4：驱动离心机带动离心芯片转动，检测液从储液槽内经第一通道流至微孔滤膜上，并对离心芯片加热致使检测液与病原体反应；
步骤5：检测液与病原体反应后，观察微孔滤膜上产物的颜色，与比色卡进行对比，得出检测结果。
优选地，所述步骤2中的离心机转速为500-5000rpm/s，转动时间为20-100秒。
优选地，所述步骤4中的离心机转速为100-3000rpm/s，转动时间为10-60秒。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
采用该离心芯片进行样品的分离富集，无需在离心芯片上进行人工干预即可自动完成过滤过程，动力源无需直接和样品接触，提高自动化的同时减少了样品的污染；只需要将反应后的产物与比色卡进行对比，将肉眼无法直接观测的细菌数量转化为颜色信号，可以直接用人眼观察到实验结果，大大缩短了检测时间，无需使用专业化设备，降低了使用成本。
另外，该离心芯片结构简单、通量高，只需更换不同规格的微孔滤膜3便能实现不同目标产物的分离富集。
附图说明
图1为本发明实施例的一种离心芯片的爆炸图；
图2为本发明实施例上层芯片的结构示意图。
具体实施方式
为便于本领域技术人员理解本发明技术方案，现结合说明书附图对本发明技术方案做进一步的说明。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。
在本申请中，除非另有明确的规定和限定，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一个或者更多个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
参阅图1至图2，本实施例公开了一种离心芯片，包括上层芯片1、下层芯片2、微孔滤膜3、底板4和粘合层5，所述上层芯片1、下层芯片2和底板4依次连接，所述上层芯片1和下层芯片2之间设置有粘合层5。
所述上层芯片1上设置有进样孔11，所述上层芯片1底部设有储液槽12和第一通道13，所述进样孔11和第一通道13均与储液槽12连通，具体的，所述进样孔11截面形状为圆形、矩形或三角形，在本实施例中为圆形，所述储液槽12截面呈扇形。
所述下层芯片2顶部设置有过滤槽21、废液槽22和第二通道23，所述过滤槽21上设置有微孔滤膜3，所述微孔滤膜3与过滤槽21之间设有密封圈6，所述微孔滤膜3底部的废液槽22通过第二通道23与废液槽22连通，所述下层芯片2底部设置底板4。
所述上层芯片1和下层芯片2上设置有固定槽14。
所述微孔滤膜3的过滤孔经为0.45μm或0.22μm，具体根据测试样本的病原体直径决定，保证微孔滤膜3的过滤孔经大于病原体直径。
进一步的，所述上层芯片1、下层芯片2和底板4采用PMMA、PC或PP材质制作而成。
所述粘合层5上设置有分别与储液槽12、第一通道13、过滤槽21、废液槽22和第二通道23形状和数量所对应的槽孔，致使样本和检测液能够从储液槽12经第一通道13进入过滤槽21过滤，其中废液经过微孔滤膜3过滤后通过第二通道23流入废液槽22收集。
本实施例还公开了一种微流控系统，包括离心芯片和离心机，所述离心芯片固定在离心机上，驱动所述离心机，致使所述离心芯片内的微流体流动。
本实施例还公开了一种微流控系统的检测方法，包括如下步骤：
步骤1：将样本从进样孔11注入至储液槽12内；
步骤2：驱动离心机带动离心芯片转动，所述离心机的转速为500-5000rpm/s，转动时间为20-100秒，样本从储液槽12内经第一通道13流入过滤槽21内，并通过微孔滤膜3对样本进行过滤致使病原体停留在微孔滤膜3上，剩余的废液通过第二通道23流入废液槽22内收集；
步骤3：将检测液从进样孔11注入至储液槽12内；
步骤4：驱动离心机带动离心芯片转动，所述离心机的转速为100-3000rpm/s，转动时间为10-60秒，检测液从储液槽12内经第一通道13流至微孔滤膜3上，并对离心芯片加热致使检测液与病原体反应，具体的，对离心芯片过滤槽21部位加热，使温度维持在37℃，加热反应60分钟后停止加热；
步骤5：检测液与病原体反应后，观察微孔滤膜3上产物的颜色，与比色卡进行对比，得出检测结果。
步骤6：对检测结果图像进行拍摄记录，在Image软件中处理图像，得到图像的灰度值。将所得灰度值带入到预先计算出的标准曲线中，即可得到该组样本所对应的细菌浓度，与步骤2中预先记录下的样品浓度进行对比，验证了本方案的可行性与准确性。
采用该离心芯片进行样品的分离富集，无需在离心芯片上进行人工干预即可自动完成过滤过程，动力源无需直接和样品接触，提高自动化的同时减少了样品的污染；只需要将反应后的产物与比色卡进行对比，将肉眼无法直接观测的细菌数量转化为颜色信号，可以直接用人眼观察到实验结果，大大缩短了检测时间，无需使用专业化设备，降低了使用成本。
另外，该离心芯片结构简单、通量高，只需更换不同规格的微孔滤膜3便能实现不同目标产物的分离富集。
对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内，不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。
以上所述实施例仅表示发明的实施方式，本发明的保护范围不仅局限于上述实施例，对于本领域的技术人员来说，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，这些都属于本发明保护范围。
Claims (10)
1.一种离心芯片，其特征在于：包括上层芯片、下层芯片、微孔滤膜、底板和粘合层，所述上层芯片、下层芯片和底板依次连接，所述上层芯片和下层芯片之间设置有粘合层；
所述上层芯片上设置有进样孔，所述上层芯片底部设有储液槽和第一通道，所述进样孔和第一通道均与储液槽连通；
所述下层芯片顶部设置有过滤槽、废液槽和第二通道，所述过滤槽上设置有微孔滤膜，所述微孔滤膜底部的废液槽通过第二通道与废液槽连通，所述下层芯片底部设置底板；
所述粘合层上设置有分别与储液槽、第一通道、过滤槽、废液槽和第二通道形状和数量所对应的槽孔。
2.根据权利要求1所述的一种离心芯片，其特征在于：所述上层芯片上还设有固定槽。
3.根据权利要求1所述的一种离心芯片，其特征在于：所述微孔滤膜与过滤槽之间设有密封圈。
4.根据权利要求1所述的一种离心芯片，其特征在于：所述进样孔截面形状为圆形、矩形或三角形。
5.根据权利要求1所述的一种离心芯片，其特征在于：所述储液槽截面形状呈扇形。
6.根据权利要求1所述的一种离心芯片，其特征在于：所述微孔滤膜的过滤孔经为0.45μm或0.22μm。
7.采用权利要求1-6中任意一项所述离心芯片的微流控系统，其特征在于：包括离心芯片和离心机，所述离心芯片固定在离心机上，驱动所述离心机，致使所述离心芯片内的微流体流动。
8.采用权利要求7中所述的一种微流控系统的检测方法，其特征在于：包括如下步骤：
步骤1：将样本从进样孔注入至储液槽内；
步骤2：驱动离心机带动离心芯片转动，样本从储液槽内经第一通道流入过滤槽内，并通过微孔滤膜对样本进行过滤致使病原体停留在微孔滤膜上，剩余的废液通过第二通道流入废液槽内收集；
步骤3：将检测液从进样孔注入至储液槽内；
步骤4：驱动离心机带动离心芯片转动，检测液从储液槽内经第一通道流至微孔滤膜上，并对离心芯片加热致使检测液与病原体反应；
步骤5：检测液与病原体反应后，观察微孔滤膜上产物的颜色，与比色卡进行对比，得出检测结果。
9.根据权利要求8中所述的一种微流控系统的检测方法，其特征在于：所述步骤2中的离心机转速为500-5000rpm/s，转动时间为20-100秒。
10.根据权利要求8中所述的一种微流控系统的检测方法，其特征在于：所述步骤4中的离心机转速为100-3000rpm/s，转动时间为10-60秒。
Priority Applications (1)
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| CN202211309780.9A CN115672423A (zh) | 2022-10-25 | 2022-10-25 | 一种离心芯片及微流控系统 |
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2022
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