CN115814865A - 微流控芯片与体外诊断分析设备 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微流控芯片与体外诊断分析设备，微流控芯片包括芯片本体、磁珠与抽吸组件。将样本液通过进样口注入到位于首位的预置腔室内，使得样本液在预置腔室内与储存的试剂发生反应，通过磁珠携带反应后的目标物，并借用磁性装置吸附磁珠，移动微流控芯片或磁性装置，使得磁珠携带目标物移动到下一个预置腔室，并最终进入到末尾的预置腔室，在末尾的预置腔室得到目标物，然后通过抽吸组件进行抽吸动作，使得目标物通过第一支流通道进入到样品检测腔室内，便可以在样品检测腔室完成扩增与检测操作。如此可见，能够实现全自动化检测处理，能大大提高检测效率，降低成本。

Description

微流控芯片与体外诊断分析设备

技术领域

本发明涉及医疗器械技术领域，特别是涉及微流控芯片与体外诊断分析设备。

背景技术

体外诊断(In Vitro Diagnosis,IVD)是通过对样本进行检测，获取诊断信息的过程，在人类传染病预防、诊断以及治疗等领域中扮演着重要角色。体外诊断过程通常涉及对样本中的核酸或蛋白质进行提取、纯化、扩增及检测等一系列反应步骤。现有技术中的样本处理和检测，流程复杂，无法对样本进行自动化的处理和检测，整体检测时间长；检测过程对操作人员的要求较高，检测结果的准确性依赖操作人员的专业性。

发明内容

基于此，有必要克服现有技术的缺陷，提供一种微流控芯片与体外诊断分析设备，它能够实现全自动化检测处理，能大大提高检测效率，降低成本。

其技术方案如下：一种微流控芯片，所述微流控芯片包括：

芯片本体，所述芯片本体上设有依次连通设置的至少两个预置腔室，相邻所述预置腔室通过第一连通通道相连通，所述芯片本体上还设有进样口与排气口，所述进样口与所述排气口均和位于首位的所述预置腔室连通；所述芯片本体上还设有样品检测腔室，所述样品检测腔室与位于末尾的所述预置腔室连通；

磁珠与抽吸组件，所述磁珠在磁性装置的作用下在所有所述预置腔室中移动，所述抽吸组件与所述样品检测腔室相连通。

上述的微流控芯片使用时，将样本液通过进样口注入到位于首位的预置腔室内，使得样本液在预置腔室内与储存的试剂发生反应，通过磁珠携带反应后的目标物，并借用磁性装置吸附磁珠，移动微流控芯片或磁性装置，使得磁珠携带目标物移动到下一个预置腔室，并最终进入到末尾的预置腔室，在末尾的预置腔室得到目标物，然后通过抽吸组件进行抽吸动作，使得目标物进入到样品检测腔室内，便可以在样品检测腔室完成扩增与检测操作。如此可见，能够实现全自动化检测处理，能大大提高检测效率，降低成本。

在其中一个实施例中，所述芯片本体的顶面上设有第一导向柱，所述进样口设置于所述第一导向柱内；所述第一导向柱上还设有第一翻盖，所述第一翻盖用于打开或闭合所述进样口。

在其中一个实施例中，所述芯片本体上设有进样通道，所述进样口与所述进样通道的一端相连通，所述进样口位于所述芯片本体的顶面，所述进样通道的另一端与位于首位的所述预置腔室相连通；所述进样通道中设置有滤芯。

在其中一个实施例中，所述芯片本体的顶面上设有第二导向柱，所述排气口设置于所述第二导向柱内；所述第二导向柱上还设有第二翻盖，所述第二翻盖用于打开或闭合所述排气口。

在其中一个实施例中，所述芯片本体上设有排气通道，所述排气口与所述排气通道的一端相连通，所述排气口位于所述芯片本体的顶面，所述排气通道的另一端与位于首位的所述预置腔室的顶部部位相连通；所述排气通道中设有第一防水透气膜。

在其中一个实施例中，所述预置腔室内装设有处理试剂以及位于所述处理试剂上方的矿物油；所述样品检测腔室内装设有检测试剂或者为空置状态。

在其中一个实施例中，至少两个所述预置腔室包括依次连通设置的第一预置腔室、第二预置腔室、第三预置腔室与第四预置腔室；所述第一预置腔室设有预留空间，所述第二预置腔室、所述第三预置腔室与所述第四预置腔室均为充满状态。

在其中一个实施例中，所述芯片本体上还设置有用于控制所述第一连通通道通断的第一开关阀；所述第一开关阀为相变阀、下压阀、扭矩阀或启动阀。

在其中一个实施例中，相邻所述预置腔室之间设有墙板，所述第一连通通道设置于所述墙板的顶部部位，所述第一开关阀为设置于所述第一连通通道的相变阀。

在其中一个实施例中，所述第一连通通道的进样端口壁设有圆滑导向面，所述第一连通通道的出样端口壁设有圆滑导向面。

在其中一个实施例中，所述芯片本体上还设有补压进气口，所述补压进气口与位于末尾的所述预置腔室连通。

在其中一个实施例中，所述芯片本体的顶面上设有第三导向柱，所述补压进气口设置于所述第三导向柱内；所述第三导向柱上还设有第三翻盖，所述第三翻盖用于打开或闭合所述补压进气口。

在其中一个实施例中，所述芯片本体上设有进气通道，所述补压进气口与所述进气通道的一端相连通，所述补压进气口位于所述芯片本体的顶面，所述进气通道的另一端与位于末尾的所述预置腔室相连通。

在其中一个实施例中，位于末尾的所述预置腔室的底部设有内径沿着所述芯片本体的顶面至所述芯片本体的底面的方向上逐渐缩小的渐缩通道；所述样品检测腔室通过第一支流通道与位于末尾的所述预置腔室连通，所述渐缩通道与所述第一支流通道相连通。

在其中一个实施例中，所述芯片本体还设有位于末尾的所述预置腔室与所述样品检测腔室之间的过渡通道、主干通道与第一支流通道，位于末尾的所述预置腔室的底部、所述过渡通道、所述主干通道、所述第一支流通道与所述样品检测腔室依次连通。

在其中一个实施例中，所述芯片本体上还设置有用于控制所述过渡通道通断的第二开关阀；所述第二开关阀为相变阀、下压阀、扭矩阀或启动阀。

在其中一个实施例中，所述第一支流通道、所述样品检测腔室与所述第二支流通道均为多个；多个所述第一支流通道、多个所述第二支流通道均与多个所述样品检测腔室一一对应设置；所有所述第一支流通道均与所述主干通道相连通；所有所述样品检测腔室分别通过第二支流通道与所述抽吸组件相连通。

在其中一个实施例中，所述第一支流通道与所述主干通道呈夹角a设置，夹角a为90°至150°。

在其中一个实施例中，所述第一支流通道包括第一段与第二段；所述主干通道、所述第一段与所述第二段依次连通；所述第一段与所述第二段均与所述主干通道呈夹角设置，所述第一段与所述主干通道的夹角小于所述第二段与所述主干通道的夹角。

在其中一个实施例中，所述主干通道的两侧均设置有若干个所述第一支流通道、若干个所述样品检测腔室与若干个所述第二支流通道；所述主干通道的其中一侧设置的所述第一支流通道、所述样品检测腔室与所述第二支流通道和另一侧设置的所述第一支流通道、所述样品检测腔室与所述第二支流通道关于所述主干通道对称布置。

在其中一个实施例中，所述抽吸组件包括抽真空气囊，所述抽真空气囊设置于所述芯片本体的顶面上，所有所述第二支流通道的另一端均延伸到所述芯片本体的顶面上并与所述抽真空气囊连通。

在其中一个实施例中，所述抽吸组件还包括设置于所述抽真空气囊与所述芯片本体的顶面之间的缓冲过渡件，所述缓冲过渡件设有缓冲腔室，所述缓冲腔室的底部分别与多个所述第二支流通道的另一端相连通，所述缓冲腔室的顶部与所述抽真空气囊相连通。

一种体外诊断分析设备，所述体外诊断分析设备包括所述的微流控芯片，所述体外诊断分析设备还包括磁性装置与检测设备；所述磁性装置用于吸附所述磁珠并移动所述磁珠；所述检测设备与所述样品检测腔室对应设置，用于对所述样品检测腔室内的样本进行光学检测。

上述的微流控芯片，将样本液通过进样口注入到位于首位的预置腔室内，使得样本液在预置腔室内与储存的试剂发生反应，通过磁珠携带反应后的目标物，并借用磁性装置吸附磁珠，移动微流控芯片或磁性装置，使得磁珠携带目标物移动到下一个预置腔室，并最终进入到末尾的预置腔室，在末尾的预置腔室得到目标物，然后通过抽吸组件进行抽吸动作，使得目标物进入到样品检测腔室内，便可以在样品检测腔室完成扩增与检测操作。如此可见，所述微流控芯片能够实现全自动化检测处理，大大提高检测效率，降低成本。

附图说明

构成本申请的一部分的附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例的微流控芯片的其中一视角结构示意图；

图2为本发明一实施例的微流控芯片的另一视角结构示意图；

图3为图2在A-A处的剖视结构图；

图4为图2在B-B处的剖视结构图；

图5为图2在C-C处的剖视结构图；

图6为本发明一实施例的微流控芯片的又一视角结构示意图；

图7为图6在D-D处的剖视结构图；

图8为图6在E-E处的剖视结构图。

10、芯片本体；111、第一预置腔室；112、第二预置腔室；113、第三预置腔室；114、第四预置腔室；1141、渐缩通道；115、第一连通通道；116、第一开关阀；117、墙板；1171、圆滑导向面；118、过渡通道；121、进样口；122、第一导向柱；123、第一翻盖；124、进样通道；125、滤芯；131、排气口；132、第二导向柱；133、第二翻盖；134、排气通道；135、第一防水透气膜；141、第一支流通道；142、样品检测腔室；143、第二支流通道；144、主干通道；15、顶面；16、底面；17、第一薄膜；181、补压进气口；182、第三导向柱；183、第三翻盖；184、进气通道；19、第二薄膜；20、抽吸组件；21、抽真空气囊；22、缓冲过渡件；221、缓冲腔室；222、第三防水透气膜。

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。

参阅图1至图3，图1示出了本发明一实施例的微流控芯片的其中一视角结构示意图，图2示出了本发明一实施例的微流控芯片的另一视角结构示意图，图3示出了图2在A-A处的剖视结构图。本发明一实施例提供的一种微流控芯片，微流控芯片包括芯片本体10、磁珠(图中未示出)与抽吸组件20。芯片本体10上设有依次连通的至少两个预置腔室(例如参阅图3中示意出的第一预置腔室111、第二预置腔室112、第三预置腔室113与第四预置腔室114)，相邻预置腔室通过第一连通通道115相连通。参阅图4，芯片本体10上还设有进样口121与排气口131，进样口121与排气口131均和位于首位的预置腔室(例如参阅图3中的第一预置腔室111)连通。

请参阅图3、图6与图7，图6示出了本发明一实施例的微流控芯片的又一视角结构示意图，图7示出了图6在D-D处的剖视结构图(为了清楚示出流道结构，故省略图7中的剖面线)。芯片本体10上还设有样品检测腔室142，样品检测腔室142与位于末尾的预置腔室(例如参阅图3中的第四预置腔室114)连通。磁珠在磁性装置的作用下能在所有预置腔室中移动。抽吸组件20与样品检测腔室142相连通。

上述的微流控芯片使用时，将样本液通过进样口121注入到位于首位的预置腔室内，使得样本液在预置腔室内与储存的试剂发生反应，通过磁珠携带反应后的目标物，并借用磁性装置吸附磁珠，移动微流控芯片或磁性装置，使得磁珠携带目标物移动到下一个预置腔室，并最终进入到末尾的预置腔室，在末尾的预置腔室得到目标物，然后通过抽吸组件20进行抽吸动作，使得目标物例如通过第一支流通道141进入到样品检测腔室142内，便可以在样品检测腔室142完成扩增与检测操作。如此，所述微流控芯片能够实现全自动化检测处理，能大大提高检测效率，降低成本。

需要说明的是，如图3所示，至少两个预置腔室按照样本处理的先后顺序具体例如是第一预置腔室111、第二预置腔室112、第三预置腔室113与第四预置腔室114，位于首位的预置腔室为第一预置腔室111，位于末尾的预置腔室为第四预置腔室114。

参阅图2至图4，图4示出了图2在B-B处的剖视结构图。进一步地，芯片本体10的顶面15上设有第一导向柱122。进样口121设置于第一导向柱122内。第一导向柱122上还设有第一翻盖123。第一翻盖123用于打开或闭合进样口121。如此，打开第一翻盖123，便可以借助移液枪或滴管将吸取的样本液注入到第一导向柱122的进样口121中，由进样口121通入到预置腔室内。此外，当不需要注入样本液或者注样操作完毕时，通过第一翻盖123闭合进样口121，第一翻盖123紧密地盖合于进样口121，密封性较好。作为一个示例，也可以省略掉第一导向柱122，也就是将进样口121直接形成于芯片本体10的顶面15上。此外，第一翻盖123既可以是可转动地打开设置于第一导向柱122的端面上，也可以是可拆卸地设置于第一导向柱122的端面上，还可以是其它设置方式，在此不进行限定。

需要说明的是，该“第一导向柱122”可以为“芯片本体10的一部分”，即“第一导向柱122”与“芯片本体10的其他部分”一体成型制造；也可以为与“芯片本体10的其他部分”可分离的一个独立构件，即“第一导向柱122”可以独立制造，再与“芯片本体10的其他部分”组合成一个整体。如图4所示，一实施例中，“第一导向柱122”为“芯片本体10”一体成型制造的一部分。

参阅图2与图4，在一个实施例中，芯片本体10上设有进样通道124。进样口121与进样通道124的一端相连通，进样口121位于芯片本体10的顶面15，进样通道124的另一端与位于首位的预置腔室相连通。进样通道124中设置有滤芯125。如此，当将样本液通过进样口121注入，样本液经进样通道124进入到位于首位的预置腔室中，样本液经过滤芯125时，滤芯125对样本液进行过滤处理，可以过滤掉样本液中大体积杂质，实现样本液的物理纯化。

具体而言，为了便于将样本液顺利地通入到预置腔室内，进样通道124的另一端具体例如设置于预置腔室的底部部位。如此，能尽可能地避免出现因为液体的张力作用与预置腔室的内壁容易形成气泡并无法向外排出气泡的不良现象，从而能保证提取效果。当然，作为一个可选的方案，也可以将进样通道124的另一端具体例如设置于预置腔室的中部部位、顶部部位或其它部位，在此不进行限定。

请参阅图2与图4，在一个实施例中，芯片本体10的顶面15上设有第二导向柱132，排气口131设置于第二导向柱132内。第二导向柱132上还设有第二翻盖133，第二翻盖133用于打开或闭合排气口131。如此，在将样本液通过进样口121注入到预置腔室之前，打开第二翻盖133，这样样本液通过进样口121注入到位于首位的预置腔室内的过程中，位于首位的预置腔室内的气体同步通过排气口131向外排放，从而能保证样本液通过进样口121顺利地注入到位于首位的预置腔室内。此外，当不需要注入样本液或者注样操作完毕时，通过第二翻盖133闭合排气口131，第二翻盖133紧密地盖合于排气口131，密封性较好。作为一个示例，也可以省略掉第二导向柱132，也就是将排气口131直接形成于芯片本体10的顶面15上。此外，第二翻盖133既可以是可转动地打开设置于第二导向柱132的端面上，也可以是可拆卸地设置于第二导向柱132的端面上，还可以是其它设置方式，在此不进行限定。

需要说明的是，该“第二导向柱132”可以为“芯片本体10的一部分”，即“第二导向柱132”与“芯片本体10的其他部分”一体成型制造；也可以为与“芯片本体10的其他部分”可分离的一个独立构件，即“第二导向柱132”可以独立制造，再与“芯片本体10的其他部分”组合成一个整体。如图4所示，一实施例中，“第二导向柱132”为“芯片本体10”一体成型制造的一部分。

参阅图2与图4，在一个实施例中，芯片本体10上设有排气通道134。排气口131与排气通道134的一端相连通，排气口131位于芯片本体10的顶面15。排气通道134的另一端与位于首位的预置腔室的顶部部位相连通。排气通道134中设有第一防水透气膜135。如此，排气通道134内的气体能够通过第一防水透气膜135向外排放，从而能维持预置腔室内部的气压平衡，且液体不会随气体流出。此外，第一防水透气膜135能避免水气通过排气通道134进入到预置腔室内。

请参阅图3，在一个实施例中，预置腔室内装设有处理试剂(图中未示出)以及位于处理试剂上方的矿物油(图中未示出)。样品检测腔室142内装设有检测试剂或者为空置状态。如此，矿物油由于密度小于处理试剂，会位于处理试剂的上方，对处理试剂起到密封作用，能避免相邻的预置腔室内的处理试剂相互干扰。此外，降低了微流控芯片对仪器内部机械隔断部件的需求，同时能保证样本处理的效率，进一步降低使用成本。

需要说明的是，至少两个预置腔室内所装设的处理试剂可以相同也可以不同，根据实际情况设置，在此不进行限定，处理试剂例如可以是裂解液与磁珠混合液、第一清洗液、第二清洗液、洗脱液、磁标一抗、酶标二抗或底物发光液等等。

同样地，样品检测腔室142内可以装设检测试剂，检测试剂可以根据实际情况设置，在此不进行限定。检测试剂例如可以是冻干PCR试剂，也可以是其它类型的检测试剂，在此不进行限定，根据实际需求设置即可。样品检测腔室142内还可以根据需求设置为空置状态，即没有装设任何的检测试剂。

请参阅图3，在一个实施例中，至少两个预置腔室包括依次连通设置的第一预置腔室111、第二预置腔室112、第三预置腔室113与第四预置腔室114。第一预置腔室111设有预留空间，第二预置腔室112、第三预置腔室113与第四预置腔室114均为充满状态。如此，由于第一预置腔室111有预留空间，即第一预置腔室111并没有充满处理试剂与矿物油，这样便能为待添加的样本液留出容纳空间，将样本液通过进样口121注入到第一预置腔室111后，样本液在自身重力作用下穿过矿物油与处理试剂相混合。此外，第二预置腔室112、第三预置腔室113与第四预置腔室114均为充满状态，即充满了处理试剂与矿物油。

需要说明的是，当将上述的微流控芯片用于样本的提取、扩增一体化处理和检测时，第一预置腔室111例如装设裂解液与磁珠混合液，第二预置腔室112例如装设第一清洗液，第三预置腔室113例如装设第二清洗液，第四预置腔室114例如装设洗脱液，样品检测腔室142例如装设冻干PCR试剂。当将上述的微流控芯片用于样本化学发光检测时，第一预置腔室111例如装设磁标一抗，第二预置腔室112例如装设酶标二抗，第三预置腔室113例如装设清洗液，第四预置腔室114例如装设底物发光液，样品检测腔室142例如为空置状态。

还需要说明的是，预置腔室不限于是上述的第一预置腔室111、第二预置腔室112、第三预置腔室113与第四预置腔室114，还可以是根据实际需求设置为两个、三个、五个、六个等等，在此不进行限定。

请参阅图3，在一个实施例中，芯片本体10上还设置有用于控制第一连通通道115通断的第一开关阀116。第一开关阀116为相变阀、下压阀、扭矩阀或启动阀。如此，如图3示意出的第一连通通道115为三个，第一开关阀116相应为三个，三个第一开关阀116与三个第一连通通道115一一对应设置。

请参阅图3，在一个实施例中，相邻预置腔室之间设有墙板117，第一连通通道115设置于墙板117的顶部部位，第一开关阀116为设置于第一连通通道115的相变阀。如此，当需要使得磁珠从其中一个预置腔室转移到另一个预置腔室时，通过加热相变阀使得相变阀开启，然后通过磁性装置吸附磁珠将磁珠从预置腔室的底面16移动到预置腔室的顶部部位，接着使得微流控芯片或磁性装置横向移动，便能带动磁珠穿过第一连通通道115移动进入到另一个预置腔室的顶部部位；再将磁性装置挪走或关闭，磁珠失去磁性装置的磁性力，在自身重力作用下便掉落到另一个预置腔室的底部，即完成了将磁珠从其中一个预置腔室转移到另一个预置腔室的操作。

此外，通过相变阀实现磁珠转移通道的隔断和开启，大大减少了微流控芯片需要相对运动的机械性部件，降低了芯片使用成本和过程中漏液的风险。进而减少微流控芯片和配套仪器的复杂度，大大降低了成本。

具体而言，至少两个预置腔室呈一字型排布，如此沿着同一个方向运动，便能实现磁珠在至少两个预置腔室内依次转移，操作较为简便，能简化诊断分析设备的驱动结构。

作为一个示例，相变阀为固液相变阀。固液相变阀具体例如为医用50号石蜡、合成蜡、动物油脂、天然蜡等等，在此不进行限定。当相变阀处于固体形态时隔断第一连通通道115，可以防止运输过程不同预置腔室的处理试剂的相互混合；当相变阀受热后转变为液体形态时，磁珠携带样本能从其中一个预置腔室通过第一连通通道115转移至另一个预置腔室，液体形态的相变阀还能起到润滑剂的作用，便于磁珠通过。

在一个实施例中，第一连通通道115的进样端口壁设有圆滑导向面1171，第一连通通道115的出样端口壁也设有圆滑导向面1171。如此，能便于其中一个预置腔室内的磁珠通过进样端的圆滑导向面1171顺利地进入到第一连通通道115内，也能便于磁珠通过出样端的圆滑导向面1171顺利地进入到另一个预置腔室内。具体而言，圆滑导向面1171为圆弧形面，进样端的直径在沿着磁珠移动方向上逐渐减小，出样端的直径在沿着磁珠移动方向上逐渐增大。

请参阅图3，为了在芯片本体10上设计出至少两个预置腔室与第一连通通道115，在一个实施例中，芯片本体10的顶面15上设置有与至少两个预置腔室与第一连通通道115相对应的第一凹部，以及第一薄膜17。第一薄膜17与第一凹部围合形成至少两个预置腔室与第一连通通道115。具体而言，第一薄膜17具体为厚度例如为100μm的聚碳酸酯薄膜，也可以选用其它材质以及其它厚度的薄膜，在此不进行限定。

请参阅图2与图5，图5示出了图2在C-C处的剖视结构图。在一个实施例中，芯片本体10上还设有补压进气口181，补压进气口181与位于末尾的预置腔室连通。

请参阅图2与图5，在一个实施例中，芯片本体10的顶面15上设有第三导向柱182，补压进气口181设置于第三导向柱182内。第三导向柱182上还设有第三翻盖183，第三翻盖183用于打开或闭合补压进气口181。如此，为了平衡已处理样本液进入到样品检测腔室142内的压力大小，在转移样本液到样品检测腔室142时，使第三翻盖183处于打开状态，末尾的预置腔室通过补压进气口181与外界环境连通，样本液在抽吸装置的作用下从预置腔室转移到样品检测腔室142。当第三翻盖183处于关闭状态时，第三翻盖183能封闭补压进气口181，保证预置腔室的密封性。作为一个示例，也可以省略掉第三导向柱182，也就是将补压进气口181直接形成于芯片本体10的顶面15上。此外，第三翻盖183既可以是可转动地打开设置于第三导向柱182的端面上，也可以是可拆卸地设置于第三导向柱182的端面上，还可以是其它设置方式，在此不进行限定。

需要说明的是，该“第三导向柱182”可以为“芯片本体10的一部分”，即“第三导向柱182”与“芯片本体10的其他部分”一体成型制造；也可以为与“芯片本体10的其他部分”可分离的一个独立构件，即“第三导向柱182”可以独立制造，再与“芯片本体10的其他部分”组合成一个整体。如图5所示，一实施例中，“第三导向柱182”为“芯片本体10”一体成型制造的一部分。

请参阅图2与图5，在一个实施例中，芯片本体10上设有进气通道184，补压进气口181与进气通道184的一端相连通，补压进气口181位于芯片本体10的顶面15，进气通道184的另一端与位于末尾的预置腔室相连通。进一步地，进气通道184的内部设置有第二防水透气膜。

请参阅图3，在一个实施例中，位于末尾的预置腔室的底部设有内径沿着芯片本体10的顶面至芯片本体10的底面的方向上逐渐缩小的渐缩通道1141。样品检测腔室142通过第一支流通道141与位于末尾的预置腔室连通。渐缩通道1141与第一支流通道141相连通。如此，渐缩通道1141能便于位于末尾的预置腔室内的样本液完全地排入到样品检测腔室142内，减少在末尾的预置腔室内的样本液残留量。

请参阅图3与图7，在一个实施例中，芯片本体10还设有位于末尾的预置腔室与样品检测腔室142之间的过渡通道118、主干通道144与第一支流通道141。位于末尾的预置腔室的底部、过渡通道118、主干通道144、第一支流通道141与样品检测腔室142依次相连通。需要说明的是，过渡通道118与主干通道144连成一体，也可以视作同一个通道。

需要说明的是，作为一个示例，过渡通道118沿垂直于其流动方向上的截面为矩形面。更进一步地，矩形面的高度与宽度的比值范围具体例如为1：1～2：1。矩形面可减少摩擦压降，且加工难度低，加工一致性更好；控制高宽比则可以进一步保证流动效果。此外，类似地，第一连通通道115沿垂直于其流动方向上的截面也可以设置为矩形面。

请参阅图3，进一步地，芯片本体10上还设置有用于控制过渡通道118通断的第二开关阀。第二开关阀为相变阀、下压阀、扭矩阀或启动阀。

请参阅图3与图7，进一步地，第一支流通道141、样品检测腔室142均为多个。第一支流通道141与样品检测腔室142一一对应设置。所有第一支流通道141均与主干通道144相连通。所有样品检测腔室142分别通过第二支流通道143与抽吸组件20相连通。

请参阅图3与图7，进一步地，样品检测腔室142的入口处沿着液体的流动方向呈渐扩形状，样品检测腔室142的出口处沿着液体的流动方向呈渐缩形状。

请参阅图3与图7，进一步地，第一支流通道141与主干通道144呈夹角a设置，夹角a为90°至150°。具体而言，夹角a例如为120°、130°、135°、140°等等。如此设置，降低流道的形阻压降，即能减小样本液从主干通道144流动进入到第一支流通道141内的阻力大小，从而能更加容易地将预置腔室内的样本液转移到样品检测腔室142内。

进一步地，第一支流通道141包括第一段与第二段。主干通道、第一段与第二段依次连通。第一段与第二段均与主干通道呈夹角设置，第一段与主干通道的夹角小于第二段与主干通道的夹角。如此，布局更紧凑，减小芯片体积；防止样品检测腔室142内的液体回流到主干通道144。

请参阅图3与图7，进一步地，主干通道144的两侧均设置有若干个第一支流通道141、若干个样品检测腔室142与若干个第二支流通道143，处于同侧的第一支流通道141、样品检测腔室142和第二支流通道143一一对应相连。主干通道144的其中一侧设置的第一支流通道141、样品检测腔室142与第二支流通道143分别和另一侧设置的第一支流通道141、样品检测腔室142与第二支流通道143关于主干通道144对称布置。如此布置，至少具有如下技术效果：能充分利用空间，减小微流控芯片的体积，以及能提高检测效率。

请参阅图6至图8，图8示出了图6在E-E处的剖视结构图。进一步地，多个第二支流通道143的另一端均延伸到芯片本体10的顶面15上。抽吸组件20包括抽真空气囊21。抽真空气囊21设置于芯片本体10的顶面15上，抽真空气囊21分别与多个第二支流通道143的另一端相连通。如此，抽真空气囊21作为驱动源，减少了对微流控芯片对外部驱动泵等元件的需求，进而减少微流控芯片和配套仪器的复杂度，大大降低了成本。

参阅图3、图7与图8，进一步地，抽吸组件20还包括设置于抽真空气囊21与芯片本体10的顶面15之间的缓冲过渡件22。缓冲过渡件22设有缓冲腔室221，缓冲腔室221的底部分别与多个第二支流通道143的另一端相连通，缓冲腔室221的顶部与抽真空气囊21相连通。具体而言，缓冲腔室221的顶部区域设置有第三防水透气膜222。此外，为了保证抽吸效果，多个第二支流通道143的另一端集中设置在一起，这样便能减小缓冲腔室221的开口区域大小，能便于抽真空气囊21作用于各个第二支流通道143，抽吸效果更好。

需要说明的是，该“缓冲过渡件22”可以为“芯片本体10的一部分”，即“缓冲过渡件22”与“芯片本体10的其他部分”一体成型制造；也可以为与“芯片本体10的其他部分”可分离的一个独立构件，即“缓冲过渡件22”可以独立制造，再与“芯片本体10的其他部分”组合成一个整体。如图3所示，一实施例中，“缓冲过渡件22”为“芯片本体10”一体成型制造的一部分。

参阅图3、图7与图8，为了在芯片本体10上设计出过渡通道118、主干通道144、第一支流通道141、样品检测腔室142与第二支流通道143，进一步地，芯片本体10的底面16上设置有与过渡通道118、主干通道144、第一支流通道141、样品检测腔室142以及第二支流通道143相对应的第二凹部，以及第二薄膜19。第二薄膜19与第二凹部围合形成过渡通道118、主干通道144、第一支流通道141、样品检测腔室142与第二支流通道143。具体而言，第二薄膜19具体为厚度例如为100μm的聚碳酸酯薄膜，也可以选用其它材质的薄膜，在此不进行限定。

请参阅图1、图3与图6，需要说明的是，芯片本体10上设置预置腔室的部位的厚度(如图3中D1)大于芯片本体10上设置第一支流通道141、样品检测腔室142与第二支流通道143的部位的厚度(如图3中D2)，这样芯片本体10的整体结构类似于阶梯状，可以在阶梯面上设置抽吸组件20，使得整体体积较小。

请参阅图1至图3，在一个实施例中，一种体外诊断分析设备，体外诊断分析设备包括上述任一实施例的微流控芯片，体外诊断分析设备还包括磁性装置与检测设备。磁性装置用于吸附磁珠并移动所述磁珠。检测设备与样品检测腔室对应设置，用于对样品检测腔室内的样本进行光学检测。

上述的体外诊断分析设备，将样本液通过进样口121注入到位于首位的预置腔室内，使得样本液在预置腔室内与储存的试剂发生反应，通过磁珠携带反应后的目标物，并借用磁性装置吸附磁珠，移动微流控芯片或磁性装置，使得磁珠携带目标物移动到下一个预置腔室，并最终进入到末尾的预置腔室，然后通过抽吸组件20进行抽吸动作，在末尾的预置腔室得到目标物，使得目标物通过第一支流通道141进入到样品检测腔室142内，便可以在样品检测腔室142完成扩增与检测操作。如此可见，能够实现全自动化检测处理，能大大提高检测效率，降低成本。

为了使得本发明更加清楚，下面将以两个具体试验进行详细说明：

试验一

请参阅图1至图3、图7与图8，当将上述的微流控芯片用于样本的提取、扩增一体化处理和检测时，第一预置腔室111例如装设裂解液与磁珠混合液，第二预置腔室112例如装设第一清洗液，第三预置腔室113例如装设第二清洗液，第四预置腔室114例如装设洗脱液，样品检测腔室142例如装设冻干PCR试剂。此外，第一预置腔室111还设置有位于裂解液与磁珠混合液上方的定量体积的液态矿物油，第一预置腔室111处于未充满状态。第二预置腔室112、第三预置腔室113与第四预置腔室114也同样装设有定量体积的液态矿物油，并均为充满状态。使用过程中，使用者使用移液枪或滴管对样本液进行吸取，打开第一翻盖123、第二翻盖133与第三翻盖183，将枪头插入第一导向柱122的进样口121内进行注样。在注样过程中，滤芯125可以过滤掉样本液中大体积杂质，实现样本液的物理纯化。样本液进入第一预置腔室111内，由于密度大于矿物油，因此样本液穿过矿物油进入到第一预置腔室111底部与裂解液和磁珠混匀，随着样本液的注入，矿物油逐渐上升至与芯片本体10的顶面15齐平。其中，磁珠主要是金属氧化物，在其表面修饰羟基、羧基等基团，能实现捕获样本液中的核酸，作为核酸的载体携带核酸一起转移。注样完毕后闭合第一翻盖123与第二翻盖133，保证样本液处理过程中无泄漏，将芯片本体10放置于配套仪器内部指定区域。在样本液的裂解过程中，可通过仪器内部的磁珠混匀装置对液体进行混匀振荡等操作，加快裂解进程。

裂解完毕后，仪器内部位于芯片本体10上方的磁吸附装置将磁珠吸附于芯片顶部，仪器内部加热装置通过加热升温改变第一预置腔室111与第二预置腔室112之间的相变阀的形态，通过移动芯片本体10或磁吸附装置实现携带有核酸的磁珠从第一预置腔室111穿过相变阀和第一连通通道115到达第二预置腔室112顶部。此时，仪器内部位于芯片上方的磁吸附装置远离芯片，携带有核酸的磁珠在重力作用下穿过矿物油下沉至第二预置腔室112底部，关闭仪器内部加热装置，第一预置腔室111与第二预置腔室112之间的相变阀温度降低变为固态，又实现隔断第一预置腔室111与第二预置腔室112的第一连通通道115，避免第二预置腔室112被第一预置腔室111干扰。通过仪器内部的磁珠混匀装置对第二预置腔室112内携带有核酸的磁珠进行混匀振荡等操作，提高清洗效率，能将携带有核酸的磁珠上的杂质去除，避免进入到样品检测腔室142中抑制反应。

待清洗完毕后，使用同样的方式将磁珠穿过第二预置腔室112与第三预置腔室113之间的相变阀和第一连通通道115，使得从第二预置腔室112转移到第三预置腔室113中。在第三预置腔室113中对携带有核酸的磁珠进一步清洗去杂操作。

类似地，使用同样的方式将磁珠穿过第三预置腔室113与第四预置腔室114之间的相变阀和第一连通通道115，使得从第三预置腔室113转移到第四预置腔室114中。在第四预置腔室114中将磁珠表面上的核酸洗脱到洗脱液中，待洗脱完毕后，仪器内部位于芯片本体10上方的磁吸附装置将磁珠吸附在芯片本体10的顶部，仪器位于过渡通道118底部的温控模块开始加热，过渡通道118内的相变阀受热变为液体，抽真空气囊21将过渡通道118内的相变阀转移至缓冲腔室221内，第四预置腔室114中的含有核酸的洗脱液充满主干通道144、第一支流通道141、样品检测腔室142和第二支流通道143，第四预置腔室114中的矿物油液位下降填充于过渡通道118。此时芯片样本形成了油-液-油的封闭系统，通过仪器内部温控装置和光学检测装置实现样品检测腔室142的升降温和荧光信号检测，进而完成实时荧光PCR。

试验二

请参阅图1至图3、图7与图8，当将上述的微流控芯片用于样本化学发光检测时，第一预置腔室111例如装设磁标一抗，第二预置腔室112例如装设酶标二抗，第三预置腔室113例如装设清洗液，第四预置腔室114例如装设底物发光液，样品检测腔室142例如为空置状态。此外，第一预置腔室111还设置有位于磁标一抗上方的定量体积的液态矿物油，第一预置腔室111处于未充满状态。第二预置腔室112、第三预置腔室113与第四预置腔室114也同样装设有定量体积的液态矿物油，并均为充满状态。使用过程中，使用者使用移液枪或滴管对样本液进行吸取，打开第一翻盖123、第二翻盖133与第三翻盖183，将枪头插入第一导向柱122的进样口121内进行注样。在注样过程中，滤芯125可以过滤掉样本液中大体积杂质，实现样本液的物理纯化。样本液进入第一预置腔室111内，由于密度大于矿物油，因此样本液穿过矿物油进入到第一预置腔室111底部与磁标一抗混匀，随着样本液的注入，矿物油逐渐上升至与芯片本体10的顶面15齐平。注样完毕后闭合第一翻盖123与第二翻盖133，将芯片本体10放置于配套仪器内部指定区域。然后，仪器内部的磁珠混匀装置对第一预置腔室111的样本液进行混匀振荡等操作，样本液与磁标一抗发生反应，促进反应过程。

反应完毕后，仪器内部位于芯片上方的磁铁将磁珠吸附于芯片本体10的顶部，仪器内部加热装置通过加热升温改变第一预置腔室111与第二预置腔室112之间的相变阀的形态，通过芯片本体10或磁吸附装置移动实现磁珠从第一预置腔室111穿过相变阀和第一连通通道115到达第二预置腔室112顶部。此时，仪器内部位于芯片上方的磁吸附装置远离，磁珠在重力作用下穿过矿物油下沉至第二预置腔室112底部，关闭仪器内部加热装置，第一预置腔室111与第二预置腔室112之间的相变阀温度降低变为固态，又实现隔断第一预置腔室111与第二预置腔室112的第一连通通道115，避免第二预置腔室112被第一预置腔室111干扰。

通过仪器内部的磁珠混匀装置对第二预置腔室112内的磁珠进行混匀振荡等操作，提高与酶标二抗反应效率。反应结束后，仪器内部使用同样的方式将磁珠依次转移到第三预置腔室113与第四预置腔室114，进而实现清洗以及底物发光与磁珠的作用。仪器位于过渡通道118底部的温控模块开始加热，过渡通道118内的相变阀变为液体，抽真空气囊21将过渡通道118内的相变阀转移至缓冲腔室221，第四预置腔室114中的底物发光液与磁珠充满主干通道144、第一支流通道141、样品检测腔室142和第二支流通道143，第四预置腔室114中的矿物油液位下降填充于过渡通道118。其中，样品检测腔室142可以通过设计实现体积的定量，此时仪器内部光学检测系统工作实现检测过程。

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。

以上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。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。

在本发明中，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；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，除非另有明确的限定。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发明中的具体含义。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

Claims (23)

1.一种微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括：

芯片本体，所述芯片本体上设有依次连通设置的至少两个预置腔室，相邻所述预置腔室通过第一连通通道相连通，所述芯片本体上还设有进样口与排气口，所述进样口与所述排气口均和位于首位的所述预置腔室连通；所述芯片本体上还设有样品检测腔室，所述样品检测腔室与位于末尾的所述预置腔室连通；

磁珠与抽吸组件，所述磁珠在磁性装置的作用下在所有所述预置腔室中移动，所述抽吸组件与所述样品检测腔室相连通。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体的顶面上设有第一导向柱，所述进样口设置于所述第一导向柱内；所述第一导向柱上还设有第一翻盖，所述第一翻盖用于打开或闭合所述进样口。

3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体上设有进样通道，所述进样口与所述进样通道的一端相连通，所述进样口位于所述芯片本体的顶面，所述进样通道的另一端与位于首位的所述预置腔室相连通；所述进样通道中设置有滤芯。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体的顶面上设有第二导向柱，所述排气口设置于所述第二导向柱内；所述第二导向柱上还设有第二翻盖，所述第二翻盖用于打开或闭合所述排气口。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体上设有排气通道，所述排气口与所述排气通道的一端相连通，所述排气口位于所述芯片本体的顶面，所述排气通道的另一端与位于首位的所述预置腔室的顶部部位相连通；所述排气通道中设有第一防水透气膜。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述预置腔室内装设有处理试剂以及位于所述处理试剂上方的矿物油；所述样品检测腔室内装设有检测试剂或者为空置状态。

7.根据权利要求6所述的微流控芯片，其特征在于，至少两个所述预置腔室包括依次连通设置的第一预置腔室、第二预置腔室、第三预置腔室与第四预置腔室；所述第一预置腔室设有预留空间，所述第二预置腔室、所述第三预置腔室与所述第四预置腔室均为充满状态。

8.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体上还设置有用于控制所述第一连通通道通断的第一开关阀；所述第一开关阀为相变阀、下压阀、扭矩阀或启动阀。

9.根据权利要求8所述的微流控芯片，其特征在于，相邻所述预置腔室之间设有墙板，所述第一连通通道设置于所述墙板的顶部部位，所述第一开关阀为设置于所述第一连通通道的相变阀。

10.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一连通通道的进样端口壁设有圆滑导向面，所述第一连通通道的出样端口壁设有圆滑导向面。

11.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体上还设有补压进气口，所述补压进气口与位于末尾的所述预置腔室连通。

12.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体的顶面上设有第三导向柱，所述补压进气口设置于所述第三导向柱内；所述第三导向柱上还设有第三翻盖，所述第三翻盖用于打开或闭合所述补压进气口。

13.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体上设有进气通道，所述补压进气口与所述进气通道的一端相连通，所述补压进气口位于所述芯片本体的顶面，所述进气通道的另一端与位于末尾的所述预置腔室相连通。

14.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，位于末尾的所述预置腔室的底部设有内径沿着所述芯片本体的顶面至所述芯片本体的底面的方向上逐渐缩小的渐缩通道；所述样品检测腔室通过第一支流通道与位于末尾的所述预置腔室连通，所述渐缩通道与所述第一支流通道相连通。

15.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体还设有位于末尾的所述预置腔室与所述样品检测腔室之间的过渡通道、主干通道与第一支流通道，位于末尾的所述预置腔室的底部、所述过渡通道、所述主干通道、所述第一支流通道与所述样品检测腔室依次连通。

16.根据权利要求15所述的微流控芯片，其特征在于，所述芯片本体上还设置有用于控制所述过渡通道通断的第二开关阀；所述第二开关阀为相变阀、下压阀、扭矩阀或启动阀。

17.根据权利要求15所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一支流通道、所述样品检测腔室均为多个；所述第一支流通道与所述样品检测腔室一一对应设置；所有所述第一支流通道均与所述主干通道相连通；所有所述样品检测腔室分别通过第二支流通道与所述抽吸组件相连通。

18.根据权利要求17所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一支流通道与所述主干通道呈夹角a设置，夹角a为90°至150°。

19.根据权利要求18所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一支流通道包括第一段与第二段；所述主干通道、所述第一段与所述第二段依次连通；所述第一段与所述第二段均与所述主干通道呈夹角设置，所述第一段与所述主干通道的夹角小于所述第二段与所述主干通道的夹角。

20.根据权利要求17所述的微流控芯片，其特征在于，所述主干通道的两侧均设置有若干个所述第一支流通道、若干个所述样品检测腔室与若干个所述第二支流通道；所述主干通道的其中一侧设置的所述第一支流通道、所述样品检测腔室与所述第二支流通道和另一侧设置的所述第一支流通道、所述样品检测腔室与所述第二支流通道关于所述主干通道对称布置。

21.根据权利要求17所述的微流控芯片，其特征在于，所述抽吸组件包括抽真空气囊，所述抽真空气囊设置于所述芯片本体的顶面上，所有所述第二支流通道的另一端均延伸到所述芯片本体的顶面上并与所述抽真空气囊连通。

22.根据权利要求21所述的微流控芯片，其特征在于，所述抽吸组件还包括设置于所述抽真空气囊与所述芯片本体的顶面之间的缓冲过渡件，所述缓冲过渡件设有缓冲腔室，所述缓冲腔室的底部分别与多个所述第二支流通道的另一端相连通，所述缓冲腔室的顶部与所述抽真空气囊相连通。

23.一种体外诊断分析设备，其特征在于，所述体外诊断分析设备包括如权利要求1至22任意一项所述的微流控芯片，所述体外诊断分析设备还包括磁性装置与检测设备；所述磁性装置用于吸附并移动所述磁珠；所述检测设备与所述样品检测腔室对应设置，用于对所述样品检测腔室内的样本进行光学检测。

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