CN116056792A - 微流体盒 - Google Patents

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阿基夫·特克·古勒
肯·布拉克·塔尔汗
慕达发·通瑟·奥兹图克
胡斯努·肯·多格鲁
迪姆·拉莱·奥兹坎
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Abstract

本发明涉及一種容许以光学系统分析流体生物样本的微流体盒(1)。微流体盒(1)包括主体(2)、至少一个位于主体(2)上的流体入口(3)、至少一条通道(4)从流体入口(3)的一端连接至流体入口(3)并允许流体流过、至少一个第一腔室(5)设置在主体(2)上与通道(4)流体连通、至少一块生物芯片(6)放置在第一腔室(5)内，用以留住流体内的预定成分、和至少一个盖子(7)连接到主体(2)，以水密方式防止通道(4)和外部环境之间流体连通；盖子(7)至少一部分具有透光结构，该部分对应生物芯片(6)。

Description

微流体盒
技术领域
本发明涉及一种容许以光学系统分析流体生物样本的微流体盒。
背景技术
现时，微流体盒已被普遍使用，微流体盒中，一条通道与分析腔室流体连接，传送生物样本，从而对生物样本进行分析；分析腔室中放置一种专门开发的生物芯片，用于留住样本中所含的蛋白质、分子等等需要分析的成分。所述微流体盒自90年代起设计和生产，迄今已有多种设计。然而，观察现有微流体盒技术时，未见有任何技术可将样本进入通道的速度保持在一定水平。由于样本在生物芯片上的流动速度相对较高，生物感测器无法有效地留住样本中的成分，从而使微流体盒的分析无法如预期般准确。此外，现有技术的微流体盒中，盒内采集的样本在分析后被排放到盒外，或会破坏环境卫生。
现有技术中，一份国际专利文献(WO2001045843)涉及一种样本分析盒，包括：具有多条通道的底座、底座上成形的外壳、优选通过生物芯片座放置在外壳内的生物芯片、以及覆盖生物芯片顶部的玻璃。所公开的样本分析盒中，样本首先通过底座上的孔到达生物芯片座，然后到达生物芯片。这样无法控制样本进入生物感测器的速度，使分析样本的准确度降低，生物芯片的性能下降。
现有技术中，一份欧洲专利文献(EP1161989)涉及一种在底座上嵌入生物芯片的样本分析盒。此公开专利不使用任何芯片座，将生物芯片直接嵌入底座上，导致生物芯片的表面活化操作受到限制，使样本分析盒在一些特定应用中未能使用。
因此，需要提供一种微流体盒，能够将样本的流动速度保持在一定水平，并防止完成分析的样本排放到外部环境。
发明内容
本发明的目的是实现一种容许以光学系统分析流体生物样本的微流体盒。
如权利要求1及各权利要求所述，此微流体盒包括主体、至少一个位于主体上的流体入口、至少一条通道从流体入口的一端连接至流体入口并允许流体流过、至少一个第一腔室设置在主体上与通道流体连通、至少一块生物芯片放置在第一腔室内，用以留住流体内的至少一预定成分、和至少一个盖子连接到主体，以水密方式防止通道和外部环境之间流体连通；盖子至少一部分具有透光结构，该部分对应生物芯片；微流控盒还包括至少一个倾斜区域，该倾斜区域从流体入口延伸上升至第一腔室。凭借布置在通道内的倾斜区域，流体在通过倾斜区域时，通过流体入口进入通道的速度降低，因此进入微流体盒的样品流速受到控制，使生物芯片运作得更可靠。
具体实施方式
附图示出本发明的微流体盒如下：
图1是本发明微流体盒一个实施例的立体图。
图2是本发明微流体盒一个实施例的分解立体图。
图3是本发明微流体盒一个实施例的剖视图。
附图中的元件皆配以独立编号如下：
1、微流体盒
2、主体
3、流体入口
4、通道
5、第一腔室
6、生物芯片
7、盖子
8、芯片座
9、第二腔室
10、双面胶带
11、连接孔
12、标签
IR、倾斜区域
LR、平坦区域
微流体盒(1)包括：主体(2)、至少一个位于主体(2)上的流体入口(3)、至少一条通道(4)从流体入口(3)的一端连接至流体入口(3)并允许流体流过、至少一个第一腔室(5)设置在主体(2)上与通道(4)流体连通、至少一块生物芯片(6)放置在第一腔室(5)内，用以留住流体内的预定成分、和至少一个盖子(7)连接到主体(2)，以水密方式防止通道(4)和外部环境之间流体连通；盖子(7)至少一部分具有透光结构，该部分对应生物芯片(6)。使用微流体盒(1)分析样本时，优选为液态形式的流体通过流体入口(3)被送入通道(4)，在通道(4)内前进，灌入第一腔室(5)，接触放置在第一腔室(5)中的生物芯片(6)。流体接触生物芯片(6)时，生物芯片(6)留住预设成分，例如分子和蛋白质。然后，通过显微镜等光学系统检验生物芯片(6)，分析是否留住了该成分，从而进行样本分析。本发明的一个优选实施例中，主体(2)优选为棱柱形，由丙烯酸材料制成。优选地，通道(4)从主体(2)的一端延伸到与该端相对的另一端。由于生物芯片(6)是以显微镜等光学系统检验的，因此在主体(2)上放置盖子(7)时，需特别选择使用什么物料来制成盖子(7)对应生物芯片(6)的该部分，确保不会在光学成像中产生背景图像、不会增加背景信号并降低准确性；盖子(7)该部分优选为COC、BK-7、ITO、或硼硅酸盐制成的玻璃，也可以是聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、或丙烯酸制成的聚合物。本发明的一个实施例中，盖子(7)的厚度范围为0.13mm-0.19mm；而一个更优选的实施例中，其厚度范围为0.13mm-0.16mm。本发明一个优选实施例中，通道(4)的高度，即通道(4)底部与面向主体(2)表面的盖体(7)之间的距离，等于或小于0.07mm；而一个更优选的实施例中，该距离等于35μm±5μm，使光学系统得以进行精确可靠的分析。
本发明的微流体盒(1)中，设置的通道(4)包括至少一个倾斜区域(IR)，该倾斜区域(IR)从流体入口(3)延伸上升至第一腔室(5)。凭借布置在通道(4)内的倾斜区域(IR)，流体在通过倾斜区域(IR)时，通过流体入口(3)进入通道(4)的速度降低，因此进入微流体盒(1)的样本流速受到控制，使生物芯片(6)运作得更可靠。此外，控制通道(4)内流体的流速时，可避免主体(2)和盖子(7)之间因高流速积存压力，从而防止发生泄漏，并防止盖子(7)损坏。
本发明的一个实施例中，通道(4)还包括至少一个平坦区域(LR)，该平坦区域(LR)从倾斜区域(IR)位于流体入口(3)相对侧的一端延伸至水平橫跨第一腔室(5)。通过这种方式，流体流过倾斜区域(IR)，在平坦区域(LR)中展开，在生物芯片(6)上形成更均匀的流动形态，使生物芯片(6)运作更精确。
本发明的一个实施例中，微流体盒(1)还包括至少一个芯片座(8)，放置在第一腔室(5)内，用以固定生物芯片(6)。芯片座(8)为正方形或长方形等几何形状的框架，可将生物芯片(6)放置在中心位置。生物芯片(6)经由芯片座(8)放置在第一腔室(5)内，而不是直接放置到第一腔室(5)中，从而无需限制生物芯片(6)表面的动作操作，安装方便。
本发明的一个实施例中，微流体盒(1)还包括至少一个流体出口(附图未标示)，设置在主体(2)上，与通道(4)流体连通，使通过第一腔室(5)的流体从主体(2)排出。本发明的优选实施例中，流体出口位于一个表面上，该表面与主体(2)上设有流体入口(3)的表面相对。因此，流体经过流体入口(3)进入通道(4)，再经过第一腔室(5)后，通过流体出口从主体(2)排出。
本发明的一个实施例中，微流体盒(1)还包括至少一个第二腔室(9)，设置在主体(2)上，与通道(4)流体连通，容许一定数量从第一腔室(5)流过的流体积聚。该实施例中，流体通过第一腔室(5)，当中至少一部分在第二腔室(9)内积聚，以免排出主体(2)，从而避免微流体盒(1)影响外界的卫生水平。
本发明的一个实施例中，微流体盒(1)还包括至少一种吸收材料(附图未示出)，设置在第二腔室(9)内，其结构适用于吸收进入第二腔室(9)的流体。通过这种方式，第二腔室(9)的内部容积不需要增加，因此也不增加主体(2)和微流体盒(1)的尺寸；进入第二腔室(9)内部的一部分流体被吸收材料所吸收，因此，第二腔室(9)和吸收材料可留住更多的流体。
本发明的一个实施例中，盖子(7)与主体(2)采用粘合胶材料连接，使通道(4)流体密封。
本发明的一个优选实施例中，盖子(7)以双面胶带(10)连接到主体(2)，该双面胶带的其一个表面粘附到盖子(7)，另一个表面粘附到主体(2)。使用双面胶带(10)在组装过程中节省了劳动力和组装时间。
本发明的一个优选实施例中，盖子(7)使用至少一种流体胶水连接到主体(2)，牢固连接盖子(7)和主体(2)。
盖子(7)与主体(2)通过流体胶水连接的实施例中，主体(2)包括至少一个凹槽(附图未示出)，盛载着流体胶水。优选地，所述凹槽在主体(2)上延伸，更具体为在面向盖子(7)的主体(2)表面上延伸，围绕着通道(4)。该实施例中，在主体(2)和盖子(7)粘合前，添加流体胶水至所述凹槽，然后将盖子(7)压到主体(2)上互相连接。这样胶水不会在粘合盖子(7)和主体(2)期间漏到通道(4)中，防止通道(4)内形成气泡。
在本发明的一个实施例中，微流体盒(1)还包括至少一个出胶通道(附图未示出)，与凹槽流体连通并从凹槽延伸至主体(2)内部。当过量胶水供应至凹槽时，过量的胶水进入出胶通道，防止通道(4)内形成气泡，从而防止分析过程中光学成像的精确性受到破坏。此外，所述出胶通道还将凹槽内的胶水水平保持在预定量，从而防止不同的微流体盒(1)使用了不同量的胶水，使盖子(7)和生物芯片(6)之间始终保持一致距离。因此，用不同微流体盒(1)分析样本亦可以实现相同的分析精度。
本发明的一个优选实施例中，微流体盒(1)还包括至少一个设置在主体(2)上的连接孔(11)，用于连接主体(2)与进行样本分析的光学系统。主体(2)上设置的连接孔(11)，使所述微流体盒(1)得以安放在显微镜等光学系统中为微流体盒(1)提供的空间，使样品分析的表现更准确。本发明的一个实施例中，主体(2)包含多个连接孔(11)，主体(2)上至少一个连接孔(11)相对于其他连接孔(11)位置不对称地偏移，防止主体(2)安装到光学系统错误位置，从而防止分析出现错误。
在本发明的一个实施例中，微流体盒(1)还包括至少一个标签(12)，设置在主体(2)上，至少记录了一道待输入主体(2)的样本的明确信息。本发明的一个实施例中，所述样本信息可以打印在标签(12)上，另一可选实施例中，也可以是条码、方码等代码形式，可以通过电子设备读取，以防混淆微流体盒(1)分析的各个样本。
本发明还涉及一种组装上述类型的微流体盒(1)的方法，包括以下步骤：
-提供主体(2)，其包括至少一个流体入口(3)、至少一个通道(4)和至少一个形成为通孔的第一腔室(5)；
-连接至少一个盖子(7)与主体(2)；
-将至少一块生物芯片(6)安装到芯片座(8)；及
-将安装了生物芯片(6)的芯片座(8)由第一腔室(5)非面向盖子(7)的开口插入主体(2)，连接到主体(2)。
本发明的微流体盒(1)组装方法中，盖子(7)通过至少一种粘合胶与主体(2)连接。本发明的一个优选实施例中，使用双面胶带(10)粘合盖子(7)与主体(2)，该双面胶带一个表面粘附到盖子(7)，另一个表面粘附到主体(2)。本发明的实施例还包括至少一个对应预定区域的导向件，该预定区域中，至少主体(2)或盖子(7)其一会放置双面胶带(10)，以准确放置双面胶带(10)。这样可防止组装期间双面胶带(10)被放置在错误位置，即使没有经验的人也可以放置双面胶带(10)。本发明的另一个实施例中，盖子(7)通过使用液体胶水固定到主体(2)。在这个实施例中，将液体胶水填充到主体(2)上延伸的凹槽，并且将盖子(7)压到主体(2)上，连接盖子(7)和主体(2)。
本发明微流体盒(1)的组装方法中，生物芯片(6)通过至少一种粘合胶与芯片座(8)连接。本发明的一个优选实施例中，使用液体胶水连接生物芯片(6)和芯片座(8)。本发明的一个替代实施例中，使用双面胶带(10)连接生物芯片(6)和芯片座(8)。本发明的实施例还包括至少一个对应预定区域的导向件，该预定区域中，至少生物芯片(6)或芯片座(8)其一会放置双面胶带(10)，以准确放置双面胶带(10)。这样可防止组装期间双面胶带(10)被放置在错误位置，即使没有经验的人也可以放置双面胶带(10)。
本发明微流体盒(1)的组装方法中，安装了生物芯片(6)的芯片座(8)从第一腔室(5)面朝盖子(7)一面相对的另一表面插入主体(2)。第一腔室(5)形成为通孔，一体的生物芯片(6)与芯片座(8)优选地通过粘合胶连接到主体(2)。本发明的一个优选实施例中，将芯片座(8)固定到主体(2)、以及进一步地，将生物芯片(6)固定到芯片座(8)、然后将具有生物芯片(6)的芯片座(8)连接到主体(2)，以上程序均由技术人员等相关人员在微流体盒(1)处向通道输入样本的地方进行。本实施例中，将双面胶带(10)其中一面固定在芯片座(8)上，芯片座(8)上固定安装了生物芯片(6)，芯片座(8)穿过第一腔室(5)的对应开口。芯片座(8)上的双面胶带(10)另一面被固定到主体(2)上，以固定芯片座(8)，从而使生物芯片(6)置于主体(2)，微流体盒(1)准备就绪。输入样本至微流体盒(1)前，将芯片座(8)安装到主体(2)，实现了物流优势，运输生物芯片(6)时更安全，暴露损坏的风险减到最小。此外，由于生物芯片(6)结构会受温度影响，本发明可以保持生物芯片(6)在一定的温度范围内，消除携带和存储过程中损坏的风险。
微流体盒(1)中通道(4)入口部分布置的倾斜区域(IR)减慢了流体从流体入口(3)输入至通道(4)的流速，使生物芯片(6)发挥最佳效能，因此提供可靠的外部光学系统样本分析。此外，通过将通道(4)内流体的流速保持在一定水平，可防止高流速损坏盖子(7)或盖子(7)和主体(2)之间流体密封的状态(4)。此外，通过微流体盒(1)主体(2)上的第二腔室(9)及其中的吸收材料积聚样本，防止大部分用于分析过程的样本从主体(2)排出，避免微流控盒(1)影响周围环境卫生。
本发明的权利要求不限于本文公开的示例，在以上基本概念的范围内可以开发本发明微流体盒(1)的各种实施例。

Claims (17)

1.微流体盒(1)，包括；主体(2)、至少一个位于主体(2)上的流体入口(3)、至少一条通道(4)从流体入口(3)的一端连接至流体入口(3)并允许流体流过、至少一个第一腔室(5)设置在主体(2)上与通道(4)流体连通、至少一块生物芯片(6)放置在第一腔室(5)内，用以留住流体内的预定成分、和至少一个盖子(7)连接到主体(2)，以水密方式防止通道(4)和外部环境之间流体连通；盖子(7)至少一部分具有透光结构，该部分对应生物芯片(6)，其特征在于：通道(4)包括至少一个倾斜区域(IR)，该倾斜区域(IR)从流体入口(3)延伸上升至第一腔室(5)。
2.如权利要求1所述的微流体盒(1)，其特征在于：通道(4)还包括至少一个平坦区域(LR)，该平坦区域(LR)从倾斜区域(IR)位于流体入口(3)相对侧的一端延伸至水平橫跨第一腔室(5)。
3.如权利要求1或2所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一个芯片座(8)，放置在第一腔室(5)内，用以固定生物芯片(6)。
4.如以上任一权利要求所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一个流体出口，设置在主体(2)上，与通道(4)流体连通，使通过第一腔室(5)的流体从主体(2)排出。
5.如以上任一权利要求所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一个第二腔室(9)，设置在主体(2)上，与通道(4)流体连通，容许至少一部分从第一腔室(5)流过的流体积聚。
6.如权利要求5所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一种吸收材料，设置在第二腔室(9)内，其结构适用于吸收进入第二腔室(9)的流体。
7.如以上任一权利要求所述的微流体盒(1)，其特征在于：盖子(7)与主体(2)采用粘合胶材料连接。
8.如权利要求7所述的微流体盒(1)，其特征在于：盖子(7)以双面胶带(10)连接到主体(2)，该双面胶带的其一个表面粘附到盖子(7)，另一个表面粘附到主体(2)。
9.如权利要求7所述的微流体盒(1)，其特征在于：盖子(7)使用至少一种流体胶水连接到主体(2)。
10.如权利要求9所述的微流体盒(1)，其特征在于：主体(2)包括至少一个凹槽，盛载着流体胶水。
11.如权利要求10所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一个出胶通道，与凹槽流体连通并从凹槽延伸至主体(2)内部。
12.如以上任一权利要求所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一个设置在主体(2)上的连接孔(11)，用于连接主体(2)与进行样品分析的光学系统。
13.如以上任一权利要求所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一个标签(12)，设置在主体(2)上，并且记载至少一道待输入主体(2)的样本的明确信息。
14.一种组装以上任一权利要求所述微流体盒(1)的方法，其特征在于：包括以下步骤：
提供主体(2)，其包括至少一个流体入口(3)、至少一个通道(4)和至少一个形成为通孔的第一腔室(5)；
连接至少一个盖子(7)与主体(2)；
将至少一块生物芯片(6)安装到芯片座(8)；及
将安装了生物芯片(6)的芯片座(8)由第一腔室(5)非面向盖子(7)的开口插入主体(2)，连接到主体(2)。
15.如权利要求14所述的一种组装方法，其特征在于：盖子(7)通过至少一种粘合胶与主体(2)连接。
16.如权利要求14或15所述的一种组装方法，其特征在于：生物芯片(6)通过至少一种粘合胶与芯片座(8)连接。
17.如权利要求14至16任一所述的一种组装方法，其特征在于：安装了生物芯片(6)的芯片座(8)从第一腔室(5)面朝盖子(7)一面相对的另一表面插入主体(2)；第一腔室(5)形成为通孔，安装了生物芯片(6)的芯片座(8)通过粘合胶连接到主体(2)。
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