CN117233412B - 微流控生化试剂盘及生化检验分析方法 - Google Patents
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Abstract
本申请涉及一种微流控生化试剂盘及生化检验分析方法，涉及生化分析仪器的领域，其包括盘体、盘盖、加样室、稀释液定量腔、样本定量腔、混合室、防回流腔、环形通道、反应室以及环形通道；防回流腔，连通设置在盘体上位于混合室与样本定量腔之间，用于将混合室与样本定量腔连通，且用于阻止混合室内的混合液倒流至样本定量腔内；防倒流组件，安装在反应室与环形通道之间，用于阻止进入反应室内的液体样本夹带该反应室内预装的反应试剂倒流至环形通道内。本申请具有改善反应室之间发生相互污染的问题的效果。
Description
技术领域
本申请涉及生化分析仪器的领域，尤其是涉及一种微流控生化试剂盘及生化检验分析方法。
背景技术
目前，微流控生化试剂盘（Microfluidic Biochemical Assay Plate）是一种用于生化分析的实验平台，结合了微流控技术和生化试剂反应的特性。它通常采用微细加工技术在微型芯片上制作出微小的通道、加样室、混合室和反应室等微结构，将待测液体样本放入试剂盘内后，通过放置于生化分析仪上做旋转离心运动后得到血浆或血清样本。微流控生化试剂盘可以实现对微量样品进行高通量的生化分析，由于其具备快速分析、多重并行分析以及高灵敏度和精确性等众多特点，因此是实验室内最常用的液体分析仪器。
针对上述中的相关技术，发明人认为，在分析一些特殊液体如血液这种样品时，当生化分析仪上做高低速交替混合稀释液与样本时，处于混合室内的液体很有可能在低速时发生倒流并进入到离心模块内，高速时带出离心模块内的部分样本或血细胞进入反应室，影响结果的准确性；另外，现有技术从环形通道至反应室之间一般是同一根管道连接，既负责进液又负责排气，气流容易夹带试剂进入环形通道并进入后面的反应室，这样容易造成反应室之间试剂的交叉污染最终使得测量结果因为试剂污染后不准确。
发明内容
为了改善液体倒流和反应室之间发生相互污染的问题，本申请提供了一种微流控生化试剂盘。
本申请提供的一种微流控生化试剂盘采用如下的技术方案：
一种微流控生化试剂盘，包括：
盘体，形状为圆形；
盘盖，设在盘体上，且所述盘盖上设有加样孔；
加样室，形状为弧形，开设在盘体上，且所述加样室的一端与加样孔相正对；
稀释液定量腔，形状为弧形，开设在盘体上，用于定量稀释液；
样本定量腔，设置在盘体上，用于在离心作用下将测试液体样本的成分离心储存，且与加样室相连通；
混合室，形状为弧形，开设在盘体上，用于混合储存稀释液与离心后的液体样本，且一端与稀释液定量腔相连通、另一端与样本定量腔相连通；
防回流腔，连通设置在盘体上位于混合室与样本定量腔之间，用于将混合室与样本定量腔连通，且用于阻止混合室内的混合液倒流至样本定量腔内；
环形通道，开设在盘体上且与盘体的弧度一致，与混合室相连通，在离心作用下从混合室内甩出的混合液体样本经过所述环形通道进入反应室；
反应室，在盘体上且位于环形通道的周向外围开设有多个，且多个反应室均与环形通道相连通；
防交叉污染组件，安装在反应室与环形通道之间，用于阻止进入反应室内的液体样本夹带该反应室内预装的反应试剂进入环形通道内。
优选的，所述加样室、稀释液定量腔、混合室、环形通道的外形弧度均与盘体的外形弧度一致。
优选的，所述样本离心组件包括：
样本定量分腔，开设在盘体上，且与加样室相连通；
血细胞沉积腔，开设在盘体上，且位于样本定量腔远离加样室的一侧，所述血细胞沉积腔与样本定量腔之间连通设有直线形微型通道。
优选的，所述防回流腔包括：
回形毛细管道，开设在盘体上，且与样本定量腔相连通；
防回流室，开设在盘体上，且连通设置在回形毛细管道上靠近混合室的一侧。
优选的，所述防回流室与混合室之间通过一小段毛细管道相连通。
优选的，所述防交叉污染组件包括：
通气部件，设在盘体上位于反应室的一侧，用于将处于反应室内的气体排出；
防交叉污染部件，设在盘体上且位于反应室与环形通道之间，用于将反应室与环形通道连通且阻止反应室内的液体夹带该反应室内预装试剂倒流至环形通道内。
优选的，所述通气部件包括：
排气通道，开设在盘体上位于贯穿孔与反应室之间，且用于将贯穿孔与反应室相连通；
贯穿孔，贯穿开设在盘体上位于反应室远离排气通道的一侧，且贯穿孔的位置位于反应室与环形通道之间。
优选的，所述防交叉污染部件包括防倒流通道，所述防倒流通道的一端从环形通道的一端延伸并折返连通至反应室背离环形通道的一端。
优选的，所述贯穿孔内设置有分子透气筛。
本申请提供的一种生化检验分析方法采用如下的技术方案：
包括以下步骤：
S1、在生化试剂原液中加入赋形剂，搅拌均匀后将生化试剂滴定成2.0微升/滴-6.0微升/滴的液滴状试剂，在液氮作用下进行速冻；
S2、将速冻后的液滴状生化试剂放入冻干机中冷冻干燥成生化试剂冻干微球，并依次装载于反应室中；
S3、向加样室(3)中加入90-120微升样本，样本为肝素抗凝静脉全血、肝素抗凝末梢全血、肝素抗凝血浆、血清，将微流控生化试剂盘置于生化分析仪上进行测试；
S4、驱使微流控生化试剂盘进行高速旋转，使得稀释后的样本进入装有凝血试剂微球的反应室中；
S5、生化试剂冻干微球溶解，继续启动反应，随着样本中待测物与生化试剂反应，吸光度会发生变化，通过生化分析仪把吸光度变化绘制得到校准曲线，从而计算出当前样本中待测物的浓度。
综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：
1. 当生化分析仪上试剂盘分配反应液时，存在于环形通道内的测试液体会在离心作用下甩到反应室内，现有技术从环形通道至反应室之间一般是同一根管道连接，既负责进液又负责排气，排气过程中气流会夹带试剂进入环形通道并进入后面的反应室，这样容易造成反应室之间试剂的交叉污染最终使得测量结果不准确，而设置在反应室与环形通道之间的防倒流组件能够阻止这一现象发生，使得反应室内的试剂不会产生倒流进入到环形通道内造成污染；
2. 将带有测试液体样本的生化试剂盘放置在生化分析仪上后做离心运动后，当生化分析仪做高低速交替混合稀释液与样本时，处于混合室内的液体很有可能在低速时发生倒流并进入到离心模块内，高速时带出离心模块内的部分样本或血细胞进入反应室，影响结果的准确性，而设置在盘体上位于混合室与样本定量腔之间的防回流腔能够阻止这一现象发生，保证结果准确性。
附图说明
图1是本申请实施例的爆炸结构示意图；
图2是本申请实施例的盘体的结构示意图；
图3是图2中的A部放大图。
图中，1、盘体；12、分子透气筛；2、盘盖；3、加样室；4、稀释液定量腔；5、样本离心组件；51、样本定量腔；52、血细胞沉积腔；6、混合室；7、防回流腔；71、回形毛细管道；72、防回流室；73、毛细管道；8、环形通道；9、反应室；10、防倒流组件；101、通气部件；1011、排气通道；1012、贯穿孔；102、防交叉污染部件；1021、进液通道；1022、横向通道；1023、连通通道。
实施方式
以下结合附图1-附图3，对本申请作进一步详细说明。
一种微流控生化试剂盘，参照图1、2，包括盘体1、盘盖2、加样室3、稀释液定量腔4、样本离心组件5、混合室6、防回流腔7、环形通道8、反应室9以及环形通道8；盘体1的形状为圆形，而盘盖2的形状与盘体1的形状一致，在盘体1的盘面上周向开设有多个定位孔，在盘盖2上对应定位孔的位置设有定位柱，通过定位柱与定位孔的配合，可以将盘盖2盖设在盘体1上，实现闭合；在盘盖2的盖面上开设有加样孔，加样室3开设在盘体1上，且加样室3的一端与加样孔相正对；并且加样室3为弧形，弧度与盘体1的圆周弧度一致。稀释液定量腔4的形状也为与盘体1圆周弧度一致的弧形，稀释液定量腔4开设在盘体1上位于加样室3的一侧且用于定量稀释液；而样本离心组件5设置在盘体1上位于加样室3的尾端处并与加样室3相连通，即加样室3与样本离心组件5之间连通设有微型流道，样本离心组件5用于在离心作用下将测试液体样本的成分离心储存；混合室6也开设在盘体1上，用于混合储存稀释液与离心后的液体样本，且混合室6的一端与稀释液定量腔4相连通、另一端与样本离心组件5相连通，混合室6的形状也为与盘体1圆周弧度一致的弧形；防回流腔7连通设置在盘体1上位于混合室6与样本离心组件5之间，用于将混合室6与样本离心组件5连通，且用于阻止混合室6内的混合液倒流至样本离心组件5内；环形通道8开设在盘体1上且环形通道8的环状弧度与盘体1的弧度一致，环形通道8与混合室6相连通，在离心作用下从混合室6内甩出的混合液体样本经过环形通道8进入反应室9；反应室9在盘体1上且位于环形通道8的周向外围开设有多个，且多个反应室9均与环形通道8相连通；防倒流组件10安装在反应室9与环形通道8之间，用于阻止进入反应室9内的液体样本夹带该反应室9内预装的反应试剂倒流至环形通道8内。
有一些试剂在测试时比较敏感，对测试环境的要求比较高，以血液作为检测液体样本为例，详细阐述一下微流控生化试剂盘的运行原理：若是要对血液进行检测分析时，将血液样本从盘盖2的加样孔处倒入，血液样本会直接储存在加样室3内；接着将装有血液样本以及稀释液的微流控生化试剂盘放置于生化分析仪上进行旋转，即让试剂盘在生化分析仪上做离心运动；在离心运动的过程中，处于加样室3内的血液样本会被甩至样本离心组件5内，样本离心组件5的作用是在离心作用下将血液分离为血清、血浆和血细胞并分开储存，血细胞是生化检测分析中不需要的组分，而血清或血浆则是检测分析中需要保留的组分；随着生化分析仪继续进行离心运动，血清或血浆会从样本离心组件5内进入到混合室6内，同样地处于稀释液定量腔4内的稀释液也会在离心作用下进入到混合室6内，稀释液和血清或血浆在混合室6内均匀混合，才能进行后续的反应；而防回流腔7则是阻止混合室6内的混合液倒流至样本离心组件5内，避免后面带出更多的样本；静置一段时间后，混合液会充满混合室6靠近环形通道8的毛细管；接着继续转动试剂盘，混合液会充斥在环形通道8内，并依次进入到各个反应室9内，最终处于反应室9内的混合液即为我们的试剂测试对象。
结合图1、2，加样室3、稀释液定量腔4、混合室6、环形通道8的外形弧度均与盘体1的外形弧度一致。
参照图2、3，样本离心组件5包括样本定量腔51以及血细胞沉积腔52；样本定量腔51开设在盘体1上靠近加样室3尾端的位置；血细胞沉积腔52开设在盘体1上，且血细胞沉积腔52的位置位于样本定量腔51远离加样室3的一侧，血细胞沉积腔52与样本定量腔51之间连通设有直线形微型通道。
以血液作为检测液体样本为例，在对血液进行分离操作时，生化分析仪带动试剂盘高速旋转，产生离心力，由于血清或血浆和血细胞的密度大小不同，因此在高速旋转的过程中，血液会在离心作用下让血清或血浆和血细胞分离并处于不同的腔室内。即血清或血浆会处于样本定量腔51内，血细胞会处于血细胞沉积腔52内，从而实现对血液进行分离并分开储存的效果。
如图2、3所示，防回流腔7包括回形毛细管道71以及防回流室72；回形毛细管道71开设在盘体1上，且回形毛细管道71用于将防回流室72与样本定量腔51相连通，在本实施例中，回形毛细管道71的一端与样本定量腔51和血细胞沉积腔52之间的直线形微型通道相连通；防回流室72开设在盘体1上，且防回流室72连通设置在回形毛细管道71上靠近混合室6的一侧，即防回流室72与混合室6之间通过一小段毛细管道73相连通。
而在混合室6与样本定量腔51之间的试剂防回流原理为：以血液作为检测液体样本为例，当离心完成后血清或血浆充斥在样本定量腔51内、血细胞会完全充斥在血细胞沉积腔52内，随后静止一段时间，在毛细力作用下血清或血浆将充满回形毛细管道71，在高速离心作用下，离心力大于毛细力，处于回形毛细管道71内的血清或血浆则会依次进入到防回流室72和混合室6内，同时定量后的稀释液也进入混合室6内，随后试剂盘高低速交替旋转混匀液体，处于混合室6内的液体很有可能在低速时发生倒流并进入到样本定量腔51内，高速时带出样本定量腔51内的部分样本或血细胞进入反应室9，影响结果的准确性，而设置在盘体1上位于混合室6与样本定量腔51之间的防回流腔7能够阻止这一现象发生，保证结果准确性。
参照图2、3，防倒流组件10包括通气部件101以及防交叉污染部件102；通气部件101设在盘体1上位于反应室9的一侧，用于将处于反应室9内的气体排出；防交叉污染部件102设在盘体1上且位于反应室9与环形通道8之间，用于将反应室9与环形通道8连通且阻止反应室9内的液体夹带该反应室9内预装试剂倒流至环形通道8内。通气部件101主要是为了将反应室9的腔室以及通道与外界大气连通，这样在做离心运动时，试剂才能正常在各个反应室9以及通道之间都实现充满。
结合图2、3，具体地，通气部件101包括排气通道1011以及贯穿孔1012；排气通道1011开设在盘体1上位于贯穿孔1012与反应室9之间，且用于将贯穿孔1012与反应室9相连通；而贯穿孔1012贯穿开设在盘体1上位于反应室9远离排气通道1011的一侧，且贯穿孔1012的位置位于反应室9与环形通道8之间，贯穿开设指的是在盘体1的厚度方向上将盘体1贯穿；为了阻止反应室9内的试剂从贯穿孔1012处漏出，在贯穿孔1012内设置有分子透气筛12，即可以让气体通过而不让液体通过。防交叉污染部件102包括防倒流通道，防倒流通道的一端从环形通道8的一端延伸并折返连通至反应室9背离环形通道8的一端；具体地，在本实施例中，防倒流通道包括进液通道1021、横向通道1022以及连通通道1023；进液通道1021开设在盘体1上，进液通道1021的一端与环形通道8相连通，且进液通道1021的长度方向与盘体1的直径方向一致；横向通道1022开设在盘体1上位于反应室9远离贯穿孔1012的一侧，横向通道1022与进液通道1021相垂直；连通通道1023开设在盘体1上位于反应室9远离贯穿孔1012的一端，连通通道1023的一端与横向通道1022的一端垂直连通、另一端与反应室9连通；为了使得试剂在防交叉污染部件102内流动时更加顺畅，横向通道1022与进液通道1021以及连通通道1023相连接的位置均为倒角设置，这样试剂在流动时能更加地平滑。
反应室9与环形通道8之间的防倒流原理为：在离心作用下，处于环形通道8内的试剂会先进入到进液通道1021，并且依次通过横向通道1022以及连通通道1023，最后进入到反应室9内，并且让试剂充满在反应室9内，同时反应室9内的气体会经过排气通道1011进入贯穿孔1012内并且释放到外界，贯穿孔1012处与外界通过分子筛连通，该气流不会进入环形通道8或其他反应室9。
一种生化检验分析方法，包括以下步骤：
S1、在生化试剂原液中加入赋形剂，搅拌均匀后将生化试剂滴定成2.0微升/滴-6.0微升/滴的液滴状试剂，在液氮作用下进行速冻；
S2、将速冻后的液滴状生化试剂放入冻干机中冷冻干燥成生化试剂冻干微球，并依次装载于反应室9中；
S3、向加样室3中加入90-120微升样本，样本为肝素抗凝静脉全血、肝素抗凝末梢全血、肝素抗凝血浆、血清，将微流控生化试剂盘置于生化分析仪上进行测试；
S4、驱使微流控生化试剂盘进行高速旋转，使得稀释后的样本进入装有凝血试剂微球的反应室9中；
S5、生化试剂冻干微球溶解，继续启动反应，随着样本中待测物与生化试剂反应，吸光度会发生变化，通过生化分析仪把吸光度变化绘制得到校准曲线，从而计算出当前样本中待测物的浓度。
本申请实施例防止交叉污染的实施原理为：当生化分析仪上试剂盘分配反应液时，存在于环形通道8内的测试液体会在离心作用下甩到反应室9内9，现有技术从环形通道8至反应室9之间一般是同一根管道连接，既负责进液又负责排气，排气过程中气流会夹带试剂进入环形通道8并进入后面的反应室9，这样容易造成各反应室9之间试剂的交叉污染最终使得测量结果不准确，而设置在反应室9与环形通道之间的防倒流组件10将进液通道1021与排气通道1011独立分开，能够阻止排气过程中气流夹带试剂进入环形通道8内这一现象的发生，使得各反应室9完全独立，避免交叉污染。
本具体实施方式的实施例均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，其中相同的零部件用相同的附图标记表示。故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。
Claims (7)
1.一种微流控生化试剂盘，其特征在于，包括：
盘体(1)，形状为圆形；
盘盖(2)，设在盘体(1)上，且所述盘盖(2)上设有加样孔；
加样室(3)，形状为弧形，开设在盘体(1)上，且所述加样室(3)的一端与加样孔相正对；
稀释液定量腔(4)，形状为弧形，开设在盘体(1)上，用于定量稀释液；
样本离心组件（5），设置在盘体(1)上，用于在离心作用下将测试液体样本的成分离心储存，且与加样室(3)相连通；
混合室(6)，形状为弧形，开设在盘体(1)上，用于混合定量的稀释液与离心后的液体样本，且一端与稀释液定量腔(4)相连通、另一端与样本离心组件（5）相连通；
防回流腔(7)，连通设置在盘体(1)上位于混合室(6)与样本离心组件（5）之间，用于将混合室(6)与样本离心组件（5）连通，且用于阻止混合室(6)内的混合液倒流至样本离心组件（5）内；
环形通道(8)，开设在盘体(1)上且与盘体(1)的弧度一致，与混合室(6)相连通，在离心作用下从混合室(6)内甩出的混合液体样本经过所述环形通道(8)进入反应室(9)；
反应室(9)，在盘体(1)上且位于环形通道(8)的周向外围开设有多个，且多个反应室(9)均与环形通道(8)相连通；
防倒流组件(10)，安装在反应室(9)与环形通道(8)之间，用于阻止进入反应室(9)内的液体样本夹带该反应室(9)内预装的反应试剂倒流至环形通道(8)内；
所述防倒流组件(10)包括：
通气部件(101)，设在盘体(1)上位于反应室(9)的一侧，用于将处于反应室(9)内的气体排出；
防交叉污染部件（102），设在盘体(1)上且位于反应室(9)与环形通道(8)之间，用于将反应室(9)与环形通道(8)连通且阻止反应室(9)内的液体夹带该反应室(9)内预装试剂倒流至环形通道(8)内；
所述通气部件(101)包括：
排气通道(1011)，开设在盘体(1)上位于贯穿孔(1012)与反应室(9)之间，且用于将贯穿孔(1012)与反应室(9)相连通；
贯穿孔(1012)，开设在盘体(1)上位于反应室(9)远离排气通道(1011)的一侧，且贯穿孔(1012)的位置位于反应室(9)与环形通道(8)之间；
所述贯穿孔(1012)内设置有分子透气筛(12)。
2.根据权利要求1所述的微流控生化试剂盘，其特征在于，所述加样室(3)、稀释液定量腔(4)、混合室(6)、环形通道(8)的外形弧度均与盘体(1)的外形弧度一致。
3.根据权利要求1所述的微流控生化试剂盘，其特征在于，所述样本离心组件（5）包括：
样本定量分腔(51)，开设在盘体(1)上，且与加样室(3)相连通；
血细胞沉积腔(52)，开设在盘体(1)上，且位于样本定量分腔(51)远离加样室(3)的一侧，所述血细胞沉积腔(52)与样本定量分腔(51)之间连通设有直线形微型通道。
4.根据权利要求3所述的微流控生化试剂盘，其特征在于，所述防回流腔(7)包括：
回形毛细管道(71)，开设在盘体(1)上，且与样本定量分腔(51)相连通；
防回流室(72)，开设在盘体(1)上，且连通设置在回形毛细管道(71)上靠近混合室(6)的一侧。
5.根据权利要求4所述的微流控生化试剂盘，其特征在于，所述防回流室(72)与混合室(6)之间通过一小段毛细管道(73)相连通。
6.根据权利要求1所述的微流控生化试剂盘，其特征在于，所述连通防交叉污染部件（102）包括防倒流通道，所述防倒流通道的一端从环形通道(8)的一端延伸并折返连通至反应室(9)背离环形通道(8)的一端。
7.一种生化检验分析方法，基于权利要求1-6任意一项所述的微流控生化试剂盘实现，其特征在于，包括以下步骤：
S1、在生化试剂原液中加入赋形剂，搅拌均匀后将生化试剂滴定成2.0微升/滴-6.0微升/滴的液滴状试剂，在液氮作用下进行速冻；
S2、将速冻后的液滴状生化试剂放入冻干机中冷冻干燥成生化试剂冻干微球，并依次装载于反应室(9)中；
S3、向加样室(3)中加入90-120微升样本，样本为肝素抗凝静脉全血、肝素抗凝末梢全血、肝素抗凝血浆、血清，将微流控生化试剂盘置于生化分析仪上进行测试；
S4、驱使微流控生化试剂盘进行高速旋转，使得稀释后的样本进入装有凝血试剂微球的反应室(9)中；
S5、生化试剂冻干微球溶解，继续启动反应，随着样本中待测物与生化试剂反应，吸光度会发生变化，通过生化分析仪把吸光度变化绘制得到校准曲线，从而计算出当前样本中待测物的浓度。
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