CN209576718U - 离心式微流控试剂盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种离心式微流控试剂盘，其包括本体和设置在本体上的数个反应模块，所述反应模块的每个包括设置在所述本体内的通过通道而依次相通的加样池、定量池、标记物池、反应池和废液池，所述加样池、所述定量池、所述标记物池、所述反应池和所述废液池被设置为依次远离所述离心式微流控试剂盘的轴心；所述反应模块的每个还包括设置在所述本体表面上并与所述加样池相通的加样孔，以及设置在所述本体表面上并通过气孔通道分别与所述标记物池、所述反应池和所述废液池相通的气孔。本实用新型离心式微流控试剂盘以离心力为主动驱动力，集成样品定量、反应和检测于一体，操作简单，整个检测过程可以全自动化完成，无需专业人员操作。

Description

离心式微流控试剂盘

技术领域

本实用新型属于免疫检测领域，具体涉及一种用于免疫检测的离心式微流控试剂盘。

背景技术

免疫检测技术广泛应用于临床医学诊断、食品安全检测等领域。常用的免疫检测方法有酶联免疫吸附法、化学发光法和免疫层析等。酶联免疫吸附法属于比较传统的免疫检测方法，具有操作复杂、耗时长、试剂消耗量大等缺点。化学发光法多依赖全自动大型设备，使用成本较高。免疫层析具有操作简单、成本低等优点，但是检测通量低。

微流控技术是一种精确控制微尺度流体的技术，目前该技术已成功应用于生物分析领域，如Abaxis的piccolo系列生化分析试剂盘、Biometrix的FilmAraay多重PCR分析仪、Alere和微点生物的免疫检测试剂卡等。这些用于免疫检测的微流控技术，多为被动式微流控，存在着对试剂卡的加工精度要求极高以及不同批次的产品性能较难控制的问题。

实用新型内容

为了克服上述问题，本实用新型提供了一种离心式微流控试剂盘，其特征在于，所述离心式微流控试剂盘包括本体和设置在本体上的数个反应模块，所述反应模块的每个包括设置在所述本体内的通过通道而依次相通的加样池、定量池、标记物池、反应池和废液池，所述加样池、所述定量池、所述标记物池、所述反应池和所述废液池被设置为依次远离所述离心式微流控试剂盘的轴心，以便能够通过离心力让所述加样池内的液体按顺序流过所述定量池、所述标记物池、所述反应池，直至到达所述废液池；所述反应模块的每个还包括设置在所述本体表面上并与所述加样池相通的加样孔，以及设置在所述本体表面上并通过气孔通道分别与所述标记物池、所述反应池和所述废液池相通的气孔。

在一些实施方案中，所述本体由作为上层的盖板层和作为下层的通道层构成，所述加样孔和所述气孔作为设置在所述盖板层上的通孔分别与设置在所述通道层上的所述加样池、所述标记物池、所述反应池和所述废液池相通。

在一些实施方案中，所述加样池的体积为1.5至15mm³，所述定量池的体积为1至10mm³，所标记物池的体积为2至20mm³，所述反应池的体积为2至20mm³，以及所述废液池的体积为5至20mm³。

在一些实施方案中，所述定量池和所述标记物池之间以及所述标记物池和所述反应池之间通过S型通道相连。在一些优选的实施方案中，所述S型通道的内部表面由疏水层构成。在一些优选的实施方案中，所述S型通道的内径为50μm至500μm。

在一些实施方案中，所述反应池和所述废液池之间的通道包括至少一段反S型超细通道，所述反S型超细通道的内径为1μm至10μm。

在一些实施方案中，所述离心式微流控试剂盘还包括设置在所述定量池的入口通道和所述废液池之间的溢流通道，用于在所述定量池已充满液体时多余液体能够被排出至所述废液池。在一些优选的实施方案中，所述溢流通道的内径为20μm至200μm。

在一些实施方案中，所述加样孔的通孔面积为所述加样池面积的1/5至1/2。

本实用新型离心式微流控试剂盘以离心力为主动驱动力，集成样品定量、反应和检测于一体，操作简单，整个检测过程可以全自动化完成，无需专业人员操作。该试剂盘操作灵活，一次检测可同时完成多个反应，既可以是单个样品多个指标，也可以是单个指标多个样本。

附图说明

图1为本实用新型离心式微流控试剂盘盖板层的示意图。

图2为本实用新型离心式微流控试剂盘通道层的示意图。

图3为本实用新型离心式微流控试剂盘通道层上一个反应模块的放大图。

具体实施方式

本实用新型的离心式微流控试剂盘包括本体和设置在本体上的数个反应模块。该本体可以分为上下两层，上层与下层紧密贴合。上层为盖板层，其上设有多组不同功能的通孔；下层为通道层，其上设置有多组不同尺寸和功能的凹槽和通道。凹槽可以包括加样池、定量池、标记物池、反应池和废液池。在这些凹槽之间以及它们与上层的通孔之间可通过各种通道连接。上层的一组通孔和下层的一组凹槽在上下层按对应位置紧密贴合后形成一个反应模块，同时这些凹槽也形成了仅通过各种通道与其它结构保持联系的腔体。这里所命名的“加样池”、“定量池”等只是为了叙述方便和易于理解，并不表示它们必然具有不同的形状或大小。另外，这里将本实用新型的离心式微流控试剂盘分为上下两层，仅是出于方便加工和填充试剂的考虑，并不排除一体成型的结构。

以下结合附图对本实用新型进行进一步说明。

如图1和图2所示，本实用新型的离心式微流控试剂盘主体包括盖板层1(图1)和通道层2(图2)。对于每个反应模块，盖板层1设置有四个通孔，包括加样孔101和三个气孔102；通道层2设置有加样池201、定量池202、标记物池203、反应池204、废液池205、定量池入口通道211、溢流通道212、两个S型通道213、超细通道214、以及三个气孔通道215(参见图3的反应模块放大图，其中仅显示通道层结构)。图2中显示了每个离心式微流控试剂盘包括8个独立的反应模块。然而，显然的是，其也可以例如为2个、3个、6个、10个或更多个反应模块。

盖板层1上的加样孔101，被置于通道层2的加样池201的正上方。加样孔101的通孔面积为加样池201面积的1/5至1/2。盖板层1上的气孔102分别通过气孔通道215与通道层2的标记物池203、反应池204、和废液池205相连。气孔102的通孔内径尺寸为0.5至2mm。

通道层2上的各个结构的深度可以相同，也可以不同，深度尺寸例如为50μm至3mm。

加样池201位于靠近试剂盘轴心221的位置，样品可由加样孔101加至加样池201。加样池201的体积可以为1.5至15mm³。

定量池202的入口通过定量池入口通道211与加样池201相连，出口通过S型通道213与标记物池203相连。定量池202的体积为1至10mm³。S型通道213的内径为50μm至500μm。

标记物池203的入口通过S型通道213与定量池202相连，出口通过S型通道213与反应池204相连。标记物池203的体积为2至20mm³。标记物池203中可预装干燥试剂，该干燥试剂例如为经一定方式(如冻干、超声喷雾干燥等)干燥处理后的抗体偶联标记物。标记物例如为辣根过氧化物酶、碱性磷酸酶、荧光染料、荧光微球、吖啶酯等常用的免疫显色标记物。

反应池204的入口通过S型通道213与标记物池203相连。反应池204的体积为2至20mm³。反应池204的出口与废液池205之间设有一段反S型的超细通道214。该超细通道214用于截留反应池204中预装的捕获试剂(例如，相对较大尺寸的微球)。超细通道214的宽度为1μm至10μm。废液池205用于废液的收集，其体积为5至20mm³。所述捕获试剂可以是具有捕获功能的干燥试剂，例如经一定方式(如冻干、超声喷雾干燥等)干燥处理后的微球偶联物。该微球可以是磁性微球、乳胶微球、二氧化硅微球等生物学常用的微型小球，粒径在15μm至100μm之间。微球表面偶联有捕获分子，例如抗体和包含链霉亲合素在内的蛋白等。偶联方法通常包括羧基、羟基、氨基、甲苯磺酸基等偶联方式，以及物理吸附。这些捕获分子用于将样品中的待测物质捕获至微球表面，然后使用相应的表征方法进行定性或定量分析。

溢流通道212位于定量池入口通道211与废液池205之间，用于将多余样品排至废液池205。溢流通道212的内径为20μm至200μm。

气孔通道215分别位于标记物池203、反应池204和废液池205与盖板层1上的气孔102之间，用于相应腔室进液时泄压通气。气孔通道215的内径为20μm至1mm。

除了S型通道213之外，可对通道层2上的其它结构进行改性处理，例如对液体经过的通道的表面层进行亲水处理，以方便液体在通道中顺畅流动。亲水处理的方法有氧等离子处理、紫外臭氧处理等。S型通道213具有离心力阀门作用，即低离心力时液体无法通过该通道，因此，S型通道213的内表面需要保持其材料本身的疏水性质或者进行疏水处理。例如，在通道层2本身为疏水材料的情况下，可以在对整个反应模块进行亲水处理时，遮挡住S型通道213的表面以防止被亲水改性。

本实用新型的离心式微流控试剂盘可以是圆形、方形或多边形。优选地，其形状为圆形。试剂盘直径为5cm至15cm。

本实用新型的离心式微流控试剂盘的材质可以是环烯烃共聚物(COC)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚苯乙烯(PS)等塑料材料。其中，盖板层1的材料为无色透明的，厚度为0.1至2mm；通道层2的材料颜色可以是透明的，也可以是黑色、白色等不透明颜色，厚度为0.5至4mm。

本实用新型的离心式微流控试剂盘的制作方法可以是机械加工、刻蚀、模具铸造等，优选的方法是通过模具注塑方式制作。

本实用新型的离心式微流控试剂盘的盖板层1与通道层2之间可以采用胶水粘接、超声焊接或者激光焊接等方式连接。

实施例1：PCT(降钙素原)检测试剂盘的制备和使用

本实施例提供可以用于临床医学诊断的的PCT检测试剂盘。参考图1至图3，该试剂盘以透明PS为原料，形状为圆形，直径为12cm，盖板层1厚度为0.5mm，通道层2厚度为1mm，盖板层1和通道层2均以模具注塑的方式制作而成，注塑完成后，使用紫外臭氧清洗仪对通道层2(S型通道213除外)进行亲水处理。

盖板层1的加样孔101的通孔面积为12mm²(约为加样池201面积的1/3)，气孔102的内径均为1.5mm。

除超细通道214外，通道层2的所有结构的深度均为200μm。加样池201的体积为8mm³，定量池202的体积为5mm³，标记物池203的体积为10mm³。标记物池203中预装PCT抗体9E7(杭州华葵生物科技有限公司)与荧光染料DyLight650(Thermo)的连接物，经超声喷雾方法制成干燥试剂。定量池202和标记物池203之间，以及标记物池203和反应池204之间的S型通道213的内径为300μm。

反应池204的体积为10mm³，反应池204与废液池205之间的S型超细通道214的直径和深度均为5μm。反应池204预装PCT抗体8F6(杭州华葵生物科技有限公司)与15μm PS微球(Bangs Laboratories)的连接物，超声喷雾方法制成干燥试剂。

废液池205的体积为20mm³，溢流通道212的直径为200μm，气孔通道215的内径为1mm。

整个检测试剂盘具有8个独立的反应模块，待标记物池203和反应池204中的干燥试剂装载完毕，将盖板层1和通道层2通过超声焊接连接成一个完整的检测试剂盘，该检测试剂盘可同时完成8个PCT血清或血浆样本的检测。

本实用新型离心式微流控试剂盘是以离心力驱动的主动式微流控试剂盘，可以采用ELISA免疫测定基本原理来进行样品测定。通过将干燥状态的标记试剂和捕获试剂分别预置于所述标记物池和反应池内，具有保存方便以及能够同时进行多个反应等优点。

本实用新型离心式微流控试剂盘可以用于临床医学诊断领域，如对人或动物的血浆、血清、尿液等进行全自动化的快速检测。本实用新型免疫检测试剂盘还可以用于食品安全检测领域，如对食品中的有毒有害物质、细菌、病毒等进行快速检测。

本领域技术人员应当理解，可以对本申请中所公开的实施方案的特征进行组合、重新排列等以产生本实用新型范围内的其它实施方案，还可以进行各种其它的改变、省略和添加，而不脱离本实用新型的精神和范围。

Claims (10)

1.一种离心式微流控试剂盘，其特征在于，所述离心式微流控试剂盘包括本体和设置在本体上的数个反应模块，所述反应模块的每个包括设置在所述本体内的通过通道而依次相通的加样池、定量池、标记物池、反应池和废液池，所述加样池、所述定量池、所述标记物池、所述反应池和所述废液池被设置为依次远离所述离心式微流控试剂盘的轴心，以便能够通过离心力让所述加样池内的液体按顺序流过所述定量池、所述标记物池、所述反应池，直至到达所述废液池；所述反应模块的每个还包括设置在所述本体表面上并与所述加样池相通的加样孔，以及设置在所述本体表面上并通过气孔通道分别与所述标记物池、所述反应池和所述废液池相通的气孔。

2.如权利要求1所述的离心式微流控试剂盘，其特征在于，所述本体由作为上层的盖板层和作为下层的通道层构成，所述加样孔和所述气孔作为设置在所述盖板层上的通孔分别与设置在所述通道层上的所述加样池、所述标记物池、所述反应池和所述废液池相通。

3.如权利要求1或2所述的离心式微流控试剂盘，其特征在于，所述加样池的体积为1.5至15mm³，所述定量池的体积为1至10mm³，所标记物池的体积为2至20mm³，所述反应池的体积为2至20mm³，以及所述废液池的体积为5至20mm³。

4.如权利要求1或2所述的离心式微流控试剂盘，其特征在于，所述定量池和所述标记物池之间以及所述标记物池和所述反应池之间通过S型通道相连。

5.如权利要求4所述的离心式微流控试剂盘，其特征在于，所述S型通道的内部表面包括疏水层。

6.如权利要求4所述的离心式微流控试剂盘，其特征在于，所述S型通道的内径为50μm至500μm。

7.如权利要求1或2所述的离心式微流控试剂盘，其特征在于，所述反应池和所述废液池之间的通道包括至少一段反S型超细通道，所述反S型超细通道的内径为1μm至10μm。

8.如权利要求1或2所述的离心式微流控试剂盘，其特征在于，还包括设置在所述定量池的入口通道和所述废液池之间的溢流通道，用于在所述定量池已充满液体时多余液体能够被排出至所述废液池。

9.如权利要求8所述的离心式微流控试剂盘，其特征在于，所述溢流通道的内径为20μm至200μm。

10.如权利要求1或2所述的离心式微流控试剂盘，其特征在于，所述加样孔的通孔面积为所述加样池面积的1/5至1/2。