CN210427608U

CN210427608U - 一种片上实验室

Info

Publication number: CN210427608U
Application number: CN201921079364.8U
Authority: CN
Inventors: 谢维芬
Original assignee: Shenzhen Jinmailong Electronic Technology Co ltd
Current assignee: Shenzhen Jinmailong Electronic Technology Co ltd
Priority date: 2019-07-10
Filing date: 2019-07-10
Publication date: 2020-04-28
Anticipated expiration: 2029-07-10

Abstract

本实用新型公开的片上实验室包括样本入口、反应区以及废液池，所述反应区的入口通过流道与所述样本入口连接，所述反应区的出口通过流道与所述废液池连接；所述反应区包括依次连通的至少两个反应器，所述反应区的入口和出口分别通过流道与第一泵体连接，所述第一泵体在泵头的驱动下驱动流道内的液体在所述至少两个反应器中循环流动，其中，不同的反应器内表面附着不同的反应物。这样，第一泵体在泵头的驱动下能够驱动流道内的液体在所述反应区的至少两个反应器中循环流动，样本在反应区与每个反应器多次接触，每个反应器均能与流道内的样本充分接触，从而能够减小片上实验室多项检测时的样本量。

Description

一种片上实验室

技术领域

本实用新型涉及测试技术领域，尤其涉及一种片上实验室。

背景技术

片上实验室技术是把生物、化学、医学分析过程的样本制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。

目前，一份样本通常只能用于一项检测，当需要进行多项检测时，则需要获取多份样本分别进行检测。然而，大量取样可能对标的造成影响，某些情况甚至无法大量获取样本。

可见，现有技术中，如何减小片上实验室多项检测时的样本量成为亟待解决的技术问题。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型提出一种片上实验室，以解决上述技术问题。

首先，为实现上述目的，本实用新型提出一种片上实验室，所述片上实验室包括：

样本入口、反应区以及废液池，所述反应区的入口通过流道与所述样本入口连接，所述反应区的出口通过流道与所述废液池连接；

所述反应区包括依次连通的至少两个反应器，所述反应区的入口和出口分别通过流道与第一泵体连接，所述第一泵体在泵头的驱动下驱动流道内的液体在所述至少两个反应器中循环流动，其中，不同的反应器内表面附着不同的反应物。

可选地，所述片上实验室还包括试剂区，所述试剂区通过流道与所述反应区的入口连接；

所述试剂区包括至少三个试剂包，每个试剂包与所述反应区的入口之间均设置有阀门，当其中一个阀门开启时，该阀门对应的试剂包中的液体在外力挤压下流入所述反应区的入口。

可选地，所述样本入口与所述反应区的入口之间设置有前处理区，所述前处理区用于对样本进行前处理；

所述前处理区包括设置在所述样本入口与所述反应区的入口之间的过滤器。

可选地，所述前处理区还包括设置在所述过滤器与所述反应区的入口之间的第一分离器，所述第一分离器用于去除掺杂在样本中的气泡。

可选地，所述前处理区还包括设置在所述样本入口与所述过滤器之间的第二泵体，所述第二泵体在泵头的驱动下向所述样本入口与所述过滤器之间的流道供应空气，用于挤压流道内的样本向所述过滤器方向流动。

可选地，所述前处理区还包括预设容量的毛细采血管，所述样本入口为所述毛细采血管的采血端口。

可选地，所述片上实验室还包括盖体，所述盖体用于在样本注入所述样本入口之后封闭所述样本入口。

可选地，所述废液池的出口设置有第二分离器，所述第二分离器用于排出所述废液池的气泡。

可选地，所述片上实验室还包括牵引卡位，所述牵引卡位用于实现所述片上实验室与一检测装置之间的卡位连接。

可选地，相邻的两个试剂包之间设置有第一止回阀，所述前处理区与所述反应区的入口之间设置有第二止回阀，所述第一泵体与所述反应区的入口之间设置有第三止回阀。

可选地，所述流道内壁经过表面亲水处理。

相较于现有技术，本实用新型所提出的片上实验室包括样本入口、反应区以及废液池，所述反应区的入口通过流道与所述样本入口连接，所述反应区的出口通过流道与所述废液池连接；所述反应区包括依次连通的至少两个反应器，所述反应区的入口和出口分别通过流道与第一泵体连接，所述第一泵体在泵头的驱动下驱动流道内的液体在所述至少两个反应器中循环流动，其中，不同的反应器内表面附着不同的反应物。这样，本实用新型提供的片上实验室设置与反应区的入口以及出口连接的第一泵体，在泵头的驱动下能够驱动流道内的液体在所述反应区的至少两个反应器中循环流动，每个反应器均能与流道内的样本充分接触，从而能够减小片上实验室多项检测时的样本量。

附图说明

图1是本实用新型实施例提供的一种片上实验室的连接示意图。

本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。

请参阅图1，图1是本实用新型实施例提供的一种片上实验室的连接示意图，如图1所示，片上实验室100包括样本入口10、反应区30以及废液池40，所述反应区30的入口通过流道50与所述样本入口10连接，所述反应区30的出口通过流道50与所述废液池40连接。

所述反应区30包括依次连通的至少两个反应器31，即所述至少两个反应器31相互串联，所述反应区30的入口和出口分别通过流道50与第一泵体32连接，所述第一泵体32在泵头的驱动下驱动流道50内的液体在所述至少两个反应器31中循环流动。其中，不同的反应器31内表面附着不同的反应物，用于进行不同项目的检测。所述至少两个反应器31的数量可以根据检测需要设定，本实施例中，所述至少两个反应器31的数量可以设置为6个，例如图1中的31A、31B、31C、31D、31E、31F。反应器31内通道可以为“S”形，本实用新型实施例中，所述反应器31可以通过热压贴膜工艺制作而成。

所述废液池40用于收集废液，例如液体在所述反应区30内反应之后，会流入所述废液池40中。本实施例中，所述废液池40内的通道为直径为不大于3毫米的蛇形结构。

本实用新型一些实施例中，可以利用其它设备对样本进行前处理，然后直接将经过前处理后的样本注入所述样本入口10，本实用新型其他实施例中，所述片上实验室100也可以包括前处理区60，所述前处理区60对样本进行前处理。举例而言，当样本为全血，需要的检测样本为血浆时，若所述片上实验室100不包括所述前处理区60，可以将采集到的全血在实验室进行分离，然后将分离得到的血浆注入所述样本入口10。若所述片上实验室100包括所述前处理区60，可以直接将采集的全血注入所述样本入口10，由所述前处理区60对采集到的全血进行前处理。

本实用新型一些实施例中，所述片上实验室100还可以包括试剂入口，所述试剂入口与所述反应区30的入口通过流道连接，检测者可以通过所述试剂入口向所述反应区30注入反应需要的试剂。所述片上实验室100也可以包括试剂区，所述试剂区中预先灌注有反应所需要的试剂。

本实用新型实施例中，所述片上实验室包括样本入口、反应区以及废液池，所述反应区的入口通过流道与所述样本入口连接，所述反应区的出口通过流道与所述废液池连接；所述反应区包括依次连通的至少两个反应器，所述反应区的入口和出口分别通过流道与第一泵体连接，所述第一泵体在泵头的驱动下驱动流道内的液体在所述至少两个反应器中循环流动，其中，不同的反应器内表面附着不同的反应物。这样，本实用新型提供的片上实验室设置与反应区的入口以及出口连接的第一泵体，在泵头的驱动下能够驱动流道内的液体在所述反应区的至少两个反应器中循环流动，每个反应器均能与流道内的样本充分接触，从而能够减小片上实验室多项检测时的样本量。

该实施例中，所述片上实验室100还包括试剂区20，所述试剂区20通过流道与所述反应区30的入口连接。所述试剂区20包括至少三个试剂包21，每个试剂包21与所述反应区30的入口之间均设置有阀门22，当其中一个阀门22开启时，该阀门22对应的试剂包21中的液体在外力挤压下流入所述反应区30的入口。

当阀门22处于开启状态时，试剂包21在外力挤压下能够将试剂包21内的液体挤压至流道20中，并通过流道50流入所述反应区30的入口。所述试剂包21的数量不少于四个，其具体数量可以根据检测需要进行设定。所述试剂包21的容积可以相同，也可以不相同。本实施例中，所述试剂包21的数量可以为6个，例如图1所示的21A、21B、21C、21D、21E、21F，每个试剂包21的容积为100uL。每个试剂包分别对应一个阀门，例如图1所示的22A、22B、22C、22D、22E、22F。

可以理解的是，为了避免试剂包21在外力挤压下流入相邻空包，相邻试剂包21之间设置有止回阀，且在挤压时从右向左依次逐个挤压试剂包21。举例而言，当所述试剂包21的数量为四个时，即包括图1中所示的试剂包21A、21B、21C、21D时，若所述片上实验室100用于抗原检测，则所述试剂包21A中的液体为清洗液，试剂包21B中的液体为酶标记抗体，所述试剂包21C中的液体为清洗液，所述试剂包21D中的液体为底物。可以理解的是，当进行多项检测时，所述试剂包21B中包括的液体为混合酶，所述混合酶中包括用于实现所述多项检测的所有酶。

检测时，样本注入所述反应区30后，所述第一泵体32在泵头的作用下在所述至少两个反应器31之间循环流动，使得样本与每个反应器31内表面附着的反应物充分接触，样本中的待测物在反应器31内与该待测物对应的反应物反应，从而附着在反应器31表面，所述待测物可以为抗原或者抗体，相应地，所述反应物可以为抗体或者抗原，可以理解的是，当待测物为抗原时，其对应的反应物为能够与该抗原结合的抗体；当待测物为抗体时，其对应的反应物为能够与该抗体结合的抗原。打开试剂包21A对应的阀门22A，并挤压试剂包21A，使得试剂包21A中的清洗液流入所述反应区30，用于清洗所述反应区30内未结合的样本(例如清洗所述反应区30内未结合的抗原或者抗体)。进一步地，打开试剂包21B对应的阀门22B，并挤压试剂包21B，使得试剂包21B内的酶标记抗体流入所述反应区30进行反应，具体地，所述酶标记抗体与附着在反应器31表面的待测物(即样本中的抗原或抗体)反应，最后附着在反应器31表面。打开试剂包21C对应的阀门22C，并挤压试剂包21C，使得试剂包21C内的清洗液流入所述反应区30，用于清洗残留在所述反应区30内的酶标记抗体。最后，打开试剂包21D对应的阀门22D，并挤压试剂包21D，使得试剂包21D内的底物流入所述反应区30对每个反应器31表面附着的酶标记抗体反应，通过检测每个反应器31内的光强数据实现待测物含量的检测。

需要说明的是，若反应区30内残留的酶标记抗体较多，容易对检测结果造成较大的影响，因此，可以设置所述试剂包21C的容量比其他试剂包容量大，使用较多的清洗液对所述反应区30进行清洗。一些实施例中，考虑到外部挤压装置只能对同一规格的试剂包进行挤压，可以通过在连续多个试剂包21中灌入清洗剂。

该实施例中，所述样本入口10与所述反应区30的入口之间设置有前处理区60，所述前处理区60用于对样本进行前处理。具体地，所述前处理器60包括过滤器61，所述过滤器61设置在所述样本入口10与所述反应区30的入口之间，用于对样本进行过滤。

对于使用离心机对样本进行分离的情况，为了避免检测资源的浪费，通常情况下需要等到积累一定批量的样本才会开启离心机进行分离，然后进一步进行检测，该实施例中，所述前处理区60也能对样本进行过滤，不需要通过预先的离心操作，能够随时进行检测，实现快速检测。

此外，举例而言，使用离心机对样本进行分离通常至少需要10分钟，而通过所述前处理区60对样本进行过滤，仅需要2分钟。可见，相较于离心操作，该实施例中的前处理区60能够有效减小对样本过滤的时间，从而加快检测速度。

可选地，所述过滤器设置在靠近所述反应区的入口的位置。

该实施例中，所述过滤器61设置在靠近所述反应区30的入口的位置，这样，能够缩短过滤后的样本(例如血浆)流入所述反应区30的入口的距离，从而减小过滤后样本的浪费。

该实施例中，所述前处理区60还包括第一分离器62，所述第一分离器62设置在所述过滤器61与所述反应区30的入口之间，用于去除掺杂在样本中的气泡。

可以理解的是，在样本注入过程中，不可避免地会带入气泡，该实施例中，所述过滤器61与所述反应区30的入口之间设置有第一分离器62，所述第一分离器62用于去除掺杂在样本中的气泡，从而能够有效避免反应体积被气泡占据，提高检测精度。

该实施例中，所述前处理区60还包括设置在所述样本入口10与所述过滤器61之间的第二泵体63，所述第二泵体63在泵头的驱动下向所述样本入口10与所述过滤器61之间的流道50供应空气，用于挤压流道50内的样本向所述过滤器61方向流动。这样，能够有效加快样本过滤，从而减小过滤时间，加快检测速度。

本实用新型一些实施例中，所述过滤器61与所述反应区30之间还可以设置有第三泵体(图未示)，所述第三泵体在泵头的带动下能够推动残留在流道50内的血浆流入所述反应区30，从而能够有效提高血浆利用率。

可以理解的是，在采样过程中，用户可能不清楚具体的采样量，过少的样本会影响检测结果甚至导致无法检测，过多的采样量会造成不必要的浪费。该实施例中，在所述前处理区60设置预设容量的毛细采血管64，所述样本入口10为所述毛细采血管64的采血端口，样本通过所述毛细采血管64流入，当所述预设容量的毛细采血管64的通道加满时即可开始检测。所述预设容量可以根据需要的样本量设定，所述预设容量不小于所述样本量，举例而言，当样本量为100uL时，所述预设容量可以设定为200uL。

当所述样本入口10与所述过滤器61之间设置有第二泵体63时，需要在样本注入所述样本入口10之后密封所述样本入口10，这样，能够避免所述第二泵体63工作时将样本从所述样本入口10处泵出。

本实施例中，所述片上实验室100还包括盖体11，所述盖体11用于在样本注入所述样本入口11之后封闭所述样本入口11，从而能够避免所述第二泵体20工作时将样本从所述样本入口10处泵出。

该实施例中，所述废液池40的出口设置有第二分离器70，所述第二分离器70用于排出所述废液池40的气泡。

本实用新型一些实施例中，当所述前处理区60设置有所述第二泵体63时，所述第二泵体63可以直接与所述第二分离器70连接，这样，所述第二泵体63工作时能够从所述废液池40吸入空气，所述废液池40内的空气经过所述第二分离器70后，杂质已经被所述第二分离器70滤除，从而能够有效保证所述第二泵体63吸入干净的空气。

该实施例中，所述片上实验室100还包括牵引卡位(图未示)，所述牵引卡位用于实现所述片上实验室100与一检测装置之间的卡位连接。

该实施例中，相邻的两个试剂包21之间设置有第一止回阀23，所述第一止回阀23能够在挤压其中一个试剂包时，防止试剂包内的液体流入相邻的空包，从而有效减小液体的浪费。

所述前处理区60与所述反应区30的入口之间设置有第二止回阀80，所述第二止回阀80在所述前处理区60工作和/或向所述反应区30灌注所述试剂包21内的液体时，防止液体从所述第二泵体63的旁路流走。

所述第一泵体32与所述反应区30的入口之间设置有第三止回阀90，所述第三止回阀90用于在所述第一泵体32工作时防止液体回流至所述第一泵体30。

可选地，所述流道内壁经过表面亲水处理。

该实施例中，所述流道50内壁经过表面亲水处理，这样，能够减小样本在所述流道15内的粘附力，提高样本的利用率，此外，还能有效减小气泡的产生。优选地，所述流道15的尺寸不小于3毫米。

可以理解的是，所述流道50内壁可以直接采用亲水材质制成，也可以由疏水材质制成后经过亲水处理，例如可以由聚丙烯、聚乙烯、聚甲基丙烯酸甲酯等塑料制成，然后经过亲水处理使其表面亲水。

可选地，每个试剂包21相对应的位置设置有第一光栅孔24，每个反应器31相对应的位置设置有第二光栅孔33。所述第一光栅孔24和所述第二光栅孔33用于在所述片上实验室100与一检测装置连接时实现所述试剂包21和所述反应器31的准确定位，方便所述检测装置获知每个试剂包12以及每个反应器13的具体位置，从而顺利完成检测流程。

以上仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。

Claims

1.一种片上实验室，其特征在于，所述片上实验室包括样本入口反应区以及废液池，所述反应区的入口通过流道与所述样本入口连接，所述反应区的出口通过流道与所述废液池连接；

2.根据权利要求1所述的片上实验室，其特征在于，所述片上实验室还包括试剂区，所述试剂区通过流道与所述反应区的入口连接；

3.根据权利要求1所述的片上实验室，其特征在于，所述样本入口与所述反应区的入口之间设置有前处理区，所述前处理区用于对样本进行前处理；

4.根据权利要求3所述的片上实验室，其特征在于，所述前处理区还包括设置在所述过滤器与所述反应区的入口之间的第一分离器，所述第一分离器用于去除掺杂在样本中的气泡。

5.根据权利要求3所述的片上实验室，其特征在于，所述前处理区还包括设置在所述样本入口与所述过滤器之间的第二泵体，所述第二泵体在泵头的驱动下向所述样本入口与所述过滤器之间的流道供应空气，用于挤压流道内的样本向所述过滤器方向流动。

6.根据权利要求3所述的片上实验室，其特征在于，所述前处理区还包括预设容量的毛细采血管，所述样本入口为所述毛细采血管的采血端口。

7.根据权利要求1所述的片上实验室，其特征在于，所述片上实验室还包括盖体，所述盖体用于在样本注入所述样本入口之后封闭所述样本入口。

8.根据权利要求1所述的片上实验室，其特征在于，所述废液池的出口设置有第二分离器，所述第二分离器用于排出所述废液池的气泡。

9.根据权利要求1所述的片上实验室，其特征在于，所述片上实验室还包括牵引卡位，所述牵引卡位用于实现所述片上实验室与一检测装置之间的卡位连接。

10.根据权利要求3至6任一项所述的片上实验室，其特征在于，相邻的两个试剂包之间设置有第一止回阀，所述前处理区与所述反应区的入口之间设置有第二止回阀，所述第一泵体与所述反应区的入口之间设置有第三止回阀。