CN210752742U - 一种多功能微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种多功能微流控芯片，包括底片和盖片，所述盖片依次设有加样孔、微通道和废液槽，所述微通道包括窄部和宽部，所述加样孔上下贯穿盖片，加样孔的下部与微通道的窄部连通，所述底片正对微通道的宽部的区域内设有生化反应区，所述底片正对废液槽的区域内设有指示位点，所述指示位点干燥有水溶性颜色指示剂。本实用新型实现了芯片的快速检测和高灵敏度，更有利于样本中微量物质的检测，同时，可通过肉眼观察样本的流动情况，判定芯片是否在通道内正常流动，判断芯片有效或无效，提高用户满意度。

Description

一种多功能微流控芯片

技术领域

本实用新型属于体外诊断与免疫检测技术领域，尤其是涉及一种多功能微流控芯片。

背景技术

微流控技术的主要形式为微流控芯片，主要是指以生物化学和分析化学为基础，以微管道网络为结构特征，将整个分析实验室的功能，包括采样、样品前处理、反应、分离、检测等集合在一块几平方厘米的芯片上进行分析的技术。微流控芯片集速度快、多通道、样本少和低成本等特点，作为一种新兴的科学技术，发展前景巨大，为医学研究与临床转化作出巨大的贡献。

微流控芯片分析系统上由于可供检测的样品量和检测区体积较传统分析方法明显缩小，故需提高芯片的灵敏度来弥补此缺陷。绝大部分研究是通过荧光信号的累积来提高芯片的灵敏度，而这可能会对微流控芯片的特异性造成干扰，无法满足样本中微量物质含量的检测。

为了实现微流控芯片的自动一体化检测，通常在微流控盖片的上表面贴有判读仪识别的条形码贴纸，一是由于条形码贴纸的遮盖；二是由于芯片和样本都是透明的，不能轻易分辨，使得用户难以通过肉眼鉴别芯片的样本流动情况，降低用户的体验满意度。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种多功能微流控芯片，以克服现有的微流控芯片灵敏度不高、无法肉眼鉴别芯片的样本流动情况的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种多功能微流控芯片，包括固定连接的底片和盖片，所述底片的上表面和盖片的下表面相贴合，所述盖片沿样本流动方向依次设有加样孔、微通道和废液槽，所述微通道和废液槽开设于盖片的下表面，所述微通道包括窄部和宽部，所述加样孔上下贯穿盖片，加样孔的下部与微通道的窄部连通，所述底片正对微通道的宽部的区域内设有生化反应区，所述底片正对废液槽的区域内设有指示位点，所述指示位点干燥有水溶性颜色指示剂，所述盖片的上表面贴有条形码贴纸，所述条形码贴纸正对指示位点位置处开设有观察孔。

进一步的，所述窄部的宽度为0.8-1.4 mm，所述宽部的宽度为2.0-2.5 mm，所述窄部和宽部之间设有弧形连接部。

进一步的，所述底片的上表面正对微通道的窄部位置处设有标记区，所述标记区内设有标记位点，所述标记位点干燥有水溶性颜色指示剂及具有免疫活性的抗原或抗体。

进一步的，所述底片的上表面正对加样孔的位置处设有缓冲区，所述缓冲区固设有若干排柱形凸起，所述柱形凸起的个数沿样本的流动方向逐渐减少，柱形凸起的顶端设有尖顶，所述尖顶的顶部与底片之间的距离小于加样孔深度的一半。

进一步的，所述水溶性颜色指示剂为考马斯亮蓝、柠檬黄、刚果红、品红、苯胺蓝中的一种。

进一步的，所述指示位点和标记位点均呈圆形，指示位点的直径为4-5mm，标记位点的直径为2-3mm。

进一步的，所述条形码贴纸开设有检测缺口，所述观察孔的直径略大于指示位点的直径。

进一步的，所述废液槽宽度大于微通道的宽部宽度，废液槽与微通道的宽部之间设有弧形连接部，所述废液槽的容积为40-50μL。

进一步的，所述盖片靠近废液槽一侧的端面开设有连通废液槽与外界的通孔，所述通孔的直径为0.8-1.2mm。

相对于现有技术，本实用新型所述的多功能微流控芯片具有以下优势：

（1）本实用新型将微通道设计为梯度式，样本在微通道的窄部流速快，在微通道的宽部流速慢，缩短检测时间的同时又增加了样本在微通道的生化反应时间，实现了芯片的快速检测和高灵敏度，更有利于样本中微量物质的检测；

（2）本实用新型设置有指示位点，可通过肉眼观察样本的流动情况，判定芯片是否在通道内正常流动，判断芯片有效或无效，提高用户满意度；

（3）本实用新型在标记位点处干燥有颜色指示剂，可通过肉眼判定芯片加样是否正常，如果加样不正常可立即停止检测，节约时间，提高工作效率；

（4）本实用新型在缓冲区设有柱形凸起，有利于样本与缓冲区内固定干燥的缓冲液充分混合；柱形凸起的顶端设有尖顶，减少样本中粘性蛋白产生气泡堵塞通道，影响样本正常流动的问题的发生；

（5）本实用新型的通孔设于盖片一侧，避免了条形码贴纸堵塞通孔，确保样本顺畅流动，有利于反应顺利进行，避免了微流控芯片不必要的报废，节省资源。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的底片的立体图；

图2为本实用新型实施例所述的底片的俯视图；

图3为本实用新型实施例所述的盖片的仰视图；

图4为本实用新型实施例所述的条形码贴纸的结构图。

附图标记说明：

1、底片；11、缓冲区；111、柱形凸起；112、尖顶；12、标记区；121、标记位点；13、生化反应区；14、废液区；141、指示位点；2、盖片；21、加样孔；22、微通道；221、窄部；222、宽部；23、废液槽；24、通孔；3、条形码贴纸；31、检测缺口；32、观察孔。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种多功能微流控芯片，如图1-图4所示，包括固定连接的底片1和盖片2，所述底片1的上表面和盖片2的下表面紧密贴合。所述底片1和盖片2的材质为亚克力、PMDA、透明树脂中的一种。所述盖片2的上表面贴有条形码贴纸3，所述条形码贴纸3上设有供判读仪识别的条形码。

所述底片1的上表面沿样本流动方向依次设有缓冲区11、标记区12、生化反应区13和废液区14。所述盖片2沿样本流动方向依次设有加样孔21、微通道22和废液槽23。所述加样孔21上下贯穿盖片2，所述微通道22和废液槽23开设于盖片2的下表面，所述微通道22包括窄部221和宽部222，加样孔21的下部与微通道22的窄部221连通。所述加样孔21正对缓冲区11，所述标记区12正对微通道22的窄部221，所述生化反应区13正对微通道22的宽部222，所述废液槽23正对废液区14。

缓冲区11固设有若干排柱形凸起111，所述柱形凸起111的个数沿样本的流动方向逐渐减少，底片1和盖片2扣合时，柱形凸起111位于加样孔21内。柱形凸起111的设置有利于样本与缓冲区11内固定干燥的缓冲液充分混合。由于样本中含有粘性蛋白等物质，加样时容易产生气泡，堵塞通道，影响样本的正常流动，为解决上述问题，柱形凸起111的顶端设有尖顶112，优选地，所述尖顶112的顶部与底片1之间的距离小于加样孔21深度的一半。尖顶112可刺破粘性蛋白产生的气泡，减少样本中粘性蛋白产生气泡堵塞通道、影响样本正常流动的问题的发生，有利于样本正常流动。

所述废液区14内设有指示位点141，所述指示位点141干燥有水溶性颜色指示剂。所述标记区12内设有标记位点121，所述标记位点121干燥有水溶性颜色指示剂及具有免疫活性的抗原或抗体，有以下三种干燥方法：1、抗原或抗体与水溶性颜色指示剂混合后干燥；2、先干燥抗原或抗体再干燥水溶性颜色指示剂；3、先干燥水溶性颜色指示剂再干燥抗原或抗体。所述水溶性颜色指示剂为考马斯亮蓝、柠檬黄、刚果红、品红、苯胺蓝中的一种。指示位点141和标记位点121均呈圆形，指示位点141的直径为4-5mm，标记位点121的直径为2-3mm。

通过指示位点141，可肉眼观察样本的流动情况，判定样本是否在微通道22内正常流动，判断微流控芯片有效或无效，提高用户满意度；通过标记位点121可肉眼判定微流控芯片加样是否正常，如果加样不正常可立即停止检测，节约时间，提高工作效率。

所述窄部221的宽度为0.8-1.4 mm，所述宽部222的宽度为2.0-2.5 mm。所述窄部221和宽部222之间设有弧形连接部，弧形连接部的设置有利于样本平缓从窄部221流到宽部222。

所述废液槽23用于接收反应后的废液，废液槽23的容积为40-50μL。所述废液槽23宽度大于微通道22的宽部222宽度，方便废液流入废液槽23。废液槽23与微通道22的宽部222之间设有弧形连接部，弧形连接部的设置使得废液流入较平缓。

所述盖片2靠近废液槽23一侧的端面开设有连通废液槽23与外界的通孔24，所述通孔24的直径为0.8-1.2mm。加样孔21和废液槽23均与外界相通，微通道22为封闭式设置，样本从加样孔21加样，在微通道22内形成的毛细力的作用下沿着微通道22流动，最终流到废液槽23内。

传统的微流控芯片的通孔24设于盖片2的顶端，条形码贴纸3会将微通道22与外界相通的通孔24遮挡，造成样本流通不畅导致判读无效。本实用新型的微流控芯片的通孔24设置于盖片2一侧，避免了条形码贴纸3堵塞通孔24，确保样本流动顺畅，有利于反应顺利进行，避免了微流控芯片不必要的报废，节省资源。

所述条形码贴纸3的大小与盖片2的大小相等，条形码贴纸3上设有供判读仪识别的条形码，所述条形码贴纸3开设有检测缺口31，通过检测缺口31进行判读。所述条形码贴纸3正对指示位点141位置处开设有观察孔32，所述观察孔32的直径比指示位点141的直径大0.5-0.8mm，通过观察孔32观察指示位点141是否溶解消失。

本实用新型的工作原理：

量取一定体积的待检测样本，滴加样本至加样孔21，样本在毛细力的作用下沿着微通道22向前流动，首先流经微通道22的窄部221，因其宽度较窄，样本流动速度加快，缩短检测时间，同时，肉眼可观察添加到标记位点121的水溶性颜色指示剂是否被溶解，判断加样是否正常。然后，样本流经微通道22的宽部222，并在生化反应区13内发生生化反应，因宽部222的宽度较宽，样本流动速度减缓，延长了样本在生化反应区13的时间，使得生化反应充分进行，放大荧光信号值，提高芯片的灵敏度，有利于样本中微含量物质的检测。若加样过程中出现气泡，样本滴至加样孔21后，样本中的气泡会被柱形凸起111的尖顶112刺破，避免气泡堵塞通道造成的样本流通不畅、影响生化反应正常进行的问题的出现。

样本生化反应完成后，若样本沿微通道22的宽部222正常流至废液槽23，会与指示位点141的水溶性颜色指示剂相溶，从条形码贴纸3的观察孔32处的正上方肉眼可观察到指示位点141逐渐消失，表明样本进行了正常的生化反应并反应完成，微流控芯片有效，直至废液槽23被充满，样本停止流动，反应终止，采用判读仪判读检测结果；若样本滴加至加样孔21后，标记位点121在几十秒后未溶解消失，表明微流控芯片加样未正常进行，若指示位点141的水溶性颜色指示剂在几分钟后未溶解消失，表明样本未到达废液槽23，微通道22内的生化反应未能正常进行，微流控芯片无效，需重新更换微流控芯片进行检测。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种多功能微流控芯片，其特征在于：包括固定连接的底片(1)和盖片(2)，所述底片(1)的上表面和盖片(2)的下表面相贴合，所述盖片(2)沿样本流动方向依次设有加样孔(21)、微通道(22)和废液槽(23)，所述微通道(22)和废液槽(23)开设于盖片(2)的下表面，所述微通道(22)包括窄部(221)和宽部(222)，所述加样孔(21)上下贯穿盖片(2)，加样孔(21)的下部与微通道(22)的窄部(221)连通，所述底片(1)正对微通道(22)的宽部(222)的区域内设有生化反应区(13)，所述底片(1)正对废液槽(23)的区域内设有指示位点(141)，所述指示位点(141)干燥有水溶性颜色指示剂，所述盖片(2)的上表面贴有条形码贴纸(3)，所述条形码贴纸(3)正对指示位点(141)位置处开设有观察孔(32)。

2.根据权利要求1所述的多功能微流控芯片，其特征在于：所述窄部(221)的宽度为0.8-1.4 mm，所述宽部(222)的宽度为2.0-2.5 mm，所述窄部(221)和宽部(222)之间设有弧形连接部。

3.根据权利要求2所述的多功能微流控芯片，其特征在于：所述底片(1)的上表面正对微通道(22)的窄部(221)位置处设有标记区(12)，所述标记区(12)内设有标记位点(121)，所述标记位点(121)干燥有水溶性颜色指示剂及具有免疫活性的抗原或抗体。

4.根据权利要求3所述的多功能微流控芯片，其特征在于：所述底片(1)的上表面正对加样孔(21)的位置处设有缓冲区(11)，所述缓冲区(11)固设有若干排柱形凸起(111)，所述柱形凸起(111)的个数沿样本的流动方向逐渐减少，柱形凸起(111)的顶端设有尖顶(112)，所述尖顶(112)的顶部与底片(1)之间的距离小于加样孔(21)深度的一半。

5.根据权利要求1所述的多功能微流控芯片，其特征在于：所述水溶性颜色指示剂为考马斯亮蓝、柠檬黄、刚果红、品红、苯胺蓝中的一种。

6.根据权利要求3所述的多功能微流控芯片，其特征在于：所述指示位点(141)和标记位点(121)均呈圆形，指示位点(141)的直径为4-5mm，标记位点(121)的直径为2-3mm。

7.根据权利要求1所述的多功能微流控芯片，其特征在于：所述条形码贴纸(3)开设有检测缺口(31)，所述观察孔(32)的直径略大于指示位点(141)的直径。

8.根据权利要求1所述的多功能微流控芯片，其特征在于：所述废液槽(23)宽度大于微通道(22)的宽部(222)宽度，废液槽(23)与微通道(22)的宽部(222)之间设有弧形连接部，所述废液槽(23)的容积为40-50μL。

9.根据权利要求8所述的多功能微流控芯片，其特征在于：所述盖片(2)靠近废液槽(23)一侧的端面开设有连通废液槽(23)与外界的通孔(24)，所述通孔(24)的直径为0.8-1.2mm。

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