CN212189148U - 微流控芯片、检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于微流控技术领域，公开一种微流控芯片，包括：芯片底板，芯片底板上开设有检测流道，检测流道内具有检测区，检测区分隔为若干小区域，每一小区域内固定有包被抗体，所述检测区的尺寸小于对应检测光源的尺寸。该微流控芯片在检测时只需要一次扫描即可完成多个指标的检测，无需在检测装置中配置运动部件移动微流控芯片，检测装置更小型、操作更简便。同时微流控芯片中检测区是通过分隔结构分隔为若干小区域，制备简单、效果可靠。基于该微流控芯片可以使样本的检测更易在家用市场等进行推广使用。

Description

微流控芯片、检测装置

技术领域

本实用新型涉及微流控技术领域，尤其涉及一种微流控芯片及检测装置。

背景技术

微流控芯片在医学的应用主要体现在临床诊断，特别是在即时检测(point ofcare testing， POCT)领域有着显著的影响作用。即时检测，是指在采样现场立刻进行分析，省去了样本在实验室检验室的复杂处理过程，快速得到检验结果的一类新方法。

目前现有技术对荧光微流控芯片和荧光层板试纸条的检测方法中，需要通过检测光源照射检测区以得到检测信号，而常规的检测光源与检测区尺寸相对应，即一个检测光源能得到一个检测区的检测信号。当对荧光微流控芯片和荧光层板试纸条进行多个指标检测时，如果将不同的指标设置于不同的检测区内，则需要运用运动部件移动芯片或试纸条以对检测区进行扫描式检测，而增加运动部件后仪器较大，且运动部件容易出现故障，不适合个人或家用市场。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种微流控芯片及检测装置，可以实现一次性对芯片上的检测区的多个检测点同时进行检测，检测装置操作简单、便于携带，极适合个人或家庭使用。

为达此目的，本实用新型采用以下技术方案：

一种微流控芯片，包括：芯片底板，芯片底板上开设有检测流道，检测流道内具有检测区，检测区通过分隔结构分隔为若干小区域，每一小区域内固定有包被抗体，所述检测区的尺寸小于对应检测光源的尺寸。

本实用新型中所用的芯片可为现有技术中常规的芯片，通过本实用新型的改进，即可实现通过对检测区的一次照射，即可得到检测区中不同小区域内的检测信号。

进一步的，若干小区域的数量为至少4个，每一小区域内固定的包被抗体不相同。

进一步的，所述分隔结构由宽度为20～200μm的栅栏状凸起组成；分隔结构还设有关口。

进一步的，所述分隔结构的高度大于若干小区域的高度，所述分隔结构的高度小于检测流道的深度。

进一步的，所述检测区内设置有若干凸起。

进一步的，所述芯片底板上的检测流道内还具有加样区和反应区，所述反应区在所述加样区和所述检测区之间，所述加样区可以用来加入待测样本，所述反应区可以用来保存标记抗体。

本实用新型还提供一种检测装置，用于检测以上所述的微流控芯片，所述检测光源设置于所述检测装置上。

进一步的，所述检测光源的位置与所述微流控芯片的检测区位置相对应。

进一步的，所述检测光源的光斑尺寸大于所述微流控芯片的检测区尺寸。

进一步的，所述检测光源包括灯珠、凸透镜、第一滤光片和挡光孔，其中，所述挡光孔的孔径可调。

在上述技术方案中，将检测区分隔为若干小区域，在每个小区域内固定不同的包被抗体，而不是如现有技术中在不同的检测区内固定不同的包被抗体。因此，检测时不需要将不同的检测区依次排开后逐点扫描检测，而是只检测一个检测区即可得到不同包被抗体发出的检测信号。因此，该微流控芯片在检测时只需要一次扫描即可完成多个指标的检测，无需在检测装置中配置运动部件来移动微流控芯片，检测装置更小型、操作简便。同时微流控芯片中检测区是通过分隔结构分隔为若干小区域，制备简单、效果可靠。基于该微流控芯片可以使样本的检测更易在家用市场等进行推广使用。另外，本实用新型中所使用的微流控芯片可以为现有技术中常规的微流控芯片，只需要在常规的微流控芯片内设置分隔结构及在小区域内固定包被抗体即可使用本实用新型的效果，且无需开发新的微流控芯片制备工艺，便于工业化生产。

附图说明

图1为本实用新型实施例提供的芯片底板的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的芯片底板中检测区的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的包被抗体包被示意图；

图4为本实用新型实施例提供的微流控芯片的反应过程示意图；

图5为本实用新型实施例提供的检测装置的结构示意图。

其中，芯片底板1，检测流道11，加样区111，反应区112，检测区113，分隔结构114，凸起115，废液流道12，包被抗体13，标记抗体-待测抗原复合物14，标记抗体15，标记抗体-待测抗原-包被抗体复合物16；灯珠2，凸透镜3，第一滤光片4，挡光孔5，第二滤光片 6，CCD镜头7。

具体实施方式

为使对本实用新型的结构特征及所达成的功效有更进一步的了解和认识，用以较佳的实施例及附图配合详细的说明。

经过对现有技术中的样本检测产品的检测过程进行研究后发现，现有产品中在进行多个指标检测时，由于将不同的指标设置于不同的检测区内，需要将芯片或试纸条上的各个检测区或检测线，分隔一定间距(2～10mm)后一字型排列开，再使用检查光源(紫外灯和检测光学模组)，对检测区或检测线逐步逐点扫描，得到各个检测区或检测线的检测曲线，再计算检测信号；即对芯片或试纸条进行扫描式检测时，由于有多个检测区，必须要将芯片或试纸条上的检测区或检测线移动至紫外灯和检测光学模组对应位置处，以完成检测。由此，需要配备运动部件来移动芯片或试纸条，而增加运动部件使得检测仪器体积增大，且运动部件容易出现错误，不适合个人或家用市场。

所以，本实用新型为了能够得到便携的多指标检测微流控芯片，故提供了如下的技术方案。

如图1所示，本实施例提供的一种微流控芯片，该微流控芯片包括：芯片底板1，芯片底板1上开设有检测流道11，检测流道11内具有检测区113，检测区113分隔为若干小区域，每一小区域内固定有包被抗体13。

该检测区113分隔为若干小区域，且每一小区域内固定有包被抗体13，同时该检测区113 的尺寸可以为现有技术中的常规尺寸，或者设置检测区113的尺寸小于检测光源的尺寸，由此当检测光源照射于该检测区113时，可以同时获取到检测区113内所有小区域的检测信号，从而实现一次性对微流控芯片的多个检测指标同时检测。该检测区113的宽度可以为1～3mm，例如是1mm、2mm、3mm。本实施例中，该检测区113的宽度为3mm。

进一步的，小区域的数量为2～10个，例如小区域的数量可以为2个、3个、4个、5个、6个、7个、8个、9个、10个。

进一步的，每一小区域内固定的包被抗体13并不相同，由此，可以实现检测不同的待测抗原。

由图2所示，该检测区113通过分隔结构114分隔为若干小区域，分隔结构114还设有流通关口，由此，分隔结构114并不会阻隔液体在各若干小区域内的流通。进一步的，分隔结构114由宽度为20～200μm的栅栏状凸起组成。检测时在驱动作用力的作用下，液体会突破分隔结构114流经所有的小区域，小区域内的包被抗体13将荧光信号物质固定下来，形成荧光信号。相邻小区域之间的分隔结构114的数量可以为1～5条，本实施例中，相邻小区域之间的分隔结构114的数量为2条。进一步的，该分隔结构114的高度大于若干小区域的高度，小于检测流道11的深度。可见，该分隔结构为微结构，与检测流道制备技术和工艺相同，可以制备检测流道的同时制备相应的分隔结构，而无需增加额外的设备和步骤。

继续参考图1，该芯片底板1上的检测流道11内还具有加样区111和反应区112，反应区112在加样区111和检测区113之间，加样区111可以用来加入待测样本，反应区112可以用来保存标记抗体15。该待测样本可以是血清或血清稀释液，该标记抗体15可以采用荧光标记物，从而当标记抗体15与待测样本中的待测抗原结合后形成荧光信号。如图1所示，反应区112位于加样区111和检测区113之间，待测样本的流经过程是依次经过加样区111、反应区112和检测区113，进而流经检测区113内的若干小区域。

该芯片底板1可以使用透明或半透明材料加工而成，例如PMMA、PS、PC、石英、玻璃以及硅片等，在芯片底板1上的检测流道11可以采用CNC、光刻、热压、注塑、吹塑、压印以及印刷等微加工方法中的一种或几种方式加工，加工出来的检测流道11的流道深度可以在20～100μm之间。

继续参考图2所示，检测区113内设置有若干凸出结构115。该凸出结构利于包被抗体 13的包被固定，即检测区113的凸出结构115可以增加该区域内可固定包被抗体13的表面积，从而提高包被抗体13的可固定量。该凸出结构115可以为柱体的结构，也可以为其他形状结构，在整体结构上可以采用任意形状在检测区113内分布，该分布结构可以根据本领域技术人员的需求进行设置，在此不作限定。

同样的，反应区112内也可以设置有若干凸出结构(图未示)。该凸出结构利于标记抗体 15的固定，即反应区112的凸出结构可以增加该区域内可固定标记抗体15的表面积，从而提高标记抗体15的可固定量。该凸出结构可以为柱体的结构，也可以为其他形状结构，在整体结构上可以采用任意形状在检测区113内分布，该分布结构可以根据本领域技术人员的需求进行设置，在此不作限定。

检测流道11中位于反应区112和检测区113之间的流道段内设置有混合结构(图未示)。该混合结构具有对液体混合的作用，当待测样本流经反应区112将标记抗体15溶解后，随后会经过该混合结构进行相互混合，提高反应效果。优选的，混合结构包括至少一个挡板，挡板的高度小于流道段的深度。因此，当待测样本和标记抗体15等经过该挡板时，会呈不断起伏的流体状，进而达到混合的效果。不仅如此，当经过该挡板时还能够起到延时流动的作用，加长反应的时间，提高反应的效果。当然，该混合结构不仅限于通过挡板构成，其还可以设置为具有混合作用的其他结构，例如网孔结构等，本领域技术人员可以根据需求设置，在此不做赘述。

检测区113的流入位置和/或流出位置设置有限流板(图未示)，该限流板与检测流道11 构成与检测区113连通的曲折流道。因此，当待测样本与标记抗体15等进行混合后的液体在进入检测区113之间，需要先经过该限流板与检测流道11构成的曲折流道，进而经过该曲折流道曲折、缓慢的进入到检测区113，这有助于对液体进行点样控制，在一个实施方式中，多个限流板可以沿着检测流道11的流动方向交错的与检测流道11的两侧流道壁连接，从而在多个限流板未连接的一侧以及相邻限流板之间构成该曲折流道。其中，该曲折流道的曲折程度可以根据本领域技术人员的需求进行设置，或者通过其他方式构成该曲折流道，在此不做赘述。

继续参考图1所示，所述芯片底板1上还开设有废液流道12，该废液流道12与检测区 113的流出位置连通。此时，检测区113反应完成后，多余的待测样本便可以继续流经该检测区113，进而进入到废液区12，将未结合的标记抗体15以及游离复合物带入至该废液流道 12。优选的，所述废液流道12包括两条，两条所述废液流道12沿着所述检测流道11的流出方向延伸后分别在所述检测流道11的两侧折返。因此，当多余的待测样本经过检测区113后，可以带着未结合的标记抗体15以及游离复合物沿着检测区113的两侧分别进入到两条废液流道12内，液体的流动更为平衡和稳定。

微流控芯片还包括：芯片盖板(图未示)，芯片盖板与芯片底板1相对盖合；芯片盖板上开设有加样孔，加样孔与加样区111对应。此时，芯片盖板与芯片底板1相对盖合后便可以构成上述微流控芯片，所以在对包被抗体13进行固定时可以打开芯片盖板进行，待进行检测时可以将芯片盖板与芯片底板1相对盖合，从而构成密封的微流控芯片结构。

其中，该芯片盖板可以采用透明材料加工，例如PMMA、PS、PC、PET、石英以及玻璃等。该芯片盖板与芯片底板1相互盖合时可以采用胶粘、超声焊接以及激光焊接等方式加工，在此不做限定。检测过程中可以通过加样孔加入待测样本，使用起来更为方便和稳定。

芯片盖板上还开设有至少一个排气孔，排气孔与检测流道11和/或废液流道12对应。该排气孔能够与检测流道11或者废液流道12连通，从而将检测流道11或者废液流道12连通至大气，这可以保证检测通道内部的液体顺畅的流动，使检测试验能够顺利进行。该排气孔的数量、孔径以及截面形状可以根据需求设定，在此不做限定。

继续参考图1至图4，基于该检测流道11的具体结构，在图3中可以预先将包被抗体13 固定在检测区113内的若干小区域中，此时可以通过点样方式固定包被抗体13，而点样时液体量非常少，表面张力大，因此不会突破分隔结构114而流动到其他的小区域去，使得特定的包被抗体13被固定于特定的小区域中。同样的，也可以将标记抗体15固定在反应区112 内。此时，如图4所示，可以在加样区111内加入待测样本(如血清或血清稀释液)，使该待测样本沿着检测流道11的流动轨迹流动(即图1中自左向右的方向)，首先流经反应区112，溶解该反应内预先固定的标记抗体15并与其发生反应，通过反应生成标记抗体-待测抗原复合物14，然后继续沿着检测流道11的流动轨迹流动至检测区113，与该检测区113内预先固定的包被抗体13相结合，进而生成标记抗体-待测抗原-包被抗体复合物16。此时，多余的待测样本可以继续流经该检测区113，将未结合的游离标记抗体15以及其他游离复合物带走。

该检测过程中对待测样本、稀释液等的投放可以通过自驱动或外力驱动的方式进行控制，在毛细力、微泵驱动或其他作用力的作用下沿预定方向流动。可以利用双抗体夹心免疫检测原理在检测区113形成检测信号(例如荧光信号)，从而通过该检测信号的强弱来计算待测样本中待测物质的含量或浓度。

如图5所示，本实用新型还提供一种检测装置，用于检测以上所述的微流控芯片。该检测装置包括检测光源和检测传感器，检测光源可以将微流控芯片中的检测区113的信号激发出来，检测传感器可以监测到检测区113被激发出来的信号，并通过计算，换算为待测物质含量。更具体的，检测光源可以将微流控芯片中的检测区113的若干个小区域的信号激发出来，检测传感器可以监测到检测区113内若干个小区域中被激发出来的信号，并通过计算，换算为若干个待测物质含量。

进一步的，检测光源的位置与微流控芯片的检测区113位置相对应。

进一步的，检测光源的光斑尺寸大于微流控芯片的检测区113尺寸。

进一步的，检测光源包括灯珠2、凸透镜3、第一滤光片4和挡光孔5，其中，灯珠2为365灯珠，第一滤光片4为365滤光片，挡光孔5孔径可调。

进一步的，检测传感器包括第二滤光片6和CCD镜头7，其中，第二滤光片6为610滤光片，CCD镜头7为高分辨率CCD镜头。

进一步的，检测装置还包括夹具，用于固定微流控芯片。

继续参考图5，显示了该检测装置的检测光路，首先由灯珠2作为光源发出光线，经过凸透镜3、第一滤光片4和挡光孔5后得到适合的激发光源，然后激发光源照射至微流控芯片的检测区113，在激发光源作用下，检测区内所有小区域检测点同时被激发荧光，其中，挡光孔5对应于整个检测区的总面积，即覆盖所有的检测小区域，挡光孔5的尺寸可以调整为正好能将激发光源照射到整个检测区上，这样可以尽量减少照射面积，以免检测区之外的干扰；最后由检测传感器在检测区113的另一面接收检测区113发出的信号，其中，检测区113发出的信号先经过第二滤光片6再由CCD镜头7捕获，使用CCD镜头7检测；同时对检测区的所有小区域内检测点进行成像，再通过计算各个小区域内检测点的荧光强度，得到检测数据。

而为了对上述微流控芯片和检测装置的技术方案进行清楚的描述，现通过如下具体实施例来说明。

实施例一微流控芯片同时检测待测样本中的AFP、CEA、CA19抗原的含量

1.1试剂预埋

(1)微流控芯片底板1的检测区113域分隔为4个小区域，分别为第一检测小区域，第二检测小区域，第三检测小区域，第四检测小区域，将0.2～0.5μg的AFP、CEA、CA199的检测抗体分别包被固定在预处理过的第一检测小区域、第二检测小区域和第三检测小区域内，将0.2～0.5μg的一个质控抗体包被固定在第四检测小区域内，4℃过夜包被；

(2)在反应区112内固定真空干燥或37℃烘干标记抗体；

(3)在芯片底板1上检测流道11的其他区域集成荧光试剂和其他需要的试剂，并封合芯片；

1.2抗原测试

(1)将含有一定量AFP、CEA、CA199抗原的样本，通过自驱动或微泵驱动、气压驱动等方式，驱动进如微流控芯片的加样区111中，并按照固定的一定流动速度，流入反应区112，溶解固定于反应区112中的各种试剂和荧光试剂；

(2)样本与荧光试剂混合反应后，其中部分荧光试剂上的抗体结合样本中的AFP、CEA、 CA199抗原，再以固定的一定流速流入检测区113，在通过检测区113的过程中，分别被各小区域内包被固定的AFP、CEA、CA199包被抗体结合、固定下来；

1.3获取检测结果

反应结束后，将微流控芯片插入检测装置内，检测装置内的检测光源(使用紫外光激发) 照射到检测区113，同时将4个小区域检测点的荧光物质激发，产生荧光信号；另外一边的检测传感器同时将4个检测点的荧光物质的强度检测到，得到四个检测点的荧光信号强度；并分别将AFP、CEA、CA199等三个检测点的信号强度与质控检测点对比，得到TC比，并与仪器与的标准曲线对比，计算得到样本中AFP、CEA、CA199三种待测物质的含量。

综上所述，该微流控芯片通过将检测区113分隔为若干小区域，并在不同的小区域内固定不同的包被抗体13，检测过程中，可以一次性获得若干小区域内的检测信号，实现同时检测多种指标。与现有技术相比，无需额外增加运动部件，也无需增加检测装置的尺寸，基于该微流控芯片可以使样本的检测更易在家用市场等进行推广使用。

本实用新型未涉及的部分均与现有技术相同或可采用现有技术加以实现。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，技术术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“内”、“外”、“竖直”、“水平”等表示方向或位置关系是基于附图所示的方向或位置关系，仅是为了便于描述和理解本实用新型的技术方案，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。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的技术人员应当理解，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行同等替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的精神与范围。

Claims (10)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：芯片底板，芯片底板上开设有检测流道，检测流道内具有检测区，检测区通过分隔结构分隔为若干小区域，每一小区域内固定有包被抗体，所述检测区的尺寸小于对应检测光源的尺寸。

2.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于，所述若干小区域的数量为4个以上，每一小区域内固定的包被抗体不相同。

3.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于，所述分隔结构由宽度为20～200μm的栅栏状凸起组成；所述分隔结构还设有流通关口。

4.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于，所述分隔结构的高度大于所述若干小区域的高度，所述分隔结构的高度小于所述检测流道的深度。

5.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于，所述检测区内设置有若干凸起。

6.根据权利要求1所述的一种微流控芯片，其特征在于，所述芯片底板上的检测流道内还具有加样区和反应区，所述反应区在所述加样区和所述检测区之间。

7.一种检测装置，其特征在于，用于检测权利要求1～6任一项所述的微流控芯片，所述检测光源设置于所述检测装置内。

8.根据权利要求7所述的一种检测装置，其特征在于，所述检测光源的位置与所述微流控芯片的检测区位置相对应。

9.根据权利要求7所述的一种检测装置，其特征在于，所述检测光源的光斑尺寸大于所述微流控芯片的检测区尺寸。

10.根据权利要求7所述的一种检测装置，其特征在于，所述检测光源包括灯珠、凸透镜、第一滤光片和挡光孔，其中，所述挡光孔的孔径可调。

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