CN212410607U - 微流控免疫检测芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种微流控免疫检测芯片，所述微流控免疫检测芯片包括加样池、反应检测池、清洗池、储酶池、底物池、终止池和废液池，所述反应检测池中设有检测膜条，所述检测膜条上包被有捕获抗原或捕获抗体。该微流控免疫检测芯片将线性免疫印迹法与微流控分析技术相结合，以包被有捕获抗原或捕获抗体的检测膜条设置于反应检测池作为固相检测平台，无需对芯片内部进行表面修饰，可以稳定高效地固定各种各种捕获抗原或捕获抗体，同时用芯片的集成化、微型化的特点，解决了膜条线性免疫印迹法操作繁杂，需要时间长等不足，可以节省试剂的消耗，缩短检测时间，且不需要专业的人员进行操作，降低了检测成本。

Description

微流控免疫检测芯片

技术领域

本实用新型涉及微流控技术领域，特别是涉及一种微流控免疫检测芯片。

背景技术

微流控技术作为一种新兴的科学技术，已经应用于化学、生物学、工程学和物理学等诸多领域，学科交叉性强，在时间、空间和分析对象的精密操控上进行了突破，能够解决生命分析的许多关键问题。微流控技术能够将原本只能在实验室才能完成的检测实验集成到一小块芯片上，不仅节约了耗材成本和时间成本，更重要的是能够集成多种检测技术于一体，提高检测效率。

微流控免疫芯片分析技术是近年来发展起来的新型微全分析检测方法，将微流控技术与免疫分析方法联用，即在微流控芯片上构建免疫分析平台，可以更好地发挥两种分析方法各自的优势。微流控分析所需试剂量极小，大大降低了抗体等昂贵免疫试剂的消耗。微纳尺度对流体精确操控与分析过程高度集成，不仅提高了抗原与抗体反应的速度、有效缩短了反应时间，而且极大地简化了免疫分析的操作过程。而免疫分析方法所具有的独特的生物识别机制，进一步提高了微流控分析方法的特异性，使微流控免疫分析芯片技术具有高灵敏度、高精确度及高特异性等特点。因此，将免疫分析方法与微流控分析技术相结合，可以进一步提高过敏性疾病及自身免疫性疾病的检测，更加自动化、微型化。

然而，传统的芯片内部的表面修饰比较困难，无法稳定高效地固定各种捕获抗原或捕获抗体，给芯片的进一步广泛应用造成了阻碍。

实用新型内容

基于此，有必要提供一种便于稳定高效地固定各种捕获抗原或捕获抗体的微流控免疫检测芯片。

一种微流控免疫检测芯片，包括至少一个检测单元，所述检测单元包括加样池、反应检测池、清洗池、储酶池、底物池、终止池和废液池；所述加样池设有用于加样的加样孔；所述反应检测池与所述加样池连通，所述反应检测池中设有检测膜条，所述检测膜条上包被有捕获抗原或捕获抗体；所述清洗池与所述反应检测池连通，所述清洗池用于预装清洗缓冲液；所述储酶池与所述反应检测池连通，所述储酶池用于预装酶标抗体；所述底物池与所述反应检测池连通，所述底物池用于预装所述酶标抗体的反应底物；所述终止池与所述反应检测池连通，所述终止池用于预装反应终止液；所述废液池与所述反应检测池连通以用于收容废液；

所述微流控免疫检测芯片具有旋转中心，所述反应检测池相对于所述加样池、所述清洗池、所述储酶池、所述底物池、所述终止池和所述废液池更远离所述旋转中心，所述反应检测池与所述加样池、所述清洗池、所述储酶池、所述底物池及所述终止池之间均设有阀门。

本实用新型的微流控免疫检测芯片在使用时，可将样本液从加样孔加至加样池，然后启动离心使样本液进入反应检测池，通过不断改变离心方向及幅度使液体产生来回混合震荡的效果，同时检测膜条上的捕获抗原或捕获抗体则对样本液中的目标物质进行捕获，随后离心将混合液排入废液池。释放清洗池的清洗缓冲液至反应检测池，来回震荡清洗，然后排入废液池。释放储酶池的酶标抗体至反应检测池，进行混合孵育，然后排入废液池。再释放清洗池的清洗缓冲液进行清洗，并排入废液池。释放底物池的反应底物至反应检测池进行显色反应，然后排入废液池。再释放清洗池的清洗缓冲液至反应检测池进行清洗，并排入废液池。随后释放终止池的反应终止液至反应检测池终止反应，排空反应终止液后获取检测结果进行分析。该微流控免疫检测芯片将线性免疫印迹法与微流控分析技术相结合，以包被有捕获抗原或捕获抗体的检测膜条设置于反应检测池作为固相检测平台，无需对芯片内部进行表面修饰，可以稳定高效地固定各种捕获抗原或捕获抗体，同时用芯片的集成化、微型化的特点，解决了膜条线性免疫印迹法操作繁杂，需要时间长等不足，可以节省试剂的消耗，缩短检测时间，且不需要专业的人员进行操作，降低了检测成本。

在其中一个实施例中，所述反应检测池设有多个间隔排布的检测槽，所述检测膜条的数量为多个且一一对应嵌设于所述检测槽内，每个所述检测膜条上包被有一种或多种捕获抗原或捕获抗体。

在其中一个实施例中，所述检测膜条的上表面与所述检测槽的侧壁上沿的高度差为20μm～200μm。

在其中一个实施例中，所述检测单元还包括用于预装样本稀释液的稀释池，所述稀释池相对于所述加样池更远离所述旋转中心，且相对于所述反应检测池更靠近所述旋转中心；所述稀释池与所述加样池通过虹吸通道连通，所述反应检测池通过所述稀释池与所述加样池连通且所述反应检测池与所述稀释池之间也设有阀门。

在其中一个实施例中，所述虹吸通道自与所述加样池连接的一端逐渐向靠近所述旋转中心的方向延伸并弯折后向远离所述旋转中心的方向延伸以与所述稀释池连接，且所述弯折的位置相对于所述加样池更靠近所述旋转中心。

在其中一个实施例中，所述检测单元还包括与所述加样池连通的沉淀池，且所述沉淀池相对于所述加样池更远离所述旋转中心。

在其中一个实施例中，所述捕获抗原为自身抗体目标检测物或过敏原。

在其中一个实施例中，所述自身抗体目标检测物选自dsDNA、AnuA、抗Ku、AHA、ssDNA、SM、RNP、RIB、AMA-M2、Jo-1、SSA或SSB，所述过敏原选自花粉、虫螨、霉菌、猫毛、狗上皮、蟑螂、屋尘或草。

在其中一个实施例中，所述清洗池的数量为至少三个且分别与所述反应检测池连通。

在其中一个实施例中，所述检测单元还包括与所述加样池连通的余样池，所述余样池与所述旋转中心的距离等于所述加样池与所述旋转中心的距离。

附图说明

图1为一实施例的微流控免疫检测芯片的结构示意图；

图2为图1所示的微流控免疫检测芯片的部分结构的示意图；

图3为图1所示的微流控免疫检测芯片的部分结构的示意图。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将对本实用新型进行更全面的描述，并给出了本实用新型的较佳实施例。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对本实用新型的公开内容的理解更加透彻全面。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

如图1和图2所示，本实用新型一实施方式的微流控免疫检测芯片200，包括至少一个检测单元100，检测单元100包括加样池10、反应检测池30、清洗池40、储酶池50、底物池60、终止池70和废液池80。

加样池10设有用于加样的加样孔11。反应检测池30与加样池10连通，反应检测池30中设有检测膜条31，检测膜条31上包被有捕获抗原或捕获抗体。清洗池40与反应检测池30连通，清洗池40用于预装清洗缓冲液。储酶池50与反应检测池30连通，储酶池用于预装酶标抗体。底物池60与反应检测池30连通，底物池60用于预装上述酶标抗体的反应底物。终止池70与反应检测池30连通，终止池70用于预装反应终止液。废液池80与反应检测池30连通以用于收容废液。

可以理解，微流控免疫检测芯片200的中部为旋转安装部，其具有旋转中心，该旋转中心即离心操作时的转动中心。反应检测池30相对于加样池10、清洗池40、储酶池50、底物池60、终止池70和废液池80更远离旋转中心。如图3所示，反应检测池30与加样池10、清洗池40、储酶池50、底物池60及终止池70之间均设有阀门101。

本实用新型的微流控免疫检测芯片200在使用时，可将样本液从加样孔11加至加样池10(样本的定量为定量及半定量检测分析的关键)，然后启动离心使样本液进入反应检测池30，通过不断改变离心方向及幅度使液体产生来回混合震荡的效果，同时检测膜条31上的捕获抗原或捕获抗体则对样本液中的目标物质进行捕获，随后离心将混合液排入废液池80。释放清洗池40的清洗缓冲液至反应检测池30，来回震荡清洗，然后排入废液池80。释放储酶池50的酶标抗体至反应检测池30，进行混合孵育，然后排入废液池80。再释放清洗池40的清洗缓冲液进行清洗，并排入废液池80。释放底物池60的反应底物至反应检测池30进行显色反应，然后排入废液池80。再释放清洗池40的清洗缓冲液至反应检测池30进行清洗，并排入废液池80。随后释放终止池70的反应终止液至反应检测池30终止反应，排空反应终止液后获取检测结果进行分析。该微流控免疫检测芯片200将线性免疫印迹法与微流控分析技术相结合，以包被有捕获抗原或捕获抗体的检测膜条31设置于反应检测池30作为固相检测平台，无需对芯片内部进行表面修饰，可以稳定高效地固定各种捕获抗原或捕获抗体，同时用芯片的集成化、微型化的特点，解决了膜条线性免疫印迹法操作繁杂，需要时间长等不足，可以节省试剂的消耗，缩短检测时间，且不需要专业的人员进行操作，降低了检测成本。

可以理解，上述捕获抗原或捕获抗体可以与样本液中的待测目标物质结合，从而将待测目标物质固定在检测膜条31上，酶标抗体则可以与样本液中的待测目标物质结合，从而被固定在检测膜条31上，进而与后续反应底物反应显色。

可选地，检测膜条31可采用线性免疫印迹法常用的膜条制作得到。线性免疫印迹法即将抗原或抗体经电泳转移至薄膜如硝酸纤维膜上，由于分子质量和结构的不同而分为不同的条带，配合酶标抗体和显色底物可检测出相对应的抗体。

可选地，微流控免疫检测芯片200大致呈圆形，包括四个绕圆心均匀分布的检测单元100，可以同时检测4个样本，适用于全血、血浆、唾液等各种检测样本。当然，在其他实施方式中，微流控免疫检测芯片200还可以是其他形状，例如矩形、多边形等等。微流控免疫检测芯片200上的检测单元100的数量还可以为一个、两个、三个、五个、七个等等。

在一个具体示例中，反应检测池30设有多个间隔排布的检测槽，检测膜条31的数量为多个且一一对应嵌设于检测槽内，每个检测膜条31上包被有一种或多种捕获抗原或捕获抗体。如此，可以一次检测多个目标物质，提高检测效率。

可选地，多个检测槽呈矩形阵列排布。在图1所示的实施例中，检测槽的数量为60个，呈6行10列分布。可以理解，排布方式不限于此，可根据需要调整。可选地，检测膜条31为矩形膜条，检测槽为矩形槽。当然，在其他实施方式中，检测膜条31和检测槽还可以是其他形状，例如三角形、圆形等等。

在一个具体示例中，检测膜条31的上表面与检测槽的侧壁上沿的高度差为20μm～200μm，但不限于此。如此，可使样本液中的目标物质充分与检测膜条31接触进行反应，提高检测效率及灵敏度。可选地，检测膜条31的下表面可以直接与检测槽的底壁抵接，也可以具有间隙，从而使样本液中的目标物质更充分与检测膜条31接触进行反应。

在一个具体示例中，检测单元100还包括用于预装样本稀释液的稀释池20，稀释池20相对于加样池10更远离旋转中心，且相对于反应检测池30更靠近旋转中心。稀释池20与加样池10通过虹吸通道21连通，反应检测池30通过稀释池20与加样池10连通且反应检测池30与稀释池20之间也设有阀门101，以便于控制稀释池20内液体的释放。可选地，阀门101为石蜡阀、光敏蜡阀或按压阀等，不限于此。

在一个具体示例中，虹吸通道21自与加样池10连接的一端逐渐向靠近旋转中心的方向延伸并弯折后向远离旋转中心的方向延伸以与稀释池20连接，且弯折的位置相对于加样池10更靠近旋转中心。如此，在高速离心时，离心力较大，离心力大于毛细力，虹吸通道21不能触发，当降低离心力在合适范围内时，毛细力大于离心力，触发虹吸通道21，此时增加离心速度维持虹吸效果，可使固定量的液体通过虹吸的作用进入稀释池20进行稀释及充分混合，有利于提高检测效果。

在一个具体示例中，检测单元100还包括与加样池10连通的沉淀池91，且沉淀池91相对于加样池10更远离旋转中心。如此，在将样本液加入加样池10后，可以进行离心使样本液分层，样本液中的杂质则沉淀至沉淀池91，避免后续进入反应检测池30，有利于提高检测效率及灵敏度。优选地，加样池10、沉淀池91、反应检测池30和废液池80沿背离旋转中心的径向依次设置。

在一个具体示例中，捕获抗原为自身抗体目标检测物或过敏原。可选地，自身抗体目标检测物选自dsDNA、AnuA、抗Ku、AHA、ssDNA、SM、RNP、RIB、AMA-M2、Jo-1、SSA或SSB，过敏原选自花粉、虫螨、霉菌、猫毛、狗上皮、蟑螂、屋尘或草，适用于吸入性过敏原检测及对应的自身抗体检测。可以理解，检测膜条31上包被的捕获抗原或捕获抗体不限于此，可根据检测目标物质进行调整。

在一个具体示例中，清洗池40的数量为至少三个且分别与反应检测池30连通。如此，可以方便地在反应检测池30每一步孵育之后进行缓冲液清洗，有利于提高检测效率及灵敏度。

在一个具体示例中，检测单元100还包括与加样池10连通的余样池92，余样池92与旋转中心的距离等于加样池10与旋转中心的距离，以用于收容多余的样本液。如此，在将样本液加入加样池10后进行离心时，由于余样池92与加样池10在同一平面上，因此多余的样本液会进入旁边的余样池92。

在一个具体示例中，检测单元100还包括透气孔93，清洗池40、储酶池50、底物池60和终止池70均通过气体通道94与透气孔93连通，透气孔93相对于清洗池40、储酶池50、底物池60和终止池70更靠近旋转中心。气体通道94宽优选为50μm～100μm，高度优选为50μm～100μm，可平衡芯片内部气体气压。可选地，透气孔93及加样孔11都由疏水透气膜密封，防止血液样本气溶胶的产生。

在一个具体示例中，每个检测单元100上设有一个二维码95，以便于检测时区分不同样品。

可选地，微流控免疫检测芯片200的加工方式包括CNC、激光雕刻、软光刻技术、3D打印及注塑形成模具等方式，但不限于此。

在一个具体示例中，微流控免疫检测芯片200包括底板和顶板，在底板上开设相应的加样池10、稀释池20、反应检测池30、清洗池40、储酶池50、底物池60、终止池70、废液池80、沉淀池91和余样池92等，在顶板上开设加样孔11、透气孔93和气体通道94等。可选地，相互连接的两个腔体或相互连接的腔体与孔之间通过微流道连接。例如，加样池10与沉淀池91之间，稀释池20与反应检测池30之间，以及清洗池40、储酶池50、底物池60、终止池70与透气孔93之间等均通过微流道连接。

本实用新型一实施方式的微流控线性免疫检测方法，采用上述微流控免疫检测芯片200，微流控线性免疫检测方法包括以下步骤：

将样本液从加样孔11加至加样池10；

将样本液释放至反应检测池30，与检测膜条31孵育后排入废液池80；

释放清洗池40的清洗缓冲液至反应检测池30进行清洗，然后排入废液池80；

释放储酶池50的酶标抗体至反应检测池30进行孵育，然后排入废液池80；

释放清洗池40的清洗缓冲液至反应检测池30进行清洗，然后排入废液池80；

释放底物池60的反应底物至反应检测池30进行孵育，然后排入废液池80；

释放清洗池40的清洗缓冲液至反应检测池30进行清洗，然后排入废液池80；

释放终止池70的反应终止液至反应检测池30终止反应，然后排入废液池80，检测分析反应结果。

可以理解，该微流控线性免疫检测方法采用上述微流控免疫检测芯片200，不仅可用于辅助过敏性疾病及自身免疫疾病的早期筛查及诊断，也可以用于环境、食物等各种来源样本的检测，且可检测的分子类型不局限于疾病相关分子，实际上任何抗原抗体都可以用本方法检测，即其应用具有普适性。

本实用新型的微流控线性免疫检测方法将线性免疫印迹法与微流控分析技术相结合，以包被有捕获抗原或捕获抗体的检测膜条31设置于反应检测池30作为固相检测平台，无需对微流控免疫检测芯片200内部进行表面修饰，可以稳定高效地固定各种各种捕获抗原或捕获抗体，同时用芯片的集成化、微型化的特点，解决了膜条线性免疫印迹法操作繁杂，需要时间长等不足，可以节省试剂的消耗，缩短检测时间，且不需要专业的人员进行操作，降低了检测成本。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种微流控免疫检测芯片，其特征在于，包括至少一个检测单元，所述检测单元包括加样池、反应检测池、清洗池、储酶池、底物池、终止池和废液池；所述加样池设有用于加样的加样孔；所述反应检测池与所述加样池连通，所述反应检测池中设有检测膜条，所述检测膜条上包被有捕获抗原或捕获抗体；所述清洗池与所述反应检测池连通，所述清洗池用于预装清洗缓冲液；所述储酶池与所述反应检测池连通，所述储酶池用于预装酶标抗体；所述底物池与所述反应检测池连通，所述底物池用于预装所述酶标抗体的反应底物；所述终止池与所述反应检测池连通，所述终止池用于预装反应终止液；所述废液池与所述反应检测池连通以用于收容废液；

所述微流控免疫检测芯片具有旋转中心，所述反应检测池相对于所述加样池、所述清洗池、所述储酶池、所述底物池、所述终止池和所述废液池更远离所述旋转中心，所述反应检测池与所述加样池、所述清洗池、所述储酶池、所述底物池及所述终止池之间均设有阀门。

2.根据权利要求1所述的微流控免疫检测芯片，其特征在于，所述反应检测池设有多个间隔排布的检测槽，所述检测膜条的数量为多个且一一对应嵌设于所述检测槽内，每个所述检测膜条上包被有一种或多种捕获抗原或捕获抗体。

3.根据权利要求2所述的微流控免疫检测芯片，其特征在于，所述检测膜条的上表面与所述检测槽的侧壁上沿的高度差为20μm～200μm。

4.根据权利要求1所述的微流控免疫检测芯片，其特征在于，所述检测单元还包括用于预装样本稀释液的稀释池，所述稀释池相对于所述加样池更远离所述旋转中心，且相对于所述反应检测池更靠近所述旋转中心；所述稀释池与所述加样池通过虹吸通道连通，所述反应检测池通过所述稀释池与所述加样池连通且所述反应检测池与所述稀释池之间也设有阀门。

5.根据权利要求4所述的微流控免疫检测芯片，其特征在于，所述虹吸通道自与所述加样池连接的一端逐渐向靠近所述旋转中心的方向延伸并弯折后向远离所述旋转中心的方向延伸以与所述稀释池连接，且所述弯折的位置相对于所述加样池更靠近所述旋转中心。

6.根据权利要求1所述的微流控免疫检测芯片，其特征在于，所述检测单元还包括与所述加样池连通的沉淀池，且所述沉淀池相对于所述加样池更远离所述旋转中心。

7.根据权利要求1所述的微流控免疫检测芯片，其特征在于，所述捕获抗原为自身抗体目标检测物或过敏原。

8.根据权利要求7所述的微流控免疫检测芯片，其特征在于，所述自身抗体目标检测物选自dsDNA、AnuA、抗Ku、AHA、ssDNA、SM、RNP、RIB、AMA-M2、Jo-1、SSA或SSB，所述过敏原选自花粉、虫螨、霉菌、猫毛、狗上皮、蟑螂、屋尘或草。

9.根据权利要求1～8任一项所述的微流控免疫检测芯片，其特征在于，所述清洗池的数量为至少三个且分别与所述反应检测池连通。

10.根据权利要求1～8任一项所述的微流控免疫检测芯片，其特征在于，所述检测单元还包括与所述加样池连通的余样池，所述余样池与所述旋转中心的距离等于所述加样池与所述旋转中心的距离。

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