CN212989175U - 一种复合检测芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种复合检测芯片，它包括基板，承载在所述基板上的试纸、干燥片以及与基板闭合的透明封装层，所述基板上设置有上样区、承载有干燥片的干燥区以及承载所述试纸的反应区，所述反应区包括两个或两个以上，所述上样区包括出气区以及与反应区一一对应的注样区，对应的注样区与反应区之间连通，出气区与干燥区连通，出气区还与各个所述反应区连通，干燥区与各个所述反应区连通。通过基板流道设计，利用两个或两个以上反应区，将不同反应原理的试纸整合于一个复合检测芯片中，可以通过单次操作，实现同一样本，至少两种反应类型，多项指标的同时检测，极大地减少尿液样本检测的复杂性，缩短检测时间，降低检测成本。

Description

一种复合检测芯片

技术领域

本实用新型涉及医疗检测领域，具体涉及一种复合检测芯片。

背景技术

通过尿液分析技术对某些特定的生理指标进行检测是临床检验、预后、个人健康管理等领域的一项重要手段。目前，使用商品化试纸是尿液成分快速检测的主要途径之一。商品化的尿液分析试纸，从检测原理来区分，主要包括两类。第一类是干化学检测，通过针对某一特定待测指标预先负载于干燥试纸上的试剂与尿液成分反应产生颜色变化，利用光线对该试纸块进行照射并检测获得反射光颜色和光强信息，从而计算出尿液中这一成分的浓度。第二类是免疫层析检测，尿液样本由于毛细管作用沿着预先负载了胶体金和抗体的硝酸纤维素膜向前移动，在抗体区域通过尿液中相应抗原与抗体发生特异性结合，形成一条或者多条指示线，根据线的颜色强度可计算出尿液特定成分的浓度。将多种尿液指标结合进行判断无论在临床检验还是个人的健康管理中都是必要的。

针对多个尿液指标项目的检测，需要不同的试纸，多次加样，最后使用不同的仪器进行检测。这些流程增加了检测的复杂度，使检测更为耗时，并且提高了检测成本。申请号为CN201721046082.9的实用新型专利提供一种基板及检测卡，基板包括上样区、第一反应区、第二反应区；上样区分别与第一反应区和第二反应区连通；其中，上样区用于向第一反应区和第二反应区添加样本溶液；第一反应区用于样本溶液第一类型反应原理的成分检测；第二反应区用于样本溶液第二类型反应原理的成分检测，实现一次加样支持两种类型反应原理的样本溶液检测。该实用新型的不足在于，由于检测卡内是密封状态，样本溶液在检测卡内流动过程中检测卡内气体对样本流动产生阻挡，并且过量的样本溶液会重新回流至试纸，影响检测结果。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供一种复合检测芯片，通过改进基板的结构使样本溶液在芯片内按流道流动，实现同一样本，多种反应类型，多项指标的同时检测。

本技术方案如下：

一种复合检测芯片，包括基板，承载在所述基板上的试纸、干燥片以及与基板闭合的透明封装层，所述基板上设置有上样区、承载有干燥片的干燥区以及承载所述试纸的反应区，所述反应区包括两个或两个以上，所述上样区包括出气区以及与反应区一一对应的注样区，对应的注样区与反应区之间连通，出气区与干燥区连通，出气区还与各个所述反应区连通，干燥区与各个所述反应区连通。

本实用新型提供的复合检测芯片包括基板和透明封装层，透明封装层用于封装基本和基板所承载的试纸、干燥片以将试纸、干燥片与大气隔离。由于复合检测芯片完成试纸加样后，需要放置在光学检测仪器下检测，捕捉白光在试纸上颜色不同的区域产生的反射光，所以封装层为透明，则无需去除透明封装层便可以直接对试纸进行检测。基板上设置有上样区、干燥区与反应区，上样区包括注样区与出气区，注样区与反应区不仅数量上对应，也一一对应连通。注样区用于添加样本溶液，注样区被透明封装层覆盖，注样时，使用上样针针扎透明封装层。反应区承载试纸，各个反应区承载的试纸不同，试纸不同，则与样本溶液发生的反应类型也不同，不同的反应区根据同一样本溶液发生不同类型的反应原理，进行成分检测，完成多项指标的检测。出气区同样被透明封装层覆盖，出气区连通各个反应区以及干燥区，将针扎入出气区上覆盖的透明封装层后，整个芯片内部与大气连通，避免了样本溶液在复合检测芯片内流动过程中气体对样本溶液流动的阻挡，不需外力驱动，有助于上样。干燥区承载干燥片，干燥区与反应区连通，样本溶液在反应区反应之后，过量的样本溶液流入干燥片中，干燥片吸收样本溶液，防止样本溶液重新回流至试纸，影响检测结果，同时也有利于试纸中样本溶液在毛细作用下的流动。本实用新型通过复合检测芯片的基板流道设计，利用多个反应区，将不同反应原理的试纸整合于一个复合检测芯片中，利用出气区与干燥区使样本溶液在芯片内按流道流动，可以通过单次操作，实现同一样本，多种反应类型，多项指标的同时检测，极大地减少尿液样本检测的复杂性，缩短检测时间，降低检测成本。

进一步地，所述基板设置有与出气区连通的气孔流道，所述气孔流道两侧为反应区，气孔流道直接连通干燥区与一侧的反应区，干燥区直接连通另一侧的反应区。出气区通过气流通道与一侧反应区连通，通过气流通道以及干燥区与另一侧反应区连通，干燥区通过气流通过与一侧的反应区连通，直接与另一侧的反应区连通。此基板流道设计实现了“出气区与干燥区连通，出气区还与各个所述反应区连通，干燥区与各个所述反应区连通”的结构，专门设置气孔流道的优点在于气孔流道和干燥区一起提供过量样本溶液的缓冲空间。

进一步地，所述注样区包括第一注样区和第二注样区，第一注样区和第二注样区分立在出气区两侧，所述反应区包括第一反应区和第二反应区，第一注样区连通第一反应区，第二注样区连通第二反应区，出气区连通气孔流道，第一反应区和第二反应区分立在气孔流道两侧，气孔流道上开设第一连通处，通过第一连通处连通一侧的第一反应区，末端连通所述干燥区，干燥区开设第二连通处，通过第二连通处连通另一侧的第二反应区。本实用新型提供一种具体的基板流道设计，利用第一反应区和第二反应区实现两种反应类型，多项指标的同时检测。

还可以，所述基板设置有与出气区连通的气孔流道，所述气孔流道两侧为反应区，气孔流道直接连通干燥区与两侧的反应区。气孔流道分别与两侧的反应区连通，干燥区与气孔流道连通，则也间接与两侧的反应区连通。

进一步地，所述注样区、出气区、反应区、干燥区为基板上独立设置的凹槽结构。所谓独立设置的凹槽结构，指的是注样区、出气区、反应区、干燥区皆为具有一定形状的明确的凹槽结构，虽然其它们之间还需直接或间接连通，其凹槽结构可能不是完全封闭的，但凹槽结构所构成的区域形状应是明确的，注样区、出气区、反应区、干燥区在区域形状的划分上存在着清楚的界限。透明封装层与基板闭合时，则直接覆盖在这些凹槽结构上，形成它们的表面。

进一步地，所述干燥区为与干燥片形状相匹配的区域，所述干燥片与干燥区的侧壁间留有空隙。干燥区是一个凹槽结构，并且设置成与干燥片的形状相匹配，提高基板的表面利用率，干燥片与干燥区的侧壁间留出的空隙作为过量样本溶液的缓冲空间。

进一步地，所述反应区为与所述试纸形状相匹配的区域，至少一个所述反应区的侧壁上设置有卡口。反应区是一个凹槽结构，并且设置成与反应区的形状相匹配，提高基板的表面利用率，反应区侧壁上可以设置卡口，卡口易于试纸的固定。

进一步地，至少一个所述反应区的底部设置凸块。凸块将试纸和基板隔开，试纸本身具有吸水性，检测时，样本溶液从上样针扎出的进样孔中滴落，样本溶液需要沿着试纸单方向往前流动，如果不用这些凸块把试纸垫高，那么样本溶液会在反应区中从试纸底部接触试纸，改变了试纸中溶液的流动路径，对检测结果有极大影响。

进一步地，所述试纸选用干化学检测试纸和/或免疫层析检测试纸。干化学检测试纸与免疫层析检测试纸都可以用来检测尿液成分，它们反应原理不同，可以单独使用，也可以一起使用在复合芯片中，根据不同的检测项目设计需求灵活调整。

进一步地，所述干燥片的材料为硫酸钙、氯化钙、硅胶或分子筛；基板的材料为PC、PVC或PDMS；透明封装层的材料为PET。选用的干燥片材料吸水效果好，在芯片使用前，使整个密封的流道和试纸保持低湿度状态，延长复合检测芯片的有效期限，在芯片使用时，也能处理过量的样本溶液。基板选用柔性材料。透明封装层选用PET材料，可被扎出注样孔和出气区的气孔。

与现有技术相比，本实用新型的有益效果在于，通过复合检测芯片的基板流道设计，利用两个或两个以上反应区，将不同反应原理的试纸整合于一个复合检测芯片中，利用出气区与干燥区使样本溶液在芯片内按流道流动，可以通过单次操作，实现同一样本，至少两种反应类型，多项指标的同时检测，极大地减少尿液样本检测的复杂性，缩短检测时间，降低检测成本。

附图说明

图1为本实用新型的一种复合检测芯片的结构爆炸图。

图2为本实用新型的一种复合检测芯片中基板的俯视图。

图3为本实用新型的一种复合检测芯片的侧视图。

图中包括基板1、出气区11、注样区12、第一注样区121、第二注样区122、反应区13、第一反应区131、第二反应区132、干燥区14、气孔流道15、第一连通处16、第二连通处17、卡口18、凸块19、试纸2、干化学检测试纸21、免疫层析检测试纸22、透明封装层3、干燥片4。

具体实施方式

以下结合附图对本实用新型进行进一步说明。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。最后，应当指出，以上实施例仅是本实用新型较有代表性的例子。

一种复合检测芯片，包括基板1，承载在所述基板1上的试纸2、干燥片4 以及与基板1闭合的透明封装层3，所述基板1上设置有上样区、承载有干燥片 4的干燥区14以及承载所述试纸2的反应区13，所述反应区13包括两个或两个以上，所述上样区包括出气区11以及与反应区13一一对应的注样区12，对应的注样区12与反应区13之间连通，出气区11与干燥区14连通，出气区11还与各个所述反应区13连通，干燥区14与各个所述反应区13连通。

具体地，所述基板1设置有与出气区11连通的气孔流道15，所述气孔流道 15两侧为反应区13，气孔流道15直接连通干燥区14与一侧的反应区13，干燥区14直接连通另一侧的反应区13。还可以，气孔流道15直接连通干燥区14与两侧的反应区13，干燥区14与气孔流道15连通，则也间接与两侧的反应区13 连通。这两种基板流道设计利用气孔流道15实现了“出气区11与干燥区14连通，出气区11还与各个所述反应区13连通，干燥区14与各个所述反应区13 连通”的结构。

图1与图2所示为本实用新型一种较佳实施例的结构示意图，所述注样区 12包括第一注样区121和第二注样区122，第一注样区121和第二注样区122 分立在出气区11两侧，所述反应区13包括第一反应区131和第二反应区132，第一注样区121连通第一反应区131，第二注样区122连通第二反应区132，出气区11连通气孔流道15，第一反应区131和第二反应区132分立在气孔流道15 两侧，气孔流道15上开设第一连通处16，通过第一连通处16连通一侧的第一反应区131，末端连通所述干燥区14，干燥区14开设第二连通处17，通过第二连通处17连通另一侧的第二反应区131。第一反应区131内承载干化学检测试纸21，第二反应区132免疫层析检测试纸22，干燥区14承载两块圆形的干燥片 4，最后用透明封装层2闭合基板1，闭合后的复合检测芯片的侧视图如图3所示。

本实用新型提供的复合检测芯片包括基板1和透明封装层3，透明封装层3 用于封装基本1和基板1所承载的试纸2以将试纸2与大气隔离。由于复合检测芯片完成试纸加样后，需要放置在光学检测仪器下检测，捕捉白光在试纸上颜色不同的区域产生的反射光，所以封装层3为透明，则无需去除透明封装层3便可以直接对试纸进行检测。基板1上设置有上样区、干燥区14与反应区13，上样区包括注样区12与出气区11，注样区12与反应区13不仅数量上对应，也一一对应连通，如图1与图2所示，第一注样区121连通第一反应区131，第二注样区122连通第二反应区132。注样区12用于添加样本溶液，注样区12被透明封装层3覆盖，注样时，使用上样针针扎透明封装层3。反应区13承载试纸2，各个反应区13承载的试纸2不同，试纸2不同，则与样本溶液发生的反应类型也不同，不同的反应区13根据同一样本溶液发生不同类型的反应原理，进行成分检测，完成多项指标的检测。出气区11同样被透明封装层3覆盖，出气区11 连通各个反应区13以及干燥区14，将针扎入出气区11上覆盖的透明封装层3 后，整个芯片内部与大气连通，避免了样本溶液在复合检测芯片内流动过程中气体对样本溶液流动的阻挡，不需外力驱动，有助于上样。干燥区14承载干燥片 4，干燥区14与反应区13连通，样本溶液在反应区13反应之后，过量的样本溶液流入干燥片4中，干燥片4吸收样本溶液，防止样本溶液重新回流至试纸2，影响检测结果，同时也有利于试纸2中样本溶液在毛细作用下的流动。本实施例中利用气孔流道15和干燥区14一起提供过量样本溶液的缓冲空间。

如图1所示，所述注样区12、出气区11、反应区13、干燥区14为基板1 上独立设置的凹槽结构。所谓独立设置的凹槽结构，指的是注样区12、出气区 11、反应区13、干燥区14皆为具有一定形状的明确的凹槽结构，虽然其它们之间还需直接或间接连通，其凹槽结构可能不是完全封闭的，但凹槽结构所构成的区域形状应是明确的，注样区12、出气区11、反应区13、干燥区14在区域形状的划分上存在着清楚的界限。优选地，凹槽结构的底部处于同一水平面上，采用这种结构，可以避免对试纸2加样时，凹槽结构底部起伏对样本溶液流动带来的阻力，使样本溶液能够更顺畅地流动。凹槽结构的顶部处于同一水平面上，如图3所示，透明封装层3与基板1闭合时，则直接覆盖在这些凹槽结构上，形成一个平整的表面。

所述干燥区14为与干燥片4形状相匹配的区域，所述干燥片14与干燥区4 的侧壁间留有空隙。干燥区14是一个凹槽结构，并且设置成与干燥片4的形状相匹配，提高复合检测芯片的基板1的表面利用率，干燥片4与干燥区14的侧壁间留出的空隙作为过量样本溶液的缓冲空间。如图1与2所示，该实施例中使用两块干燥片4，两块干燥片4之间应当留有空隙，空隙也作为过量样本溶液的缓冲空间。

所述反应区13为与所述试纸2形状相匹配的区域，提高复合检测芯片的基板1的表面利用率，一般的试纸2为条形，反应区13也当是一个类似矩形的凹槽结构。如图2所示，至少一个所述反应区13的侧壁上设置有卡口18。为了易于试纸2的固定，反应区13侧壁上设置卡口18。如图1与图2所示，卡口12 的形状为凸出的波浪形。普遍情况下，试纸2包括底部的衬底以及衬底上的检测块，卡口12直接接触在衬底的侧边，增大试纸2与反应区13的接触面，从而试纸2被稳定地固定在反应区13内。至少一个所述反应区13的底部设置凸块19。凸块19将试纸2和基板1隔开，试纸2本身具有吸水性，检测时，样本溶液从上样针扎出的进样孔中滴落，样本溶液需要沿着试纸2单方向往前流动，如果不用这些凸块19把试纸垫高，那么样本溶液会在反应区13中从试纸2底部接触试纸2，改变了试纸中样本溶液的流动路径，对检测结果有极大影响。以胶体金免疫层析试纸为例，金标垫是其重要组成部分，主要用于吸附胶体金标记的蛋白等，如果从底部接触试纸，会导致部分溶液不流经金标垫，从而影响测试结果不准。

反应区13内的试纸可以根据不同的检测项目设计需求灵活调整。在一种实施方式中，第一反应区131承载干化学检测试纸21，第二反应区132承载免疫层析检测试纸22。干化学检测试纸21设计成一块基板1上多个项目的结构，将不同的反应试纸的检测块排列胶粘于同一块柔性基板1上。根据检测项目的需求，可以灵活改变试纸2的检测块的构成。同样，免疫层析检测试纸22根据检测项目的区别，可分为夹心法和竞争法免疫层析试纸。

本实用新型提供的复合检测芯片需要配套的上样模块和检测模块。上样模块包含上样针和上样泵。上样流程可以通过对应的软件控制，包括上样位置和上样量均可进行调整。检测模块主要由一套光学检测系统构成。如背景技术中的检测原理所述，样本溶液在试纸2上进行反应后，干化学检测试纸21上对应的检测块产生颜色的变化，而免疫层析检测试纸22则出现一条或多条色线。检测模块在正对检测芯片的上方进行白光的照射，检测模块中的摄像头可以捕捉并计算白光在上述颜色不同的区域产生的反射光产生的不同的颜色值。最后，根据事先在软件中预设的定标区间或定标曲线，通过不同色块的反射光颜色值，便可计算出最终指标的浓度。

在材料的选择上，所述干燥片4的材料优选为硫酸钙、氯化钙、硅胶或分子筛。选用的干燥片4材料吸水效果好，在复合芯片使用前，使整个密封的流道和试纸2保持低湿度状态，延长复合检测芯片的有效期限，在复合芯片使用中处理过量的样本溶液。基板1的材料优选为PP(聚丙烯)、PC(聚碳酸酯)、PVC(聚氯乙烯)或PDMS(聚二甲基硅氧烷)。基板1选用柔性材料，且可具有一定亲水性。透明封装层3优选为PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)类阻水材料，透明封装层3是一种膜层，例如TESA 4965，可被扎出注样孔和扎入出气区。也可选用玻璃，透明封装层3在与基板1闭合且密封内部的条件下，玻璃材质的透明封装层 3应预先设定进样孔与出气孔的位置，以便扎出注样孔和扎入出气区。对于透明的要求，需要满足透光率：≥90％，雾度：≤2％，对于同一片芯片，待测项目上方透光部分的任意两点A、B间，透光率之差满足|A-B|≤1％，在保质期内，相对于初始透光率，衰减百分比≤2％，生产中任意两个批次间的复合检测芯片，任取 A、B两点，透光率之差满足|A-B|≤1％。

本实用新型通过复合检测芯片的基板1流道设计，利用多个反应区13，将不同反应原理的试纸2整合于一个复合检测芯片中，利用出气区11与干燥区14 使样本溶液在芯片内按流道流动，同时，复合检测芯片搭配有对应的上样模块，可以通过软件进行灵活的上样调整。而配套的检测模块则可以原位实时地获得试纸反应区域的颜色值变化，并直接计算出指标的浓度。可以通过单次操作，实现同一样本，至少两种反应类型，多项指标的同时检测，极大地减少尿液样本检测的复杂性，缩短检测时间，降低检测成本。

显然，本实用新型不限于上述实施例，还可以有许多变形。凡是依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均应认为属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种复合检测芯片，其特征在于，包括基板(1)，承载在所述基板(1)上的试纸(2)、干燥片(4)以及与基板(1)闭合的透明封装层(3)，所述基板(1)上设置有上样区、承载有干燥片(4)的干燥区(14)以及承载所述试纸(2)的反应区(13)，所述反应区(13)包括两个或两个以上，所述上样区包括出气区(11)以及与反应区(13)一一对应的注样区(12)，对应的注样区(12)与反应区(13)之间连通，出气区(11)与干燥区(14)连通，出气区(11)还与各个所述反应区(13)连通，干燥区(14)与各个所述反应区(13)连通。

2.根据权利要求1所述的复合检测芯片，其特征在于，所述基板(1)设置有与出气区(11)连通的气孔流道(15)，所述气孔流道(15)两侧为反应区(13)，气孔流道(15)直接连通干燥区(14)与一侧的反应区(13)，干燥区(14)直接连通另一侧的反应区(13)。

3.根据权利要求2所述的复合检测芯片，其特征在于，所述注样区(12)包括第一注样区(121)和第二注样区(122)，第一注样区(121)和第二注样区(122)区分立在出气区(11)两侧，所述反应区(13)包括第一反应区(131)和第二反应区(132)，第一注样区(121)连通第一反应区(131)，第二注样区(122)连通第二反应区(132)，出气区(11)连通气孔流道(15)，第一反应区(131)和第二反应区(132)分立在气孔流道(15)两侧，气孔流道(15)上开设第一连通处(16)，通过第一连通处(16)连通一侧的第一反应区(131)，末端连通所述干燥区(14)，干燥区(14)开设第二连通处(17)，通过第二连通处(17)连通另一侧的第二反应区(132)。

4.根据权利要求1所述的复合检测芯片，其特征在于，所述基板(1)设置有与出气区(11)连通的气孔流道(15)，气孔流道(15)直接连通干燥区(14)与两侧的反应区(13)。

5.根据权利要求4所述的复合检测芯片，其特征在于，所述注样区(12)、出气区(11)、反应区(13)、干燥区(14)为基板(1)上独立设置的凹槽结构。

6.根据权利要求5所述的复合检测芯片，其特征在于，所述干燥区(14)为与干燥片(4)形状相匹配的区域，所述干燥片(4)与干燥区(14)的侧壁间留有空隙。

7.根据权利要求5所述的复合检测芯片，其特征在于，所述反应区(13)为与所述试纸(2)形状相匹配的区域，至少一个所述反应区(13)的侧壁上设置有卡口(18)。

8.根据权利要求4所述的复合检测芯片，其特征在于，至少一个所述反应区(13)的底部设置凸块(19)。

9.根据权利要求1所述的复合检测芯片，其特征在于，所述试纸(2)选用干化学检测试纸(21)和/或免疫层析检测试纸(22)。

10.根据权利要求1所述的复合检测芯片，其特征在于，所述干燥片(4)的材料为硫酸钙、氯化钙、硅胶或分子筛；基板(1)的材料为PP、PC、PVC或PDMS；透明封装层(3)的材料为PET类阻水材料。

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