CN215877984U - 离心式检测芯片 - Google Patents

Abstract

一种离心式检测芯片，其包括底盘和顶盖，该底盘设有向内凹陷且底部封闭的样本腔、样本定量腔、稀释液腔、稀释液定量腔、混匀腔和比色孔。比色孔与混匀腔通过微流道连通，其中，比色孔至少分为两种类型，不同类型的比色孔之间孔径深度相同但直径不同，每种类型的比色孔数量为至少一个，部分或全部比色孔内预装有试剂。该芯片中，比色孔的深度均相同，主要通过直径的不同来形成不同容积的比色孔，无需通过复杂的模具结构成型，制造更加简单。

Description

离心式检测芯片

技术领域

本申请涉及微流控领域，具体涉及一种应用于微流控技术的离心式检测芯片。

背景技术

微流控技术是一种在微米尺度的流道中对极小量(一般为微升、纳升或皮升量级)流体进行精确操控的系统科学技术，是现代生物和化学科学的一个重要的信息采集和处理平台。应用此技术可以将生化领域中涉及的样品制备、反应、检测、分离或细胞培养、分选、裂解等基本操作集成或基本集成到一块微型芯片上，由微流道形成网络，从而可以控制流体贯穿整个系统。

其中，应用于微流控的检测芯片通常为盘状结构，其包括上、下两层，上层为覆盖层、下层为基础层。基础层上设计有若干数目的比色孔，对应多指标检测的各种试剂以冻干小球的形式放置在比色孔内，通过芯片上、下层间的水密性贴合实现试剂的预封装。待检测样本和稀释液在检测芯片特定的转动过程中充分混匀，并通过基础层上的流道注入比色孔内，与预封装试剂反应，形成待检测的反应物溶液。但，因为不同种类的试剂因试剂灵敏性、反应用量不同，最终形成的反应物溶液体积也可能不同。因此，基础层上的比色孔大多为直径相同、深度不同的沉孔。

在检测芯片制造过程中，因为芯片上各种腔体类型众多，通常采用注塑成型的方式制造。某些比色孔的深度较浅，为了保证比色孔的深度准确，又基于注塑产品壁厚一致的工艺要求，芯片整体厚度需保持一致，因此还需要在基础层底部设置与这些比色孔同轴的反向沉孔，从而使这些比色孔的底壁高于其他比色孔，以满足其深度要求。对此，需要在基础层比色孔位置的上、下模都有相应的成型结构，尤其是当多个比色孔具有多个不同深度时，将会进一步地导致模具设计和装配要求更高。

实用新型内容

本申请提供一种新型的离心式检测芯片，以展示另一种结构。

基于上述目的，本申请一种实施例中提供一种离心式检测芯片，包括底盘和顶盖，所述底盘为盘状，其上设有向内凹陷且底部封闭的样本腔、样本定量腔、稀释液腔、稀释液定量腔、混匀腔和比色孔，所述样本腔用于接收并容纳样本，所述样本定量腔用于获取定量的待混匀样本，所述稀释液腔用于接收并容纳稀释液，所述稀释液定量腔用于获取定量的待混匀稀释液，所述混匀腔用来混匀所述待混匀样本和待混匀稀释液，所述比色孔与混匀腔通过微流道连通，其中，所述比色孔至少分为两种类型，不同类型的比色孔之间孔径深度相同但直径不同，每种类型的比色孔数量为至少一个，其中，部分或全部比色孔内预装有试剂；所述顶盖覆盖在底盘上，从所述底盘的上方封盖住所述样本腔、样本定量腔、稀释液腔、稀释液定量腔、混匀腔和比色孔。

一种实施例中，所述底盘包括盘体和底盖，所述比色孔贯通设置在盘体上，所述底盖覆盖在所述盘体背离所述顶盖的一侧，并密封住比色孔的底部。

一种实施例中，所述顶盖具有与所述比色孔对应的第一透光区域，所述底盖具有所述比色孔对应的第二透光区域，所述第一透光区域和第二透光区域均为透光材料。

一种实施例中，所述顶盖和底盖的材料相同或不同。

一种实施例中，所述顶盖采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中任意一种，和/或所述底盖采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中任意一种。

一种实施例中，所述顶盖上除所述第一透光区域之外的部分为第一封盖区域，所述第一封盖区域的一部分或全部区域为不透光区域；和/或所述底盖上除所述第二透光区域之外的部分为第二封盖区域，所述第二封盖区域的一部分或全部区域为不透光区域。

一种实施例中，所述第二封盖区域的外壁设有耐磨层、防滑层或保护层。

一种实施例中，所述比色孔的深度a为：6mm≤a≤7mm。

一种实施例中，所述比色孔的直径与对应试剂和待测液体反应后的反应物溶液总体积成正比。

一种实施例中，所述样本腔、样本定量腔、稀释液腔、稀释液定量腔和混匀腔中至少一个贯通设置在所述盘体上并被所述底盘从下方封闭。

基于上述目的，本申请一种实施例中提供一种离心式检测芯片，包括顶盖、盘体和底盖，所述比色孔贯通设置在盘体上，所述顶盖覆盖在盘体上，从所述盘体的上方封盖住所述比色孔，所述底盖覆盖在所述盘体背离所述顶盖的一侧，并密封住比色孔的底部，所述比色孔至少分为两种类型，不同类型的比色孔之间直径不同，每种类型的比色孔数量为至少一个，其中，部分或全部比色孔内预装有试剂。

一种实施例中，所述顶盖具有与所述比色孔对应的第一透光区域，所述底盖具有所述比色孔对应的第二透光区域，所述第一透光区域和第二透光区域均为透光材料。

一种实施例中，所述顶盖采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中任意一种，和/或所述底盖采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中任意一种。

一种实施例中，所述比色孔的深度a为：6mm≤a≤7mm。

一种实施例中，所述比色孔的直径与对应试剂和待测液体反应后的总体积成正比。

一种实施例中，所述盘体上设有样本腔、样本定量腔、稀释液腔、稀释液定量腔和混匀腔，其中，所述样本腔、样本定量腔、稀释液腔、稀释液定量腔和混匀腔中至少一个贯通设置在所述盘体上并被所述底盘从下方封闭。

依据上述实施例的离心式检测芯片，其包括底盘和顶盖，该底盘设有向内凹陷且底部封闭的样本腔、样本定量腔、稀释液腔、稀释液定量腔、混匀腔和比色孔。比色孔与混匀腔通过微流道连通，其中，比色孔至少分为两种类型，不同类型的比色孔之间孔径深度相同但直径不同，每种类型的比色孔数量为至少一个，部分或全部比色孔内预装有试剂。该芯片中，比色孔的深度均相同，主要通过直径的不同来形成不同容积的比色孔，无需通过复杂的模具结构成型，制造更加简单。

依据上述实施例的另一种离心式检测芯片，其包括顶盖、盘体和底盖，比色孔贯通设置在盘体上，顶盖覆盖在盘体上，从盘体的上方封盖住比色孔，底盖覆盖在盘体背离顶盖的一侧，并密封住比色孔的底部。该芯片中，比色孔直接贯通设置，再通过顶盖和底盖对比色孔形成上下方向的封盖，可通过直径的不同来形成不同容积的比色孔，该比色孔贯通设置在盘体上，加工更加简单，无需通过复杂的模具结构成型，制造更加简单。

附图说明

图1为本申请一种实施例中离心式检测芯片的纵向剖视图；

图2为本申请一种实施例中离心式检测芯片的正面部分腔体的排布示意图。

具体实施方式

下面通过具体实施方式结合附图对本实用新型作进一步详细说明。其中不同实施方式中类似元件采用了相关联的类似的元件标号。在以下的实施方式中，很多细节描述是为了使得本申请能被更好的理解。然而，本领域技术人员可以毫不费力的认识到，其中部分特征在不同情况下是可以省略的，或者可以由其他元件、材料、方法所替代。在某些情况下，本申请相关的一些操作并没有在说明书中显示或者描述，这是为了避免本申请的核心部分被过多的描述所淹没，而对于本领域技术人员而言，详细描述这些相关操作并不是必要的，他们根据说明书中的描述以及本领域的一般技术知识即可完整了解相关操作。

另外，说明书中所描述的特点、操作或者特征可以以任意适当的方式结合形成各种实施方式。同时，方法描述中的各步骤或者动作也可以按照本领域技术人员所能显而易见的方式进行顺序调换或调整。因此，说明书和附图中的各种顺序只是为了清楚描述某一个实施例，并不意味着是必须的顺序，除非另有说明其中某个顺序是必须遵循的。

本文中为部件所编序号本身，例如“第一”、“第二”等，仅用于区分所描述的对象，不具有任何顺序或技术含义。而本申请所说“连接”、“联接”，如无特别说明，均包括直接和间接连接(联接)。

本实施例提供了一种离心式检测芯片(为了方便表述，以下简称为检测芯片)，其应用于微流控技术。通过控制该检测芯片进行正反转的离心运动，能利用极小量的样本实现各种生化指标的检测，例如生化检测、凝血检测、免疫检测等等。

请参考图1和2，该检测芯片100包括顶盖110和底盘120。底盘120为盘状，其上设有向内凹陷且底部封闭的样本腔、样本定量腔1212、稀释液腔、稀释液定量腔1213、混匀腔1214和比色孔1211。图1中未示出样本腔和稀释液腔。但这并不影响本领域技术人员的理解，该样本腔、样本定量腔1212、稀释液腔、稀释液定量腔1213、混匀腔1214可采用现有技术中任意可行的结构。

该顶盖110覆盖在底盘120上，从底盘120的上方封盖住样本腔、样本定量腔1212、稀释液腔、稀释液定量腔1213、混匀腔1214和比色孔1211。相应腔体之间通过微流道1215连通。

该样本腔用于接收并容纳样本，检测时，可通过人工将样本加注到该样本腔内。通常，为了保证样本满足检测所需用量，样本腔内加注的样本量将会多于检测时所需用量，因此该样本定量腔1212用于获取定量的待混匀样本，样本腔内的样本可流入至样本定量腔1212内形成待混匀样本。

同样地，稀释液腔用于接收并容纳稀释液，检测时，可通过人工将稀释液加注到该稀释液腔内。某些实施例中，稀释液也可预封装在稀释液腔体内，检测时，只需撕开预封装的盖子即可。稀释液定量腔1213用于获取定量的待混匀稀释液，稀释液腔内的稀释液可流入至稀释液定量腔1213内形成待混匀稀释液。

该混匀腔1214则用来混匀待混匀样本和待混匀稀释液，混匀后的液体为待测液体。该比色孔1211与混匀腔1214通过微流道1215连通，待测液体完成混匀后，可通过微流道1215流入到各比色孔1211内，进行相应的检测。

在这些过程中，检测芯片100可与驱动装置配合，在驱动装置的驱动下进行对应的正转和/或反转，以实现各流体的流动和分离目的。检测芯片100上可设置装配结构，例如位于中部的安装孔等，以将检测芯片100定位到驱动装置上。

通常，比色孔1211内会提前预装试剂，该试剂能够与进入对应比色孔1211内的待测液体进行反应得到反应物溶液，最后通过比色检测来获取相应的检查生化指标，进而获知检测结果。预装的试剂可通过冻干小球130或其他形式提前封装在相应比色孔1211中，当然，某些检测项目中待测液体可能无需与试剂进行反应，因此这些检测项目所对应的比色孔1211中可不预装试剂，即部分或全部比色孔1211内预装有试剂。

其中，某些不同的检测项目所需要的试剂和待测液体配比不同，因此试剂和待测液体最终反应后的反应物溶液总体积也会不同，或者某些检测项目不加入试剂，其待测液体总体积也与其他检测项目不同，这就要求一些比色孔1211需要具备不同的容积。为了实现不同类型的比色孔1211具有不同容积这一目的，本申请一种实施例中，该比色孔1211至少分为两种类型，不同类型的比色孔1211之间孔径深度相同但直径不同，每种类型的比色孔1211数量为至少一个。该实施例中，主要通过直径的不同来形成不同容积的比色孔1211，相对于比色孔1211形成不同深度来说，不同的直径更容易实现，无需通过复杂的模具结构成型，制造更加简单。

该底盘120本身可一体成型，相对于一次成型具有多个不同深度的比色孔1211来说，一次成型具有多个深度相同但直径不同的比色孔1211更加容易。当然，为了进一步降低制作工艺的难度，简化模具结构，请参考图1，一种实施例中，该底盘120包括盘体121和底盖122。该顶盖110、盘体121和底盖122可分开制造，再加工到一起。其中，比色孔1211贯通设置在盘体121上，底盖122覆盖在盘体121背离顶盖110的一侧，并密封住比色孔1211的底部，从而在底盘120上形成凹陷的比色孔1211。

相比之下，将比色孔1211贯通设置在盘体121上制造更加简单，而且因为盘体121本身厚度一致，贯通设置的比色孔1211深度也保持一致。然后，由底盖122覆盖在盘体121的底部，从而最终形成底部封闭的比色孔1211均具有相同的深度，更巧妙的实现各比色孔1211深度一致的要求。

当然，在检测芯片100包括顶盖110、盘体121和底盖122时，某些实施例中，不同类型的比色孔1211的深度也可能不一样，例如，可通过在底盖122上设置凸起结构，当这些凸起结构伸入到贯通设置在盘体121上的比色孔1211中时，将会使比色孔1211的深度有所改变。该结构无需在盘体121上加工不同深度的比色孔1211，模具简单，加工成本低。相对在盘体121上设置不同深度的比色孔1211而言，在底盖122上加工凸起结构则相应更加简单。

因比色孔1211的容积与对应检测项目所需试剂与待测液体的总体积有关，所以，比色孔1211的直径与对应试剂和待测液体反应后的反应物溶液总体积成正比，具体比例关系可参考现有技术。在设计比色孔1211的直径时，可以以反应物溶液的体积与比色孔1211的深度两个参数来进行计算。

生化指标检测采用比色检测法，例如多采用基于朗伯-比尔定律的吸收光度法，吸光度与反应物溶液吸收光程(即比色孔1211深度)成正比；反应物溶液吸收光程的增加可以提升吸光度检测灵敏度，进而提高生化指标检测的准确度。现有的生化检测芯片100厚度7-8mm，受注塑成型工艺限制，比色孔1211深度均在5mm以下，反应物溶液吸收光程较小，检测准确度会收到影响。

本实施例中，将比色孔1211贯穿设置在盘体121上，孔深等于盘体121厚度，因此能够增加比色孔1211的深度。例如，一种实施例中，该检测芯片100整体厚度依然保持在7-8mm，采用本实施例所示结构后，顶盖110和底盖122均采用厚度0.5mm以下，比色孔1211的深度，即反应物溶液的吸收光程可以增大到6-7mm,可以有效提升吸光度检测灵敏度，进而提高生化指标检测的准确度。

进一步地，顶盖110和底盖122可采用薄板、薄膜或其他形式的结构，顶盖110和底盖122整个所采用的材料也可相同或不同。该底盖122可以为一个整体式结构，也可以为若干个子单元，例如在底盖122仅需要封盖比色孔1211而无需封盖盘体121其他区域时，可针对一个或多个比色孔1211设置一个子单元进行底部封盖，最终由两个或以上子单元完成对所有比色孔1211底壁的封盖。

进一步地，比色孔1211根据试剂的不同可实现不同项目的检测，例如生化检测、凝血检测、免疫检测等等。检测时，主要以比色检测法实现，部分检测项目采用透射比浊法，检测原理相同。为了更好获得检测结果，一种实施例中，顶盖110具有与比色孔1211对应的第一透光区域，底盖122具有比色孔1211对应的第二透光区域，第一透光区域和第二透光区域均为透光材料。

一些实施例中，该顶盖110和底盖122可以整体采用透光材料制成，也可以仅第一透光区域和第二透光区域采用透光材料制成，其他区域采用其他材料制成。

该顶盖110和底盖122所采用的透光材料可以相同或不同。作为一种示例，该顶盖110采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中任意一种，和/或底盖122采用聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)中任意一种。当然，该顶盖110和底盖122的材料并不限于上述这些材料。

考虑到除第一透光区域和第二透光区域之外的其他区域对透光性要求不高或没有透光性要求，因此，一些实施例中，顶盖110上除第一透光区域之外的部分为第一封盖区域，第一封盖区域的一部分或全部区域为不透光区域；和/或底盖122上除第二透光区域之外的部分为第二封盖区域，第二封盖区域的一部分或全部区域为不透光区域。

进一步地，第一封盖区域和第二封盖区域还可选择性的设置一些功能层，例如，一种实施例中，该底盖122需要与驱动装置接触，因此其底侧外壁上可设有耐磨层、防滑层或保护层，以相应起到耐磨、防滑和保护的作用。

进一步地，一些实施例中，该样本腔、样本定量腔1212、稀释液腔、稀释液定量腔1213和混匀腔1214可为设置在盘体121上的盲槽或盲孔，这样底盖122只需对比色孔1211区域进行封闭即可。另一些实施例中，该样本腔、样本定量腔1212、稀释液腔、稀释液定量腔1213和混匀腔1214中至少一个也可贯通设置在盘体121上并被底盘120从下方封闭。相较于在盘体121上一体成型盲孔或盲槽来说，将样本腔、样本定量腔1212、稀释液腔、稀释液定量腔1213和混匀腔1214中的一个或多个直接贯通在盘体121上更容易实现，加工工艺也更加简单，生产效率更高。

一种实施例中，该样本腔、样本定量腔1212、稀释液腔、稀释液定量腔1213和混匀腔1214均以贯通的方式设置于盘体121上，通过底盖122的封闭，可将这些腔体形成盲孔或盲槽结构，再由上方的顶盖110对齐进行封盖。

以上应用了具体个例对本实用新型进行阐述，只是用于帮助理解本实用新型，并不用以限制本实用新型。对于本实用新型所属技术领域的技术人员，依据本实用新型的思想，还可以做出若干简单推演、变形或替换。

Claims (13)

1.一种离心式检测芯片,其特征在于，包括底盘和顶盖，所述底盘为盘状，其上设有向内凹陷且底部封闭的样本腔、样本定量腔、稀释液腔、稀释液定量腔、混匀腔和比色孔，所述样本腔用于接收并容纳样本，所述样本定量腔用于获取定量的待混匀样本，所述稀释液腔用于接收并容纳稀释液，所述稀释液定量腔用于获取定量的待混匀稀释液，所述混匀腔用来混匀所述待混匀样本和待混匀稀释液，所述比色孔与混匀腔通过微流道连通，其中，所述比色孔至少分为两种类型，不同类型的比色孔之间孔径深度相同但直径不同，每种类型的比色孔数量为至少一个，其中，部分或全部比色孔内预装有试剂；所述顶盖覆盖在底盘上，从所述底盘的上方封盖住所述样本腔、样本定量腔、稀释液腔、稀释液定量腔、混匀腔和比色孔。

2.如权利要求1所述的离心式检测芯片，其特征在于，所述底盘包括盘体和底盖，所述比色孔贯通设置在盘体上，所述底盖覆盖在所述盘体背离所述顶盖的一侧，并密封住比色孔的底部。

3.如权利要求2所述的离心式检测芯片，其特征在于，所述顶盖具有与所述比色孔对应的第一透光区域，所述底盖具有所述比色孔对应的第二透光区域，所述第一透光区域和第二透光区域均为透光材料。

4.如权利要求3所述的离心式检测芯片，其特征在于，所述顶盖和底盖的材料相同或不同。

5.如权利要求3所述的离心式检测芯片，其特征在于，所述顶盖采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中任意一种，和/或所述底盖采用聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯和聚对苯二甲酸乙二醇酯中任意一种。

6.如权利要求3所述的离心式检测芯片，其特征在于，所述顶盖上除所述第一透光区域之外的部分为第一封盖区域，所述第一封盖区域的一部分或全部区域为不透光区域；和/或所述底盖上除所述第二透光区域之外的部分为第二封盖区域，所述第二封盖区域的一部分或全部区域为不透光区域。

7.如权利要求6所述的离心式检测芯片，其特征在于，所述第二封盖区域的外壁设有耐磨层、防滑层或保护层。

8.如权利要求1所述的离心式检测芯片，其特征在于，所述比色孔的直径与对应试剂和待测液体反应后的反应物溶液总体积成正比。

9.如权利要求2至7中任一项所述的离心式检测芯片，其特征在于，所述样本腔、样本定量腔、稀释液腔、稀释液定量腔和混匀腔中至少一个贯通设置在所述盘体上并被所述底盖从下方封闭。

10.一种离心式检测芯片,其特征在于，包括顶盖、盘体和底盖，所述盘体具有贯通设置的比色孔，所述顶盖覆盖在盘体上，从所述盘体的上方封盖住所述比色孔，所述底盖覆盖在所述盘体背离所述顶盖的一侧，并密封住比色孔的底部，所述比色孔至少分为两种类型，不同类型的比色孔之间直径不同，每种类型的比色孔数量为至少一个，其中，部分或全部比色孔内预装有试剂。

11.如权利要求10所述的离心式检测芯片，其特征在于，所述顶盖具有与所述比色孔对应的第一透光区域，所述底盖具有所述比色孔对应的第二透光区域，所述第一透光区域和第二透光区域均为透光材料。

12.如权利要求10所述的离心式检测芯片，其特征在于，所述比色孔的直径与对应试剂和待测液体反应后的总体积成正比。

13.如权利要求10至12中任一项所述的离心式检测芯片，其特征在于，所述盘体上设有样本腔、样本定量腔、稀释液腔、稀释液定量腔和混匀腔，其中，所述样本腔、样本定量腔、稀释液腔、稀释液定量腔和混匀腔中至少一个贯通设置在所述盘体上并被所述底盖从下方封闭。

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