CN217033953U - 一种微液滴分析芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于微液滴分析技术领域，更具体地，涉及一种微液滴分析芯片，包括本体、若干微流道以及设置于本体上的若干试剂卡，每个试剂卡包括若干顺次连通的微池，本体上设置有进样槽，一个微流道两端分别与进样槽及一个试剂卡中的一个微池相连通，微流道还设置有与其连通的进气槽。本实用新型在微流道中设置进气槽，一方面可以保证待测样品能够全部进入微池中，另一方面还能提高整体的检测效率。

Description

一种微液滴分析芯片

技术领域

本实用新型属于微液滴分析技术领域，更具体地，涉及一种微液滴分析芯片。

背景技术

当前临床生物医学检测技术日新月异，大型仪器具有检测稳定，通量高，准确，灵敏度高，试剂检测灵活等各种优点，但其体积大，成本高，很难在一些急诊或者门诊等需要集约型机器的场景使用。

鉴于此，液滴分析技术逐渐发展成熟，其是通过磁力作用于包裹有磁粒的微小体积液体(一般为油相)，进而操控其进行移动，实现反应、洗涤、检测等检测步骤，这种技术通常在分析芯片上实现，以将检测设备做到较小体积。

微液滴分析技术在测试研究中可以通过液相的转换(运动形式、运动状态、运动过程)达到生物反应过程的目的，也可以通过液相中固相的转换(移动分离、吸附分离、提取分离)达到生物分析过程的实现。其中通过固相转换结合吸附-移动分离可以避免液体移动分析过程体积损失，实现较高的精密度的测试。现有技术中通常是先将样品加入至分析芯片上，让其流入分析芯片中的反应槽，然后再往分析芯片中注入检测液等；然而由于加入分析芯片中的样品量一般较少，也即是微液滴，因此很难确保流入反应槽中的样品可以达到预设的样品量，这样对最后的检测结果有较大的影响。

实用新型内容

本实用新型为克服上述现有技术中的至少一个缺陷，提供一种微液滴分析芯片，其能够精确控制进入试剂卡的样品量，从而提高检测精度。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

提供一种微液滴分析芯片，包括本体、若干微流道以及设置于本体上的若干试剂卡，每个试剂卡包括若干顺次连通的微池，本体上设置有进样槽，一个微流道两端分别与进样槽及一个试剂卡中的一个微池相连通，微流道还设置有与其连通的进气槽。

本方案中通过在微流道上设置进气槽，当向进样槽中注入待测样品后，待测样品先由于毛细作用在微流道中流动，然后通过外部挤压进气槽，使得进气槽内的气压增大，将微流道内的待测样品压入试剂卡的微池中，避免待测样品残留在微流道内而影响检测结果的精准性；另外，通过外力对微流道进行施压可加快微流道内液体的流动速率，提高整体的检测效率。

作为进一步改进的结构形式，上述的微池至少包括相连通的反应池与检测池，反应池内设置有顺次连通的第一腔室、第二腔室以及第三腔室，第一腔室设置有第一通孔及第二通孔，第一通孔连通第一腔室与微流道，第二通孔连通第一腔室与外部环境，第一腔室位于反应池靠近检测池的一端；检测池内设置有三个顺次连通的第四腔室，两端的第四腔室均设置有用于与外部环境连通的第四通孔。

作为进一步改进的结构形式，上述的第一腔室的其中一个端面覆盖设置有密封块，密封块位于第一腔室内的一侧壁包括相连接且具有夹角的第二平面以及第一平面，第一平面与第一腔室的底壁平行，第一通孔贯穿密封块且第一通孔位于第一腔室内的端面突出于第二平面，第二通孔贯穿密封块且第二通孔位于第一腔室内的端面与第一平面平齐。

作为进一步改进的结构形式，上述的密封块背离内腔的一侧突出于本体，密封块突出于本体的一侧设置有与第二通孔连通的排气槽，排气槽平行于本体设置且排气槽的开口位于密封块的侧壁。

作为进一步改进的结构形式，上述的微流道包括主流道和辅流道，本体设置有第三通孔，主流道及辅流道分别设置于本体的两侧面且通过第三通孔连通。

作为进一步改进的结构形式，上述的本体包括相叠设置的基板及盖板，进样槽、进气槽设置于基板背离盖板的一侧，试剂卡设置于基板靠近盖板的一侧，主流道设置于基板靠近盖板的一侧且被盖板密封，辅流道设置于基板背离盖板的一侧，基板背离盖板的一侧还设置有用于密封微池的薄膜。

作为进一步改进的结构形式，上述的本体为圆盘状，若干试剂卡沿本体周向均匀分布，进样槽设置于本体的圆心，主流道包括若干环形流道及若干沿本体径向的直线流道，若干环形流道以本体的圆心为圆心向外层叠，相邻两个环形流道通过一个直线流道连通且相邻两个直线流道不共线，靠近进样槽的环形流道通过一个直线流道与进样槽连通。

作为进一步改进的结构形式，上述的进气槽设置于连通进样槽与环形流道的直线流道的末端。

作为进一步改进的结构形式，上述的主流道内壁设置有疏水层，疏水层位于进气槽与第三通孔之间。

作为进一步改进的结构形式，上述的本体周向分布有若干用于限制其周向运动的限位结构。

与现有技术相比，有益效果是：

本实用新型在微流道中设置进气槽，一方面可以保证待测样品能够全部进入微池中，另一方面还能提高整体的检测效率；通过将微池分成三个腔室，从而可以将用于注入待测样品的第一通孔以及用于排气的第二通孔设置在其中一个腔室中而不与其他的腔室发生干扰，使得待测样品可以在外部气压作用下顺利进入其中一个腔室后再与反应物混合反应，避免在进样过程中造成反应物的流失。

附图说明

图1是本实用新型实施例1微液滴分析芯片的整体结构第一角度示意图；

图2是图1去除薄膜的结构示意图；

图3是本实用新型实施例1微液滴分析芯片的整体结构第二角度示意图；

图4是图3去除盖板的结构示意图；

图5是本实用新型实施例1微液滴分析芯片的反应池内部结构示意图；

图6是本实用新型实施例3微液滴分析芯片的内部结构示意图。

其中，1-本体，11-进样槽，12-第三通孔，13-基板，14-盖板，15-限位结构，2-微流道，21-进气槽，22-主流道，221-环形流道，222直线流道，223-疏水层，23-辅流道，3-试剂卡，31-反应池，311-第一腔室，312-第二腔室，313-第三腔室，32-检测池，321-第四腔室，322-第四通孔，4-第一通孔，5-第二通孔，6-密封块，61-第一平面，62-第二平面，63-排气槽。

具体实施方式

附图仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制；为了更好说明本实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对于本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。附图中描述位置关系仅用于示例性说明，不能理解为对本实用新型的限制。

本实用新型实施例的附图中相同或相似的标号对应相同或相似的部件；在本实用新型的描述中，需要理解的是，若有术语“上”、“下”、“左”、“右”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，因此附图中描述位置关系的用语仅用于示例性说明，不能理解为对本专利的限制，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

实施例1：

如图1至图5所示为一种微液滴分析芯片的第一实施例，包括本体1、若干微流道2以及设置于本体1上的三个试剂卡3，每个试剂卡3包括五个顺次连通的微池，本体1上设置有进样槽11，一个微流道2两端分别与进样槽11及一个试剂卡3中的一个微池相连通，微流道2还设置有与其连通的进气槽21。

本实施例中的微池包括相连通的一个反应池31与一个检测池32，反应池31内设置有顺次连通的第一腔室311、第二腔室312以及第三腔室313，第一腔室311设置有第一通孔4及第二通孔5，第一通孔4连通第一腔室311与微流道2，第二通孔5连通第一腔室311与外部环境，第一腔室311位于反应池31靠近检测池32的一端，检测池32内设置有三个顺次连通的第四腔室321，两端的第四腔室321均设置有用于与外部环境连通的第四通孔322。其中，在使用时，第三腔室313中预设有反应物，第二腔室312中预填充有封装油，封装油在常温下为固态，封装油受热时由固态向液态转换，即在封装油的作用下，反应池31内的三个腔室的初始时互不连通，这样检测过程中在第一腔室311与微流道2连通，且第一腔室311还连通外部大气环境，当外力挤压进气槽21时，微流道2中的气体进入腔室后排到外部环境，即微流道2内的待测样品可以顺利流入到第一腔室311中，之后对整个分析芯片进行加热，封装油变为液态，三个腔室连通，第一腔室311中的待测样品与第三腔室313中的反应物接触混合，发生反应；反应后，通过外部结构带动反应池31中的生成物进入检测池32中检测，此时，第四通孔322同样可以起到排气的作用，避免检测池32内的气压过大造成生成物不能移动。

由于生成物在移动过程中，有可能会将反应池31中的其他液体带入检测池32中干扰检测，因此本实施例中可以还包括用于连通反应池31与检测池32的三个洗涤池，用于对生成物进行洗涤，当然，洗涤池为本领域技术人员常用技术手段，这里不再详述；同样地，洗涤池也可以设置成类似检测池的结构，以提高生成物的移动效率。

需要说明的是，本实施例中试剂卡3、反应池31、检测池32及洗涤池的数量仅为参考，不能理解为对本方案的限定。

为了避免经第一通孔4流入第一腔室311的待测样品沿着腔室的内壁又从第二通孔5排出，本实施例中的第一腔室311的其中一个端面覆盖设置有密封块6，密封块6位于第一腔室311内的一侧壁包括相连接且具有夹角的第二平面62以及第一平面61，第一平面61与第一腔室311的底壁平行，第一通孔4贯穿密封块6且第一通孔4位于第一腔室311内的一端突出于第二平面62，第二通孔5贯穿密封块6且第二通孔5位于第一腔室311内的一端与第一平面61平齐。这样第一通孔4与第二通孔5之间并不是第一平面61过渡，可以有效阻断毛细作用，避免第一通孔4流出的待测样品渗流到第二通孔5中排出，从而保证检测精度。

本实施例中的密封块6背离内腔的一侧突出于本体1，密封块6突出于本体1的一侧设置有与第二通孔5连通的排气槽63，排气槽63平行于本体1设置且排气槽63的开口位于密封块6的侧壁。这样在对微池的各个腔室端面进行密封后，可保证第二通孔5依然与外部环境保持连通，保证排气功能正常。

由于微池内的反应物会沉淀到底部，而进样槽11一般位于分析芯片的顶面，因此，本实施例中的微流道2包括主流道22和辅流道23，本体1设置有第三通孔12，主流道22及辅流道23分别设置于本体1的两侧面且通过第三通孔12连通。这样可以保证待测样品可以从本体1的一侧流向另一侧而进入微池的底部，与微池内的反应物更好地反应。

参考图1、图2，本实施例中的本体1包括相叠设置的基板13及盖板14，进样槽11、进气槽21设置于基板13背离盖板14的一侧，试剂卡3设置于基板13靠近盖板14的一侧，主流道22设置于基板13靠近盖板14的一侧且被盖板14覆盖密封，辅流道23设置于基板13背离盖板14的一侧，基板13背离盖板的一侧还设置有用于密封微池的薄膜；这样便于一体化制造出微流道2。当然，这仅为参考的实施方式，具体实施过程中，主流道22也可以设置于盖板14上，然后将盖板14设置有主流道22的一侧覆盖在基板13上，其最后封装出来的结构也可实现本方案的功能。

本实施例中的本体1为圆盘状，三个试剂卡3沿本体1周向均匀分布，进样槽11设置于本体1的圆心，主流道22包括若干环形流道221及若干沿本体1径向的直线流道222，若干环形流道221以本体1的圆心为圆心向外层叠，相邻两个环形流道221通过一个直线流道222连通且相邻两个直线流道222不共线，靠近进样槽11的环形流道221通过一个直线流道222与进样槽11连通。这样可以在最小的面积内最大程度地延长微流道2的长度，从而减小分析芯片的大小，便于分析芯片的结构紧凑化。

为了更好地对微流道2内的待测样品进行施压，本实施例中的进气槽21设置于连通进样槽11与环形流道221的直线流道222的末端。

本实施例中的主流道22内壁设置有疏水层223，疏水层223位于进气槽21与第三通孔12之间。这样当待测样品由于毛细作用在微流道2中流动至疏水层223时，即停止流动，从而可以保证各个微流道2内的待测样品量是一致的，提高检测的精度。当然可以理解的是，除疏水层223外，微流道2的其他地方应为亲水材料制成，以便于其中的液体流动。

实施例2：

本实施例与第一实施例的区别仅在于，本实施例中的进样槽11、进气槽21设置于本体1的同一侧面，主流道22设置于盖板14靠近基板13的一侧，辅流道23设置于本体1背离进气槽21及进样槽11的一侧。这样直接在盖板14上制造出主流道22后再进行封装，可避免主流道22制造时不良造成整个芯片的不良而出现浪费的情况，从而降低制造成本。

实施例3：

如图6所示为一种微液滴分析芯片的第三实施例，本实施例与实施例1或实施例2的区别仅在于，本实施例中的本体1周向分布有若干用于限制其周向运动的限位结构15。这样在检测过程中对分析芯片进行旋转震荡等操作时，可以避免分析芯片与夹持其的夹具或载具发生相对转动而影响检测的精准性。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

显然，本实用新型的上述实施例仅仅是为清楚地说明本实用新型所作的举例，而并非是对本实用新型的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型权利要求的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微液滴分析芯片，其特征在于，包括本体(1)、若干微流道(2)以及设置于所述本体(1)上的若干试剂卡(3)，每个试剂卡(3)包括若干顺次连通的微池，所述本体(1)上设置有进样槽(11)，一个微流道(2)两端分别与所述进样槽(11)及一个试剂卡(3)中的一个微池相连通，所述微流道(2)还设置有与其连通的进气槽(21)。

2.根据权利要求1所述的一种微液滴分析芯片，其特征在于，所述微池至少包括相连通的反应池(31)与检测池(32)，所述反应池(31)内设置有顺次连通的第一腔室(311)、第二腔室(312)以及第三腔室(313)，所述第一腔室(311)设置有第一通孔(4)及第二通孔(5)，所述第一通孔(4)连通所述第一腔室(311)与所述微流道(2)，所述第二通孔(5)连通所述第一腔室(311)与外部环境，所述第一腔室(311)位于反应池(31)靠近检测池(32)的一端；所述检测池(32)内设置有三个顺次连通的第四腔室(321)，两端的第四腔室(321)均设置有用于与外部环境连通的第四通孔(322)。

3.根据权利要求2所述的一种微液滴分析芯片，其特征在于，所述第一腔室(311)的其中一个端面覆盖设置有密封块(6)，所述密封块(6)位于第一腔室(311)内的一侧壁包括相连接且具有夹角的第一平面(61)及第二平面(62)，所述第一平面(61)与所述第一腔室(311)的底壁平行，所述第一通孔(4)贯穿所述密封块(6)且第一通孔(4)位于第一腔室(311)内的一端突出于所述第二平面(62)，所述第二通孔(5)贯穿所述密封块(6)且第二通孔(5)位于第一腔室(311)内的一端与所述第一平面(61)平齐。

4.根据权利要求3所述的一种微液滴分析芯片，其特征在于，所述密封块(6)的一侧突出于所述本体(1)，所述密封块(6)突出于所述本体(1)的一侧设置有与所述第二通孔(5)连通的排气槽(63)，所述排气槽(63)平行于所述本体(1)设置且排气槽(63)的开口位于所述密封块(6)的侧壁。

5.根据权利要求1至4任一项所述的一种微液滴分析芯片，其特征在于，所述微流道(2)包括主流道(22)和辅流道(23)，所述本体(1)设置有第三通孔(12)，所述主流道(22)及辅流道(23)分别设置于所述本体(1)的两侧面且通过所述第三通孔(12)连通。

6.根据权利要求5所述的一种微液滴分析芯片，其特征在于，所述本体(1)包括相叠设置的基板(13)及盖板(14)，所述进样槽(11)、进气槽(21)设置于所述基板(13)背离所述盖板(14)的一侧，所述试剂卡(3)设置于所述基板(13)靠近所述盖板(14)的一侧，所述主流道(22)设置于所述基板(13)靠近所述盖板(14)的一侧且被所述盖板(14)密封，所述辅流道(23)设置于所述基板(13)背离所述盖板(14)的一侧，所述基板(13)背离所述盖板(14)的一侧还覆盖设置有用于密封微池的薄膜。

7.根据权利要求6所述的一种微液滴分析芯片，其特征在于，所述本体(1)为圆盘状，若干试剂卡(3)沿所述本体(1)周向均匀分布，所述进样槽(11)设置于所述本体(1)的圆心，所述主流道(22)包括若干环形流道(221)及若干沿所述本体(1)径向的直线流道(222)，若干环形流道(221)以所述本体(1)的圆心为圆心向外层叠，相邻两个环形流道(221)通过一个直线流道(222)连通且相邻两个直线流道(222)不共线，靠近进样槽(11)的环形流道(221)通过一个直线流道(222)与进样槽(11)连通。

8.根据权利要求7所述的一种微液滴分析芯片，其特征在于，所述进气槽(21)设置于连通进样槽(11)与环形流道(221)的直线流道(222)的末端。

9.根据权利要求8所述的一种微液滴分析芯片，其特征在于，所述主流道(22)内壁设置有疏水层(223)，所述疏水层(223)位于所述进气槽(21)与第三通孔(12)之间。

10.根据权利要求9所述的一种微液滴分析芯片，其特征在于，所述本体(1)周向分布有若干用于限制其周向运动的限位结构(15)。

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