CN220328685U - 一种多参数生化分子检测用微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种多参数生化分子检测用微流控芯片，具体包括芯片主体、设置在芯片主体上的进样口，以及位于芯片主体正面的进样管道系统和校准液包，还有位于芯片主体背面的电极装配区域和液体导出系统。进样管道系统包括依次连通进样口的前处理室、前处理缓冲通道和微型逆止阀，电极装配区域与进样管道系统通过埋在芯片主体内部的进样液体通道相连，进样液体通道与微型逆止阀连通，并通过微型逆止阀延伸出至少一条校准液体通道与校准液包相连，校准液体通道与校准液包中间设置有导流阀。本实用新型可以降低芯片成本与加工难度、在保证多参数同时检测的同时提高检测速度和灵敏度、准确性，并实现对生化电解质中多种指标的同时检测。
Description
技术领域
本实用新型属于生物传感器领域，涉及一种多参数生化分子检测用微流控芯片。
背景技术
目前最新型的POCT化学传感仪器产品可实现多个样本同时进行检测，大幅节省检测时间，同时使得即时检测更为快捷。POCT器件多采用生物传感器来实现，通过将生物酶分子固定于微型分析器件的固相界面，特异性识别分析物后采用电化学或光学方法进行检测，并立即给出读数。典型的基于生物传感器的商业化POCT器件以血糖仪、血气分析仪为代表，主要用于血糖监测、血气及电解质分析。
针对一次性同时检测多个物质指标的生化检测耗材器件，目前已有相关技术，具体是将检测特定生化分子的微电极集成在整体检测器件上，并将其应用于多参数电化学检测。目前国内外都有将微流控系统与POCT产品结合的技术。微流控是在一块具有微管道的芯片上对微流体进行控制操作的技术，现有POCT相关微流控系统还存在缺陷，如待测液在微流控管道中凝固阻塞、待测液易倒流混溶、液体流速不快，检测效率不高、反应产生废气影响检测等。
有鉴于此，本实用新型旨在提供一种多参数生化分子检测用微流控芯片，将防止待测液凝固阻塞、校准液混合、样液检测、废液回收与废气排放等功能集中在一块芯片上，降低芯片成本与加工难度、在保证多参数同时检测的同时提高检测速度和灵敏度、准确性，并实现对生化电解质中多种指标的同时检测。
实用新型内容
综上所述，本实用新型提供了一种多参数生化分子检测用微流控芯片。
本实用新型的目的是提供一种多参数生化分子检测用微流控芯片，具体包括芯片主体、设置在芯片主体上的进样口，以及位于芯片主体正面的进样管道系统和校准液包，还有位于芯片主体背面的电极装配区域和液体导出系统。
进样管道系统包括依次连通进样口的前处理室、前处理缓冲通道和微型逆止阀，电极装配区域与进样管道系统通过埋在芯片主体内部的进样液体通道相连，进样液体通道与微型逆止阀连通，并通过微型逆止阀延伸出至少一条校准液体通道与校准液包相连，校准液体通道与校准液包中间设置有导流阀。
电极装配区域一端与进样液体通道相连，另一端通过埋在芯片主体内部的出样液体通道与液体导出系统连通；液体导出系统连通有排气孔。
进一步，前处理室可放置有免疫磁珠，还可放置有抗凝药物或闲置。
进一步，前处理缓冲通道为多个微型马鞍形结构组成的微型流通管道。
进一步，芯片主体宽度为65～75mm、高度为65～75mm；进样口管道的宽度为0.5～1.5mm、高度为0.5～1.5mm，进样液体通道、校准液体通道的宽度为0.5～1.5mm、高度为0.5～1.5mm；校准液包宽度为12.5～13.5mm、高度为30.5～31.5mm。
进一步，电极装配区域设置有至少一个电极卡安装卡槽，一个电极卡安装卡槽可装载有一片电极卡，电极卡与芯片主体的接触面设置有电极检测位点，其背面设置有金属位点，电极卡安装卡槽内部设置有样品测试槽，进样液体通道依次经过全部样品测试槽，并与出样液体通道相连，样品测试槽设置于电极检测位点所在位置；电极卡安装卡槽内设置有定位柱，电极卡表面设置有定位孔，定位柱与定位孔的位置相对应，且尺寸相符。
进一步，样品测试槽为固定体积的凹槽。
进一步，样品测试槽宽度为7.5～8.5mm、高度为1.0～2.0mm；定位柱为圆柱形，半径为0.2mm；电极卡安装卡槽宽度为13.0～14.0mm、高度为6.5～7.5mm。
进一步，液体导出系统包括简易逆止阀、废液槽和排气孔。
进一步，简易逆止阀结构包括特斯拉阀结构。
进一步，芯片主体上还设置有芯片定位孔。
如附图1和附图2、附图3所示，分别为多参数生化分子检测用微流控芯片的结构示意图、正面和背面示意图。
进样口可通过1～3毫升针管将血液/测试样品注入微流控管道中；前处理室用于进样溶液的前处理，如分离、过滤、混合等，前处理室内可放置磁珠微球，用于RNA和ctDNA的分子提取，即与样品混合进行DNA检测，除此之外，前处理室还可放置其它物质、结构或空置；前处理缓冲通道具有混合均匀、减轻流速的作用，可提高进样溶液的前处理效率，防止前处理室中的反应不充分；微型逆止阀具有微型的倒圆台形结构，芯片水平放置时垂直方向，开口上大下小，通过流通的阻力防止样品倒流；导流阀可将校准液导向正确的流通方向，同时具有一定高低差的结构防止液体倒流进校准液包，具体是校准液包方向较高，顺着校准液流出方向降低；校准液包用于装载标准浓度的校准液，校准液可通过机械装置挤压或人力挤压等方式流出。
电极装配区域在芯片主体上挖出一块区域用作样品检测，具体被划分为六块电极卡安装卡槽，电极卡安装卡槽内设置有固定体积的凹槽，作为样品测试槽，同时在两角处设置有定位柱，样品测试槽和定位柱的位置分别与电极卡上的微电极检测位点和定位孔对应，可将电极卡安装固定在样品测试槽内；埋在芯片主体内部的进样液体通道按顺序依次经过样品测试槽位置，并在出口处与出样液体通道相连，简易逆止阀采用特殊结构可防止废液槽液体倒流；废液槽可装载已测试液体，包括校准液以及测试样品，排气孔用于排出流道内气体，便于液体在微流道中的流动，并具有简易的防溢出结构。
其中电极卡安装卡槽数量可根据检测指标数量变化同时电极卡安装卡槽尺寸与电极卡尺寸都可根据需求更改，定位柱数量也可根据电极卡数量和尺寸进行更改。
以上所有结构皆包含在芯片主体内部，可通过注塑方法一次性加工完成，无需另外安装零件，大幅简化了微流控系统的加工步骤，实现了微流控和传感芯片的一体化。
如附图4所示，为多参数生化分子检测用微流控芯片液体进样示意图。加样时，微流控芯片水平放置，正面朝上，待测液体从进样口注入，流经前处理室，流入前处理缓冲通道，再流经微型逆止阀，同时使用机械装置挤压校准液包，将校准液包内的校准液挤压流出，经过导流阀后流入校准液体通道，再通过微型逆止阀与待测液体混合；混合液通过进样液体通道依次经过样品测试槽、接触电极卡的电极检测位点，再通过出样液体通道，流经简易逆止阀，进入废液槽，途中产生气体通过与废液槽相连的排气孔排出，检测电信号通过电极卡的金属位点传递。
本实用新型的有益效果是：
(1)本实用新型通过微流控结构设计，将防止待测液凝固阻塞前处理功能、校准液混合、样液检测、废液回收与废气排放等功能集中在一块芯片上，降低芯片成本与加工难度、在保证多参数同时检测的同时提高检测速度和灵敏度、准确性，并实现对生化电解质中多种指标的同时检测。
(2)本实用新型的微流控芯片，设计了样品测试槽，固定了测量体积，使得测量结果更为精准，同时定位柱设计使得可以将微流控芯片与电极卡拆分，简化了微流控芯片的结构，大幅降低了其生产工艺难度和效率，且可根据检测目标物安装电极卡，适用于血气检测。
附图说明
利用附图对实用新型作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本实用新型的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它附图。
图1是多参数生化分子检测用微流控芯片的结构示意图；
图2是多参数生化分子检测用微流控芯片的正面示意图；
图3是多参数生化分子检测用微流控芯片的背面示意图；
图4是多参数生化分子检测用微流控芯片液体进样示意图。
附图标识：
1、进样口；2、前处理室；3、前处理缓冲通道；4、微型逆止阀；5、导流阀；6、校准液包；7、电极装配区域；8、电极卡安装卡槽；9、样品测试槽；10、定位柱；11、简易逆止阀；12、废液槽；13、排气孔；14、定位孔。
具体实施方式
为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明白，结合以下具体实施例，并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。
实施例1
如附图1所示，为本实用新型提供的一种多参数生化分子检测用微流控芯片，具体包括芯片主体，芯片主体宽度为70mm、高度为70mm，厚度为3.0mm。
本实施例中，芯片主体上的进样口1，其内部设置有进样管道，宽度为1.0mm、高度为1.0mm。
本实施例中，位于芯片主体正面的进样管道系统和校准液包6，校准液包6宽度为13mm、高度为31mm。
本实施例中，进样管道系统包括依次连通进样口的前处理室2、前处理缓冲通道3和微型逆止阀4，电极装配区域7与进样管道系统通过埋在芯片主体内部的进样液体通道相连，进样液体通道与微型逆止阀4连通，并通过微型逆止阀4延伸出一条校准液体通道与校准液包6相连，校准液体通道与校准液包6中间设置有导流阀5。
前处理室2放置有免疫磁珠。
前处理缓冲通道3为多个微型马鞍形结构组成的微型流通管道。
进样液体通道、校准液体通道的宽度为1.0mm、高度为1.0mm。
本实施例中，芯片主体背面的电极装配区域7和液体导出系统。
本实施例中，电极装配区域7一端与进样液体通道相连，另一端通过埋在芯片主体内部的出样液体通道与液体导出系统连通；液体导出系统连通有排气孔13。
本实施例中，电极装配区域7设置有两排六个电极卡安装卡槽8，一个电极卡安装卡槽8可装载有一片电极卡，电极卡与芯片主体的接触面设置有电极检测位点，其背面设置有金属位点，电极卡安装卡槽8内部设置有样品测试槽9，进样液体通道依次经过全部样品测试槽9，并与出样液体通道相连，样品测试槽9设置于电极检测位点所在位置；电极卡安装卡槽8内设置有定位柱10，电极卡表面设置有定位孔，定位柱10与定位孔的位置相对应，且尺寸相符。
样品测试槽9为固定体积的凹槽，其宽度为8.1mm、高度为1.5mm；定位柱为圆柱形，半径为0.2mm；电极卡安装卡槽8宽度为13.4mm、高度为7.0mm。
本实施例中，液体导出系统包括简易逆止阀11、废液槽12和排气孔13。
简易逆止阀11结构为特斯拉阀结构。
本实施例中，芯片主体上还设置有芯片定位孔，孔径为1.0mm。
实施例2
本实施例提供了一种多参数生化分子检测用微流控芯片，具体包括芯片主体，芯片主体宽度为70mm、高度为70mm，厚度为3.0mm。
本实施例中，芯片主体上的进样口1，其内部设置有进样管道，宽度为1.5mm、高度为1.5mm。
本实施例中，位于芯片主体正面的进样管道系统和校准液包6，校准液包6宽度为12mm、高度为30mm。
本实施例中，进样管道系统包括依次连通进样口的前处理室2、前处理缓冲通道3和微型逆止阀4，电极装配区域7与进样管道系统通过埋在芯片主体内部的进样液体通道相连，进样液体通道与微型逆止阀4连通，并通过微型逆止阀4延伸出一条校准液体通道与校准液包6相连，校准液体通道与校准液包6中间设置有导流阀5。
前处理室2放置有抗凝药物。
前处理缓冲通道3为多个微型马鞍形结构组成的微型流通管道。
进样液体通道、校准液体通道的宽度为1.0mm、高度为1.0mm。
本实施例中，芯片主体背面的电极装配区域7和液体导出系统。
本实施例中，电极装配区域7一端与进样液体通道相连，另一端通过埋在芯片主体内部的出样液体通道与液体导出系统连通；液体导出系统连通有排气孔13。
本实施例中，电极装配区域7设置有两排四个电极卡安装卡槽8，一个电极卡安装卡槽8可装载有一片电极卡，电极卡与芯片主体的接触面设置有电极检测位点，其背面设置有金属位点，电极卡安装卡槽8内部设置有样品测试槽9，进样液体通道依次经过全部样品测试槽9，并与出样液体通道相连，样品测试槽9设置于电极检测位点所在位置；电极卡安装卡槽8内设置有定位柱10，电极卡表面设置有定位孔，定位柱10与定位孔的位置相对应，且尺寸相符。
样品测试槽9为固定体积的凹槽，其宽度为8.0mm、高度为1.5mm；定位柱为圆柱形，半径为0.2mm；电极卡安装卡槽8宽度为14.5mm、高度为7.5mm。
本实施例中，液体导出系统包括简易逆止阀11、废液槽12和排气孔13。
简易逆止阀11结构为特斯拉阀结构。
本实施例中，芯片主体上还设置有芯片定位孔，孔径为1.0mm。
实施例3
本实施例提供了一种多参数生化分子检测用微流控芯片，具体包括芯片主体，芯片主体宽度为70mm、高度为70mm，厚度为3.0mm。
本实施例中，芯片主体上的进样口1，其内部设置有进样管道，宽度为1.5mm、高度为1.5mm。
本实施例中，位于芯片主体正面的进样管道系统和校准液包6，校准液包6宽度为12mm、高度为30mm。
本实施例中，进样管道系统包括依次连通进样口的前处理室2、前处理缓冲通道3和微型逆止阀4，电极装配区域7与进样管道系统通过埋在芯片主体内部的进样液体通道相连，进样液体通道与微型逆止阀4连通，并通过微型逆止阀4延伸出一条校准液体通道与校准液包6相连，校准液体通道与校准液包6中间设置有导流阀5。
前处理室2空置。
前处理缓冲通道3为多个微型马鞍形结构组成的微型流通管道。
进样液体通道、校准液体通道的宽度为1.5mm、高度为1.5mm。
本实施例中，芯片主体背面的电极装配区域7和液体导出系统。
本实施例中，电极装配区域7一端与进样液体通道相连，另一端通过埋在芯片主体内部的出样液体通道与液体导出系统连通；液体导出系统连通有排气孔13。
本实施例中，电极装配区域7设置有一排三个电极卡安装卡槽8，一个电极卡安装卡槽8可装载有一片电极卡，电极卡与芯片主体的接触面设置有电极检测位点，其背面设置有金属位点，电极卡安装卡槽8内部设置有样品测试槽9，进样液体通道依次经过全部样品测试槽9，并与出样液体通道相连，样品测试槽9设置于电极检测位点所在位置；电极卡安装卡槽8内设置有定位柱10，电极卡表面设置有定位孔，定位柱10与定位孔的位置相对应，且尺寸相符。
样品测试槽9为固定体积的凹槽，其宽度为8.0mm、高度为1.5mm；定位柱为圆柱形，半径为0.2mm；电极卡安装卡槽8宽度为13.0mm、高度为6.5mm。
本实施例中，液体导出系统包括简易逆止阀11、废液槽12和排气孔13。
简易逆止阀11结构为特斯拉阀结构。
本实施例中，芯片主体上还设置有芯片定位孔，孔径为1.0mm。
实施例4
依照实施例1提供的多参数生化分子检测用微流控芯片，如图4，为多参数生化分子检测用微流控芯片液体进样示意图。
加样时，微流控芯片水平放置，正面朝上，待测液体从进样口1注入，流经前处理室2，流入前处理缓冲通道3，再流经微型逆止阀4，同时使用机械装置挤压校准液包6，将校准液包6内的校准液挤压流出，经过导流阀5后流入校准液体通道，再通过微型逆止阀4与待测液体混合；混合液通过进样液体通道依次经过样品测试槽9、接触电极卡的电极检测位点，再通过出样液体通道，流经简易逆止阀11，进入废液槽12，途中产生气体通过与废液槽12相连的排气孔13排出，检测电信号通过电极卡的金属位点传递。
对于本领域技术人员而言，显然本实用新型不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本实用新型的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本实用新型。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本实用新型的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本实用新型内。
此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经过适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。本实用新型中所未详细描述的技术细节，均可通过本领域中的任一现有技术实现。特别的，本实用新型中所有未详细描述的技术特点均可通过任一现有技术实现。
Claims (10)
1.一种多参数生化分子检测用微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片包括芯片主体、设置在所述芯片主体上的进样口(1)，以及位于所述芯片主体正面的进样管道系统和校准液包(6)，还有位于所述芯片主体背面的电极装配区域(7)和液体导出系统；所述进样管道系统包括依次连通所述进样口的前处理室(2)、前处理缓冲通道(3)和微型逆止阀(4)，所述电极装配区域(7)与所述进样管道系统通过埋在所述芯片主体内部的进样液体通道相连，所述进样液体通道与所述微型逆止阀(4)连通，并通过所述微型逆止阀(4)延伸出至少一条校准液体通道与所述校准液包(6)相连，所述校准液体通道与所述校准液包(6)中间设置有导流阀(5)；所述电极装配区域(7)一端与所述进样液体通道相连，另一端通过埋在所述芯片主体内部的出样液体通道与所述液体导出系统连通；所述液体导出系统连通有排气孔(13)。
2.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用微流控芯片，其特征在于，所述前处理室(2)可放置有免疫磁珠，还可放置有抗凝药物或闲置。
3.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用微流控芯片，其特征在于，所述前处理缓冲通道(3)为多个微型马鞍形结构组成的微型流通管道。
4.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用微流控芯片，其特征在于，所述芯片主体宽度为65～75mm、高度为65～75mm；所述进样口(1)管道的宽度为0.5～1.5mm、高度为0.5～1.5mm，所述进样液体通道、所述校准液体通道的宽度为0.5～1.5mm、高度为0.5～1.5mm；所述校准液包(6)的宽度为12.5～13.5mm、高度为30.5～31.5mm。
5.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用微流控芯片，其特征在于，所述电极装配区域(7)设置有至少一个电极卡安装卡槽(8)，一个所述电极卡安装卡槽(8)可装载有一片电极卡，所述电极卡与所述芯片主体的接触面设置有电极检测位点，其背面设置有金属位点，所述电极卡安装卡槽内部设置有样品测试槽(9)，所述进样液体通道依次经过全部样品测试槽(9)，并与所述出样液体通道相连，所述样品测试槽(9)设置于所述电极检测位点所在位置；所述电极卡安装卡槽(8)内设置有定位柱(10)，所述电极卡表面设置有定位孔，所述定位柱(10)与所述定位孔的位置相对应，且尺寸相符。
6.根据权利要求5所述的一种多参数生化分子检测用微流控芯片，其特征在于，所述样品测试槽(9)为固定体积的凹槽。
7.根据权利要求5所述的一种多参数生化分子检测用微流控芯片，其特征在于，所述样品测试槽(9)宽度为7.5～8.5mm、高度为1.0～2.0mm；所述定位柱(10)为圆柱形，底面半径为0.2mm；所述电极卡安装卡槽(8)宽度为13.0～14.0mm、高度为6.5～7.5mm。
8.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用微流控芯片，其特征在于，所述液体导出系统包括简易逆止阀(11)、废液槽(12)和排气孔(13)。
9.根据权利要求8所述的一种多参数生化分子检测用微流控芯片，其特征在于，所述简易逆止阀(11)结构包括特斯拉阀结构。
10.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用微流控芯片，其特征在于，所述芯片主体上还设置有芯片定位孔(14)。
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