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原文传递多指标微流控芯片及其使用方法

专利名称：	多指标微流控芯片及其使用方法
摘要：	本发明公开了一种多指标微流控芯片及其使用方法。多指标微流控芯片，包括芯片本体，芯片本体上设置有一个进样腔、若干个定量反应腔、一个废液腔；进样腔包括滤样池、滤膜以及设置在滤样池池口的进样部分；滤样池呈芭蕉扇形设置，且滤样池的出液口设置在窄边侧壁；进样部分的下端具有与滤样池贯通的进样孔；进样部分的上端包括两个部分，分别为导流面以及透气凸台；导流面为从外向内渐缩设置的弧形面；透气凸台上具有与滤样池贯通的透气孔；透气凸台靠近滤样池宽边侧壁设置，导流面靠近滤样池窄边侧壁设置；滤样池的池底沿着流体流向设置有若干条棱条凸起。因此，本发明能够有效地提高微流控芯片的过滤效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	江苏;32
申请人：	南京岚煜生物科技有限公司
发明人：	许行尚;杰弗瑞·陈;于沛
专利状态：	有效
申请日期：	2019-01-09T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-10T00:00:00+0800
申请号：	CN201910018234.1
公开号：	CN109738632A
代理机构：	南京经纬专利商标代理有限公司
代理人：	彭英
分类号：	G01N33/533(2006.01);G;G01;G01N;G01N33
申请人地址：	211122 江苏省南京市江宁区乾德路2号
主权项：	1.一种多指标微流控芯片，包括芯片本体，芯片本体上设置有一个进样腔、若干个定量反应腔、一个废液腔；进样腔通过微流控流道与相互串联的各定量反应腔、废液腔依次连通；所述进样腔包括滤样池、滤膜以及设置在滤样池池口的进样部分；滤样池呈芭蕉扇形设置于芯片本体内，且滤样池的出液口设置在窄边侧壁；进样部分的下端具有与滤样池贯通的进样孔；进样部分的上端包括两个部分，分别为导流面以及透气凸台；导流面为从芯片本体上表面向芯片本体内部渐缩设置的弧形面；透气凸台上具有与滤样池贯通的透气孔；其特征在于，透气凸台靠近滤样池宽边侧壁设置，导流面靠近滤样池窄边侧壁设置；滤样池的池底沿着流体流向设置有若干条棱条凸起；棱条凸起的一端与滤样池的宽边侧壁之间存在间隙A，同时棱条凸起的另一端与滤样池的出液口之间具有间隙B；滤膜置于滤样池中并位于棱条凸起上方，且滤膜的形状与滤样池内壁的形状匹配，同时滤膜铺满滤样池；透气孔与滤样池接通的端面正对间隙A设置。 2.根据权利要求1所述的多指标微流控芯片，其特征在于，各棱条凸起呈聚拢状指向滤样池的出液口，且棱条凸起具有三条；所述的三条棱条凸起，其中一条为中部棱条凸起，沿着滤样池的中线布置，并直指滤样池的出液口；另外两条则为侧部棱条凸起，对称地布置在中部棱条凸起的两侧，且侧部棱条凸起相对于中部棱条凸起倾斜设置；中部棱条凸起的前端与滤样池的出液口之间的间距大于侧部棱条凸起与滤样池的出液口之间的间距；中部棱条凸起的后端与滤样池的宽边侧壁之间的间距小于侧部棱条凸起与滤样池的宽边侧壁之间的间距。 3.根据权利要求2所述的多指标微流控芯片，其特征在于，所述的各定量反应腔中，包括进样端与进样腔出样端直接连接的首个定量反应腔、处于尾端且出样端与废液腔连接的尾部定量反应腔、以及串联在首个定量反应腔与尾部定量反应腔之间的若干个中部定量反应腔；首个定量反应腔、各中部定量反应腔均具有两个进样连接位点、两个出样连接位点，首个定量反应腔、各中部定量反应腔的两个进样连接位点分别为进样连接位点a、进样连接位点b；两个出样连接位点，分别为出样连接位点a、出样连接位点b；而尾部定量反应腔具有三个连接位点，分别为连接位点a、连接位点b以及连接位点c，其中：连接位点a为进样兼出样连接位点，连接位点b为进样连接位点、连接位点c为出样连接位点；首个定量反应腔的两个进样连接位点、各中部定量反应腔的两个进样连接位点，均同设于相应定量反应腔的一个端部，而首个定量反应腔的两个出样连接位点、各中部定量反应腔的两个出样连接位点，则同设于对应定量反应腔的另一个端部；尾部定量反应腔的连接位点a，设置在尾部定量反应腔的一个端部，而尾部定量反应腔的连接位点b、尾部定量反应腔的连接位点c同设于尾部定量反应腔的另一个端部；首个定量反应腔的进样连接位点a通过样本输送支路与进样腔连接，且样本输送支路上设置有第一防回流装置；各中部定量反应腔的进样连接位点a以及尾部定量反应腔的连接位点a均通过各自独立的微流控支路a与前一个定量反应腔的出样连接位点a连接；各中部定量反应腔的进样连接位点b以及尾部定量反应腔的连接位点b均通过各自独立的外接流体输送支路连接至外接流路接口，且各中部定量反应腔、尾部定量反应腔与外接流路接口之间的外接流体输送支路上均依次设置有第二防回流装置、混匀腔；各定量反应腔的出样连接位点b、尾部定量反应腔的连接位点a均通过各自独立的微流控支路b汇流至芯片总阀门后，再通过废液输送总管连接至废液腔；尾部定量反应腔的连接位点c通过废液排放尾管与废液腔连接。 4.根据权利要求3所述的多指标微流控芯片，其特征在于，首个定量反应腔的两个进样连接位点、各中部定量反应腔的两个进样连接位点，均汇流后，与相应定量反应腔的一个端部连通；而首个定量反应腔的两个出样连接位点、各中部定量反应腔的两个出样连接位点，也都汇流后，与相应定量反应腔的另一个端部连通；尾部定量反应腔的连接位点b、尾部定量反应腔的连接位点c汇流后，与尾部定量反应腔的一个端部连通。 5.根据权利要求3所述的多指标微流控芯片，其特征在于，所述第二防回流装置为胶塞防回流装置；包括胶塞、能够抬升流体输送高度的流体输入管、能够降低流体输送高度的流体输出管；其中：第二防回流装置在外接流体输送支路的设置位置处具有断点；流体输入管的下端与第二防回流装置设置位置处前端的外接流体输送支路连通，而流体输入管的上端敞口设置；流体输出管的下端能够与第二防回流装置设置位置处后端的外接流体输送支路连通，而流体输出管的上端敞口设置；胶塞包括塞头以及设置在塞头上的连接管a、连接管b；连接管a、塞头、连接管b能够连通形成一U形空心管；连接管a能够与流体输入管上端配装成一体，连接管b能够与流体输出管上端配装成一体；芯片本体的上表面，在第二防回流装置的设置位置处，具有能够同时露出流体输入管的上端、流体输出管的上端的通孔a；塞头外形与通孔a的形状匹配，且塞头能够嵌装在通孔a中，并与芯片本体的上表面齐平；流体输入管的敞口端通过胶塞的空心与流体输出端的敞口端连通。 6.一种多指标微流控芯片，包括芯片本体，所述芯片本体上设置有外接流路接口、一个进样腔、若干个定量反应腔、一个废液腔、一个芯片总阀门；其特征在于，所述芯片本体上还设置有若干个混匀腔，且外接流路接口具有若干个；外接流路接口的数目、混匀腔的数目以及定量反应腔的数目一一对应设置：其中：各定量反应腔依次串联，包括首个定量反应腔、尾部定量反应腔以及处于首个定量反应腔、尾部定量反应腔之间的若干个中部定量反应腔；首个定量反应腔通过样本输送支路与进样腔连接，且样本输送支路上设置第一防回流结构；每一个定量反应腔均通过外接流体输送支路与外接流路接口连接，且处于定量反应腔、外接流路接口之间的外接流体输送支路上依次设置有第二防回流结构、混匀腔；各定量反应腔之间通过微流控支路a依次串联；均通过微流控支路b汇流至芯片总阀门，再通过废液输送总管连接至废液腔；尾部定量反应腔前端的各定量反应腔之间的微流控支路a上设置有第三防回流结构，尾部定量反应腔与废液腔之间的废液排放尾管上依次设置有导电橡胶微阀、第四防回流结构。 7.根据权利要求6所述的多指标微流控芯片，其特征在于，所述第二防回流装置为胶塞防回流装置，包括胶塞、能够抬升流体输送高度的流体输入管、能够降低流体输送高度的流体输出管；其中：第二防回流装置在外接流体输送支路的设置位置处具有断点；流体输入管的下端能够与断点前端的外接流体输送支路连通，而流体输入管的上端敞口设置；流体输出管的下端能够与断点后端的外接流体输送支路连通，而流体输出管的上端敞口设置；胶塞包括塞头以及设置在塞头上的连接管a、连接管b；连接管a、塞头、连接管b能够连通形成一U形空心管；连接管a能够与流体输入管上端配装成一体，连接管b能够与流体输出管上端配装成一体；芯片本体的上表面，在第二防回流装置的设置位置处，具有能够同时露出流体输入管的上端、流体输出管的上端的通孔a；塞头外形与通孔a的形状匹配，且塞头能够嵌装在通孔a中，并与芯片本体的上表面齐平；流体输入管的敞口端通过胶塞的空心与流体输出端的敞口端连通。 8.根据权利要求7所述的多指标微流控芯片，其特征在于，芯片本体由上层芯片、中层芯片、下层芯片通过键合的连接方式依次叠层拼接而成；进样腔由设置于上层芯片的进样腔外侧通孔、设置于中层芯片的进样腔进样部分以及设置于下层芯片的滤样池拼接而成；混匀腔由设置于中层芯片的混匀腔盖板以及设置于下层芯片的混匀池拼接而成，且上层芯片在与混匀腔盖板对应的位置处设置有混匀腔上层通孔；所述混匀池呈橄榄形设置；混匀腔上层通孔与混匀腔盖板的形状一致；定量反应腔由设置于中层芯片的定量反应腔盖板以及设置于下层芯片的定量反应池拼接而成，且上层芯片在与定量反应腔盖板对应的位置处设置有定量反应腔上层通孔；定量反应腔上层通孔的形状与定量反应腔盖板的形状一致；废液腔包括设置于下层芯片的废液池，该废液池呈矩形设置；中层芯片在与废液池对应的位置处具有贯通的中层矩形通孔；上层芯片在与中层矩形通孔对应的位置处具有废液腔的上层盖板；下层芯片上所设置的微流控流道，在第一防回流装置、第二防回流装置、第三防回流装置、第四防回流装置四个防回流装置的设置位置处，均具有断点；第二防回流装置中，流体输入管、流体输出管均贯穿中层芯片设置，上层芯片具有能够同时露出流体输入管上端、流体输出管上端的通孔，胶塞能够穿过该通孔后，分别与流体输入管上端、流体输出管上端连接；流体输入管的下端、流体输出管的下端分别与第二防回流装置设置位置处两侧的微流控流道连通；第一防回流装置、第三防回流装置、第四防回流装置，均包括设置于中层芯片上表面的连接管道、分别贯穿中层芯片设置的流体上升管、流体下降管；连接管道的一端通过流体上升管与相应防回流装置设置位置处前端的微流控流道连通，连接管道的另一端通过流体下降管与相应防回流装置设置位置处后端的微流控流道连通。 9.根据权利要求8所述的多指标微流控芯片，其特征在于，所述进样腔包括滤样池、滤膜以及设置在滤样池池口的进样部分；其中：滤样池呈芭蕉扇形设置，且滤样池的出液口设置在窄边侧壁；进样部分的下端具有与滤样池贯通的进样孔；进样部分的上端包括两个部分，分别为导流面以及透气凸台；导流面为从外向内渐缩设置的弧形面；透气凸台上具有与滤样池贯通的透气孔；滤样池的池底沿着流体流向设置有若干条棱条凸起；棱条凸起的一端与滤样池的宽边侧壁之间存在间隙A，同时棱条凸起的另一端与滤样池的出液口之间具有间隙B；滤膜置于滤样池中并位于棱条凸起上方，且滤膜的形状与滤样池内壁的形状匹配，同时滤膜铺满滤样池；透气孔与滤样池接通的端面正对间隙A设置。 10.一种多指标微流控芯片的使用方法，其特征在于，包括以下步骤： (1)样本加入进样腔后，在气体压力的推动下，经微流控流道，能够沿着各定量反应腔的串联顺序，依次充满各个定量反应腔，直至触动最后一个定量反应腔后端的微阀后，停止加压；此时，各定量反应腔前端的防回流结构能够防止对应腔内流体回流，使得定量反应腔中具有定量的样本，以与定量反应腔中预置的包被抗体/抗原发生免疫反应，生成样本-包被抗体/抗原复合物； (2)吹干进样腔的滤样池和微流控流道中的样本； (3)通过每一个外接液路接口，将缓冲液输入与其一一对应连接的混匀腔并充满，使得混匀腔中预置的标记抗体/抗原能够与缓冲液形成混悬液；然后通过每一个外接液路接口输入的气体压力，推动对应混匀腔中的混悬液流入相应的定量反应腔中，停止加压； (4)定量反应腔中含有标记抗体/抗原的混悬液，与步骤(1)生成的样本-包被抗体/抗原复合物发生免疫反应； (5)吹干、清洗、吹干、检测。 11.根据权利要求10所述的多指标微流控芯片的使用方法，其特征在于，多指标微流控芯片的样本检测是在检测仪器中完成的，混匀腔中预置的为荧光微球标记抗体/抗原，定量反应腔中预置包被抗体/抗原；检测时，包括以下步骤： (1)加样以及抗原与包被抗体的免疫反应 1.1向进样腔定量加样； 1.2将芯片放入检测仪器，预热； 1.3检测仪器的接触装置与微流控芯片结合，检测仪器的接触装置含有一个连接进样腔的气路装置，一个导电橡胶微阀监测装置，根据检测单元的数量，配置相同数量的可兼做气路装置的液路装置，每个检测单元，包括一个定量反应腔； 1.4断开芯片总阀门，启动外接气路装置，推动样本向前移动； 1.5样本通过滤膜后，进入微流控流道内，再由气体压力推动，通过第一防回流装置，进入定量反应腔内，样本继续由压力推动向前，沿着各定量反应腔的串联顺序，依次充满各个定量反应腔；再在压力推动下通过第三防回流装置，进入导电橡胶微阀装置内，样本一旦接触导电橡胶微阀装置内的导电橡胶，电容变化会触动导电橡胶微阀监测装置，关闭导电橡胶微阀；同时关闭气路装置，停止加压；将检测仪器的接触装置与微流控芯片分离； 1.6样本在各定量反应腔中与预设的包被抗体进行免疫反应，时长3-10分钟； (2)吹干将检测仪器的接触装置与微流控芯片结合，检测仪器控制导电橡胶微阀监测装置不启动；启动外接气路装置，推动样本向前移动，吹干进样腔的滤样池和微流控流道中的样本，关闭外接气路装置； (3)抗原包被抗体复合物与标记抗体的免疫反应 3.1.检测仪器打开芯片总阀门，检测仪器控制导电橡胶微阀关闭微流控流道，各个检测单元的液路装置启动，由外接液路进口加入定量缓冲液，充满混匀腔，关闭液路装置，超声混匀1-3分钟，使荧光微球标记抗体充分悬浮于缓冲液中； 3.2.启动各个检测单元的液路装置的气路，推动荧光微球标记抗体向前，通过各胶塞防回流装置，与此同时，进样腔连接气路装置，荧光微球标记抗体混悬液不能通过相邻两个定量反应腔之间的串联流道，导致荧光微球标记抗体仅能进入相对应的各定量反应腔内；关闭气路，停止加压； 3.3检测仪器的接触装置与微流控芯片分离，混匀反应3-8分钟，进行抗原包被抗体复合物与标记抗体的免疫反应； 3.4检测仪器的接触装置与微流控芯片结合，检测仪器控制导电橡胶微阀关闭微流控流道，启动各个检测单元的液路装置的气路，推动反应后液体向前流动，吹干腔体和流道样本，关闭气路； (4)清洗 4.1.各液路装置启动，加入清洗液，由液体压力推动，通过各混匀腔、胶塞防回流装置，进入各定量反应腔内，关闭液路装置，停止加压； 4.2检测仪器的接触装置与微流控芯片分离，混匀1-3分钟，进行清洗； 4.3检测仪器的接触装置与微流控芯片结合，检测仪器控制导电橡胶微阀关闭流道，启动液路装置的气路，推动清洗液向前移动，吹干腔体和流道液体，废液进入废液腔被吸水纸吸收，关闭气路； 4.4.重复步骤4.1-4.4，3-5次；清洗完成后，检测仪器透过定量反应腔的中层盖板读取检测数据，完成检测。
所属类别：	发明专利