CN107621549A - 一种微流控化学发光检测芯片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及化学发光免疫分析技术领域，具体的说是一种微流控化学发光检测芯片，包括不低于八个具有相同结构并可以同时对至少八个样本进行检测的检测单元，每个检测单元可以独立的对血液样本进行检测，能以全血样本直接进样(不需额外的样本前处理)，即可由本发明达到全血分离、定量血浆传送、混合、培育、清洗等免疫反应步骤；本发明的有益效果是：1、可直接使用全血、血清、血浆样本，无需进行样本前处理；2、可处理高血容比/红细胞增多症的样本(血浆/血清：20%、血球：80%)；3、藉由微流控芯片设计，可将复杂的免疫操纵步骤进行整合简化；4、仅需少量液体(数十微升)，清洗次数最多只需要2次；5、可快速完成化学发光检测。

Description

一种微流控化学发光检测芯片

技术领域

本发明涉及化学发光免疫分析技术领域，具体的说是一种微流控化学发光检测芯片。

背景技术

化学发光免疫分析，是指没有任何光、热或电场等激发的情况下由化学反应而产生的光辐射，是将高灵敏度的化学发光检测技术与高特异性的抗原抗体免疫反应结合起来，藉以检测被测物中抗原或抗体的含量。由于不需要外加激发光源，可避免背景干扰并大幅提高信噪比。可用于各种抗原、抗体、激素、酶、脂肪酸、维生素和药物等检测，可作为放射免疫分析与酶联免疫分析的取代者，是免疫分析重要的发展方向。化学发光免疫分析包含两个主要组成部分，分别为免疫反应***和化学发光分析***。免疫反应***是根据抗原抗体反应的基本原理，将发光物质直接标记在抗原或抗体上，或是将酶用于发光底物；化学发光分析***是利用化学发光物质经催化剂的催化和氧化剂的氧化形成激发态，当这种不稳定的激发态分子返回到稳定的基态时，释放能量发射出光子，利用光子信号检测仪测定发光反应的发光强度，从而计算出被测物质含量。

现有的化学发光免疫分析步骤繁杂且耗时：(一)、无法使用全血样本直接进行测试，需事先进行样本前处理，经高速离心10分钟后取出血清/血浆 (藉由离心去除全血样本中的干扰物质)，方能进行实验。(二)、需陆续加入捕捉抗体、抗原、连结上酵素的侦测抗体、清洗液、底物。(三)、每个步骤之间需要孵育及多次清洗步骤。因此，将其整合成简单且快速的检测方法是一项重要的课题。

发明内容

为了解决上述化学发光免疫分析的技术问题，本发明提供一种高效、稳定、简便的微流控化学发光检测芯片，能以全血样本直接进样 (不需额外的样本前处理)，即可由本发明达到全血分离、定量血浆传送、混合、培育、清洗等免疫反应步骤，非常方便。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：

一种微流控化学发光检测芯片，包括不低于八个具有相同结构并可以同时对至少八个样本进行检测的检测单元，每个所述检测单元包括全血储存槽、血浆/血清定量槽、第一试剂储存槽、第一次清洗液储存槽和废液槽，所述全血储存槽贯通连接有血浆/血清储存槽和血球储存槽，所述血浆/血清储存槽通过传送通道和血浆/血清定量槽连通，所述血浆/血清定量槽后端连通有血浆/血清废液槽，所述血浆/血清定量槽的前端连接有液体传送通道一，所述液体传送通道一上设置有控制流量的微流阀门一；所述第一试剂储存槽和第二试剂储存槽、第三试剂储存槽贯通连接，所述第三试剂储存槽连通有混合培育槽，所述混合培育槽和反应槽连通，所述混合培育槽和反应槽连通的通道上设置有微流阀门三，所述混合培育槽和液体传送通道一连通；所述第一次清洗液储存槽的前端和液体传送通道二连通，所述第一次清洗液储存槽的后端和第二次清洗液储存槽贯通，所述第二次清洗液储存槽通过微流阀门二和减速通道连通，所述减速通道和液体传送通道二后端连通，所述反应槽的上端独立安装有第四试剂储存槽，所述液体传送通道二通过第四试剂储存槽和反应槽贯通连接，所述反应槽的下方通过功能性通道和废液槽上端的液体传送通道三连通，所述功能性通道上安装有微流阀门四，所述废液槽的端部设置有通气孔道。

进一步地，所述检测单元呈“瓜瓣状”均匀安装在检测芯片本体上，所述检测单元呈扇形结构。

进一步地，所述减速通道设置成“S”型，通过增加液体的流动距离实现液体的减速效果或者通过改变减速通道的尺寸实现液体的减速效果。

进一步地，所述反应槽呈“S”型结构，通过增加液体的流动距离实现液体的减速效果。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、可直接使用全血、血清、血浆样本，无需进行样本前处理。

2、可处理高血容比/红细胞增多症的样本(血浆/血清：20%、血球：80%)。

3、藉由微流控芯片设计，可将复杂的免疫操纵步骤进行整合简化。

4、仅需少量液体(数十微升)，清洗次数最多只需要2次。

5、可快速完成化学发光检测。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的检测单元结构示意图；

图2是本发明的总体结构示意图。

图中：1、全血储存槽，2、血浆/血清储存槽, 3、血球储存槽，4、血浆/血清传送通道，5、血浆/血清定量槽，6、血浆/血清废液槽，7、微流阀门一，8、液体传送通道一，9、第一试剂储存槽，10、第二试剂储存槽，11、第三试剂储存槽，12、第一次清洗液储存槽，13、第二次清洗液储存槽，14、微流阀门二，15、第四试剂储存槽，16、混合培育槽，17、减速通道，18、液体传送通道二，19、微流阀门三，20、反应槽，21、功能性通道，22、微流阀门四，23、废液槽，24、液体传送通道三，25、通气孔道。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1-图2所示，图1是本发明的检测单元结构示意图，图2是本发明的总体结构示意图。

本发明所述的一种微流控化学发光检测芯片，包括不低于八个具有相同结构并可以同时对至少八个样本进行检测的检测单元，每个所述检测单元包括全血储存槽1、血浆/血清定量槽5、第一试剂储存槽9、第一次清洗液储存槽12和废液槽23，所述全血储存槽1贯通连接有血浆/血清储存槽2和血球储存槽3，所述血浆/血清储存槽2通过传送通道4和血浆/血清定量槽5连通，所述血浆/血清定量槽5后端连通有血浆/血清废液槽6，所述血浆/血清定量槽5的前端连接有液体传送通道一8，所述液体传送通道一8上设置有控制流量的微流阀门一7；所述第一试剂储存槽9和第二试剂储存槽10、第三试剂储存槽11贯通连接，所述第三试剂储存槽11连通有混合培育槽16，所述混合培育槽16和反应槽20连通，所述混合培育槽16和反应槽20连通的通道上设置有微流阀门三19，所述混合培育槽16和液体传送通道一8连通；所述第一次清洗液储存槽12的前端和液体传送通道二18连通，所述第一次清洗液储存槽12的后端和第二次清洗液储存槽13贯通，所述第二次清洗液储存槽13通过微流阀门二14和减速通道连通17，所述减速通道17和液体传送通道二18后端连通，所述反应槽20的上端独立安装有第四试剂储存槽15，所述液体传送通道二18通过第四试剂储存槽15和反应槽20贯通连接，所述反应槽20的下方通过功能性通道21和废液槽23上端的液体传送通道三24连通，所述功能性通道21上安装有微流阀门四22，所述废液槽23的端部设置有通气孔道25。

本发明在工作时，全血样本由全血储存槽1注入，第一试剂(免疫微球)由第一试剂储存槽9注入，第二试剂由第二试剂储存槽10注入，第三试剂由第三试剂储存槽11注入；

第一步：

以第一转速(第一加速度)操控盘式芯片进行旋转，由离心力驱动可将全血样本分离出上层的血浆/血清(密度较小)及下层的血球(密度较大)，并可处理高血容比/红细胞增多症的样本(血浆/血清：20%、血球：80%)，已分离的血浆/血清会被保留于血浆/血清储存槽2、血球则被保留于血球储存槽3，第一试剂(免疫微球)、第二试剂、第三试剂因离心力驱动被传送至混合培育槽16，并可由微流阀门三19而被保留于混合培育槽16；

第二步：

以第二转速(第二加速度)操控盘式芯片进行旋转，上层的血浆/血清可透过血浆/血清传送通道4被传送至血浆/血清定量槽5，多余的血浆/血清则会传送至血浆/血清废液槽6，已定量的血浆/血清由微流阀门7而被保留于血浆/血清定量槽5，第一试剂(免疫微球)、第二试剂、第三试剂可由微流阀门19而被保留于混合培育槽16；

第三步：

以第三转速(第三加速度)操控盘式芯片进行旋转，已定量的血浆/血清会突破微流阀门7，透过液体传送通道一8传送至混合培育槽16，第一试剂(免疫微球)、第二试剂、第三试剂可由微流阀门19而被保留于混合培育槽16；

第四步：

以第一震荡条件操控盘式芯片进行顺逆时针旋转 (第一频率、第一振幅)，第一试剂(免疫微球)、第二试剂、第三试剂以及已定量的血浆/血清可透过顺逆时针旋转而达到混合的效果，第一试剂(免疫微球)、第二试剂、第三试剂以及已定量的血浆/血清可藉由微流阀门三19而被保留于混合培育槽16；

第五步：

以第四转速(第四加速度)操控盘式芯片进行旋转，已反应的液体(免疫微球)会突破微流阀门三19而传送至反应槽20，可由微流阀门四22而被保留于反应槽20；第一批清洗液由第一次清洗液储存槽12注入，第二批清洗液由第二次清洗液储存槽13注入；

第六步：

以第五转速(第五加速度)操控盘式芯片进行旋转，第一批清洗液透过液体传送通道二18传送至反应槽20进行清洗步骤，已反应的免疫微球藉由功能性通道21及微流阀门四22可被保留于反应槽20，清洗废液会突破微流阀门四22，透过液体传送通道三24传送至废液槽23；

第七步：

以第六转速(第六加速度)操控盘式芯片进行旋转，第二批清洗液会突破微流阀门二14，透过液体传送通道二18传送至反应槽20进行清洗步骤，藉由减速通道17可有效减缓液体流动速度，进而增强清洗效果；已反应的免疫微球藉由功能性通道21及微流阀门四22可被保留于反应槽20，清洗废液会突破微流阀门四22，透过液体传送通道三24传送至废液槽23；第四试剂由第四试剂储存槽15注入；

第八步：

以第七转速(第七加速度)操控盘式芯片进行旋转，第四试剂会被传送至反应槽20与免疫微球进行反应，已反应的液体藉由微流阀门四22可被保留于反应槽20，待反应完成后即可进行化学发光侦测。

实施例一：胃蛋白酶原PGI检测；

注入60 微升的全血(女性样本，血溶比为48%，即血浆占比52%、血球占比48%)至全血储存槽1，注入10 微升的免疫微球(带有捕捉抗体)至第一试剂储存槽9，注入10 微升的酶标(带有捕捉抗体1)至第二试剂储存槽10，注入10 微升的酶标(带有捕捉抗体2)至第三试剂储存槽11；以4,850RPM(加速度为5,000RPM/s)操控盘式芯片进行旋转65秒钟，已分离的血浆会被保留于血浆/血清储存槽2、血球则被保留于血球储存槽3，免疫微球(带有捕捉抗体)、酶标(带有捕捉抗体1)、酶标(带有捕捉抗体2)因离心力驱动而被传送至混合培育槽16，并可藉由微流阀门19而被保留于混合培育槽16；以150RPM (加速度为1,000RPM)操控盘式芯片进行旋转20秒钟，上层的血浆可透过血浆/血清传送通道4被传送至血浆/血清定量槽5，多余的血浆则会传送至血浆/血清废液槽6，已定量的血浆体积为25 微升，可藉由微流阀门7而被保留于血浆/血清定量槽5，免疫微球(带有捕捉抗体)、酶标(带有捕捉抗体1)、酶标(带有捕捉抗体2)可藉由微流阀门19而被保留于混合培育槽16；以2,000RPM(加速度为2,550RPM/s)操控盘式芯片进行旋转15秒钟，25 微升的血浆会突破微流阀门7，透过液体传送通道8传送至混合培育槽16，免疫微球(带有捕捉抗体)、酶标(带有捕捉抗体1)、酶标(带有捕捉抗体2)可藉由微流阀门19而被保留于混合培育槽16；以震荡方式来操控盘式芯片进行顺逆时针旋转360秒钟(5Hz、90°)，免疫微球(带有捕捉抗体)、酶标(带有捕捉抗体1)、酶标(带有捕捉抗体2)及血浆可透过顺逆时针旋转而达到混合的效果，上述液体可藉由微流阀门19而被保留于混合培育槽16；以3,800RPM(加速度为4,000RPM/s)操控盘式芯片进行旋转10秒钟，已反应的液体(免疫微球)会突破微流阀门19而传送至反应槽20，可藉由微流阀门22而被保留于反应槽20；注入60 微升的PBST(2%)至第一次清洗液储存槽12，注入80 微升的PBST(4%)至第二次清洗液储存槽13；以1,800RPM(加速度为3,200RPM/s)操控盘式芯片进行旋转30秒钟，60 微升的PBST(2%)透过液体传送通道18传送至反应槽20进行清洗步骤，已反应的免疫微球藉由功能性通道21及微流阀门22可被保留于反应槽20，清洗废液会突破微流阀门22，透过液体传送通道24传送至废液槽23；以2,600RPM(加速度为3,200RPM/s)操控盘式芯片进行旋转50秒钟，80 微升的PBST(4%)会突破微流阀门14，透过液体传送通道18传送至反应槽20进行清洗步骤，藉由减速通道17可有效减缓液体流动速度，进而增强清洗效果。已反应的免疫微球藉由功能性通道21及微流阀门22可被保留于反应槽20，清洗废液会突破微流阀门22，透过液体传送通道24传送至废液槽23；注入40 微升的底物至第四试剂储存槽15；以1,750RPM(加速度为2,200RPM/s)操控盘式芯片进行旋转20秒钟，底物会被传送至反应槽20与免疫微球进行反应，已反应的液体藉由微流阀门22可被保留于反应槽20，待反应120秒钟完成后即可进行化学发光侦测。

实施例二：N端原生B型利纳激素NT-proBNP检测；

注入80 微升的全血(男性样本，血溶比为53%，即血清占比47%、血球占比53%)至全血储存槽1，注入20 微升的免疫微球(带有捕捉抗体)至第一试剂储存槽9，注入20 微升的酶标(带有捕捉抗体)至第二试剂储存槽10；以5,000RPM(加速度为5,000RPM/s)操控盘式芯片进行旋转60秒钟，已分离的血清会被保留于血浆/血清储存槽2、血球则被保留于血球储存槽3，免疫微球(带有捕捉抗体)、酶标(带有捕捉抗体)因离心力驱动而被传送至混合培育槽16，并可藉由微流阀门19而被保留于混合培育槽16；以450RPM (加速度为1,000RPM)操控盘式芯片进行旋转30秒钟，上层的血清可透过血浆/血清传送通道4被传送至血浆/血清定量槽5，多余的血清则会传送至血浆/血清废液槽6，已定量的血清体积为30 微升，可藉由微流阀门7而被保留于血浆/血清定量槽5，免疫微球(带有捕捉抗体)、酶标(带有捕捉抗体)可藉由微流阀门19而被保留于混合培育槽16；以2,600RPM(加速度为3,550RPM/s)操控盘式芯片进行旋转25秒钟，血清会突破微流阀门7，透过液体传送通道8传送至混合培育槽16，免疫微球(带有捕捉抗体)、酶标(带有捕捉抗体)可藉由微流阀门19而被保留于混合培育槽16；以震荡方式来操控盘式芯片进行顺逆时针旋转300秒钟(7Hz、135°)，免疫微球(带有捕捉抗体)、酶标(带有捕捉抗体)及血清可透过顺逆时针旋转而达到混合的效果，上述液体可藉由微流阀门19而被保留于混合培育槽16；以2,800RPM(加速度为2,000RPM/s)操控盘式芯片进行旋转14秒钟，已反应的液体(免疫微球)会突破微流阀门19而传送至反应槽20，可藉由微流阀门22而被保留于反应槽20；注入75 微升的PBS(3%)至第一次清洗液储存槽12，注入100微升的PBS(6%)至第二次清洗液储存槽13；以2,200RPM(加速度为2,200RPM/s)操控盘式芯片进行旋转20秒钟，75 微升的PBS(3%)透过液体传送通道18传送至反应槽20进行清洗步骤，已反应的免疫微球藉由功能性通道21及微流阀门22可被保留于反应槽20，清洗废液会突破微流阀门22，透过液体传送通道24传送至废液槽23；以2,700RPM(加速度为2,700RPM/s)操控盘式芯片进行旋转35秒钟，100 微升的PBS(6%)会突破微流阀门14，透过液体传送通道18传送至反应槽20进行清洗步骤，藉由减速通道17可有效减缓液体流动速度，进而增强清洗效果。已反应的免疫微球藉由功能性通道21及微流阀门22可被保留于反应槽20，清洗废液会突破微流阀门22，透过液体传送通道24传送至废液槽23；注入45 微升的底物至第四试剂储存槽15；以2,050RPM(加速度为1,800RPM/s)操控盘式芯片进行旋转25秒钟，底物会被传送至反应槽20与免疫微球进行反应，已反应的液体藉由微流阀门22可被保留于反应槽20，待反应150秒钟完成后即可进行化学发光侦测。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (5)

1.一种微流控化学发光检测芯片，包括不低于八个具有相同结构并可以同时对至少八个样本进行检测的检测单元，其特征在于，每个所述检测单元包括全血储存槽、血浆/血清定量槽、第一试剂储存槽、第一次清洗液储存槽和废液槽，所述全血储存槽贯通连接有血浆/血清储存槽和血球储存槽，所述血浆/血清储存槽通过传送通道和血浆/血清定量槽连通，所述血浆/血清定量槽后端连通有血浆/血清废液槽，所述血浆/血清定量槽的前端连接有液体传送通道一，所述液体传送通道一上设置有控制流量的微流阀门一；所述第一试剂储存槽和第二试剂储存槽、第三试剂储存槽贯通连接，所述第三试剂储存槽连通有混合培育槽，所述混合培育槽和反应槽连通，所述混合培育槽和反应槽连通的通道上设置有微流阀门三，所述混合培育槽和液体传送通道一连通；所述第一次清洗液储存槽的前端和液体传送通道二连通，所述第一次清洗液储存槽的后端和第二次清洗液储存槽贯通，所述第二次清洗液储存槽通过微流阀门二和减速通道连通，所述减速通道和液体传送通道二后端连通，所述反应槽的上端独立安装有第四试剂储存槽，所述液体传送通道二通过第四试剂储存槽和反应槽贯通连接，所述反应槽的下方通过功能性通道和废液槽上端的液体传送通道三连通，所述功能性通道上安装有微流阀门四，所述废液槽的端部设置有通气孔道。

2.根据权利要求1所述的一种微流控化学发光检测芯片，其特征在于：所述检测单元呈“瓜瓣状”均匀安装在检测芯片本体上，所述检测单元呈扇形结构。

3.根据权利要求1所述的一种微流控化学发光检测芯片，其特征在于：所述减速通道设置成“S”型。

4.根据权利要求1所述的一种微流控化学发光检测芯片，其特征在于：所述反应槽呈“S”型结构。

5.根据权利要求1-4所述的一种微流控化学发光检测芯片，其特征在于包括以下操作步骤；先将全血样本由全血储存槽注入，第一试剂(免疫微球)由第一试剂储存槽注入，第二试剂由第二试剂储存槽注入，第三试剂由第三试剂储存槽注入；

第一步：

以第一转速(第一加速度)操控盘式芯片进行旋转，由离心力驱动可将全血样本分离出上层的血浆/血清(密度较小)及下层的血球(密度较大)，并可处理高血容比/红细胞增多症的样本(血浆/血清：20%、血球：80%)，已分离的血浆/血清会被保留于血浆/血清储存槽、血球则被保留于血球储存槽，第一试剂(免疫微球)、第二试剂、第三试剂因离心力驱动被传送至混合培育槽，并可由微流阀门三而被保留于混合培育槽；

第二步：

以第二转速(第二加速度)操控盘式芯片进行旋转，上层的血浆/血清可透过血浆/血清传送通道被传送至血浆/血清定量槽，多余的血浆/血清则会传送至血浆/血清废液槽，已定量的血浆/血清由微流阀门而被保留于血浆/血清定量槽，第一试剂(免疫微球)、第二试剂、第三试剂可由微流阀门而被保留于混合培育槽；

第三步：

以第三转速(第三加速度)操控盘式芯片进行旋转，已定量的血浆/血清会突破微流阀门，透过液体传送通道一传送至混合培育槽，第一试剂(免疫微球)、第二试剂、第三试剂可由微流阀门而被保留于混合培育槽；

第四步：

以第一震荡条件操控盘式芯片进行顺逆时针旋转 (第一频率、第一振幅)，第一试剂(免疫微球)、第二试剂、第三试剂以及已定量的血浆/血清可透过顺逆时针旋转而达到混合的效果，第一试剂(免疫微球)、第二试剂、第三试剂以及已定量的血浆/血清可藉由微流阀门三19而被保留于混合培育槽；

第五步：

以第四转速(第四加速度)操控盘式芯片进行旋转，已反应的液体(免疫微球)会突破微流阀门三而传送至反应槽，可由微流阀门四而被保留于反应槽；第一批清洗液由第一次清洗液储存槽注入，第二批清洗液由第二次清洗液储存槽注入；

第六步：

以第五转速(第五加速度)操控盘式芯片进行旋转，第一批清洗液透过液体传送通道二传送至反应槽进行清洗步骤，已反应的免疫微球藉由功能性通道及微流阀门四可被保留于反应槽，清洗废液会突破微流阀门四，透过液体传送通道三传送至废液槽；

第七步：

以第六转速(第六加速度)操控盘式芯片进行旋转，第二批清洗液会突破微流阀门二，透过液体传送通道二传送至反应槽进行清洗步骤，藉由减速通道可有效减缓液体流动速度，进而增强清洗效果；已反应的免疫微球藉由功能性通道及微流阀门四可被保留于反应槽，清洗废液会突破微流阀门四，透过液体传送通道三传送至废液槽；第四试剂由第四试剂储存槽注入；

第八步：

以第七转速(第七加速度)操控盘式芯片进行旋转，第四试剂会被传送至反应槽与免疫微球进行反应，已反应的液体藉由微流阀门四可被保留于反应槽，待反应完成后即可进行化学发光侦测。