CN116056792A - 微流体盒 - Google Patents

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阿基夫·特克·古勒
肯·布拉克·塔尔汗
慕达发·通瑟·奥兹图克
胡斯努·肯·多格鲁
迪姆·拉莱·奥兹坎
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Abstract

本发明涉及一種容许以光学***分析流体生物样本的微流体盒(1)。微流体盒(1)包括主体(2)、至少一个位于主体(2)上的流体入口(3)、至少一条通道(4)从流体入口(3)的一端连接至流体入口(3)并允许流体流过、至少一个第一腔室(5)设置在主体(2)上与通道(4)流体连通、至少一块生物芯片(6)放置在第一腔室(5)内，用以留住流体内的预定成分、和至少一个盖子(7)连接到主体(2)，以水密方式防止通道(4)和外部环境之间流体连通；盖子(7)至少一部分具有透光结构，该部分对应生物芯片(6)。

Description

微流体盒
技术领域
本发明涉及一种容许以光学***分析流体生物样本的微流体盒。
背景技术
现时，微流体盒已被普遍使用，微流体盒中，一条通道与分析腔室流体连接，传送生物样本，从而对生物样本进行分析；分析腔室中放置一种专门开发的生物芯片，用于留住样本中所含的蛋白质、分子等等需要分析的成分。所述微流体盒自90年代起设计和生产，迄今已有多种设计。然而，观察现有微流体盒技术时，未见有任何技术可将样本进入通道的速度保持在一定水平。由于样本在生物芯片上的流动速度相对较高，生物感测器无法有效地留住样本中的成分，从而使微流体盒的分析无法如预期般准确。此外，现有技术的微流体盒中，盒内采集的样本在分析后被排放到盒外，或会破坏环境卫生。
现有技术中，一份国际专利文献(WO2001045843)涉及一种样本分析盒，包括：具有多条通道的底座、底座上成形的外壳、优选通过生物芯片座放置在外壳内的生物芯片、以及覆盖生物芯片顶部的玻璃。所公开的样本分析盒中，样本首先通过底座上的孔到达生物芯片座，然后到达生物芯片。这样无法控制样本进入生物感测器的速度，使分析样本的准确度降低，生物芯片的性能下降。
现有技术中，一份欧洲专利文献(EP1161989)涉及一种在底座上嵌入生物芯片的样本分析盒。此公开专利不使用任何芯片座，将生物芯片直接嵌入底座上，导致生物芯片的表面活化操作受到限制，使样本分析盒在一些特定应用中未能使用。
因此，需要提供一种微流体盒，能够将样本的流动速度保持在一定水平，并防止完成分析的样本排放到外部环境。
发明内容
本发明的目的是实现一种容许以光学***分析流体生物样本的微流体盒。
如权利要求1及各权利要求所述，此微流体盒包括主体、至少一个位于主体上的流体入口、至少一条通道从流体入口的一端连接至流体入口并允许流体流过、至少一个第一腔室设置在主体上与通道流体连通、至少一块生物芯片放置在第一腔室内，用以留住流体内的至少一预定成分、和至少一个盖子连接到主体，以水密方式防止通道和外部环境之间流体连通；盖子至少一部分具有透光结构，该部分对应生物芯片；微流控盒还包括至少一个倾斜区域，该倾斜区域从流体入口延伸上升至第一腔室。凭借布置在通道内的倾斜区域，流体在通过倾斜区域时，通过流体入口进入通道的速度降低，因此进入微流体盒的样品流速受到控制，使生物芯片运作得更可靠。
具体实施方式
附图示出本发明的微流体盒如下：
图1是本发明微流体盒一个实施例的立体图。
图2是本发明微流体盒一个实施例的分解立体图。
图3是本发明微流体盒一个实施例的剖视图。
附图中的元件皆配以独立编号如下：
1、微流体盒
2、主体
3、流体入口
4、通道
5、第一腔室
6、生物芯片
7、盖子
8、芯片座
9、第二腔室
10、双面胶带
11、连接孔
12、标签
IR、倾斜区域
LR、平坦区域
微流体盒(1)包括：主体(2)、至少一个位于主体(2)上的流体入口(3)、至少一条通道(4)从流体入口(3)的一端连接至流体入口(3)并允许流体流过、至少一个第一腔室(5)设置在主体(2)上与通道(4)流体连通、至少一块生物芯片(6)放置在第一腔室(5)内，用以留住流体内的预定成分、和至少一个盖子(7)连接到主体(2)，以水密方式防止通道(4)和外部环境之间流体连通；盖子(7)至少一部分具有透光结构，该部分对应生物芯片(6)。使用微流体盒(1)分析样本时，优选为液态形式的流体通过流体入口(3)被送入通道(4)，在通道(4)内前进，灌入第一腔室(5)，接触放置在第一腔室(5)中的生物芯片(6)。流体接触生物芯片(6)时，生物芯片(6)留住预设成分，例如分子和蛋白质。然后，通过显微镜等光学***检验生物芯片(6)，分析是否留住了该成分，从而进行样本分析。本发明的一个优选实施例中，主体(2)优选为棱柱形，由丙烯酸材料制成。优选地，通道(4)从主体(2)的一端延伸到与该端相对的另一端。由于生物芯片(6)是以显微镜等光学***检验的，因此在主体(2)上放置盖子(7)时，需特别选择使用什么物料来制成盖子(7)对应生物芯片(6)的该部分，确保不会在光学成像中产生背景图像、不会增加背景信号并降低准确性；盖子(7)该部分优选为COC、BK-7、ITO、或硼硅酸盐制成的玻璃，也可以是聚甲基丙烯酸甲酯、聚二甲基硅氧烷、或丙烯酸制成的聚合物。本发明的一个实施例中，盖子(7)的厚度范围为0.13mm-0.19mm；而一个更优选的实施例中，其厚度范围为0.13mm-0.16mm。本发明一个优选实施例中，通道(4)的高度，即通道(4)底部与面向主体(2)表面的盖体(7)之间的距离，等于或小于0.07mm；而一个更优选的实施例中，该距离等于35μm±5μm，使光学***得以进行精确可靠的分析。
本发明的微流体盒(1)中，设置的通道(4)包括至少一个倾斜区域(IR)，该倾斜区域(IR)从流体入口(3)延伸上升至第一腔室(5)。凭借布置在通道(4)内的倾斜区域(IR)，流体在通过倾斜区域(IR)时，通过流体入口(3)进入通道(4)的速度降低，因此进入微流体盒(1)的样本流速受到控制，使生物芯片(6)运作得更可靠。此外，控制通道(4)内流体的流速时，可避免主体(2)和盖子(7)之间因高流速积存压力，从而防止发生泄漏，并防止盖子(7)损坏。
本发明的一个实施例中，通道(4)还包括至少一个平坦区域(LR)，该平坦区域(LR)从倾斜区域(IR)位于流体入口(3)相对侧的一端延伸至水平橫跨第一腔室(5)。通过这种方式，流体流过倾斜区域(IR)，在平坦区域(LR)中展开，在生物芯片(6)上形成更均匀的流动形态，使生物芯片(6)运作更精确。
本发明的一个实施例中，微流体盒(1)还包括至少一个芯片座(8)，放置在第一腔室(5)内，用以固定生物芯片(6)。芯片座(8)为正方形或长方形等几何形状的框架，可将生物芯片(6)放置在中心位置。生物芯片(6)经由芯片座(8)放置在第一腔室(5)内，而不是直接放置到第一腔室(5)中，从而无需限制生物芯片(6)表面的动作操作，安装方便。
本发明的一个实施例中，微流体盒(1)还包括至少一个流体出口(附图未标示)，设置在主体(2)上，与通道(4)流体连通，使通过第一腔室(5)的流体从主体(2)排出。本发明的优选实施例中，流体出口位于一个表面上，该表面与主体(2)上设有流体入口(3)的表面相对。因此，流体经过流体入口(3)进入通道(4)，再经过第一腔室(5)后，通过流体出口从主体(2)排出。
本发明的一个实施例中，微流体盒(1)还包括至少一个第二腔室(9)，设置在主体(2)上，与通道(4)流体连通，容许一定数量从第一腔室(5)流过的流体积聚。该实施例中，流体通过第一腔室(5)，当中至少一部分在第二腔室(9)内积聚，以免排出主体(2)，从而避免微流体盒(1)影响外界的卫生水平。
本发明的一个实施例中，微流体盒(1)还包括至少一种吸收材料(附图未示出)，设置在第二腔室(9)内，其结构适用于吸收进入第二腔室(9)的流体。通过这种方式，第二腔室(9)的内部容积不需要增加，因此也不增加主体(2)和微流体盒(1)的尺寸；进入第二腔室(9)内部的一部分流体被吸收材料所吸收，因此，第二腔室(9)和吸收材料可留住更多的流体。
本发明的一个实施例中，盖子(7)与主体(2)采用粘合胶材料连接，使通道(4)流体密封。
本发明的一个优选实施例中，盖子(7)以双面胶带(10)连接到主体(2)，该双面胶带的其一个表面粘附到盖子(7)，另一个表面粘附到主体(2)。使用双面胶带(10)在组装过程中节省了劳动力和组装时间。
本发明的一个优选实施例中，盖子(7)使用至少一种流体胶水连接到主体(2)，牢固连接盖子(7)和主体(2)。
盖子(7)与主体(2)通过流体胶水连接的实施例中，主体(2)包括至少一个凹槽(附图未示出)，盛载着流体胶水。优选地，所述凹槽在主体(2)上延伸，更具体为在面向盖子(7)的主体(2)表面上延伸，围绕着通道(4)。该实施例中，在主体(2)和盖子(7)粘合前，添加流体胶水至所述凹槽，然后将盖子(7)压到主体(2)上互相连接。这样胶水不会在粘合盖子(7)和主体(2)期间漏到通道(4)中，防止通道(4)内形成气泡。
在本发明的一个实施例中，微流体盒(1)还包括至少一个出胶通道(附图未示出)，与凹槽流体连通并从凹槽延伸至主体(2)内部。当过量胶水供应至凹槽时，过量的胶水进入出胶通道，防止通道(4)内形成气泡，从而防止分析过程中光学成像的精确性受到破坏。此外，所述出胶通道还将凹槽内的胶水水平保持在预定量，从而防止不同的微流体盒(1)使用了不同量的胶水，使盖子(7)和生物芯片(6)之间始终保持一致距离。因此，用不同微流体盒(1)分析样本亦可以实现相同的分析精度。
本发明的一个优选实施例中，微流体盒(1)还包括至少一个设置在主体(2)上的连接孔(11)，用于连接主体(2)与进行样本分析的光学***。主体(2)上设置的连接孔(11)，使所述微流体盒(1)得以安放在显微镜等光学***中为微流体盒(1)提供的空间，使样品分析的表现更准确。本发明的一个实施例中，主体(2)包含多个连接孔(11)，主体(2)上至少一个连接孔(11)相对于其他连接孔(11)位置不对称地偏移，防止主体(2)安装到光学***错误位置，从而防止分析出现错误。
在本发明的一个实施例中，微流体盒(1)还包括至少一个标签(12)，设置在主体(2)上，至少记录了一道待输入主体(2)的样本的明确信息。本发明的一个实施例中，所述样本信息可以打印在标签(12)上，另一可选实施例中，也可以是条码、方码等代码形式，可以通过电子设备读取，以防混淆微流体盒(1)分析的各个样本。
本发明还涉及一种组装上述类型的微流体盒(1)的方法，包括以下步骤：
-提供主体(2)，其包括至少一个流体入口(3)、至少一个通道(4)和至少一个形成为通孔的第一腔室(5)；
-连接至少一个盖子(7)与主体(2)；
-将至少一块生物芯片(6)安装到芯片座(8)；及
-将安装了生物芯片(6)的芯片座(8)由第一腔室(5)非面向盖子(7)的开口***主体(2)，连接到主体(2)。
本发明的微流体盒(1)组装方法中，盖子(7)通过至少一种粘合胶与主体(2)连接。本发明的一个优选实施例中，使用双面胶带(10)粘合盖子(7)与主体(2)，该双面胶带一个表面粘附到盖子(7)，另一个表面粘附到主体(2)。本发明的实施例还包括至少一个对应预定区域的导向件，该预定区域中，至少主体(2)或盖子(7)其一会放置双面胶带(10)，以准确放置双面胶带(10)。这样可防止组装期间双面胶带(10)被放置在错误位置，即使没有经验的人也可以放置双面胶带(10)。本发明的另一个实施例中，盖子(7)通过使用液体胶水固定到主体(2)。在这个实施例中，将液体胶水填充到主体(2)上延伸的凹槽，并且将盖子(7)压到主体(2)上，连接盖子(7)和主体(2)。
本发明微流体盒(1)的组装方法中，生物芯片(6)通过至少一种粘合胶与芯片座(8)连接。本发明的一个优选实施例中，使用液体胶水连接生物芯片(6)和芯片座(8)。本发明的一个替代实施例中，使用双面胶带(10)连接生物芯片(6)和芯片座(8)。本发明的实施例还包括至少一个对应预定区域的导向件，该预定区域中，至少生物芯片(6)或芯片座(8)其一会放置双面胶带(10)，以准确放置双面胶带(10)。这样可防止组装期间双面胶带(10)被放置在错误位置，即使没有经验的人也可以放置双面胶带(10)。
本发明微流体盒(1)的组装方法中，安装了生物芯片(6)的芯片座(8)从第一腔室(5)面朝盖子(7)一面相对的另一表面***主体(2)。第一腔室(5)形成为通孔，一体的生物芯片(6)与芯片座(8)优选地通过粘合胶连接到主体(2)。本发明的一个优选实施例中，将芯片座(8)固定到主体(2)、以及进一步地，将生物芯片(6)固定到芯片座(8)、然后将具有生物芯片(6)的芯片座(8)连接到主体(2)，以上程序均由技术人员等相关人员在微流体盒(1)处向通道输入样本的地方进行。本实施例中，将双面胶带(10)其中一面固定在芯片座(8)上，芯片座(8)上固定安装了生物芯片(6)，芯片座(8)穿过第一腔室(5)的对应开口。芯片座(8)上的双面胶带(10)另一面被固定到主体(2)上，以固定芯片座(8)，从而使生物芯片(6)置于主体(2)，微流体盒(1)准备就绪。输入样本至微流体盒(1)前，将芯片座(8)安装到主体(2)，实现了物流优势，运输生物芯片(6)时更安全，暴露损坏的风险减到最小。此外，由于生物芯片(6)结构会受温度影响，本发明可以保持生物芯片(6)在一定的温度范围内，消除携带和存储过程中损坏的风险。
微流体盒(1)中通道(4)入口部分布置的倾斜区域(IR)减慢了流体从流体入口(3)输入至通道(4)的流速，使生物芯片(6)发挥最佳效能，因此提供可靠的外部光学***样本分析。此外，通过将通道(4)内流体的流速保持在一定水平，可防止高流速损坏盖子(7)或盖子(7)和主体(2)之间流体密封的状态(4)。此外，通过微流体盒(1)主体(2)上的第二腔室(9)及其中的吸收材料积聚样本，防止大部分用于分析过程的样本从主体(2)排出，避免微流控盒(1)影响周围环境卫生。
本发明的权利要求不限于本文公开的示例，在以上基本概念的范围内可以开发本发明微流体盒(1)的各种实施例。

Claims (17)

1.微流体盒(1)，包括；主体(2)、至少一个位于主体(2)上的流体入口(3)、至少一条通道(4)从流体入口(3)的一端连接至流体入口(3)并允许流体流过、至少一个第一腔室(5)设置在主体(2)上与通道(4)流体连通、至少一块生物芯片(6)放置在第一腔室(5)内，用以留住流体内的预定成分、和至少一个盖子(7)连接到主体(2)，以水密方式防止通道(4)和外部环境之间流体连通；盖子(7)至少一部分具有透光结构，该部分对应生物芯片(6)，其特征在于：通道(4)包括至少一个倾斜区域(IR)，该倾斜区域(IR)从流体入口(3)延伸上升至第一腔室(5)。
2.如权利要求1所述的微流体盒(1)，其特征在于：通道(4)还包括至少一个平坦区域(LR)，该平坦区域(LR)从倾斜区域(IR)位于流体入口(3)相对侧的一端延伸至水平橫跨第一腔室(5)。
3.如权利要求1或2所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一个芯片座(8)，放置在第一腔室(5)内，用以固定生物芯片(6)。
4.如以上任一权利要求所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一个流体出口，设置在主体(2)上，与通道(4)流体连通，使通过第一腔室(5)的流体从主体(2)排出。
5.如以上任一权利要求所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一个第二腔室(9)，设置在主体(2)上，与通道(4)流体连通，容许至少一部分从第一腔室(5)流过的流体积聚。
6.如权利要求5所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一种吸收材料，设置在第二腔室(9)内，其结构适用于吸收进入第二腔室(9)的流体。
7.如以上任一权利要求所述的微流体盒(1)，其特征在于：盖子(7)与主体(2)采用粘合胶材料连接。
8.如权利要求7所述的微流体盒(1)，其特征在于：盖子(7)以双面胶带(10)连接到主体(2)，该双面胶带的其一个表面粘附到盖子(7)，另一个表面粘附到主体(2)。
9.如权利要求7所述的微流体盒(1)，其特征在于：盖子(7)使用至少一种流体胶水连接到主体(2)。
10.如权利要求9所述的微流体盒(1)，其特征在于：主体(2)包括至少一个凹槽，盛载着流体胶水。
11.如权利要求10所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一个出胶通道，与凹槽流体连通并从凹槽延伸至主体(2)内部。
12.如以上任一权利要求所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一个设置在主体(2)上的连接孔(11)，用于连接主体(2)与进行样品分析的光学***。
13.如以上任一权利要求所述的微流体盒(1)，其特征在于：还包括至少一个标签(12)，设置在主体(2)上，并且记载至少一道待输入主体(2)的样本的明确信息。
14.一种组装以上任一权利要求所述微流体盒(1)的方法，其特征在于：包括以下步骤：
提供主体(2)，其包括至少一个流体入口(3)、至少一个通道(4)和至少一个形成为通孔的第一腔室(5)；
连接至少一个盖子(7)与主体(2)；
将至少一块生物芯片(6)安装到芯片座(8)；及
将安装了生物芯片(6)的芯片座(8)由第一腔室(5)非面向盖子(7)的开口***主体(2)，连接到主体(2)。
15.如权利要求14所述的一种组装方法，其特征在于：盖子(7)通过至少一种粘合胶与主体(2)连接。
16.如权利要求14或15所述的一种组装方法，其特征在于：生物芯片(6)通过至少一种粘合胶与芯片座(8)连接。
17.如权利要求14至16任一所述的一种组装方法，其特征在于：安装了生物芯片(6)的芯片座(8)从第一腔室(5)面朝盖子(7)一面相对的另一表面***主体(2)；第一腔室(5)形成为通孔，安装了生物芯片(6)的芯片座(8)通过粘合胶连接到主体(2)。
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