CN116351490A - 一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，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***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***。进样管道***包括依次连通进样口的磁珠混合区、混匀管道和微型逆止阀，电极装配区域与进样管道***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。本发明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

一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片
技术领域
本发明属于生物传感器领域，涉及一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片。
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***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***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，本发明旨在提供一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，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。
发明内容
综上，本发明提供了一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片。
本发明的目的是提供一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，具体包括芯片主体、设置在芯片主体上的进样口、进样管道***、校准液包、电极卡槽和液体导出***；进样管道***包括微型逆止阀，电极卡槽与进样管道***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；电极卡槽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***连通；液体导出***连通有排气孔。
进一步，芯片主体宽度为30～40mm、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均为0.5～1.5mm、高度均为0.5～1.5mm；校准液包的宽度为12.5～13.5mm、高度为30.5～31.5mm。
进一步，电极卡槽可装载有单片电极卡，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，电极卡槽内部设置有样品测试槽，样品测试槽为进样液体通道的一部分，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；电极卡槽内设置有电极卡定位柱，电极卡表面设置有定位孔，电极卡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；电极卡定位柱为圆柱形，底面半径为0.2mm；电极卡槽宽度为13.0～14.0mm、高度为6.5～7.5mm。
进一步，液体导出***包括逆止阀、废液槽和排气孔。
进一步，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所示，分别为多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片的结构示意图。
进样口可通过1～3毫升针管将100微升左右的血液/测试样品注入微流控管道中；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；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手动挤压等方式流出。
电极卡槽在芯片主体上挖出一块区域用作样品检测，具体可以装载一片电极卡用于样品检测，电极卡槽内设置有固定体积的凹槽，作为样品测试槽，使得检测结果更为准确，同时在电极卡槽四角或任意两角处设置有电极卡定位柱。电极卡正面设置有五颗微电极，微电极所在位置为电极卡检测位点，并在四角或任意两角处设置有定位孔。
样品测试槽和电极卡定位柱的位置分别与电极卡的微电极检测位点和定位孔对应，可将电极卡安装固定在电极卡槽内，同时微电极所在位置正在位于样品测试槽内；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，经过逆止阀后进入废液槽，其中产生气体通过与废液槽相连的排气孔排出。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，电极卡的微电极数量也可根据检测需求进行调整。
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***的加工步骤，实现了微流控和传感芯片的一体化。
如附图2所示，为多参数生化分子检测用单电极卡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，流经微型逆止阀，同时使用机械装置或外力挤压校准液包，将校准液包内的校准液挤压流出，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。
本发明的有益效果是：
(1)本发明通过微流控结构设计，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。
(2)本发明的微流控芯片，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，同时定电极卡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，适用于血气检测以及多参数电化学检测。
附图说明
利用附图对发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，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单电极卡微流控芯片的结构示意图；
图2是多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片液体进样示意图。
附图标识：
1、进样口；2、微型逆止阀；3、校准液包；4、电极卡槽；5、样品测试槽；6、电极卡定位柱；7、逆止阀；8、废液槽；9、排气孔；10、定位孔。
具体实施方式
为使本发明的目的、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，对本发明进一步详细说明。
实施例1
参见图1，为本发明提供的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，具体包括芯片主体，芯片主体宽度为35mm、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，芯片主体内部设有进样管道***和校准液包3，校准液包3宽度为13mm、高度为31mm。
本实施例中，进样管道***包括连通进样口的微型逆止阀2、电极卡槽4，并与进样管道***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2延伸出一条校准液体通道与校准液包3相连。
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，芯片主体内部还设置有经过电极卡槽4、与进样液体通道相连的液体导出***。
本实施例中，电极卡槽4一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***连通；液体导出***连通有排气孔10。
本实施例中，电极卡槽4内部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，即微电极，其背面设置有金属位点，电极卡槽4内部设置有样品测试槽5，进样液体通道依次经过样品测试槽5并与电极卡的微电极接触，实现样品检测功能，并与出样液体通道相连，样品测试槽5设置于电极检测位点所在位置；电极卡槽4内设置有电极卡定位柱6，电极卡表面设置有定位孔，电极卡定位柱6与定位孔的位置相对应，且尺寸相符。
电极卡正面检测区域集成有五颗微电极，其中包括一颗参比电极、一颗对电极和三颗工作电极，其中一颗工作电极可以用做校准电极，电极卡可实现2-3种指标的同时检测。
样品测试槽5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；电极卡槽4宽度为13.4mm、高度为7.0mm。
本实施例中，液体导出***包括逆止阀7、废液槽8和排气孔9。
逆止阀7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10，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单电极卡微流控芯片，具体包括芯片主体，芯片主体宽度为35mm、高度为70mm，厚度为3.5mm。
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，芯片主体内部设有进样管道***和校准液包3，校准液包3宽度为12mm、高度为30mm。
本实施例中，进样管道***包括连通进样口的微型逆止阀2、电极卡槽4，并与进样管道***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2延伸出一条校准液体通道与校准液包3相连。
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，芯片主体内部还设置有经过电极卡槽4、与进样液体通道相连的液体导出***。
本实施例中，电极卡槽4一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***连通；液体导出***连通有排气孔10。
本实施例中，电极卡槽4内部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，即微电极，其背面设置有金属位点，电极卡槽4内部设置有样品测试槽5，进样液体通道依次经过样品测试槽5并与电极卡的微电极接触，实现样品检测功能，并与出样液体通道相连，样品测试槽5设置于电极检测位点所在位置；电极卡槽4内设置有电极卡定位柱6，电极卡表面设置有定位孔，电极卡定位柱6与定位孔的位置相对应，且尺寸相符。
电极卡正面检测区域集成有七颗微电极，其中包括两颗参比电极、一颗对电极和四颗工作电极，其中一颗工作电极可以用做校准电极，电极卡可实现3-4种指标的同时检测。
样品测试槽5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；电极卡槽4宽度为14.5mm、高度为7.5mm。
本实施例中，液体导出***包括逆止阀7、废液槽8和排气孔9。
逆止阀7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10，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单电极卡微流控芯片，具体包括芯片主体，芯片主体宽度为35mm、高度为70mm，厚度为2.5mm。
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1.2mm、高度为1.2mm。
本实施例中，芯片主体内部设有进样管道***和校准液包3，校准液包3宽度为12mm、高度为30mm。
本实施例中，进样管道***包括连通进样口的微型逆止阀2、电极卡槽4，并与进样管道***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2延伸出一条校准液体通道与校准液包3相连。
进样液体通道、校准液体通道的宽度为1.2mm、高度为1.2mm。
本实施例中，芯片主体内部还设置有经过电极卡槽4、与进样液体通道相连的液体导出***。
本实施例中，电极卡槽4一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***连通；液体导出***连通有排气孔10。
本实施例中，电极卡槽4内部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，即微电极，其背面设置有金属位点，电极卡槽4内部设置有样品测试槽5，进样液体通道依次经过样品测试槽5并与电极卡的微电极接触，实现样品检测功能，并与出样液体通道相连，样品测试槽5设置于电极检测位点所在位置；电极卡槽4内设置有电极卡定位柱6，电极卡表面设置有定位孔，电极卡定位柱6与定位孔的位置相对应，且尺寸相符。
电极卡正面检测区域集成有十九颗微电极，其中包括四颗参比电极、三颗对电极和十二颗工作电极，其中具体以一颗辅助电极为中心、四颗工作电极和两颗参比电极形成模组，集成三个模组构成微电极集成，电极卡可实现12种指标的同时检测。
样品测试槽5为固定体积的凹槽，其宽度为8.5mm、高度为2.5mm；定位柱为圆柱形，半径为0.2mm；电极卡槽4宽度为14.0mm、高度为7.0mm。
本实施例中，液体导出***包括逆止阀7、废液槽8和排气孔9。
逆止阀7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10，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单电极卡微流控芯片，如图2，为多参数生化分子检测用单电极卡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，流经微型逆止阀2，同时使用机械装置或外力挤压校准液包3，将校准液包3内的校准液挤压流出，流入校准液体通道，再通过微型逆止阀2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5、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7，进入废液槽8，途中产生气体通过与废液槽8相连的排气孔9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，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明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发明。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，本发明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发明内。
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。本发明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，本发明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 (9)

1.一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，包括芯片主体、设置在所述芯片主体上的进样口(1)、进样管道***、校准液包(3)、电极卡槽(4)和液体导出***；所述进样管道***包括微型逆止阀(2)，所述电极卡槽(4)与所述进样管道***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(2)连通，并通过所述微型逆止阀(2)延伸出至少一条校准液体通道与所述校准液包(3)相连；所述电极卡槽(4)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***连通；所述液体导出***连通有排气孔(10)。
2.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述芯片主体宽度为30～40mm、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均为0.5～1.5mm、高度均为0.5～1.5mm；所述校准液包(3)的宽度为12.5～13.5mm、高度为30.5～31.5mm。
3.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述电极卡槽(4)可装载有单片电极卡，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，所述电极卡槽(4)内部设置有样品测试槽(5)，所述样品测试槽(5)为所述进样液体通道的一部分，并与所述出样液体通道相连，所述样品测试槽(5)设置于所述电极检测位点所在位置；所述电极卡槽(4)内设置有电极卡定位柱(6)，所述电极卡表面设置有定位孔，所述电极卡定位柱(6)与所述定位孔的位置相对应，且尺寸相符。
4.根据权利要求3所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述样品测试槽(5)为固定体积的凹槽。
5.根据权利要求3所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述样品测试槽(5)宽度为7.5～8.5mm、高度为1.0～2.0mm；所述电极卡定位柱(6)为圆柱形，底面半径为0.2mm；所述电极卡槽(4)宽度为13.0～14.0mm、高度为6.5～7.5mm。
6.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述液体导出***包括逆止阀(7)、废液槽(8)和排气孔(9)。
7.根据权利要求6所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述逆止阀(7)结构包括特斯拉阀结构。
8.根据权利要求1所述的一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片，其特征在于，所述芯片主体上还设置有芯片定位孔(10)。
9.一种多参数生化分子检测用单电极卡微流控芯片的使用方法，其特征在于，包含以下步骤：加样时，所述微流控芯片水平放置，正面朝上，待测液体从进样口(1)注入，沿着进样液体通道流经微型逆止阀(2)，同时使用机械装置或手动挤压校准液包(3)，将校准液包(3)内的校准液挤压流出，流入校准液体通道，再通过微型逆止阀(2)与待测液体混合；混合液通过进样液体通道经过样品测试槽(5)、接触电极卡的电极检测位点，再通过出样液体通道，流经逆止阀(7)，进入废液槽(8)，途中产生气体通过与废液槽(8)相连的排气孔(9)排出，检测电信号通过电极卡的金属位点传递。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN116539701A (zh) * 2023-07-07 2023-08-04 北京几何科技有限公司 一种用于尿液检测的试剂卡及检测方法

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