CN207786624U - 化学发光检测微流控芯片和化学发光检测微流控芯片体系 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及微流控芯片化学发光免疫检测技术领域，特别涉及化学发光检测微流控芯片和化学发光检测微流控芯片体系。芯片包括：进样单元(1)、储液单元(2)、反应单元(3)及废液单元(4)；还包括对待检样本定量的定量单元(5)，包括：与进样单元连接的进液口(51)、与废液单元连接的出液口(52)、进行定量的定量结构(53)及与反应单元连接的暂存多余液体的暂存结构(54)。芯片体系由上中下三层组成；中层为所述芯片；上下层用于覆盖封闭中层；上层有与进样单元连接的进样孔，及对应储液单元的让位孔。所述芯片检测过程简单，可对反应样本进行定量，灵敏度高、重复性强。

Description

化学发光检测微流控芯片和化学发光检测微流控芯片体系

技术领域

本实用新型涉及微流控芯片化学发光免疫检测技术领域，特别涉及一种化学发光检测微流控芯片和一种化学发光检测微流控芯片体系。

背景技术

微流控芯片技术又被称为微流控芯片实验室或芯片实验室，指的是在一块几平方厘米的芯片上构建的化学或生物实验室，它把化学和生物学等领域中所涉及的样品制备，反应，分离，检测，细胞培养，分选，裂解等基本操作单元集成到一块很小的芯片上，由微通道形成网络，以可控流体贯穿整个***，用以实现生物，化学，医学诊断等领域中的各种功能。

微流控芯片技术的基本特征和最大优势是：多种单元结构在微小的芯片平台上可以灵活组合使得芯片设计上灵活多变且功能齐全；微小的芯片内部结构单元所需要的检测样本量非常少，且微结构单元的大比表面积允许内部试剂快速扩散以实现快速反应和检测；微流控芯片一般是由配套仪器自动完成内部反应，故而在实际测试过程中，微流控芯片技术可以减少对医学检测人员的技术要求，降低检测的人为失误，进而降低患者的医学检测成本；微流控芯片技术由于采用仪器自动化完成，故而内部反应过程完全可控，如此可以得到更加准确，更加灵敏的检测数据。

在医学检测领域中，体外诊断是一个非常重要的分支，是指在人体体外，对来源于人体的样本(如血液，尿液，唾液等体液)进行检测从而获取临床诊断信息，根据该信息来判断受检者是否患有某种疾病或经受某种病菌感染的诊断方法。目前，随着生物技术，特别是生物化学，免疫学，分子生物学的快速发展，体外诊断根据检测原理和检测方法主要有生化诊断，免疫诊断，分子诊断，微生物诊断，凝血类诊断，流式细胞诊断等方面，其中生化，免疫，分子诊断是目前我国体外诊断的主要细分领域。

在免疫诊断领域中，目前所使用的检测方法根据原理主要有，胶体金法，乳胶比浊法，荧光免疫法，时间分辨荧光法，化学发光法。其中胶体金法检测范围有限，准确度不高，乳胶比浊法虽然简单直观，但是只能针对特定体液蛋白质，而且检测范围比较窄，荧光免疫法只是在细菌，病毒，皮肤活性等领域应用较多，而且存在非特异性染色等问题，时间分辨荧光法是对荧光免疫法的进一步优化，但是其操作步骤较多，操作复杂，需要熟练的专业技能人员来操作。

化学发光免疫分析法(CLIA)凭借灵敏度高，特异性好，自动化程度高，精密度好，准确率高等优势在临床诊断中的应用越来越广，目前应用化学发光检测技术所开展的检测项目主要有：传染病类，比如乙肝，丙肝，艾滋病，梅毒等；肿瘤标志物，比如甲胎蛋白，癌胚抗原，癌抗原，绒毛膜***等；甲状腺功能指标：比如促甲状腺激素，游离甲状腺素，游离三碘甲腺原氨酸等；激素类，如性激素，生长激素等等。

但是，使用微流控芯片技术进行化学发光体外诊断的专利特别少，国内外将这两种技术结合进而开发出成熟的芯片产品的公司更少。经过专利调研发现，国内外近年来有少量使用微流控技术来进行化学发光检测的专利，比如中国专利201510696773公开了一种磁微粒化学发光微流控芯片，但该芯片中没有试剂或样本的定量单元，不能确定参与反应的样本体积，容易导致检测准确度下降，而且芯片中微通道结构完全封闭，一旦引入气泡，将会导致整个芯片难以完成后续检测；再比如中国专利201611033217中公开了一种微流控纸质芯片及其化学发光免疫检测方法，但该芯片采用毛细作用来完成样品进样，不同的芯片内部纸质结构变化较大，毛细作用力大小不均一且难以控制，故而芯片间的重复性比较差，对单一样本的检测准确性会极大下降。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了克服现有技术存在的如上问题，提供一种化学发光检测微流控芯片，该微流控芯片具有检测过程简单，能够对反应样本进行定量，各结构单元相互连通的特点，且检测灵敏度高、重复性强。

为了实现上述目的，本实用新型一方面提供一种化学发光检测微流控芯片，该微流控芯片包括：用于接收待检样本的进样单元、用于储存反应试剂的储液单元、为所述待检样本和所述反应试剂提供反应场所的反应单元以及用于收集废液的废液单元；该微流控芯片还包括用于对所述待检样本进行定量的定量单元；

所述定量单元包括：与所述进样单元连接的进液口、与所述废液单元连接的出液口、用于对待检样本和/或反应试剂进行定量的定量结构以及与所述反应单元连接的用于暂存多余液体的暂存结构。

优选地，该微流控芯片还包括在废液单元和出液口之间设置的报错单元，所述报错单元具有腔室，该腔室用于接收来自定量单元的暂存结构的液体。

优选地，所述报错单元与光学检测设备相连，所述光学检测设备用于对所述腔室进行光学检测，以判断腔室中的液体量；此处需要说明的是，此处所述“相连”可以不是物理相连，而只是位置对准即可。

优选地，该微流控芯片还包括与所述废液单元连接的通气单元，用于为微流控芯片体系提供所需的外部气压。

优选地，该微流控芯片还包括与所述通气单元连接的仪器接口，所述仪器接口用于连接流控芯片体系外的配套仪器，所述配套仪器提供的气压通过所述通气单元提供至所述微流控芯片体系。

优选地，所述配套仪器包括用于提供气压的推动气压泵、导气管以及与所述通气单元连接的气密性接口；所述气密性接口为喇叭形。

优选地，所述反应试剂通过试剂囊袋装填到所述储液单元中；所述试剂囊袋包括用于将其固定到所述储液单元上的定位孔，密封口以及用于将所述密封口打开并释放所述反应试剂的挤压区域或针刺结构。

优选地，所述进样单元和所述进液口之间还设置有过滤单元以对待检样本进行过滤。

优选地，所述反应单元中还设置有混合装置，用于将待检样本与反应试剂进行混合；所述混合装置选自竖立小柱、Z形微通道、W型混合器和三角形微结构中的至少一种。

本实用新型的第二方面还提供一种化学发光检测微流控芯片体系，该微流控芯片体系由上层、中层和下层组成；

其中，中层结构为如上所述的化学发光检测微流控芯片；

其中，上层结构和下层结构用于覆盖封闭所述中间层；上层结构中设置有与进样单元连接的进样孔，以及与对应于储液单元的让位孔，用于提供外部动力以释放储液单元中的反应试剂。

本实用新型可以取得如下的有益效果：

1、采用本实用新型提供的微流控芯片及体系结合化学发光法检测待检样本，具有检测光学背景低，检测灵敏度高，线性范围宽，检测可重复性强等优点，优选配合特定检测仪器，可以实现全自动芯片检测，无需人为干扰即可快速得到准确的检测结果。

2、本实用新型采用微流控芯片技术，对待检样本首先进行体积定量，使得只有特定体积的样本发生反应，保证检测结果的准确性，同时由于芯片结构固定，故而对于同一样本其检测可重复性强，保证检测结果的稳定性和可靠性。

3、本实用新型采用微流控芯片技术，将需要参与化学发光反应的液体试剂都预存在储液单元中，完全避免了常规流水线式化学发光仪中流路试剂的干扰和污染问题，同时全封闭式液体试剂保存可以延长芯片的保质期，确保在相当长一段时间内芯片仍然能够得到稳定而准确的检测结果。

4、本实用新型采用微流控芯片技术，对于每一个检测样本只进行一次检测，检测完成之后芯片立即废弃，完全避免了医院中不同样本之间的检测干扰，同时完全避免患者之间的交叉感染。

5、本实用新型采用微流控芯片技术，将反应完成之后的废液和多余样本都完全密封在芯片内部，不会导致废液或样本的泄露，对检测环境无公害，对医院检测人员安全性高，不会导致院内感染的发生。

附图说明

图1是本实用新型提供的一种具体的化学发光检测微流控芯片示意图。

图2显示了一种具体的配套仪器及其与化学发光检测微流控芯片的连接方式。

图3是4种(如3A、图3B、图3C和图3D)不同定量单元结构示意图。

图4A是本实用新型提供的一种试剂囊袋的示意图；图4B示出了通过外部压力破裂试剂囊袋的方式；图4C显示了通过针刺破裂试剂囊袋的方式。

图5为本实用新型的化学发光检测微流控芯片体系的层结构示意图。

图6为本实用新型提供的一种上层结构的示意图。

附图标记说明

1 进样单元 2 储液单元 3 反应单元

4 废液单元 5 定量单元 6 报错单元

7 通气单元 8 仪器接口 9 配套仪器

10 过滤单元 21 试剂囊袋 31 混合装置

51 进液口 52 出液口 53 定量结构

54 暂存结构 55 微阀门 91 推动气压泵

92 导气管 93 气密性接口 211 定位孔

212 密封口 213 挤压区域 214 针刺结构

具体实施方式

在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。

如图1和图3所示，本实用新型第一方面提供一种化学发光检测微流控芯片，该微流控芯片包括：用于接收待检样本的进样单元1、用于储存反应试剂的储液单元2、为所述待检样本和所述反应试剂提供反应场所的反应单元3以及用于收集废液的废液单元4；该微流控芯片还包括用于对所述待检样本进行定量的定量单元5；

所述定量单元5包括：与所述进样单元1连接的进液口51、与所述废液单元4连接的出液口52、用于对待检样本和/或反应试剂进行定量的定量结构53以及与所述反应单元3连接的用于暂存多余液体的暂存结构54。

根据本实用新型，定量单元5用于对要参与反应的待检样本进行定量分取，其可将多余的待检样本运送到废液单元4处，保证只有特定体积的待检样本参与后续的化学反应，从而保证本实用新型芯片检测的准确度。所述定量单元5可以为多个，其数量可以根据实际需要来增加或减少。

此处需要说明的是，虽然只限定了通过定量单元5对待检样本进行定量，但本领域技术人员应该能够理解的是，定量单元5可以通过数量以及连接方式的设定，对不同的样本，例如，反应试剂进行定量。例如，在后续反应时，可以根据需要对参与反应的试剂，例如酶标记抗体试剂进行定量，从而保证只有特定体积的酶标记抗体试剂参与后续反应。这些均应该视为在本实用新型的保护范围之内。

现结合图3对所述定量单元5进行定量的原理进行说明：在配套仪器9的抽提作用下，待检样本通过进液口51进入到定量结构53中，由于待检样本的体积要大于定量结构53的体积，因此多余的待检样本会暂时存留在暂存结构54中，在外部提供减压的情况下，封闭在进液口51和出液口52两端的液体会通过微通道被抽取到废液单元4中，从而使得存留在暂存结构54处的待检样本被抽提到废液单元4中，只有定量结构53内的待检样本不会抽提到废液单元4，从而只能留存下来定量结构53的相同体积的待检样本。

由于芯片结构优选采用注塑成型的大批量制备方式，从而使得每一个芯片内部的定量结构53的体积均相等，以保证不同芯片对于同一个待检样本分取得到的体积也相同，从而提高了芯片的批内重复性和批间重复性。该定量结构53可以为不同的形状，比如图3A中的三角形，图3B中的矩形，图3C中的半圆形，图3D中的不规则形状等。

根据本实用新型，优选的，所述定量单元5的进液口51和出液口52均处于同一个水平线上，定量结构53处于进液口51和出液口52所界定的水平面下方，暂存结构54处于进液口51和出液口52所界定的水平面上方，从而在外力抽提作用下，定量结构53中的样品不会被抽走，只有暂存结构54中的样品被抽走。但在其他条件下，比如处于不同水平线时，也能通过结构的改变达到液体定量的作用，本领域技术人员可以根据实际情况进行具体的设置。

根据本实用新型，所述定量单元5与进样单元1和废液单元4之间均通过微通道进行连接，以便于液体的流动。优选的，微通道与废液单元4之间的连接口设在废液单元4的上部，其主要作用是将反应完成后的废液或多余的待检样本输送到废液单元4中，同时由于位置上的结构关系使得进入废液单元4内部的废液不会通过微通道而回流到芯片前部分。

其中，所述微通道的横截面的形状可以是矩形，圆形，三角形，梯形，或其他各种形状。微通道的宽度可以是0.001mm-10mm，其深度可以是0.001mm-10mm。

根据本实用新型，所述废液单元4优选位于芯片内液体流路***的末端，以可收集各步生化反应的废液，防止废液流出芯片而污染外部环境。其中，该废液单元4在结构上并不局限于图1中所示的矩形，其他形状，比如圆柱形，圆锥形，或其他各种不规则形状的也同样适用。其中，所述废液单元4的体积应该要大于所有储液单元2内部试剂体积与待检样本的体积之和，从而可保证废液单元4可以对反应过程中可能产生的废液进行有效的收集。

根据本实用新型，优选情况下，在所述定量单元5的进液口51和出液口52上还分别设置有微阀门55。在特定反应时刻，可以通过控制微阀门55由关闭状态转变为打开状态，或者由打开状态转变为关闭状态，从而控制液体的流动。在关闭状态时，该定量单元5与两侧通路完全隔离，液体不能经过微阀门55而到达另一侧；在打开状态时，液体可以通过该微阀门55而顺畅的到达另一侧。

其中，微阀门55中优选设置有活塞结构，其打开或关闭可以完全由仪器根据预定程序来完成。平时没有仪器的介入下，微阀门55均处于打开状态或部分微阀门55处于打开状态，而需要将其关闭时，由仪器中步进电机的转轴带动微阀门处的活塞，将活塞旋转一定角度，从而使得活塞内部的液体通路关闭，使得微阀门转变为关闭状态。因此，优选的，配套仪器9还包括步进电机。

作为一种备选的实施方式，所述活塞可以是竖直推拉式而非旋转式，在一般状态下微阀门的活塞处于打开状态，在需要关闭时，通过仪器的推拉杆推动微阀门处的活塞，将活塞推入到微通道内部从而阻塞微通道，使得该微阀门处于关闭状态。

作为另一种备选的实施方式，该微阀门55还可以通过铁片和电磁场的配合来进行打开和关闭操作，例如，可以在微阀门55上方粘贴一个小铁片，在微阀门下方放置电磁铁，在一般状态下，电磁铁不通电，铁片位于微阀门55上方，微阀门55处于打开状态，在需要关闭时，通过仪器来对电磁铁通电，磁铁产生的电磁场会吸引微阀门55上方的铁片，从而将铁片拉到微阀门下方，使得微阀门处于关闭状态。

根据本实用新型，优选情况下，为了保证检测能够顺利进行，本实用新型的微流控芯片还包括设置在出液口52和废液单元4之间的报错单元6，所述报错单元6具有腔室结构，该腔室用于接收来自定量单元5的暂存结构54的液体。在液体经过定量单元5之后，多余的液体会在外力作用下通过出液口52被抽提进入到报错单元6的腔室结构中，并根据所述腔室结构中液体的充盈程度来判断检测是否可顺利进行。如果腔室结构中充满液体，可以认为定量单元5中定量结构53处也充满液体，此时可认为芯片工作正常而不报错，如果报错单元6的腔室结构内部没有液体或液体量不够，则认为定量单元5中定量结构53的液体体积也不足，此时需要报错并终止芯片的检测。这样芯片内部自检机制可以保证只有液体定量完全准确的情况下芯片才会继续进行后续的检测，从而保证检测结果的准确性。

其中，优选的，所述报错单元6与光学检测设备相连，所述光学检测设备可用于对所述腔室进行光学检测，从而判断腔室中的液体量。

根据本实用新型，所述进样单元1用于接收用户注入的待检样本。所述待检样本可以为任何可以进行化学发光检测的样本，例如，可以为但不限于，全血，血清，血浆，尿液，唾液，汗液等各种机体体液，也可以是经过机体的各种组织器官的分泌物，可以将所述分泌物进行稀释后的液体状物质作为待检样本进行检测。

其中，所述进样单元1的结构可以是圆柱形、圆锥形(例如，图1中所示的结构)、梯形，或其他各种不规则形状。其主要功能是接收用户注入的待检样本，使得待检样本在被注入到芯片后不会发生待测样本的泄漏，样本只能按照特定的微通道结构进行运转。

作为一种可选的实施方式，所述进样单元1还可以做成毛细作用进样结构，此时注入的待检样本会通过毛细作用进入到下游的结构单元，并且毛细作用会将待检样本吸附在芯片中，防止待测样本的泄漏而污染环境。

根据本实用新型，当所述待检样本为需要过滤的待检样本(例如，全血样本)时，所述化学发光检测微流控芯片还包括设置在所述进样单元1和所述进液口51之间的过滤单元10，也即，所述过滤单元10位于进样单元1的下游，定量单元5的上游。过滤单元10内部可以预装有能够过滤待检样本，例如全血中红细胞的滤血膜，所述滤血膜的厚度要小于过滤单元10的高度，从而使得滤血膜能够完全放置于过滤单元10内部，同时该滤血膜的形状和过滤单元10的内壁结构相一致，使得到达过滤单元10的待检样本无法绕过滤血膜而直接进入下游通道。该滤血膜可通过物理孔径或生物、化学试剂使液体与红细胞分离，所述生物、化学试剂可以为凝血剂。该滤血膜的厚度可以为0.1mm-10mm，该过滤单元10的高度可以为0.1mm-20mm。

根据本实用新型，所述储液单元2至少为一个，图1显示了8个储液单元2，该储液单元2的主要作用是将要参与化学发光反应的各种反应试剂，比如酶标记抗体试剂、微磁珠偶联抗体试剂、清洗液、化学发光底物试剂等预先装填到本实用新型的芯片内部，在本实用新型芯片进行待检样本的测试时，再通过外力将该储液单元2内部的反应试剂按照顺序释放出来。此处需要说明的是，芯片内部的各个储液单元2的大小和形状可以相同，也可以不同，其形状也并不局限于图中所示的圆形，其他形状比如矩形，菱形，多边形或不规则形状也同样适用。同时各储液单元2的大小会根据所要预装的反应试剂的体积大小而发生改变，此时储液单元2的体积并不相同。

如图4A所示的，本实用新型提供了一种储液单元2的基本结构，预装反应试剂被预先装填到试剂囊袋21中，该试剂囊袋21优选为柔性材质，该材质包括但不限于：硝酸纤维素薄膜、塑料薄膜或金属铝箔，所述塑料薄膜可以为但不限于聚酯、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)和聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)中的至少一种。其共同特点是可以通过挤压或针刺的方式释放内部的预装反应试剂。在预装反应试剂装填到试剂囊袋21中后，通过热塑封的方式将出口进行密封形成密封口211。此处的密封口211的密封程度要比较浅，使得在外力加压试剂囊袋21时，密封口211会破裂。定位孔212用于辅助将试剂囊袋21安装固定在芯片中的储液单元2处。在需要将储液单元2内部反应试剂释放时，可以通过图4B中的方式，通过挤压试剂囊袋21上的挤压区域213，从而使得密封口211破裂而释放液体，也可以采用图4C中的方式，通过刺针来刺破试剂囊袋21的底部区域如针刺结构214处，使得内部预装反应试剂释放出来。

根据本实用新型，反应单元3是提供给反应试剂与待检样本发生反应的主要场所，同时也是化学发光试剂参与底物反应后发光检测的主要场所，因此，反应单元3优选采用透光性较好的材料来制备，例如，可选自聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚二甲基硅氧烷(PDMS)等。所述反应单元3与各个储液单元2通过微通道连接，以便于储液单元2内部的试剂释放后直接进入反应单元3中，参与后续的免疫反应和化学发光反应。

此处需要说明的是，虽然本实用新型限定了反应单元，但并不是反应只能够发生在反应单元中。由于反应单元3与定量单元5是相通的，在反应的过程中，反应液体也可以进入到定量单元5中进行反应，此时可以将定量单元5视为是一种反应单元。

虽然所述反应单元2集合了免疫反应功能和化学发光检测功能，但作为备选方案，可以将这两部分功能分开在两个不同反应单元内进行，同时在另一个透光结构中进行化学发光检测。如此的设置以及在此基础上进行的任何组合和/或变形均应该视为在本实用新型的保护范围之内。

根据本实用新型一种优选的实施方式，所述反应单元3的内部还制备有混合装置31，其主要作用是辅助反应试剂和待检样本进行混合。作为一种优选的实施方式，所述混合装置31由多个竖立小柱构成，该竖立小柱可以位于反应单元内部两侧，在反应单元3内部被挤压时，会促使内部的液体发生混合，同时液体在经过竖立小柱时，会在小柱周围形成微小涡流，该微小涡流的扰动会加速液体之间的混合，从而加速各组分间的免疫反应，进而提高生化反应速度，减少芯片检测的总时间。虽然此处所示的混合装置31采用竖立小柱的形式来实现，但作为备选的其他微结构，比如Z型微通道，W型混合器，三角形微结构等其他结构形式也能辅助并加速试剂之间混合。

根据本实用新型一种优选的实施方式，本实用新型通过对芯片体系的微通路之间进行加压或减压从而控制各液体的流动，以便从一个结构单元进入到另一个结构单元。因此，所述微流控芯片还包括与所述废液单元4连接的通气单元7，用于为微流控芯片体系提供所需的外部气压，在外部气压的辅助下使得内部液体正常运转。同时通气单元7还可以防止废液单元4中的废液流出到芯片外部而污染外部环境。虽然如图1所示的通气单元7采用W型微通道设计，但其他设计，比如圆形，弧形，Z型等其他各种结构也同样能够起到通气并防止废液外流的作用，这些设计也均应视同在本实用新型的保护范围之内。

优选的，所述通气单元7内部还可以填充特定物质，起到通气但防止废液外流的作用，比如该物质可以是气溶胶，或透气但不透水的疏松孔状结构物质。

根据本实用新型一种优选的实施方式，本实用新型的微流控芯片优选通过外部的配套仪器9提供***所需的气压。因此，优选的，该微流控芯片还包括与所述通气单元7连接的仪器接口8，所述仪器接口8用于连接流控芯片体系外的配套仪器9，所述配套仪器9提供的气压通过所述通气单元7提供至所述微流控芯片体系。其中，所述外部气压的大小可以比大气压大，也可以比大气压小，根据具体的使用情况不同可以方便的调节该气压的大小。同时，所述仪器接口8优选为气密性的，即芯片在和配套仪器9的气压调节装置进行对接时，该部位不漏气。该功能可以通过塑料密封环或其他组件来实现。配套仪器9的气压调节装置可以是气动泵，储气囊泡，气压泵，挤压泵等。

根据本实用新型一种优选的实施方式，如图2所示的，所述配套仪器9包括用于提供气压的推动气压泵91、导气管92以及与所述通气单元7连接的气密性接口93。当待测芯片被放入到配套仪器9中后，仪器内部的步进电机(图中未显示)会推动气压泵91，使得气密性接口93紧贴到待测芯片的仪器接口8处，该紧贴方式是气密性的，可以通过在所述气密性接口93上设置密封环或O型圈来完成。优选的，所述气密性接口93是喇叭形，在该优选的情况下，不需要将气密性接口93与仪器接口8精确对准，只需要仪器接口8位于该气密性接口93内部即可。待紧贴完成后，与气压泵91连接的步进电机处于锁定状态，此时气压泵91的位置固定。通过与气压泵91内部活塞相连的另外一个步进电机(图中未显示)的转动，可以推动或抽提活塞，从而调节气压泵91内部的气压，进而操控芯片内部的气压。在需要给芯片内部加压时，通过步进电机来推动活塞来完成，相反，在需要给芯片内部减压时，通过步进电机来抽提活塞来实现。芯片内部液路网络会由于气压的增大或减少而驱动流体发生转移。在待测芯片的整个测试流程完成之后，通过与气压泵91连接的步进电机的转动来使得该气密性接口脱离芯片。

如图5所示的，根据本实用新型的第二方面，提供一种化学发光检测微流控芯片体系，该微流控芯片体系由上层、中层和下层组成；

其中，中层结构为如上所述的化学发光检测微流控芯片；

其中，上层结构和下层结构用于覆盖封闭所述中间层；上层结构中设置有与进样单元1连接的进样孔，以及与对应于储液单元2的让位孔，用于提供外部动力以释放储液单元2中的反应试剂。

如图6所示的，上层结构上面设置有进样孔(小孔)，用于待检样本的加样。所述进样孔与中层结构中的进样单元1相通，以保证待检样本通过进样孔能够进入到所述进样单元1中。此外，上层结构上还设置有至少一个让位孔(大孔)，所述让位孔对应于中层结构的储液单元2，用于配套仪器9的推杆的进入，从而为储液单元2提供外部压力，以将储液单元2内部预先封闭存储的试剂释放出来，因此，本实用新型的配套仪器9还包括至少一个推拉杆。所述让位孔大小和形状由中层结构中储液单元的储液囊袋21的结构大小和形状来决定，优选的，该让位孔的直径大小可以是0.5mm-50mm，其形状可以是圆形，矩形，多边形，菱形，甚至不规则形状等各种形状。

优选的，上层、中层和下层的材质各自独立地选自如聚二甲基硅氧烷(PDMS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、聚丙烯(PP)、聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、塑料薄膜、弹性乳胶、天然橡胶、塑料和硅胶。

优选的，上层结构的厚度为0.5-20mm，更优选为0.5-10mm，进一步优选为0.5mm-5mm；中层结构的厚度为0.5-50mm；更优选为2mm-20mm，进一步优选为3mm-15mm；下层结构的厚度为0.5-20mm，更优选为0.5-10mm，进一步优选为0.5mm-5mm。

本实用新型提供的化学发光检测微流控芯片的制备方法优选包括如下步骤：

步骤1)将化学发光反应所需反应试剂预装到所述试剂囊袋21中，并通过热塑封的方式将所述试剂囊袋21的密封口212进行密封；并通过定位孔211放置在芯片体系中层结构的特定储液结构处，进一步通过热塑封的方式将各储液的试剂囊袋21固定在芯片体系中层结构上。

步骤2)将下层结构贴合到如上中层结构的下面，其贴合方式包括但不仅限于超声热熔、胶粘、紫外光固化、热塑封等方式。

步骤3)将上层结构贴合到如上中层结构的上面，其贴合方式包括但不仅限于超声热熔、胶粘、紫外光固化、热塑封等方式。

采用本实用新型提供的化学发光检测微流控芯片体系进行化学发光检测的流程如下(以全血为例)：

步骤1)通过移液器吸取一定量的全血，将全血加入到加样孔，再将微流控芯片体系放置在配套仪器9内开始测试。

步骤2)配套仪器9通过内部步进电机将气压泵91，气密性接口93移动到仪器接口8处后固定，然后通过步进电机对气压泵91中的活塞进行抽提，在抽力的作用下，全血进入进样单元1中，然后再进入过滤单元10中进行红细胞过滤，过滤后的血浆进入到定量单元5，多余的血浆进入报错单元6中，通过配套仪器9的光检测单元来探测报错单元6的光信号(配套仪器9还包括光检测单元)，如果报错单元6的腔室为空或液体没有充满，则停止该芯片检测，并进行报错，如果此处液体充满，则继续进行后续的检测步骤。

步骤3)通过配套仪器9的推拉杆依次释放储液单元2中的各反应试剂：酶标记抗体试剂，微磁珠偶联抗体试剂，第一清洗液，第二清洗液，第三清洗液，第四清洗液。将该试剂依次释放到反应单元3，其中在清洗过程中需要多次混合清洗完全，通过配套仪器9的推拉杆来挤压所述反应单元3以在混合装置31中进行混合。

步骤4)清洗完成之后的废液通过配套仪器9上的气压泵91抽取到废液单元4中，最后通过配套仪器9的推拉杆释放储液单元2中的第一发光底物和第二发光底物，使得底物进入到反应单元3，进行化学发光反应，通过配套仪器9上的光检测模块，比如CCD或PMT进行光检测，并给出检测结果。

本实用新型提供的化学发光检测微流控芯片体系检测的样本体积为10-200μL。

本实用新型中，配套仪器9为小型便携式设备，配套仪器9除了包括气压泵91、导气管92以及气密性接口93之外，还优选包括有推拉杆单元，步进电机模块，光检测模块。进一步优选的，所述配套仪器9还包括温控模块，以对芯片内的温度进行按需控制。

本实用新型的第三方面还提供了如上所述的化学发光检测微流控芯片和/或所述的化学发光检测微流控芯片体系在化学发光检测中的应用。

以下将通过实施例对本实用新型进行详细描述。

实施例1

本实施例用于说明使用磁颗粒化学发光法来检测全血中的C反应蛋白(CRP)

本实施例所使用的酶标记抗体为辣根过氧化物酶标记CRP(HRP-CRP)，磁颗粒标记CRP中磁颗粒的大小为5μm左右，清洗液是含有0.2体积％BSA，0.5体积％tween-20的磷酸盐缓冲液(pH 7.5)，第一发光基底液为含有鲁米诺的酸性溶液，第二发光基底液为含苯衍生物的碱性溶液。

(1)芯片体系的组装

将上述各反应试剂预装在试剂囊袋21中，并通过热塑封的方式(加热时间30s)将所述试剂囊袋21的密封口212进行密封；并通过定位孔211放置在芯片体系中层结构的特定储液结构处，进一步通过热塑封的方式将各储液的试剂囊袋21固定在芯片体系中层结构上。

通过光敏胶固化的方式(紫外光固化时间10min)将下层结构贴合到中层结构上，通过同样的光敏胶固化方式(紫外光固化时间10min)将上层结构贴合到中层结构上，如此制备出完整可用的芯片体系。

(2)样本检测

绘制标准曲线的方法：用正常人全血作稀释液，将CRP标准品稀释成如下浓度：0pg/mL，10pg/mL，50pg/mL，500pg/mL，1000pg/mL，5ng/mL，10ng/mL。每个浓度的CRP全血均进行下列操作：用移液器取50μL含CRP的全血标准品，通过芯片的进样孔注入到芯片体系的中层结构中，同时将该芯片放入配套仪器9中开始测试。

配套仪器9通过内部的气压泵91来调节芯片体系中层结构内部的气压，将待检样本依次吸入进样单元1并进入过滤单元10中进行红细胞过滤，然后过滤后的血浆进入到定量单元5，多余的待检样本进入到报错单元6，通过仪器对报错单元6的检测，判断此时定量单元5的定量结构53内部液体是否充满，如果处于正常的充满状态，则继续进行后续芯片检测，否则仪器报错退出检测流程。其他多余的待检样品被抽取到废液单元4中，然后通过配套仪器9的推拉杆依次释放储液单元2中的反应试剂：HRP标记CRP抗体试剂，微磁珠偶联抗体试剂，第一清洗液，第二清洗液，第三清洗液，第四清洗液。将这些试剂依次释放到反应单元3中，在每次试剂释放完之后，配套仪器9通过推拉杆的作用将反应单元3处的试剂通过混合装置31进行充分混合，清洗完成之后的废液由配套仪器9抽取到废液单元4中，最后通过配套仪器9的推拉杆释放第一发光基底液和第二发光基底液，使得发光基底液进入到反应单元3进行化学发光反应，通过配套仪器9上的光检测模块检测该发光信号的强度，并给出检测结果。总的检测时间为15min，每个标准品分别使用5个微流控芯片体系测定5次取其结果的平均值，绘制标准曲线。

采用同样的检测流程，取50μL待检测全血样本进行检测，根据发光信号的强度得出待检测全血样本中的CRP浓度。

结果表明，本实用新型微流控芯片的最低检测限为10pg/mL，检测范围为20-10000pg/mL。通过将检测结果和市售行业内认可的国外化学发光检测仪器(贝克曼库尔特UniCel DxIn 800全自动化学发光免疫分析仪)的检测结果进行对比，发现本芯片体系检测的线性相关系数为R²>0.99，表明本检测芯片体系进行磁颗粒化学发光法检测全血中的CRP与标准方法的准确性一致。同时，通过对同一全血样本进行多次(本实施例中采用10次)测定，获得的检测结果之间的变异系数均小于10％，表明本检测芯片具有良好的重复性，可以进一步作为CRP医学诊断的参考。

实施例2

本实施例用于说明用包被抗体化学发光法来检测全血中的C反应蛋白(CRP)

本实施例所使用的酶标记抗体为辣根过氧化物酶标记CRP(HRP-CRP)，清洗液是包含有0.2体积％BSA，0.5体积％tween-20的磷酸盐缓冲液(pH7.5)，第一发光基底液为含有鲁米诺的酸性溶液，第二发光基底液为含苯衍生物的碱性溶液。其中包被抗体是C-反应蛋白溶液，通过点样仪点样的方式注入到反应单元3内，点样后于40℃烘3小时，使得点样在反应单元3处的CRP蛋白被吸附固定在反应腔室内。

检测过程同实施例1。

结果表明，采用包被抗体法进行CRP浓度检测的最低检测限为30pg/mL，检测范围为30-10000pg/mL。通过将检测结果和市售行业内认可的国外化学发光检测仪器(贝克曼库尔特UniCel DxIn 800全自动化学发光免疫分析仪)的检测结果进行对比，发现本芯片检测的线性相关系数为R²>0.99，表明本检测芯片进行包被抗体化学发光法检测全血中的CRP与标准方法的准确性一致。同时，通过对同一全血样本进行多次(本实施例中采用10次)测定，获得的检测结果之间的变异系数均小于10％，表明本检测芯片具有良好的重复性，可以进一步作为CRP医学诊断的参考。

以上详细描述了本实用新型的优选实施方式，但是，本实用新型并不限于此。在本实用新型的技术构思范围内，可以对本实用新型的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本实用新型所公开的内容，均属于本实用新型的保护范围。

Claims (10)

1.一种化学发光检测微流控芯片，其特征在于，该微流控芯片包括：用于接收待检样本的进样单元(1)、用于储存反应试剂的储液单元(2)、为所述待检样本和所述反应试剂提供反应场所的反应单元(3)以及用于收集废液的废液单元(4)；该微流控芯片还包括用于对所述待检样本进行定量的定量单元(5)；

所述定量单元(5)包括：与所述进样单元(1)连接的进液口(51)、与所述废液单元(4)连接的出液口(52)、用于对待检样本和/或反应试剂进行定量的定量结构(53)以及与所述反应单元(3)连接的用于暂存多余液体的暂存结构(54)。

2.根据权利要求1所述的化学发光检测微流控芯片，其特征在于，该微流控芯片还包括在废液单元(4)和出液口(52)之间设置的报错单元(6)，所述报错单元(6)具有腔室，该腔室用于接收来自定量单元(5)的暂存结构(54)的液体。

3.根据权利要求2所述的化学发光检测微流控芯片，其特征在于，所述报错单元(6)与光学检测设备相连，所述光学检测设备用于对所述腔室进行光学检测，以判断腔室中的液体量。

4.根据权利要求1或2所述的化学发光检测微流控芯片，其特征在于，该微流控芯片还包括与所述废液单元(4)连接的通气单元(7)，用于为微流控芯片体系提供所需的外部气压。

5.根据权利要求4所述的化学发光检测微流控芯片，其特征在于，该微流控芯片还包括与所述通气单元(7)连接的仪器接口(8)，所述仪器接口(8)用于连接流控芯片体系外的配套仪器(9)，所述配套仪器(9)提供的气压通过所述通气单元(7)提供至所述微流控芯片体系。

6.根据权利要求5所述的化学发光检测微流控芯片，其特征在于，所述配套仪器(9)包括用于提供气压的气压泵(91)、导气管(92)以及与所述通气单元(7)连接的气密性接口(93)；所述气密性接口(93)为喇叭形。

7.根据权利要求1-3中任意一项所述的化学发光检测微流控芯片，其特征在于，所述反应试剂通过试剂囊袋(21)装填到所述储液单元(2)中；所述试剂囊袋(21)包括用于将其固定到所述储液单元(2)上的定位孔(211)，密封口(212)以及用于将所述密封口(212)打开并释放所述反应试剂的挤压区域(213)或针刺结构(214)。

8.根据权利要求1所述的化学发光检测微流控芯片，其特征在于，所述进样单元(1)和所述进液口(51)之间还设置有过滤单元(10)以对待检样本进行过滤。

9.根据权利要求1所述的化学发光检测微流控芯片，其特征在于，所述反应单元(3)中还设置有混合装置(31)，用于将待检样本与反应试剂进行混合；

所述混合装置(31)选自竖立小柱、Z形微通道、W型混合器和三角形微结构中的至少一种。

10.一种化学发光检测微流控芯片体系，其特征在于，该微流控芯片体系由上层、中层和下层组成；

其中，中层结构为权利要求1-9中任意一项所述的化学发光检测微流控芯片；

其中，上层结构和下层结构用于覆盖封闭所述中层；上层结构中设置有与进样单元(1)连接的进样孔，以及与对应于储液单元(2)的让位孔，用于提供外部动力以释放储液单元(2)中的反应试剂。