CN214794404U - 一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，包括芯片盘，芯片盘表面设有样本输送单元、稀释液输送单元、混合槽和检测单元，检测单元设置在芯片盘的边缘处，混合槽设置在稀释液输送单元和检测单元之间，稀释液输送单元的稀释液定量槽通过一号虹吸流道连接至混合槽，样本输送单元的样本定量槽通过二号虹吸流道连接至混合槽，混合槽通过三号虹吸流道连接至检测单元。本实用新型可集成样本分离、定量、稀释混合、样本输送、反应检测等操作流程，通过微量流体的精确操作，极大的降低检测样本用量及检测试剂用量，使检测平台微型化、集成化、自动化，并可解决由于检测样本中含有内因性糖化氨基酸对糖化白蛋白检测造成干扰的问题。

Description

一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片

技术领域

本实用新型属于糖化白蛋白检测领域，尤其是涉及一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片。

背景技术

糖尿病是一种终身性疾病，由于其高并发症和高死亡率，已成为世界各国的主要保健卫生问题。在临床上糖尿病主要采用血糖参数的检测来进行判定，但是血糖参数只代表抽血时的血糖水平，对确诊有局限性。目前，糖化血红蛋白是衡量血糖控制的金标准，也是诊断和管理糖尿病的重要手段。然而近年来的医学研究表明：糖化白蛋白是反映过去2-3周平均血糖水平的一项指标。比血糖检测“金标准”糖化血红蛋白的反应周期要短一些。因此，糖化白蛋白(GA)在治疗效果的确认以及临床用药量的调整方面比糖化血红蛋白具有优势。另外，在许多血红蛋白代谢异常的情况下，糖化血红蛋白的结果受到影响不能真实反映患者的血糖水平，而糖化白蛋白(GA)的结果则不受影响，如糖尿病肾病透析患者、贫血病患、妊娠期妇女的血糖检测等等，因此糖化白蛋白(GA)为血糖监测首选指标。目前，糖化白蛋白的检测主要通过大型的生化分析仪完成，这些方法带来了样品消耗量大、操作程序复杂，仪器成本高等缺点，并且往往需要配备实验室水平的操作环境和专业的技术操作人员，上述缺点严重阻碍了糖尿病及时快速检测的推广及应用。因此，开发快速、携带方便、直观、操作简便的便于糖化白蛋白的微型检测***成为国内外研究的重点。

微流控芯片技术是在微米尺度的流道中精确操纵和控制纳升和皮升量级流体(生物样品流体)的新技术，应用此技术可以把化学和生物等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测及细胞培养、分选、裂解等基本操作单元集成或基本集成到一块几平方厘米(甚至更小)的芯片上，由微流道形成网络，以可控制流体贯穿整个***，用以取代常规化学或生物实验室各种功能的一种技术平台。微流控芯片实验室的基本特征和最大优势是多种单元技术在整体可控的微小平台上灵活组合、规模集成；

由于检测样本中(血清或是血浆)中一般含有内因性糖化氨基酸，这样会对糖化白蛋白的检测造成干扰，所以传统的糖化白蛋白的检测方法采用双试剂的检测方法，首先通过酮胺氧化酶将检测样本中的内因性糖化氨基酸转化成葡萄糖酮醛、氨基酸、双氧水，然后通过处理液将这一步检测样本中的干扰物质去除。如果在微流控芯片中采用该方案，芯片的结构设计会比较复杂，会导致检测的过程中可靠性降低，而且如果内因性糖化氨基酸通过反应生成的双氧水去除不彻底也会对后续的反应产生干扰导致检测结果不准确。为解决这一问题，本实用新型提出了一种糖化白蛋白检测的微流控芯片及其使用方法，可有效的解决由于检测样本中含有内因性糖化氨基酸对糖化白蛋白检测造成的干扰。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型旨在提出一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，只需要加入检测样本，便可以在芯片内部自动实现血浆的分离、定量、混合、反应、检测等全流程，操作方式极大的简化了操作流程，便于检测平台的集成化、微型化、自动化，而且在微流控芯片内部实现检测，可以极大的降低检测样本及检测试剂的用量，减少检测的时间；并且可有效的解决由于检测样本中含有内因性糖化氨基酸对糖化白蛋白检测造成干扰的问题。

为达到上述目的，本实用新型的技术方案是这样实现的：

一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，包括芯片盘，芯片盘表面设有样本输送单元、稀释液输送单元、混合槽和检测单元，稀释液输送单元设置在芯片盘的第一侧，样本输送单元设置在芯片盘的第二侧，检测单元设置在芯片盘的边缘处，混合槽设置在稀释液输送单元和检测单元之间，稀释液输送单元的稀释液定量槽通过一号虹吸流道连接至混合槽，样本输送单元的样本定量槽通过二号虹吸流道连接至混合槽，混合槽通过三号虹吸流道连接至检测单元。

进一步的，芯片盘整体呈扇形结构，稀释液输送单元包括稀释液存储槽、稀释液过渡槽、稀释液定量槽，芯片盘从内弧外弧的方向依次设置稀释液存储槽、稀释液过渡槽、稀释液定量槽，稀释液存储槽通过一号微流道连通至稀释液过渡槽，稀释液过渡槽通过二号微流道连通至稀释液定量槽。

进一步的，样本输送单元包括样本加样槽和样本定量槽，芯片盘从内弧向外弧的方向依次设置样本加样槽和样本定量槽，样本加样槽通过三号微流道连接至样本定量槽。

进一步的，检测单元包括若干检测孔和若干定位孔，检测孔和定位孔契合芯片盘的外弧均匀的分布在芯片盘上，检测孔的数量为7个，每两个检测孔之间设有一个定位孔，其中靠近混合槽的4个检测孔通过流道连通至混合槽，4个检测孔从左至右依次作为一号检测孔、二号检测孔、三号检测孔和四号检测孔。

进一步的，一号检测孔内设有一号冻干试剂，一号冻干试剂为内因性糖化氨基酸的检测试剂，主要成分为酮胺氧化酶或果糖基酸氧化酶、过氧化氢酶、色源材料，且还设有辅料和塑性剂。

进一步的，二号检测孔内设有二号冻干试剂，二号冻干试剂为糖化白蛋白的检测试剂，主要成分为蛋白水解酶、酮胺氧化酶、过氧化氢酶、色源材料、果糖基氨基酸氧化酶，且还设有辅料和塑性剂。

进一步的，三号检测孔内设有三号冻干试剂，三号冻干试剂为白蛋白检测试剂，主要成分为溴甲酚绿，且还设有辅料和塑性剂。

进一步的，辅料和塑性剂为糖类、氨基酸类、蛋白类、多元醇类、表面活性剂类、聚合物类中一种或多种。

进一步的，一号微流道、二号微流道、三号微流道的宽度均为0.01-1mm，深度均为0.01-1mm；一号虹吸流道和二号虹吸流道内表面为亲水性表面。

相对于现有技术，本实用新型所述的一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片具有以下优势：

(1)本实用新型一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，芯片结构简单，便于实现，结构紧凑，空间利用率高，在离心式微流控芯片上实现了糖化白蛋白的检测。

(2)本实用新型一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，所需检测样本量及反应试剂量只有传统大型生化检测剂量的几十分之一，极大的缩短了检测所需要的时间。

(3)本实用新型一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，通过辅助检测孔的设置，可有效的解决由于检测样本中含有内因性糖化氨基酸对糖化白蛋白检测造成的干扰，使糖化白蛋白的检测结果更加稳定。

附图说明

构成本实用新型的一部分的附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。在附图中：

图1为本实用新型实施例所述的一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片示意图；

附图标记说明：

1、芯片盘；2、样本输送单元；21、样本加样槽；22、样本定量槽；3、稀释液输送单元；31、稀释液存储槽；32、稀释液过渡槽；33、稀释液定量槽；4、混合槽；5、检测单元；51、一号检测孔；52、二号检测孔；53、三号检测孔；54、四号检测孔；55、定位孔；6、一号虹吸流道；7、二号虹吸流道；8、三号虹吸流道。

具体实施方式

需要说明的是，在不冲突的情况下，本实用新型中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。

一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片：包括芯片盘1，芯片盘1表面设有样本输送单元2、稀释液输送单元3、混合槽4和检测单元5，检测单元5设置在芯片盘1的边缘处，混合槽4设置在稀释液输送单元3和检测单元5之间，稀释液输送单元3的稀释液定量槽33通过一号虹吸流道6连接至混合槽4，样本输送单元2的样本定量槽22通过二号虹吸流道7连接至混合槽4，混合槽4通过三号虹吸流道8连接至检测单元5。

芯片盘1整体呈扇形结构，该结构设计可实现一次检测过程中多个扇形芯片在检测平台上的自由组合，由于一个芯片可检测一个样本，从而可实现一次检测实现多样本、多检测项目的同时检测；但本实用新型并不局限于扇形结构的设计，扇形结构的角度可以根据需要进行不同设计，也可为半圆结构、整圆结构；

稀释液输送单元3包括稀释液存储槽31、稀释液过渡槽32、稀释液定量槽33，芯片盘1从内弧外弧的方向依次设置稀释液存储槽31、稀释液过渡槽32、稀释液定量槽33，稀释液存储槽31通过一号微流道连通至稀释液过渡槽32，稀释液过渡槽32通过二号微流道连通至稀释液定量槽33；由于稀释液液囊内一般存储较大体积的稀释液，所以中间增加过渡槽的结构，这样可以控制进入稀释液定量槽33内流体的流量，避免稀释液在定量过程中产生气泡导致定量体积不准，

样本输送单元2包括样本加样槽21和样本定量槽22，芯片盘1从内弧向外弧的方向依次设置样本加样槽21和样本定量槽22，样本加样槽21通过三号微流道连接至样本定量槽22。

检测单元5包括若干检测孔和若干定位孔55，检测孔和定位孔55契合芯片盘1的外弧均匀的分布在芯片盘1上，在本实施例中，检测孔的数量为7个，每两个检测孔之间设有一个定位孔55，定位孔55与将芯片盘1放置到生化免疫机时，能够与生化免疫机的检测位置契合，其中靠近混合槽4的4个检测孔通过流道连通至混合槽4，4个检测孔从左至右依次作为一号检测孔51、二号检测孔52、三号检测孔53和四号检测孔54；也可设置多于4个的检测孔，便于放置更多的检测项目，实现多个检测项目的联合检测；

一号检测孔51内设有一号冻干试剂，一号冻干试剂为内因性糖化氨基酸的检测试剂，主要成分为酮胺氧化酶或果糖基酸氧化酶、过氧化氢酶、色源材料，且还设有辅料和塑性剂。

二号检测孔52内设有二号冻干试剂，二号冻干试剂为糖化白蛋白的检测试剂，主要成分为蛋白水解酶、酮胺氧化酶、过氧化氢酶、色源材料、果糖基氨基酸氧化酶，且还设有辅料和塑性剂。

三号检测孔53内设有三号冻干试剂，三号冻干试剂为白蛋白检测试剂，主要成分为溴甲酚绿，且还设有辅料和塑性剂。

辅料和塑性剂为糖类、氨基酸类、蛋白类、多元醇类、表面活性剂类、聚合物类中一种或多种。

一号微流道、二号微流道、三号微流道的宽度均为0.01-1mm，深度均为0.01-1mm，一号虹吸流道6和二号虹吸流道7内表面为亲水性表面，通过等离子表面处理、臭氧辐射处理、表面活化剂处理、接枝共聚处理中的某一种处理方式使一号虹吸流道6和二号虹吸流道7内表面具有亲水性。

一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，工作原理：

S1、将封装好的稀释液液囊放入稀释液存储槽31内，将检测样本加入到样本加样槽21内，然后将芯片盘1放置在生化免疫机的检测平台固定；

S2、控制生化免疫机启动，稀释液囊开启，生化免疫机的电机旋转，稀释液进入稀释液定量槽33内完成定量，同时样本进入到样本定量槽22内完成样本的定量；电机转动的时间为10-300s；

S3、电机停止旋转，由于一号虹吸流道6、二号虹吸流道7的亲水性，一号虹吸流道6、二号虹吸流道7打通；电机启动，稀释液定量槽33的稀释液在电机转动产生的离心力作用下，通过一号虹吸流道6进入混合槽4，样本定量槽22内的样本在电机转动产生的离心力作用下，通过二号虹吸流道7进入混合槽4；

S4、样本和稀释液进入到混合槽4内，此时控制电机进行加减速转动，产生震荡效果使样本与稀释液充分混合；

S5、电机停止旋转，三号虹吸流道8打通，样本和稀释液的混合液通过三号虹吸流道8在离心力的作用下，依次进入一号检测孔51、二号检测孔52、三号检测孔53和四号检测孔54，电机启动，并进行加减速转动，使混合液分别和一号检测孔51、二号检测孔52、三号检测孔53和四号检测孔54内的试剂进行反应；

S6、反应完成后，检测平台的光学模块对一号检测孔51、二号检测孔52、三号检测孔53和四号检测孔54进行检测，光电转化模块将一号检测孔51、二号检测孔52、三号检测孔53和四号检测孔54内的光学信号转化成数学信号，一号检测孔51的吸光度作为A1，二号检测孔52的吸光度作为A2，其中一号检测孔51为辅助检测孔，用于排除检测样本中内因性氨基酸的干扰，

根据糖化白蛋白的检测原理：

(1)糖化白蛋白的测定；

a、在检测样本(血清或血浆)中，首先注入糖化氨基酸氧化酶(酮胺氧化酶)发生作用将内因性糖化氨基酸变成葡萄糖酮醛、氨基酸和双氧水除去；

b、在处理液中，注入对白蛋白有特异性的蛋白酶，发生作用后糖化白蛋白生成糖化氨基酸；

c、注入糖化氨基酸氧化酶从糖化氨基酸生成葡萄糖酮醛、氨基酸和双氧水；

d、双氧水与显色底物在过氧化酶的作用下生成显色物，颜色的深浅与糖化白蛋白浓度成正比；

反应方程式如下：

(2)白蛋白的测定；

在PH4.2的溶液中，白蛋白可与溴甲酚绿生成蓝色混合物，颜色的深浅与白蛋白浓度成正比；

(3)计算糖化白蛋白占总蛋白的比率；

通过上述糖化白蛋白测定中的四个方程式可知，使用A2-A1得出的数据即为减去内因性糖化氨基酸干扰之后的糖化白蛋白的吸光度，然后通过吸光度与浓度的定标曲线，计算出糖化白蛋白的浓度；

三号检测孔53的吸光度作为A3，然后通过吸光度与浓度的定标曲线，计算出白蛋白的浓度；然后通过公式：

糖化白蛋白(GA)％＝(糖化白蛋白的浓度/白蛋白的浓度×100％)/1.14+2.9

计算出糖化白蛋白占总蛋白的比率。本实用新型中提出的一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，芯片结构简单，便于实现，可有效的去除检测样本中含有内因性氨基酸对糖化白蛋白造成的干扰。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，其特征在于：包括芯片盘，芯片盘表面设有样本输送单元、稀释液输送单元、混合槽和检测单元，检测单元设置在芯片盘的边缘处，混合槽设置在稀释液输送单元和检测单元之间，稀释液输送单元的稀释液定量槽通过一号虹吸流道连接至混合槽，样本输送单元的样本定量槽通过二号虹吸流道连接至混合槽，混合槽通过三号虹吸流道连接至检测单元。

2.根据权利要求1所述的一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，其特征在于：芯片盘整体呈扇形结构，稀释液输送单元包括稀释液存储槽、稀释液过渡槽、稀释液定量槽，芯片盘从内弧外弧的方向依次设置稀释液存储槽、稀释液过渡槽、稀释液定量槽，稀释液存储槽通过一号微流道连通至稀释液过渡槽，稀释液过渡槽通过二号微流道连通至稀释液定量槽。

3.根据权利要求1所述的一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，其特征在于：样本输送单元包括样本加样槽和样本定量槽，芯片盘从内弧向外弧的方向依次设置样本加样槽和样本定量槽，样本加样槽通过三号微流道连接至样本定量槽。

4.根据权利要求3所述的一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，其特征在于：检测单元包括若干检测孔和若干定位孔，检测孔和定位孔契合芯片盘的外弧均匀的分布在芯片盘上，每两个检测孔之间设有一个定位孔，其中靠近混合槽的4个检测孔通过流道连通至混合槽，4个检测孔从左至右依次作为一号检测孔、二号检测孔、三号检测孔和四号检测孔。

5.根据权利要求4所述的一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，其特征在于：一号检测孔内设有一号冻干试剂，一号冻干试剂为内因性糖化氨基酸的检测试剂。

6.根据权利要求4所述的一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，其特征在于：二号检测孔内设有二号冻干试剂，二号冻干试剂为糖化白蛋白的检测试剂。

7.根据权利要求4所述的一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，其特征在于：三号检测孔内设有三号冻干试剂，三号冻干试剂为白蛋白检测试剂。

8.根据权利要求3所述的一种用于糖化白蛋白检测的离心式微流控芯片，其特征在于：一号微流道、二号微流道、三号微流道的宽度均为0.01-1mm，深度均为0.01-1mm；一号虹吸流道和二号虹吸流道内表面为亲水性表面。

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