一种自测式微流控检测装置的制作方法

1.本发明涉及一种自测式微流控检测装置，属于微流控技术领域。


背景技术：

2.在医疗诊断、检验检疫、食品安全、农业、生态环保等领域，需要对目标分子或靶物质进行快速、准确检测，以加速目标决策和行动。这些目标分子或靶物质是如下的一种或几种，生物活性小分子、蛋白质、核酸或病毒、细菌等致病病原微生物。涉及的检测是为单一的分子或致病病原微生物，亦或是多个分子或致病病原微生物同时需要得到检测。分析样品有人体呼吸道粘膜分泌物、血样、泌尿生殖道排泄、分泌物等，或其他生物体提取物。
3.基于侧向层析的标记免疫分析是一种简便易行和相对灵敏的检测分析手段。用胶体金或荧光标记的侧向层析免疫分析为新冠病毒感染诊断及在防疫中的使用使其价值得以充分展示。侧向层析标记免疫分析普遍是将固相硝酸纤维素膜黏贴于塑料片上，将标记物叠压于已固相化的硝酸纤维素膜的进样端，能带动液体流动的吸水纸叠压于已固相化的硝酸纤维素膜的出样端，标记物、已固相化的硝酸纤维素膜、吸水纸借助塑料胶带固定于带胶塑料底片上，样品在标记物区上样后借助水分子形成的分子浸润带动反应混合物依次经过目标物对应抗原抗体固相区、对照线区域向硝酸纤维素膜的出样端移动，驱动反应进程，完成检测过程。但是，由于胶体金或荧光/彩色微球标记物的粒径不均、硝酸纤维素膜孔径粗细及吸附性能的不均，同时反应与检测过程也不能洗涤，导致检测孔道的粘连阻塞，导致检测灵敏度和速度降低，限制了侧向层析技术平台性能提升。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种自测式微流控检测装置，可以有效解决上述问题。
5.本发明是这样实现的：
6.一种自测式微流控检测装置，包括底座(2)、上盖(1)、固相反应器(4)及样品液管(5)；
7.所述底座(2)上设置有依次连通的反应腔池、废液池(30)及吸水材料区(2912)，所述反应腔池内设置有标记物区(2922)及固相反应器定位槽(23)；所述标记物区(2922)上设置标记物(3)，所述固相反应器定位槽(23)内安装所述固相反应器(4)，所述吸水材料区(2912)内设置吸水材料，所述吸水材料区(2912)的底部镂空并在镂空的边沿向下延伸形成圆筒管状废液导出道(2911)；
8.所述上盖(1)覆盖在整个所述底座(2)的上表面上并与所述底座(2)卡接，所述上盖(1)在标记物区(2922)的上方设置进样盖窗(12)，所述上盖(1)在固相反应器定位槽(23)的上方设置观测窗(13)；
9.所述样品液管(5)内装有样品稀释液，所述样品液管(5)的出口可以与所述废液导出道(2911)内部可拆卸连接，所述样品液管(5)为弹性材料制成，当所述样品液管(5)的出口与所述废液导出道(2911)可拆卸连接时，按压所述样品液管(5)可以将样品稀释液压入
和吸出所述底座(2)的反应腔池。
10.作为进一步改进的，所述固相反应器定位槽(23)的槽边为反应腔池的底面向上凸起呈半圆形弧边结构，所述固相反应器定位槽(23)的底部中间凸起；所述观测窗(13)的底部设置向下延伸的盖内压针(17)；所述半圆形弧边结构和底部中间凸起与所述盖内压针(17)配合限定而不固定固相反应器(4)于所述固相反应器定位槽(23)内。
11.作为进一步改进的，所述固相反应器(4)分为检测区固相反应器(24)、空白对照区固相反应器(25)及对照区固相反应器(26)；所述检测区固相反应器(24)上设置能与目标物特异性结合的特异性结合物，空白对照区固相反应器(25)上为空白，所述对照区固相反应器(26)上设置能与标记物特异性结合的对照物。
12.作为进一步改进的，所述样品液管(5)包括管体(512)、出液管(516)及滴头(52)，所述出液管(516)与所述管体(512)的固体连接，所述出液管(516)与所述滴头(52)螺纹连接；所述滴头(52)的顶部呈盲端，中部外壁设置内凹形的薄壁区域(525)；所述管体(512)的外壁向上延申出延壁(514)，用于与所述废液导出道(2911)可拆卸连接。
13.作为进一步改进的，所述进样盖窗(12)包括中间设有凹槽的密封片(15)和中间突起杆(16)，所述中间突起杆(16)用于刺破所述密封片(15)。
14.作为进一步改进的，所述的观测窗(13)为所述上盖(1)下凹变薄的区域。
15.作为进一步改进的，所述反应腔池内标记物区(2922)、固相反应器定位槽(23)及废液池(30)的底部的高度依次降低。
16.作为进一步改进的，所述标记物区(2922)、进样盖窗(12)、固相反应器(4)及固相反应器定位槽(23)均可设置多个。
17.作为进一步改进的，所述废液池(30)靠近所述固相反应器定位槽(23)的一侧的前侧边(27)凸起形成反应腔池拦边(271)，所述反应腔池拦边(271)上设置第一导液槽道(272)，所述第一导液槽道(272)连通所述反应腔池与所述废液池(30)；所述废液池(30)另一侧的后侧边(28)凸起形成废液池拦边(281)，所述废液池拦边(281)上向上弧形隆起分隔结构(282)，所述分隔结构(282)上设置第二导液槽道(283)，所述第二导液槽道(283)连通所述所述废液池(30)与吸水材料区(2912)。
18.一种上述的自测式微流控检测装置的使用方法，其特征在于，包括以下步骤：
19.s1，将样品液管(5)中的样品稀释液(7)导入另一容器至指定体积作为样品采样液，用样品采样液稀释样品；
20.s2，将稀释的样品从进样盖窗(12)滴加进入标记物区(2922)，反应物借分子浸润移行和在固相反应器上的翻坝作用，进入固相反应器(45)，完成检测反应；
21.s3，反应完成后，将样品液管(5)中剩余的样品稀释液作为洗液，从进样盖窗(12)滴入，再将样品液管(5)与废液导出道(2911)可拆卸连接，按压所述样品液管(5)形成负压，将废液从所述底座(2)的反应腔吸出，进行洗涤。
22.s4，观察检测结果。
23.本发明的有益效果是：
24.本发明将样品稀释液兼用作洗涤液，将样品液管用作洗涤装置，将基于微球、微流控检测反应所需要洗涤变成简易可靠，能对微流控检测装置进行有效清洗，提高了检测灵敏度、速度和使用上的便捷性，实现真正的高灵敏和高通量检测。
25.本发明既可以独立进样联检，亦可以共享进样实现联检，还可以同时将独立进样联检和共享进样联检集成一体实现联检,同步检测可提供巨大信息量，实现高通量检测。
26.本发明适用于多种性质材料和多种几何形状固相载体建立的界面检测反应，本发明适合多色彩球标记、荧光分子、荧光微球标记的检测过程；既可目测判定结果，亦可仪器检测做出诊断；既可定性，亦可定量；既可手工操作检测，亦可以仪器自动化操作；既适合标记免疫检测，亦适用于核酸荧光探针标记的杂交分子检测；既适合各级专业机构室内分析检测，亦满足各种移动和室外场所等应用场景需求，适用范围非常广泛。
27.本发明将检测过程各组件采用纯物理机械组合方式组合集成，利用分子浸润形成的液体流动驱动力，以及正、负气压形成液体流动驱动力，组成微流控反应驱动力量，并设置可充分洗涤的结构单元，形成一种自测式微流控检测装置。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
29.图1是本发明实施例提供的自测式微流控检测装置的上盖的结构示意图。
30.图2是本发明实施例提供的自测式微流控检测装置的底座的结构示意图。
31.图3是本发明实施例提供的自测式微流控检测装置的上盖和底座卡接的结构示意图之一。
32.图4是本发明实施例提供的自测式微流控检测装置的上盖和底座卡接的结构示意图之二。
33.图5是本发明实施例提供的棒状固相反应器和膜状固相反应器结构示意图。
34.图6是本发明实施例提供的样品液管结构示意图。
35.图7是本发明一种自测式微流控检测装置侧面结构示意图。
36.图8是本发明一种自测式微流控检测装置完成检测反应洗涤后侧面结构示意图。
37.附图标记：
38.上盖1、上盖边沿11、进样盖窗12、观测窗13、盖内压针17、密封片15、中间突起杆16、卡边14；
39.底座2、底座边沿21、反应腔池22、篱笆形突起2921、标记物区2922、固相反应器定位槽23、吸水材料区2912、废液导出道2911、前侧边27、反应腔池拦边271、第一导液槽道272、后侧边28、废液池拦边281、分隔结构282、第二导液槽道283；
40.标记物3、废液池30；
41.固相反应器4、检测区固相反应器24、空白对照区固相反应器25及对照区固相反应器26；
42.样品液管5、管体512、管体内部511、出液管516、出液管口517、延壁514、延壁内壁513、滴头52、薄壁区域525、滴头内螺纹521、滴头螺纹壁522、滴头收缩区523、滴头出液管524、滴头顶部527；
43.吸水材料6；
44.样品稀释液7。
具体实施方式
45.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
46.在本发明的描述中，术语“第一”、“第二”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”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
47.如图1至图8所示，本发明提供一种自测式微流控检测装置，包括底座2、上盖1、固相反应器4及样品液管5。样品液管5兼做洗涤管。
48.如图2所示，所述底座2上设置有依次连通的反应腔池22、废液池30及吸水材料区2912，所述反应腔池内设置有标记物区2922及固相反应器定位槽23。所述标记物区2922上设置标记物3。优选的，所述标记物区2922的四周设置篱笆形突起2921，使得标记物3相对固定，便于标记物3与待测物结合。所述固相反应器定位槽23内安装所述固相反应器4。所述吸水材料区2912内设置吸水材料6，所述吸水材料区2912的底部镂空并在镂空的边沿向下延伸形成圆筒管状废液导出道2911。
49.所述的标记物3为由彩色/荧光微球标记物、荧光抗原抗体偶联物、核酸探针等经冻干/真空热干制备的固体物，制作成规定体积大小，供检测示踪特异目标反应物。所述的标记物3呈冻干球状或膜片状，由一种或多种互不干扰的标记物3集中置放，纯机械性限定无固定，相对密封。所述的吸水材料6为呈网孔状干燥的吸水性材料，能吸纳水性反应液和转移反应废弃物，所述样品稀释液7为溶解、稀释样品的溶液，亦可用于检测反应的洗涤。
50.如图2所示，所述上盖1覆盖在整个所述底座2的上表面并与所述底座2卡接，便于拆装。优选的，所述上盖1的内部一端呈圆弧状的卡边14，所述底座2的废液导出道2911的外壁成圆柱形，此卡边14与废液导出道2911的外壁适配卡接，同时上盖边沿11和底座边沿21也适配卡接，使得所述上盖1和所述底座2的各部分位置一一对应的固定，形成较为密封的空间。
51.所述上盖1在标记物区2922的上方设置进样盖窗12，所述上盖1在固相反应器定位槽23的上方设置观测窗13。样品从进样盖窗12滴加，进入标记物区2922。观测窗13用于观察反应结果。优选的，所述的观测窗13为上盖1下凹变薄的区域。
52.如图6所示，所述样品液管5内装有样品稀释液，所述样品液管5的出口可以与圆筒管状废液导出道2911内部可拆卸连接，所述样品液管5为弹性材料制成，当所述样品液管5的出口与圆筒管状废液导出道2911可拆卸连接时，按压所述样品液管5可以将样品稀释液
压入和吸出所述底座2的反应腔池，可以对反应腔进行洗涤，此时样品稀释液也兼做洗液，样品液管5也兼做洗涤管。
53.作为进一步改进的，所述固相反应器定位槽23的槽边为反应腔池的底面向上凸起呈半圆形弧边结构，所述固相反应器定位槽23的底部中间凸起(图中未标出)，凸起高度为0.1-2mm，此中间凸起托起固相反应器，使固相反应器不沉底，使固相反应更快，检测更灵敏。所述观测窗13的底部侧边设置向下延伸的盖内压针17，盖内压针17底部距固相反应器定位槽23中间凸起的顶面0.1-0.2mm。当固定固相反应器4安装在所述所述固相反应器定位槽23内时，所述盖内压针17也伸入抵近固相反应器4，这样所述所述半圆形弧边结构和所述盖内压针17配合限定而不固定固相反应器4于所述固相反应器定位槽23内，使检测反应在固相反应器4表面得以全面实现反应和洗涤而不留下空白或死角区。
54.作为进一步改进的，所述固相反应器4分为检测区固相反应器24、空白对照区固相反应器25及对照区固相反应器26；所述检测区固相反应器24上设置能与目标物特异性结合的特异性结合物，空白对照区固相反应器25上为空白，所述对照区固相反应器26上设置能与标记物特异性结合的对照物。所述的固相反应器4为具有能吸附或共价结合和固相化抗原、抗体、受体、核酸探针等生物分子的结构物。优选的，所述固相反应器4呈棒状、棱柱体、膜状、u形槽、条索状结构物；更进一步优选的，所述固相反应器4可以如图5所示棒状(4a)或膜状(4b)。
55.作为进一步改进的，所述样品液管5包括管体512、出液管516及滴头52，所述出液管516与所述管体512的固体连接，所述出液管516与所述滴头52螺纹连接。所述滴头52的顶部呈盲端，用于密封样品液管51，避免样品稀释液7流出。所述滴头52中部外壁设置内凹形的薄壁区域525，该薄壁区域525易于折断，当需要样品稀释液时自此处折断。所述管体512的外壁向上延申出延壁514，用于与所述圆筒管状废液导出道2911可拆卸连接，例如螺纹连接。当所述样品液管5与所述圆筒管状废液导出道2911可拆卸连接时，整个微流控检测装置呈类“7”字形结构，如图8所示。
56.作为进一步改进的，所述进样盖窗12包括中间设有凹槽的密封片15和中间突起杆16。优选的，所述进样盖窗12下有标记物区2922、篱笆形突起2921，篱笆形突起2921朝向反应腔池与固相反应器方向。所述中间突起杆16用于刺破所述密封片15。加样时，手握中间突起杆16提起并向下压，刺破所述密封片15，将样品液或洗涤液加在进样盖窗12下的标记物区2922，样品液流入微流控检测装置。
57.作为进一步改进的，所述标记物区2922、固相反应器定位槽23及废液池30的底部的高度依次降低，便于样品液和洗液的在重力和毛细作用下的流动，提高检测效率。
58.作为进一步改进的，所述标记物区2922、固相反应器定位槽23均可设置多个，所述进样盖窗12和固相反应器4也设置多个。可以同时加入多个样品进行检测，可以独立进样联检，亦可以共享进样实现联检，还可以同时将独立进样联检和共享进样联检集成一体实现联检，同步检测可提供巨大信息量，实现高通量检测。
59.作为进一步改进的，所述废液池30靠近所述固相反应器定位槽23的一侧前侧边27凸起形成反应腔池拦边271，所述反应腔池拦边271上设置第一导液槽道272，所述第一导液槽道272连通所述反应腔池与所述废液池30。所述废液池30的另一侧的后侧边28凸起形成废液池拦边281，所述废液池拦边281上向上弧形隆起分隔结构282，所述分隔结构282上设
置第二导液槽道283，所述第二导液槽道283连通所述所述废液池30与吸水材料区2912。所述反应腔池拦边271和所述废液池拦边281用于控制检测反应液面高度，第一导液槽道272和第二导液槽道283用于控制液体流速，二者一起使得检测反应反应更充分，提高检测的灵敏度。
60.一种上述的自测式微流控检测装置的使用方法，包括以下步骤：
61.s1，将样品液管5中的样品稀释液7导入另一容器至指定体积作为样品采样液，用样品采样液稀释样品；
62.s2，将稀释的样品从进样盖窗12滴加进入标记物区2922，反应物借分子浸润移行和在固相反应器4上的翻坝作用，进入固相反应器，完成检测反应；
63.s3，反应完成后，将样品液管5中剩余的样品稀释液作为洗液，从进样盖窗12滴入，再将样品液管5与圆筒管状废液导出道2911可拆卸连接，按压所述样品液管兼做洗涤管5形成负压，将废液从所述底座2的反应腔吸出，进行洗涤，如此重复洗涤8-10次进行充分洗涤。
64.s4，从观察窗观察检测结果。即可肉眼观察也可机器检测。
65.以上所述仅为本发明的优选实施方式而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。