一种微流控芯片、微流控检测装置及检测方法与流程

本发明涉及生物化学试剂检测分析，具体涉及一种微流控芯片、微流控检测装置及检测方法。

背景技术：

1、微流控芯片被称为“芯片实验室”，广泛应用于生物技术、药物开发、临床诊断、环境监测等多个领域，其技术是能够把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测单元集成到一块微米尺度的芯片上，以自动完成分析全过程，则微流控芯片能够处理极小体积的液体试剂，并能快速、准确、高效地进行生物化学分析。

2、例如，申请号为cn202110129528.9公开了一种微流控芯片的移液驱动装置及方法、检测设备中，包括基座、收容槽、入口部、开口部、抵压凸起、顶推部、导向槽、插槽、刺破机构、第一承托支架、刺破组件、挤压机构、第二承托支架、挤压组件、搅拌机构、安装支架、搅拌组件、搅拌驱动机构、挤压驱动机构、成像机构、反射镜组件、透镜组件、相机、定位机构、定位件、容置槽、弹性抵顶件、抵顶部、封堵机构、阀门顶针、加热机构和柔性导热件结构，通过自动驱动反应室中的溶液搅拌并将搅拌后的溶液挤出反应室操作处理，用于代替人工操作，提高工作效率和减少成本，但是存在驱动机构消耗动能而不环保节能，以及可使用范围是对反应室，不便于家庭便携式使用，以及透气孔缺乏过滤防护回液的功能，存在检测过程中因气体、液体杂质污染待测试剂，造成检测结果不精确的缺陷；申请号为cn201810761056.7公开了一种微流控检测芯片及其制备方法、固定装置和离心式检测装置中，包括微流控检测芯、固定装置、离心轴心、包被抗体的荧光微球点样区、质控抗体点样区、检测抗体第一点样区、检测抗体第二点样区和斜槽结构，通过中央固定盘的限位，保证了芯片在高速离心的状态下不会发生离心偏离的现象，且设计离心式检测装置，用于组装方便，操作简易，但是封闭装置中试剂反应在离心加速后，存在封闭空间的压强变化，会影响反应溶液的酸碱性，导致检测结果不精确的缺陷。

3、现有技术存在以下不足：由于目前疾病源种类的多样性、变异性和传染性强，家庭中成员往往存在一人外出患得会感染全家人，而去医院检测需要耗时费力，成本较高，病原体核酸检测效率慢，且患者众多时，还会遭受其它病毒入侵的风险；而传统的家用检测试剂和装置，存在试剂氧化失效或者病原体核酸灵敏度较低，存在漏检、检错和检测结果不精确、灵敏度低的问题，因此，高精准、易便携、易操作的病原体核酸自测方案成为用户迫切的需求。

4、在所述背景技术部分公开的上述信息仅用于加强对本公开的背景的理解，因此它可以包括不构成对本领域普通技术人员已知的现有技术的信息。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种微流控芯片、微流控检测装置及检测方法，本发明通过在微流控芯片上设有封膜、冻干球和光路导光结构结构，实现了便捷式检测若干种病原体核酸引物和不需要施加外力，移液自驱动的功能，在微流控检测装置中设有电路感控芯片的结构，增加了光路自导和检测功能，以解决上述背景技术中的问题。

2、为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种微流控芯片、微流控检测装置及检测方法，包括释放剂样本管和微流控芯片，且所述释放剂样本管底端的外壁与所述微流控芯片顶端的内壁活动套接，所述释放剂样本管上表面的中部设有回气滤芯，所述微流控芯片侧面的中部活动连接有封膜，所述微流控芯片与封膜围成的内部设有四个冻干球，所述微流控芯片顶端的两侧分别设有透气装置和通气装置，且所述透气装置和通气装置形状、尺寸和材质均相同；

3、所述微流控芯片包括芯板和接管口，且所述芯板的顶端与接管口的下表面固定连接，位于所述芯板顶端的中心且位于所述接管口的内部设有反应仓流管，所述芯板另一侧面的中部设有光路导光结构，所述光路导光结构的一端设有四个球仓，所述芯板另一侧面的底部两端均固定连接有上卡块，所述芯板侧面的底部两端均固定连接有下卡块，且所述上卡块和下卡块结构对称。

4、优选地，所述反应仓流管包括穿刺导管、存液仓、液体流道和气体流道，其中，所述存液仓与穿刺导管、四个液体流道固定连接，所述液体流道与气体流道经过球仓间接相连；

5、所述光路导光结构包括入光凸透镜、四个光反射板、四个导光柱和聚光出口，其中，四个所述光反射板依次排列设置于光路导光结构内腔中，分别与四个所述导光柱一一对应，且四个所述导光柱固定设于芯板的上表面，用于将入光凸透镜下表面垂直射入的光线经过四个光反射板的四次折射后从聚光出口中部的下方射出，其中，四个光反射板的倾斜角度以水平为准，由外向内依次分别为45°、-45°、-45°和-60°，具体将入光凸透镜下方垂直进入的光线，配合导光柱3043形成光路，经过第一个光反射板反射成水平光线，经过第二个光反射板反射后，形成垂直向下光线，再次经过第三个光反射板反射成水平光线照射在第三个光反射板反射后形成-30°从聚光出口射出。

6、优选地，所述释放剂样本管包括管体，所述管体的内部设有管腔，所述管体上表面经过接条翻盖连接有管盖，所述管体的下表面固定连接有储剂管，所述储剂管的下表面活动连接有接口膜管。

7、优选地，所述透气装置包括透气管口和第一t型滤芯，且所述透气管口与第一t型滤芯活动套接；所述通气装置包括通气管口和第二t型滤芯，且所述通气管口与第二t型滤芯活动套接。

8、优选地，所述穿刺导管、液体流道和气体流道的空腔内壁光滑度为0.001-0.005㎜，且空腔拐弯处均为圆角，所述圆角的半径与内腔的直径相等，用于减少空腔内壁对气体和液体的阻力和避免复溶后的冻干球有效成分损失；所述第一t型滤芯和第二t型滤芯的材质相同，均为超高分子量聚乙烯，具有双层密封性、高透气性和疏水性的特点，能够阻隔气溶胶，遇水后会自动封闭，避免水流入气体流道的内部，起到防水隔绝保护，便于清洗和防污的作用；所述封膜是透明压敏膜，由涂有透明压感胶层和透明聚丙烯薄膜组成，使用单面涂有氟硅涂层的白色pet膜作为离型膜，用于密封贴合在芯板表面，封盖住反应仓流管。

9、优选地，所述反应仓流管分别与透气装置和通气装置相通连接，用于通气排压，使得反应仓流管刺破接口膜管后，将释放剂顺着穿刺导管流入至存液仓内部，通过透气管口和通气管口通气，将气体流道和液体流道的气体排出，使得存液仓内的释放剂自动流入液体流道经过球仓与冻干球进行加热扩增反应，所述球仓的直径大于所述冻干球的直径，用于将冻干球放置在球仓内部，所述冻干球是扩增试剂，用于结合释放剂中的采样混合的病原体核酸进行恒温扩增反应，则混合溶液产生颜色变化。

10、一种微流控检测装置，通过一种微流控芯片来使用，包括检测盒，且与所述微流控芯片活动套接，所述检测盒的内部且位于所述微流控芯片的下表面设有电路感控芯片；

11、所述检测盒包括有盒体和壳体，且盒体和壳体活动连接，所述盒体正面的中部开设有穿插槽，所述盒体的内部，从上至下，依次设有上限位板、螺杆和下限位板，其中螺杆的两端分别与上限位板和下限位板活动相连，所述盒体内部的四周均固定连接有内接扣，所述壳体正面的四周均固定连接有外接扣，且外接扣和内接扣活动套接。

12、优选地，所述电路感控芯片包括有电路板，所述电路板的四周均开设有通孔，所述电路板的上表面，依次设有光接收器、导热垫和四个led灯，且四个led灯均匀排列成扇形包围导热垫，所述导热垫的形状为半环形，且包围着光接收器，所述电路板上表面中部的两侧均开设有芯片卡槽，其中，所述led灯发射出白色光源直射光路导光结构中的凸透镜入光反射板，经过四次光路的折射后从聚光口射出聚光在光接收器上，并且通过照明反应仓流管内混合溶液的颜色反应变化进行接光检测，进一步实现光接收器对反应仓流管内反应的颜色进行识别功能，用于对反应颜色变化结果进行精准判读指示。

13、优选地，所述光反射板的表面均匀涂有纳米反光涂层，具有优异的反射性能、导热性能和降低光损失性能的特点，所述纳米反光涂层的材料可选择为纳米级的二氧化钛、氮化硅、钛酸铋、氧化锌和银中的任意一种，用于实现高效的光反射效果，使得光路导光结构内的光路清晰明亮；所述芯片卡槽的宽度、长度分别与所述上卡块的宽度、长度相互匹配，用于将芯板上的上卡块插入对齐在芯片卡槽内部，以固定芯板的位置，使得导热垫加热反应仓流管，和光接收器射光对准光路导光结构；所述导热垫的材质为导热硅胶，具有优异的导热性和耐腐蚀性的特点；所述电路板又包括电源接口、光色检测传感器、光控模块、加热模块和通讯协议，所述电路板工作原理如下：

14、电源接口，连接外部电源，给光接收器、导热垫、led灯、光色检测传感器、光控模块、加热模块和通讯协议提供电源；

15、光色检测传感器，接收并识别光接收器对光路采集的光波长信号，并将识别光电信号转换成数字信号经过通讯协议传输至外部终端设备上进行判读；

16、光控模块，控制led灯的开关；

17、加热模块，对导热垫进行温度调控和开关；

18、通讯协议，连接外部终端，控制光色检测传感器、光控模块和加热模块的信息输入输出。

19、一种检测方法，通过一种微流控芯片和一种微流控检测装置来实现，包括步骤如下：

20、打开管体上的管盖，将采集有病原体核酸的棉签插入管腔内进行搅拌并混入释放剂内，紧闭扣上管盖后，将储剂管底端的接口膜管插入到接管口的内部，并使得穿刺导管刺破接口膜管底部，将管腔内部混有病原体核酸的释放剂从穿刺导管流入到存液仓内，而管腔内的是通过回气滤芯进行通气的；

21、将芯板平放，将扩增试剂冻干球放入到球仓内，将封膜紧密贴附在芯板的表面，气体流道分别透过透气管口上的第一t型滤芯和通气管口上的第二t型滤芯进行通气，将存液仓内的液体分别流入液体流道中，气体从气体流道流出经过透气装置和通气装置排出，使得反应仓流管内混有病原体核酸的释放剂与球仓内的冻干球进行交融；

22、安装上限位板、螺杆和下限位板，且在上限位板和下限位板的内部安装电路感控芯片，将安装好的放置在盒体内部，将壳体上的外接扣和盒体内的内接扣进行套接按扣；

23、将芯板竖直插入穿插槽中，内置盒体的内部并放置在电路板的上表面，使得上卡块插入到芯片卡槽内限位，将移动终端连接电路板内的通讯协议，控制光色检测传感器、光控模块和加热模块对光接收器、led灯和导热垫的操作；

24、采用lamp比色法，等待微流控检测装置加热扩增放大的反应液路，发生扩增试剂与混有病原体核酸的释放剂的ph的变化，带动反应混合物中颜色变化，根据外部终端的获取的光色信号变化结果，进行实时分析颜色变化数据，判读检测靶标病原体核酸的存在。

25、在上述技术方案中，本发明提供的技术效果和优点：

26、本发明通过对微流控芯片进行反应仓流管和光路导光结构的设计，配和释放剂样本管、封膜和冻干球的使用，便捷式检测若干种病原体核酸引物，且家庭适用范围大，实现了循环使用、清洗便捷、检测精确和防漏水污染的功能，并且通过设计的回气滤芯、透气装置和通气装置结构，实现了不需要施加外力，反应移液能够自驱动的功能，避免了机械动能的消耗，提高了反应的便捷性和易操作的效果；

27、本发明在微流控检测装置中设有电路感控芯片配和微流控芯片使用的结构，采用恒温扩增反应技术，并采用lamp比色法，实时检测反应混合物的颜色变化，精确分析读取检测靶标数据，提高了检测结果的精确性和灵敏性，避免了漏检、检错现象。