CN113304788A - 一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置及方法，具体涉及体外诊断的分子检测技术和免疫检测技术领域，包括外壳，所述外壳内部设有基板，所述基板内部开设有样本腔、两个液路通孔、腔体一和腔体二，所述液路通孔设在样本腔一侧，所述液路通孔、样本腔和滤网组成样本过滤装置，所述腔体一和腔体二设在液路通孔一侧，所述腔体一和腔体二内部设有手动推杆。本发明采用微流控芯片技术和免疫诊断技术相结合进行疾病的体外诊断；通过样本过滤和预处理混匀样本与试剂，从而提高样本的纯度，进而提高检出率；通过弹性机构实现预处理混匀样本的半自动化，通过微流控结构和内循环系统实现试剂定量传输，提高准确度。
Description
技术领域
本发明涉及体外诊断的分子检测技术和免疫检测技术领域，具体涉及一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置及方法。
背景技术
微流控是一种精确控制和操控微尺度流体的技术，将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块较小的微流控芯片上，完成分析全过程的技术。免疫层析分为纵向层析和侧向层析两种。免疫侧向层析诊断技术作为一种稳定和实用的技术适合在多样的即时检验或者现场使用，按标记部分分为主要有胶体金免疫侧向层析法、普通荧光免疫侧向层析法、时间分辨荧光免疫侧向层析法、上转发光免疫侧向层析法、量子点荧光免疫侧向层析法等，按包被部分主要有硝酸纤维素膜、复合材料、微流控等。免疫层析方法于1990年由Oskiowicz等建立。Oskiowicz应用的标记物为硒，其后一般均采用简便的胶体金，遂称为胶体金免疫层析方法。随着免疫层析和胶体金技术的发展，尤其是90年代后，胶体金免疫侧向层析法在体外诊断疾病检测中得到了广泛应用。
随着科技发展和技术进步，人们对检测的精密度和重复性要求越来越高。传统的免疫层析法已经不能满足定量检测和精准医疗的需求。特别是现有技术的荧光(胶体金)标记物中存在一定比例的“微小聚集标记物”，自下向上进行层析时，特别是多合一项目，标记物较多，基线会比较高，T线积分求面积会受到干扰，进而对特异性、灵敏度、准确性造成干扰。目前分子诊断和免疫诊断检测用的微流控芯片要么用于定性检测准确度不高，要么需要外界动力源的设备，结构复杂且成本较高，检测精度有待进一步提高
发明内容
为此，本发明提供一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置及方法，通过用与分子诊断和免疫诊断检测技术相结合进行疾病的体外诊断；可以预处理样本，提高样本的纯度，进而提高检出率；通过微流控结构和内循环系统实现试剂定量传输，提高准确度，以解决现有技术中由于检测容易受到干扰导致的成本高以及准确性低的问题。
为了实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置及方法，包括外壳，所述外壳内部设有基板，所述基板内部开设有样本腔、两个液路通孔、腔体一、和腔体二，所述液路通孔设在样本腔一侧，所述腔体一和腔体二设在液路通孔一侧，所述腔体一与样本腔通过液路通孔相连通，所述腔体一和腔体二内部设有手动推杆，所述手动推杆内可设置弹簧等弹性机构从而轻松实现混匀，所述手动推杆设在基板内部并穿过基板延伸出基板后侧，所述腔体一和腔体二连通有多个微流控通道一，所述微流控通道一一侧设有分液孔，所述分液孔一侧连通有微流控通道二，所述微流控通道二一侧连通有抗原抗体结合区，所述抗原抗体结合区、微流控通道二、分液孔和微流控通道一均开设在基板上，其中所述微流控通道二开设在基板内部，所述基板内部底端固定设有底板，所述底板顶部一侧设有样品垫，所述样品垫一侧设有层析膜，所述层析膜一侧设有吸水垫，所述底板顶部另一侧设有芯片本体。
进一步地，所述样本腔用于盛放痰液、尿液、血液等体液样本，所述微流控通道一和微流控通道二用于装置内液体流动提供路径，所述腔体一构成试剂腔，用于存放检测所需要的试剂如核酸提取纯化试剂，所述腔体二液体或固体混合腔体，用于进行核酸提取纯化等过程进行液体混合或者固体液体混合。
进一步地，所述层析膜上设有与待测物相对应的测试线和质控线。
进一步地，所述样本腔内部固定有待测物的抗体标记物或待测物的抗原标记物，所述标记物为胶体金或荧光纳米颗粒，所述待测物的抗体标记物为待测物的抗体-标记物偶联物的块状物；所述待测物的抗原标记物为待测物的抗原-载体蛋白标记物偶联物的块状物；所述测试线上包被有待测物的抗体或者待测物的抗原-载体蛋白偶联物，所述质控线上包被有羊抗兔IgG抗体或羊抗鼠IgG抗体。
进一步地，所述样本腔顶部设有封口膜，所述封口膜粘贴在基板顶部一侧。
进一步地，所述层析膜的上方设有用于数据采集的观察窗。
进一步地，所述液路通孔与样本腔之间设有滤网，所述滤网固定设在基板内部，所述液路通孔、样本腔和滤网组成样本过滤装置。
进一步地，所述微流控通道一、微流控通道二和抗原或抗体试剂的数量均设置为1-99个，以实现一个样本检测多个判断感冒感染类型的指标，从而判断感冒的感染类型。
进一步地，所述芯片本体上印刷有二维码，检测后通过手机扫码可以看到各指标的信息及各指标代表含义及建议。
本发明还包括使用该微流控装置快速区分感冒类型的方法，具体步骤如下所示：
步骤一、撕开封口膜，将样本加入含有样本处理液的样本腔内，然后粘上封口膜，该样本加样位置可与空气接通，或者装置自带结构如盖子、卡盒、胶塞、密封脂等实现与外界空气不接通的封闭，或者外置结构如密封胶带、胶塞、盖子等实现与外界空气不接通的封闭；
步骤二、向外拉动手动推杆，腔体一内空间被压缩带动样本腔内产生正压，腔体二内空间增大从而产生负压，从而使样本腔的液体经过滤网过滤，然后通过液路通孔流入腔体二内，液体在样本腔和腔体一、腔体二形成内循环，从而可以使样本可以过滤，同时得到充分混匀和核酸释放，通过腔体内活塞两侧的液路通孔和微流控通道一与样本腔、微流控通道二接通，实现液体与气体的内循环，为微流控通道一和微流控通道二内流体流动提供自驱动的动力，可实现不同液体混合及定量、或固体液体混合及定量；
步骤三、充分混匀的核酸通过微流控通道一分别进入四个分液孔，四个分液孔的样本经过微流控通道二别进入抗原抗体结合区，经过反应后，阳性刻度线和阴性刻度线位置会发生颜色变化，并通过测试线和质控线显示出来，从而能够快速区分感冒类型，该通道可通过注塑工艺或者电化学加工等其它加工方式，实现在各种材质的塑料上微米级通道，通道进行疏水或亲水处理，通过重力或者毛细作用或者自驱动力或者外驱动力使流体沿着通道流动。
本发明具有如下优点：
本发明通过用于分子诊断和免疫诊断检测技术相结合进行疾病的体外诊断；可以预处理样本，提高样本的纯度，进而提高检出率；通过微流控结构和内循环系统实现试剂定量传输，提高准确度；采用免疫层析方法进行结果显示，方便使用者进行观察；采用封闭结构，可避免气溶胶污染。操作方便可控，结构紧凑简洁，易于批量，与现有技术相比，本发明结构简洁、既可以实现试剂的预处理，又可以实现较为精准的试剂定量，同时又可直观地显示检测结果，不需要专业医护人员即可进行检测结果判断。
附图说明
为了更清楚地说明本发明的实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是示例性的，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，还可以根据提供的附图引伸获得其它的实施附图。
本说明书所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。
图1为本发明提供的整体结构示意图；
图2为本发明提供的俯视图；
图3为本发明提供的内部透视图；
图4为本发明提供的剖视图；
图5为本发明提供的后视图；
图6为本发明提供的前视图；
图7为本发明提供的侧视图。
图中：1封口膜、2手控推杆、3样本腔、4芯片本体、5外壳、6滤网、7液路通孔、8微流控通道一、9分液孔、10微流控通道二、11测试线、12质控线、13腔体一、14腔体二、15底板、16样品垫、17层析膜、18吸水垫、19基板、20抗原抗体结合区、21观察窗。
具体实施方式
以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，熟悉此技术的人士可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参照说明书附图1-7，该实施例的一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置及方法，包括外壳5，所述外壳5内部设有基板19，所述基板19内部开设有样本腔3、两个液路通孔7、腔体一13、和腔体二14，所述液路通孔7、样本腔3和滤网6组成样本过滤装置，所述液路通孔7设在样本腔3一侧，所述液路通孔7与样本腔3之间设有滤网6，所述滤网6固定设在基板19内部，便于利用滤网6过滤掉样本中的杂质，所述腔体一13和腔体二14设在液路通孔7一侧，所述腔体一13与样本腔3通过液路通孔7相连通，所述腔体一13和腔体二14内部设有手动推杆2，所述手动推杆2内可设置弹簧等弹性机构从而轻松实现混匀，所述手动推杆2设在基板19内部并穿过基板19延伸出基板19后侧，所述腔体一13和腔体二14连通有多个微流控通道一8，所述微流控通道一8一侧设有分液孔9，所述分液孔9一侧连通有微流控通道二10，所述微流控通道二10一侧连通有抗原抗体结合区20，所述抗原抗体结合区20、微流控通道二10、分液孔9和微流控通道一8均开设在基板19上，其中所述微流控通道二10开设在基板19内部，所述基板19内部底端固定设有底板15，所述底板15顶部一侧设有样品垫16，所述样品垫16一侧设有层析膜17，所述层析膜17一侧设有吸水垫18，所述底板15顶部另一侧设有芯片本体4。所述芯片本体4上印刷有二维码，检测后通过手机扫码可以看到各指标的信息及各指标代表含义及建议；所述微流控通道一8、微流控通道二10和抗原或抗体试剂的数量均设置为1-99个，以实现一个样本检测多个判断感冒感染类型的指标，从而判断感冒的感染类型。
所述样本腔3用于盛放痰液、尿液、血液等体液样本，所述微流控通道一8和微流控通道二10用于装置内液体流动提供路径，所述腔体一13构成试剂腔，用于存放检测所需要的试剂如核酸提取纯化试剂，所述腔体二14液体或固体混合腔体，用于进行核酸提取纯化等过程进行液体混合或者固体液体混合。
所述层析膜17上设有与待测物相对应的测试线11和质控线12。
所述样本腔3内部固定有待测物的抗体标记物或待测物的抗原标记物，所述标记物为胶体金或荧光纳米颗粒，所述待测物的抗体标记物为待测物的抗体-标记物偶联物的块状物；所述待测物的抗原标记物为待测物的抗原-载体蛋白标记物偶联物的块状物；所述测试线11上包被有待测物的抗体或者待测物的抗原-载体蛋白偶联物，所述质控线12上包被有羊抗兔IgG抗体或羊抗鼠IgG抗体。用以标记引起感冒的病毒或细菌，从而能够方便统计计数，以用于定量分析。
所述样本腔3顶部设有封口膜1，所述封口膜1粘贴在基板19顶部一侧。能够利用封口膜1将样本腔3顶部敞开的地方封闭住，从而能够防止外界环境中的物质对检测结果的影响。
所述层析膜17的上方设有用于数据采集的观察窗21，便于通过观察窗21采集检测的数据，从而能够便于后续的数据整理和分析工作，以方便判断感冒的原因。
本发明还包括使用该微流控装置快速区分感冒类型的方法，具体步骤如下所示：
步骤一、撕开封口膜1，将样本加入含有样本处理液的样本腔3内，然后粘上封口膜1，该样本加样位置可与空气接通，或者装置自带结构如盖子、卡盒、胶塞、密封脂等实现与外界空气不接通的封闭，或者外置结构如密封胶带、胶塞、盖子等实现与外界空气不接通的封闭；
步骤二、向外拉动手动推杆2，腔体一13内空间被压缩带动样本腔3内产生正压，腔体二14内空间增大从而产生负压，从而使样本腔3的液体经过滤网6过滤，然后通过液路通孔7流入腔体二14内，液体在样本腔3和腔体一13、腔体二14形成内循环，从而可以使样本可以过滤，同时得到充分混匀和核酸释放，通过腔体内活塞两侧的液路通孔7和微流控通道一8与样本腔3、微流控通道二10接通，实现液体与气体的内循环，为微流控通道一8和微流控通道二10内流体流动提供自驱动的动力，可实现不同液体混合及定量、或固体液体混合及定量；
步骤三、充分混匀的核酸通过微流控通道一8分别进入四个分液孔9，四个分液孔9的样本经过微流控通道二10别进入抗原抗体结合区20，经过反应后，阳性刻度线和阴性刻度线位置会发生颜色变化，并通过测试线11和质控线12显示出来，从而能够快速区分感冒类型，该通道可通过注塑工艺或者电化学加工等其它加工方式，实现在各种材质的塑料上微米级通道，通道进行疏水或亲水处理，通过重力或者毛细作用或者自驱动力或者外驱动力使流体沿着通道流动。
通过在医院感冒门诊中进行为期一天的试验，选取来该门诊治疗感冒的5人的体液进行检测，并将检测结果与医生的诊断结果相比较，并得到如下数据：
经过检测发现样本1、样本2和样本3的SAA、PCT和CRP的指标均超出了一般范围，而淋巴细胞绝对值还在正常范围内，所以判断该三个样本属于由细菌引起的感冒，而样本4和样本5的SAA、PCT和CRP的指标均在正常范围内，但是淋巴细胞的绝对值超出了正常的范围，所以可以判断这两个样本属于有病毒引起的感冒。而且五个样本的检测结果均与医生的检测结果相一致，所以也能够证明本发明检测结果的准确性。
虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。
Claims (10)
1.一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置，包括外壳(5)，其特征在于：所述外壳(5)内部设有基板(19)，所述基板(19)内部开设有样本腔(3)、两个液路通孔(7)、腔体一(13)、和腔体二(14)，所述液路通孔(7)设在样本腔(3)一侧，所述腔体一(13)和腔体二(14)设在液路通孔(7)一侧，所述腔体一(13)与样本腔(3)通过液路通孔(7)相连通，所述腔体一(13)和腔体二(14)内部设有手动推杆(2)，所述手动推杆(2)内可设置弹簧等弹性机构从而轻松实现混匀，所述手动推杆(2)设在基板(19)内部并穿过基板(19)延伸出基板(19)后侧，所述腔体一(13)和腔体二(14)连通有多个微流控通道一(8)，所述微流控通道一(8)一侧设有分液孔(9)，所述分液孔(9)一侧连通有微流控通道二(10)，所述微流控通道二(10)一侧连通有抗原抗体结合区(20)，所述抗原抗体结合区(20)、微流控通道二(10)、分液孔(9)和微流控通道一(8)均开设在基板(19)上，其中所述微流控通道二(10)开设在基板(19)内部，所述基板(19)内部底端固定设有底板(15)，所述底板(15)顶部一侧设有样品垫(16)，所述样品垫(16)一侧设有层析膜(17)，所述层析膜(17)一侧设有吸水垫(18)，所述底板(15)顶部另一侧设有芯片本体(4)。
2.根据权利要求1所述的一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置，其特征在于：所述样本腔(3)用于盛放痰液、尿液、血液等体液样本，所述微流控通道一(8)和微流控通道二(10)用于装置内液体流动提供路径，所述腔体一(13)构成试剂腔，用于存放检测所需要的试剂如核酸提取纯化试剂，所述腔体二(14)液体或固体混合腔体，用于进行核酸提取纯化等过程进行液体混合或者固体液体混合。
3.根据权利要求1所述的一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置，其特征在于：所述层析膜(17)上设有与待测物相对应的测试线(11)和质控线(12)。
4.根据权利要求3所述的一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置，其特征在于：所述样本腔(3)内部固定有待测物的抗体标记物或待测物的抗原标记物，所述标记物为胶体金或荧光纳米颗粒，所述待测物的抗体标记物为待测物的抗体-标记物偶联物的块状物；所述待测物的抗原标记物为待测物的抗原-载体蛋白标记物偶联物的块状物；所述测试线(11)上包被有待测物的抗体或者待测物的抗原-载体蛋白偶联物，所述质控线(12)上包被有羊抗兔IgG抗体或羊抗鼠IgG抗体。
5.根据权利要求1所述的一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置，其特征在于：所述样本腔(3)顶部设有封口膜(1)，所述封口膜(1)粘贴在基板(19)顶部一侧。
6.根据权利要求1所述的一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置，其特征在于：所述层析膜(17)的上方设有用于数据采集的观察窗(21)。
7.根据权利要求1所述的一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置，其特征在于：所述液路通孔(7)与样本腔(3)之间设有滤网(6)，所述滤网(6)固定设在基板(19)内部，所述液路通孔(7)、样本腔(3)和滤网(6)组成样本过滤装置。
8.根据权利要求1所述的一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置，其特征在于：所述微流控通道一(8)、微流控通道二(10)和抗原或抗体试剂的数量均设置为1-99个，以实现一个样本检测多个判断感冒感染类型的指标，从而判断感冒的感染类型。
9.根据权利要求1所述的一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置，其特征在于：所述芯片本体(4)上印刷有二维码，检测后通过手机扫码可以看到各指标的信息及各指标代表含义及建议。
10.根据权利要求1-9任意一项所述的一种简易快速区分感冒感染类型的微流控装置，其特征在于：还包括使用该微流控装置快速区分感冒类型的方法，具体步骤如下所示：
步骤一、撕开封口膜(1)，将样本加入含有样本处理液的样本腔(3)内，然后粘上封口膜(1)，该样本加样位置可与空气接通，或者装置自带结构如盖子、卡盒、胶塞、密封脂等实现与外界空气不接通的封闭，或者外置结构如密封胶带、胶塞、盖子等实现与外界空气不接通的封闭；
步骤二、向外拉动手动推杆(2)，腔体一(13)内空间被压缩带动样本腔(3)内产生正压，腔体二(14)内空间增大从而产生负压，从而使样本腔(3)的液体经过滤网(6)过滤，然后通过液路通孔(7)流入腔体二(14)内，液体在样本腔(3)和腔体一(13)、腔体二(14)形成内循环，从而可以使样本可以过滤，同时得到充分混匀和核酸释放，通过腔体内活塞两侧的液路通孔(7)和微流控通道一(8)与样本腔(3)、微流控通道二(10)接通，实现液体与气体的内循环，为微流控通道一(8)和微流控通道二(10)内流体流动提供自驱动的动力，可实现不同液体混合及定量、或固体液体混合及定量；
步骤三、充分混匀的核酸通过微流控通道一(8)分别进入四个分液孔(9)，四个分液孔(9)的样本经过微流控通道二(10)别进入抗原抗体结合区(20)，经过反应后，阳性刻度线和阴性刻度线位置会发生颜色变化，并通过测试线(11)和质控线(12)显示出来，从而能够快速区分感冒类型，该通道可通过注塑工艺或者电化学加工等其它加工方式，实现在各种材质的塑料上微米级通道，通道进行疏水或亲水处理，通过重力或者毛细作用或者自驱动力或者外驱动力使流体沿着通道流动。
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|---|---|---|---|
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Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114018787A (zh) * | 2021-10-23 | 2022-02-08 | 广州市艾贝泰生物科技有限公司 | 颗粒检测单元、混合系统及混合方法 |
| TWI830650B (zh) * | 2023-04-17 | 2024-01-21 | 長庚大學 | 核酸偵測裝置及核酸偵測方法 |
-
2021
- 2021-05-13 CN CN202110522157.0A patent/CN113304788A/zh active Pending
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|---|---|---|---|---|
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| CN114018787B (zh) * | 2021-10-23 | 2023-10-20 | 广州市艾贝泰生物科技有限公司 | 颗粒检测单元、混合系统及混合方法 |
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