一种生物芯片及其微量液体进样结构

摘要

本发明公开了一种生物芯片及其微量液体进样结构，其中微量液体进样结构包括定量管和滤血结构，定量管顶部设有定量柱塞，定量管侧壁上部开设与定量管内腔相通的样本注入口，定量管的底部开设样本出口；滤血结构的血浆出口与样本注入口相连通。本发明不需要排出空气形成负压吸取样本，容易直接集成在微小的生物芯片中；在进样时能够在定量管内形成不含空气的液柱，避免将空气带入生物芯片的反应器内，对样本的检测结果无任何不良影响；血浆样本制备时红细胞不易堵塞过滤膜，滤血充分，滤血时间短、效率高，红细胞被压迫风险低，样本不易被污染，尤其适用于生物芯片血浆测试样本的制备，降低了测试成本，提高了测试效率。

权利要求

1.一种微量液体进样结构，包括定量管（4）和滤血结构，其特征在于，所述定量管（4）顶部设有对定量管（4）内腔密封封口的定量柱塞（5），所述定量管（4）侧壁上部开设与定量管（4）内腔相通的样本注入口（401），定量管（4）的底部开设样本出口（402）；滤血结构的血浆出口与样本注入口（401）相连通；

所述滤血结构包括外壳（1），外壳（1）内设有过滤膜（2），外壳（1）顶部设有开口朝上的第一腔体（101），外壳（1）内设有第二腔体（102），第一腔体（101）与第二腔体（102）之间通过过滤膜（2）连通，过滤膜（2）与水平面之间垂直；第二腔体（102）与样本注入口（401）相连通。

2.如权利要求1所述的微量液体进样结构，其特征在于，定量管（4）的底部为圆锥状，样本出口（402）设于定量管（4）底部最低点。

3.如权利要求1所述的微量液体进样结构，其特征在于，在初始进样状态下，定量柱塞（5）底面与样本注入口（401）最高点共面；或者定量柱塞（5）底面位于样本注入口（401）最高点与最低点之间。

4.如权利要求1所述的微量液体进样结构，其特征在于，样本注入口（401）开口高度为

1mm 2.5mm，定量管（4）的中段和上段的管径为0.5mm 3.5mm。

~ ~

5.如权利要求1所述的微量液体进样结构，其特征在于，外壳（1）内还设有压积腔（103），压积腔（103）与第一腔体（101）底部相连通，压积腔（103）的体积小于第一腔体（101）的体积，压积腔（103）通过过滤膜（2）与第二腔体（102）相连通，压积腔（103）的体积大于或等于待过滤全血中红细胞的总体积。

6.如权利要求1所述的微量液体进样结构，其特征在于，还包括可对第一腔体（101）顶部开口密封封口的滤血柱塞（3）。

7.如权利要求5所述的微量液体进样结构，其特征在于，所述压积腔（103）与过滤膜（2）相接侧面的最高点与其相对侧面的最高点在同一水平面上；或者，所述压积腔（103）与过滤膜（2）相接侧面的最高点高于其相对侧面的最高点。

8.一种生物芯片，包括反应器，其特征在于，还包括如权利要求1至7任一项所述的微量液体进样结构，所述样本出口（402）位于反应器上方。

说明书

一种生物芯片及其微量液体进样结构

技术领域

[0001] 本发明属于生物芯片检测领域，特别涉及一种生物芯片及其微量液体进样结构。

背景技术

[0002] 现有的微量液体进样结构包括定量管，使用时，首先将定量管内的空气排除，再利用负压原理从某种容器中定量吸取微量的液体至定量管，完成进样过程。取样时，将定量管移位（移动或是旋转）至指定位置，再利用空气将液体推出定量管，达到取样的目的。

[0003] 现有的这种微量液体进样结构在取样过程中需要移位，因而很难或无法集成在微小的生物芯片中。同时这种方式容易将空气吸入定量管，从而难免会将空气混合在液体中推出，将空气带入生物芯片的反应器内，影响生物芯片对样本的检测结果。

[0004] 此外，在现有技术中，生物芯片检测用到的血浆样本制备都是采用垂直滤血形式的滤血结构，滤血结构包括外壳，外壳内设有水平放置的过滤膜，外壳顶部设有开口朝上的第一腔体，外壳内设有位于第一腔体正下方的第二腔体，第一腔体与第二腔体之间通过过滤膜连通。滤血时，首先将全血加入第一腔体，然后对第一腔体密闭加压，分子小的血浆将穿过第一腔体下方的过滤膜进入第二腔体，分子大的红细胞将滞留在第一腔体内，从而达到滤血的目的。

[0005] 上述这种垂直滤血结构中，由于红细胞滞留在第一腔体内并会沉积在第一腔体的底部的过滤膜上，随着滤血的进行，第一腔体内红细胞的浓度越来越高，从而容易堵塞过滤膜造成滤血不充分，过滤单位量的样本需要的时间变长，效率降低，甚至有可能压破红细胞，造成样本失效。

发明内容

[0006] 现有的微量液体进样结构在取样过程中需要移位，很难或无法集成在微小的生物芯片中。同时定量管中容易吸入空气，难免会将空气混合在液体中推出，从而将空气带入生物芯片的反应器内，影响生物芯片对样本的检测结果。此外，现有生物芯片检测用到的血浆样本制备都是采用垂直滤血形式的滤血结构，由于红细胞滞留在第一腔体内并会沉积在第一腔体的底部的过滤膜上，随着滤血的进行，第一腔体内红细胞的浓度越来越高，从而容易堵塞过滤膜造成滤血不充分，过滤单位量的样本需要的时间变长，效率降低，甚至有可能压破红细胞，造成样本失效。本发明的目的在于，针对上述现有技术的不足，提供一种生物芯片及其微量液体进样结构，不需要排出空气形成负压吸取样本，容易直接集成在微小的生物芯片中；在进样时能够在定量管内形成不含空气的液柱，避免将空气带入生物芯片的反应器内，对样本的检测结果无任何不良影响；同时，血浆样本制备时红细胞不易堵塞过滤膜，滤血充分，滤血时间短、效率高，红细胞被压迫风险低。

[0007] 为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

[0008] 一种微量液体进样结构，包括定量管和滤血结构，其结构特点是所述定量管顶部设有对定量管内腔密封封口的定量柱塞，所述定量管侧壁上部开设与定量管内腔相通的样本注入口，定量管的底部开设样本出口；滤血结构的血浆出口与样本注入口相连通。

[0009] 借由上述结构，滤血结构将全血过滤得到血浆样本后，血浆样本从滤血结构的血浆出口通过样本注入口注入到定量管内腔，由于定量管上端密封、下端开口，样本自动进入定量管内腔，样本注入过程中，定量管内的空气被样本持续从样本出口推出，控制注入定量管内腔的样本量，最终在定量管内形成一段不含空气的样本液柱，为精准定量取样提供可能。最后，向下按压定量柱塞，即可按需将定量管内的样本推出。本发明由于不需要排出空气形成负压吸取样本，因而容易直接集成在微小的生物芯片中；由于能够在定量管内形成不含空气的液柱，因而加样时样本夹杂空气进入生物芯片的反应器内，对样本的检测结果无任何不良影响。

[0010] 本发明的微量定量指的是，每次从定量管样本出口中推出的取样样本量为3 ul到100ul。

[0011] 作为一种优选方式，定量管的底部为圆锥状，样本出口设于定量管底部最低点。此种形式便于样本自动进入定量管内腔并从底部样本出口排出空气，更有利于形成不含空气的样本液柱。

[0012] 作为一种优选方式，在初始进样状态下，定量柱塞底面与样本注入口最高点共面；或者定量柱塞底面位于样本注入口最高点与最低点之间。

[0013] 当定量柱塞底面位于样本注入口最高点与最低点之间时，更有利于形成不含空气的样本液柱。

[0014] 作为一种优选方式，样本注入口开口高度为1mm 2.5mm，定量管的中段和上段的管~径为0.5mm 3.5mm。定量管的管径根据流体（血浆）的粘度设计，便于样本注入时空气排出。
~

[0015] 进一步地，所述滤血结构包括外壳，外壳内设有过滤膜，外壳顶部设有开口朝上的第一腔体，外壳内设有第二腔体，第一腔体与第二腔体之间通过过滤膜连通，过滤膜与水平面之间垂直；第二腔体与样本注入口相连通。

[0016] 借由上述结构，由于过滤膜与水平面之间垂直，相对于现有技术中的过滤膜水平放置，本发明中的过滤膜竖直设置在第一腔体侧边。在滤血过程中，即使红细胞滞留在第一腔体内，由于过滤膜竖直设置，由于红细胞沉积在第一腔体底部，因而红细胞不易堵塞设置在第一腔体侧边的过滤膜，因而血浆通过过滤膜比较通畅，滤血充分，滤血时间短、效率高，同时红细胞被压迫风险低。

[0017] 进一步地，外壳内还设有压积腔，压积腔与第一腔体底部相连通，压积腔的体积小于第一腔体的体积，压积腔通过过滤膜与第二腔体相连通，压积腔的体积大于或等于待过滤全血中红细胞的总体积。

[0018] 借由上述结构，第一腔体底部与压积腔相连通，第一腔体内的待过滤全血持续往压积腔内输送，然后血浆穿过过滤膜进入第二腔体，红细胞滞留在压积腔内，达到滤血目的。由于压积腔的体积大于或等于待过滤全血中红细胞的总体积，因而在滤血过程中，红细胞沉积在压积腔底部，压积腔上部空间留出用于接纳新注入的全血，过滤膜更加不易被红细胞堵塞，滤血更通畅。

[0019] 进一步地，还包括可对第一腔体顶部开口密封封口的滤血柱塞。

[0020] 滤血时，利用驱动机构对滤血柱塞施加驱动力，从而滤血柱塞对第一腔体密闭加压，促使全血往过滤膜方向流动，达到滤血目的。

[0021] 作为一种优选方式，所述压积腔与过滤膜相接侧面的最高点与其相对侧面的最高点在同一水平面上；或者，所述压积腔与过滤膜相接侧面的最高点高于其相对侧面的最高点。

[0022] 压积腔与过滤膜相接侧面的最高点高于其相对侧面的最高点情况下，过滤膜更不易被堵塞。

[0023] 基于同一个发明构思，本发明还提供了一种生物芯片，包括反应器，还包括所述的微量液体进样结构，所述样本出口位于反应器上方。

[0024] 与现有技术相比，本发明不需要排出空气形成负压吸取样本，容易直接集成在微小的生物芯片中；在进样时能够在定量管内形成不含空气的液柱，避免将空气带入生物芯片的反应器内，对样本的检测结果无任何不良影响；同时，血浆样本制备时红细胞不易堵塞过滤膜，滤血充分，滤血时间短、效率高，红细胞被压迫风险低，样本不易被污染，尤其适用于生物芯片血浆测试样本的制备，大大降低了测试成本，提高了测试效率。

附图说明

[0025] 图1为微量液体进样结构一实施例的结构示意图。

[0026] 图2为往外壳插入口插装过滤膜示意图。

[0027] 其中，1为外壳，101为第一腔体，102为第二腔体，103为压积腔，104为插入口，2为过滤膜，3为滤血柱塞，4为定量管，401为样本注入口，402为样本出口，5为定量柱塞。

具体实施方式

[0028] 如图1所示，微量液体进样结构包括定量管4和滤血结构，所述定量管4顶部设有对定量管4内腔密封封口的定量柱塞5，所述定量管4侧壁上部开设与定量管4内腔相通的样本注入口401，定量管4的底部开设样本出口402；滤血结构的血浆出口与样本注入口401相连通。定量柱塞5可根据需要选用不同的材料及厚度。

[0029] 滤血结构将全血过滤得到血浆样本后，血浆样本从滤血结构的血浆出口通过样本注入口401注入到定量管4内腔，由于定量管4上端密封、下端开口，样本自动进入定量管4内腔，样本注入过程中，定量管4内的空气被样本持续从样本出口402推出，控制注入定量管4内腔的样本量，最终在定量管4内形成不含空气的样本液柱，为精准定量取样提供可能。最后，向下按压定量柱塞5，即可按需将定量管4内的样本推出。本发明由于不需要排出空气形成负压吸取样本，因而容易直接集成在微小的生物芯片中；由于能够在定量管4内形成不含空气的液柱，因而避免进样时样本夹杂空气进入生物芯片的反应器内，对样本的检测结果无任何不良影响。

[0030] 定量管4的底部为圆锥状，样本出口402设于定量管4底部最低点。此种形式便于样本自动进入定量管4内腔并从底部样本出口402排出空气，更有利于形成不含空气的样本液柱。

[0031] 在初始进样状态下，定量柱塞5底面与样本注入口401最高点共面；或者定量柱塞5底面位于样本注入口401最高点与最低点之间。当定量柱塞5底面位于样本注入口401最高点与最低点之间时，更有利于形成不含空气的样本液柱。

[0032] 样本注入口401开口高度为1mm 2.5mm，定量管4的中段和上段的管径为0.5mm~ ~3.5mm。定量管的管径根据流体（血浆）的粘度设计，便于样本注入时空气排出。除实施例中所述的结构外，定量管5还可以采用其它结构，如长方体结构。

[0033] 所述定量管4由疏水材料制作而成。

[0034] 所述定量管4的内表面为镜面。

[0035] 所述滤血结构包括外壳1，外壳1内设有过滤膜2，外壳1顶部设有开口朝上的第一腔体101，外壳1内设有第二腔体102，第一腔体101与第二腔体102之间通过过滤膜2连通，过滤膜2与水平面之间垂直；第二腔体102与样本注入口401相连通。外壳1内还设有压积腔103，压积腔103与第一腔体101底部相连通，压积腔103的体积小于第一腔体101的体积，压积腔103通过过滤膜2与第二腔体102相连通，压积腔103的体积大于或等于待过滤全血中红细胞的总体积。优选地，过滤膜2与水平面之间垂直。

[0036] 通过对过滤得到血浆量的需求，可以计算待过滤全血的体积，进而得到全血中红细胞的总体积。例如：若需要20微升的血浆，由于人的全血中大概只有40 50%的血浆，那么~至少需要50微升的全血，50微升的全血中有25 30微升的红细胞，因而压积腔103的体积为~
25 30微升或稍大于此值。
~

[0037] 压积腔103可以为正方体、长方体等规则形状，也可以为不规则形体。

[0038] 由于过滤膜2与水平面之间垂直，相对于现有技术中的过滤膜2水平放置，本发明中的过滤膜2竖直设置在压积腔103侧边。第一腔体101底部与压积腔103相连通，第一腔体101内的待过滤全血持续往压积腔103内输送，然后血浆穿过过滤膜2进入第二腔体102，红细胞滞留在压积腔103内，达到滤血目的。

[0039] 由于压积腔103的体积大于或等于待过滤全血中红细胞的总体积，因而在滤血过程中，红细胞沉积在压积腔103底部，压积腔103上部空间留出用于接纳新注入的全血，由于过滤膜2竖直设置在压积腔103侧边，过滤膜2不易被红细胞堵塞，滤血更通畅，滤血充分，滤血时间短、效率高，同时红细胞被压迫风险低。

[0040] 滤血结构还包括可对第一腔体顶部开口密封封口的滤血柱塞。

[0041] 滤血时，利用驱动机构对滤血柱塞3施加驱动力，从而滤血柱塞3对第一腔体101密闭加压，促使全血往过滤膜2方向流动，达到滤血目的。

[0042] 在本实施例中，所述压积腔103与过滤膜2相接侧面的最高点与其相对侧面的最高点在同一水平面上（所述压积腔103与过滤膜2相接侧面的最高点还可以高于其相对侧面的最高点，在附图中未示出，但并不影响本领域的技术人员对本发明的理解和实现。在压积腔103与过滤膜2相接侧面的最高点高于其相对侧面的最高点情况下，过滤膜2更不易被堵塞）。

[0043] 所述外壳1上开设用于插装所述过滤膜2的插入口104。图2中，所述插入口104开设于外壳1侧壁，插入口104还可以开设于外壳1顶部或底部。

[0044] 本发明还提供了一种生物芯片，包括反应器，还包括所述的微量液体进样结构，所述样本出口402位于反应器上方。

[0045] 上面结合附图对本发明的实施例进行了描述，但是本发明并不局限于上述的具体实施方式，上述的具体实施方式仅仅是示意性的，而不是局限性的，本领域的普通技术人员在本发明的启示下，在不脱离本发明宗旨和权利要求所保护的范围情况下，还可做出很多形式，这些均属于本发明的保护范围之内。