包含陀螺样本微量离心装置的纸基微流体芯片检测系统及其应用制造方法及图纸

本发明专利技术提供具有陀螺微量样品离心装置的纸基微流体芯片检测系统，其能简便地实施样品处理和样品分析。本发明专利技术提供其在抗体检测、特别是对需离心的微量样本检测中的应用。所述系统包含陀螺离心装置和纸基微流体芯片装置，通过使用陀螺作为离心装置简便地分离微量样本如血清，并在具有可移动阀的纸基微流体芯片装置上实施酶联免疫分析，能够简便，不依赖繁杂设备而实现样本中新型冠状病毒抗体的检测。

【技术实现步骤摘要】
包含陀螺样本微量离心装置的纸基微流体芯片检测系统及其应用
本专利技术涉及分子生物学检测领域，具体涉及包含陀螺微量样本离心装置及纸基微流体芯片的检测系统，特别涉及其通过陀螺微量样本离心在检测血清中抗体的应用。
技术介绍
新型冠状病毒肺炎(CoronaVirusDisease2019，COVID-19)，简称新冠肺炎，是一种由新型冠状病毒(SARS-CoV-2)感染眼部、口鼻、咽喉等部位表面粘膜细胞后引起的急性呼吸道传染病，已经发展为全球大流行传染病。新冠肺炎主要表现为发热、干咳、乏力，少数伴有鼻塞、流涕、腹泻症状。重症患者常出现呼吸困难，严重者可发展为急性呼吸窘迫综合征、脓毒症休克及多器官功能衰竭，甚至死亡。临床发现，老年人和有慢性基础疾病者发展为重症的危险性更大。新冠病毒传染性极强，与天花病毒相当，其主要传播途径为飞沫传播、气溶胶传播和接触传播。因此，在新冠病毒特效疫苗制成与普及之前，严格防控是应对新冠疫情最有效的措施，主要包括：传播途径阻断(口罩防护、保持距离、减少人员流动、卫生维持)，症状监测(发热咳嗽、呼吸困难)，有效隔离，病毒诊断，及时就医。新冠病毒入侵人体后，人体免疫系统识别病毒表面蛋白并产生多种特异性抗体，因此，从血液中检出病毒抗体的事实可作为感染病毒的证据。目前病毒诊断的主要检测方法有抗体检测和核酸检测。其中，抗体检测主要的方法通常需要利用高速离心设备进行离心而得到血清样本，再通过抗原抗体酶联免疫吸附法(ELISA)产生显色反应，而后利用在酶标仪进行检测，以确认血清样本中是否有病毒蛋白或抗体存在。然而，上述方法需要用到较为贵重的仪器(包括高速离心机、q-PCR检测仪、多功能酶标仪等)。但是，越是落后地区满足该条件的医院和检测站越是稀少，需要将大量分散采集的样本低温运输集中检测，从而导致该方法检测效率低，即时性差，总体用时长而导致结果反馈不及时，无法满足迅速进行疑似样本的大量检测甚至人群整体筛查的需求。目前，贫困落后的第三世界国家和贫富极化地区的贫民区已经成为病毒蔓延重灾区(India'sCOVID-19emergency.TheLancet，Vol397，May8，2021，1683,DOI：10.1016/S0140-6736(21)01052-7)，现有的检测手段在这些地区尤其难以实现，极大阻碍了新冠疫情防控工作。因此，为了满足落后地区大规模筛查的需求，目前急需解决的问题是，需要找到更加经济便捷的，不需复杂设备就能简便地实施样品处理和样品分析的检测系统。从而实现缩短总体用时，提高结果反馈的即时性，节约将样品运输并集中到具有较高设备条件的检测中心或医院花费的时间和人力物力。
技术实现思路
在本专利技术的检测系统中包含陀螺微量样本离心及纸基微流体芯片，通过使用陀螺离心装置(特别地，如拉绳陀螺)能够简便地分离到血清，付诸纸基微流体芯片的后续检测。具体地，本专利技术为了获得足以用于检测的微量血清样品，采用陀螺和毛细管组成微量血液离心装置，通过人力拉动拉绳，驱动陀螺持续高速旋转产生离心力，使毛细管中的血清从血液中分离，这一血清分离过程不依赖于离心机等复杂昂贵的设备，即使不用电也能分离到血清，特别适用于经济较落后的地区，从样品处理到样品分析的整个过程能够低廉，简便地实施的优点。纸基微流体芯片为一种以毛细管原理驱动流体的设备，其对流体的操纵功能，主要由其设计结构决定，无需任何外部泵即可操作。纸基微流体芯片的优点是无需定时设置即可方便自由地控制流体，即使是未经培训的用户也可以方便地进行复杂的多步操作，且具有良好的灵敏度和可重复性。纸基芯片的重量轻，体积小，因此易于运输至经济较落后的地区，并且因为其不需使用PCR等复杂设备，因此对操作者的要求门槛更低，特别适用于不具备高级检测条件的地区。本专利技术通过在纸基微流体芯片检测系统中设置可移动阀，从而实现更好的流体操纵。具体地，本专利技术的纸基微流体芯片检测系统能够通过旋转，将具有特定形状及分布的疏水区和亲水区的检测区与洗涤用的流道部以叠层方式连接，通过旋转可移动阀能够实现流路的开启关闭，从而可以实现控制流体的流速和流量，使被检测的标记物不易流失又能够与针对其的抗原充分反应以达到显色效果。本专利技术的优点本专利技术的系统的标准曲线线性良好(R2＞0.95)，能够同时检测人体血清中三种不同的新型冠状病毒抗体(IgA，IgM和IgG)，具有良好的敏感性，提高了准确性。特别地，本专利技术通过陀螺离心分离微量样本血清的方法，实现了全程不需用电，避免了在不具备高级检测条件的地区采集-运输-检测的总时长较长的问题，提高结果反馈的即时性，节约将样品运输并集中到具有较高设备条件的检测中心或医院花费的时间和人力物力。这样的效果在将所述系统用于在经济较落后的地区检测快速传染的由病原体引起的疾病，特别是是否感染新型冠状病毒时，具有巨大的意义。本专利技术包括以下内容。1.检测系统，其包含纸基微流体芯片装置，纸基微流体芯片装置包括枢轴，检测部和可移动阀，所述可移动阀至少能够围绕枢轴水平转动而与检测部叠合，检测部和可移动阀中分别包含纸基微流体芯片，在所述检测部中具有疏水区(1)和亲水区(1)，通过疏水区(1)将亲水区(1)隔成一组以上的(优选1～10组)样品滴加区和洗涤区，可移动阀中具有流道部，在所述流道部中具有疏水区(2)和亲水区(2)，通过疏水区(2)将亲水区(2)隔成与样品滴加区(1)个数相等的流道区，当可移动阀转动至与检测部叠合时，流道部上的疏水区(2)和亲水区(2)分别与检测部上的疏水区(1)和亲水区(1)对应地叠合接触，连通样品滴加区与洗涤区之间的流路，此时可移动阀为“开启”状态，当可移动阀继续转动时，流路断开，此时可移动阀为“关闭”状态，样品滴加区为用于包被针对标志物的抗原的孔(优选为圆形孔，更优选为直径在4～6mm范围内的圆形孔)，洗涤区包含洗涤液滴加孔(优选为圆形孔，更优选为直径在4～6mm范围内的圆形孔)。2.项1所述的检测系统，其进一步包含用于离心微量样品的陀螺离心装置，陀螺离心装置包括陀螺主体和含有陀螺驱动部的支架，陀螺主体在上表面具备用于固定取样毛细管的固定构件，在下表面具备齿轮D，陀螺驱动部包含齿轮A，B，C，其中，齿轮A的直径大于齿轮B且与齿轮B卡合，齿轮B的直径小于齿轮C且固定在齿轮C上并与齿轮C同轴转动，在将陀螺主体装至支架上的状态下，齿轮C与陀螺主体上的齿轮D卡合，由此，在齿轮A由于外力旋转时带动陀螺主体进行旋转。3.根据项1或2所述的检测系统，其中，在齿轮A上连接有拉绳，持续拉动(优选通过手动拉动)拉绳时，拉绳带动齿轮A旋转，从而驱动陀螺主体旋转。4.根据项3所述的检测系统，其中，所述固定构件在陀螺主体上表面以通过圆心的方式对称地固定多根(优选为1～10根，更优选为2～8根)取样毛细管。5.根据项3所述的检测系统，其中所述固定构件选自卡扣，卡口，热熔胶(优选为热熔胶)，所述取样毛细管本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.检测系统，其包含纸基微流体芯片装置，/n纸基微流体芯片装置包括枢轴，检测部和可移动阀，所述可移动阀至少能够围绕枢轴水平转动而与检测部叠合，/n检测部和可移动阀中分别包含纸基微流体芯片，/n在所述检测部中具有疏水区(1)和亲水区(1)，通过疏水区(1)将亲水区(1)隔成一组以上的(优选1～10组)样品滴加区和洗涤区，/n可移动阀中具有流道部，在所述流道部中具有疏水区(2)和亲水区(2)，通过疏水区(2)将亲水区(2)隔成与样品滴加区(1)个数相等的流道区，/n当可移动阀转动至与检测部叠合时，流道部上的疏水区(2)和亲水区(2)分别与检测部上的疏水区(1)和亲水区(1)对应地叠合接触，连通样品滴加区与洗涤区之间的流路，此时可移动阀为“开启”状态；当可移动阀继续转动时，流路断开，此时可移动阀为“关闭”状态，/n样品滴加区为用于包被针对标志物的抗原的孔(优选为圆形孔，更优选为直径在4～6mm范围内的圆形孔)，洗涤区包含洗涤液滴加孔(优选为圆形孔，更优选为直径在4～6mm范围内的圆形孔)。/n

【技术特征摘要】
1.检测系统，其包含纸基微流体芯片装置，
纸基微流体芯片装置包括枢轴，检测部和可移动阀，所述可移动阀至少能够围绕枢轴水平转动而与检测部叠合，
检测部和可移动阀中分别包含纸基微流体芯片，
在所述检测部中具有疏水区(1)和亲水区(1)，通过疏水区(1)将亲水区(1)隔成一组以上的(优选1～10组)样品滴加区和洗涤区，
可移动阀中具有流道部，在所述流道部中具有疏水区(2)和亲水区(2)，通过疏水区(2)将亲水区(2)隔成与样品滴加区(1)个数相等的流道区，
当可移动阀转动至与检测部叠合时，流道部上的疏水区(2)和亲水区(2)分别与检测部上的疏水区(1)和亲水区(1)对应地叠合接触，连通样品滴加区与洗涤区之间的流路，此时可移动阀为“开启”状态；当可移动阀继续转动时，流路断开，此时可移动阀为“关闭”状态，
样品滴加区为用于包被针对标志物的抗原的孔(优选为圆形孔，更优选为直径在4～6mm范围内的圆形孔)，洗涤区包含洗涤液滴加孔(优选为圆形孔，更优选为直径在4～6mm范围内的圆形孔)。


2.权利要求1所述的检测系统，其进一步包含用于离心微量样品的陀螺离心装置，
陀螺离心装置包括陀螺主体和含有陀螺驱动部的支架，
陀螺主体在上表面具备用于固定取样毛细管的固定构件，在下表面具备齿轮D，
陀螺驱动部包含齿轮A，B，C，其中，齿轮A的直径大于齿轮B且与齿轮B卡合，齿轮B的直径小于齿轮C且固定在齿轮C上并与齿轮C同轴转动，
在将陀螺主体装至支架上的状态下，齿轮C与陀螺主体上的齿轮D卡合，由此，在齿轮A由于外力旋转时带动陀螺主体进行旋转。


3.根据权利要求1或2所述的检测系统，其中，在齿轮A上连接有拉绳，
持续拉动(优选通过手动拉动)拉绳时，拉绳带动齿轮A旋转，从而驱动陀螺主体旋转。


4.根据权利要求3所述的检测系统，其中，所述固定构件在陀螺主体上表面以通过圆心的方式对称地固定多根(优选为1～10根，更优选为2～8根)取样毛细管。


5.根据权利要求3所述的检测系统，其中所述固定构件选自卡扣，卡口，热熔胶(优选为热熔胶)，所述取样...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博峰，金腾川，巩凡吾，魏华兴，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：安徽;34