阅读说明：本技术 基于微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统及工作方法 (Immune magnetic bead chemiluminescence analysis system based on microfluidic technology and working method ) 是由 程林 金烨琦 赵逸祥 章诗校 余波 于 2019-10-21 设计创作，主要内容包括：本发明提供了基于微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统及工作方法,所述分析系统包括具有多个检测腔的微流控盘片,第一控制装置包括第一承载件和多个第一磁力件；第二控制装置包括第二承载件、沿着所述第二承载件的旋转中心呈周向分布的多个相对旋转中心倾斜设置的槽、第三磁力件和设置在槽内的第二磁力件,所述第三磁力件设置在相邻的槽之间；所述第一控制装置固定设置,所述第二控制装置和微流控盘片相对静止；在竖直方向上,所述第一控制装置、微流控盘片和第二控制装置自上而下或自下而上地依次设置。本发明具有结构简单、操作方便、分析效率高等优点。(The invention provides an immunomagnetic bead chemiluminescence analysis system based on a microfluidic technology and a working method thereof, wherein the analysis system comprises a microfluidic disc with a plurality of detection cavities, and a first control device comprises a first bearing part and a plurality of first magnetic parts; the second control device comprises a second bearing piece, a plurality of grooves which are distributed along the rotation center of the second bearing piece in a circumferential direction and are obliquely arranged relative to the rotation center, a third magnetic piece and a second magnetic piece arranged in the grooves, wherein the third magnetic piece is arranged between the adjacent grooves; the first control device is fixedly arranged, and the second control device and the microfluidic disc are relatively static; in the vertical direction, the first control device, the microfluidic disc and the second control device are sequentially arranged from top to bottom or from bottom to top. The invention has the advantages of simple structure, convenient operation, high analysis efficiency and the like.)

基于微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统及工作方法

技术领域

本发明涉及微流控，特别涉及基于微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统及工作方法。

背景技术

微流控技术是指使用数十到数百微米的管道处理或操纵微流体的系统所涉及的科学和技术，是一门涉及化学、流体物理、微电子、新材料、生物学和生物医学工程的新兴交叉学科。

离心微流控是以微机电技术为依托，将化学分析的采样、预处理、衍化、混合及检测等过程中涉及的阀、流动管道、混合反应器、加样、分离、检测等部件集成到CD形状的盘片上，以离心力为液流的驱动力，实现对液流检测分析的微流控体系。利用离心转速控制的原理，便可以通过程序轻易的控制实验的操作流程，对于检测人员只需要加入试剂，运行程序，便可以完成整个实验的流程得到实验结果。

化学发光免疫分析(chemiluminescence immunoassay，CLIA)是将具有高灵敏度的化学发光测定技术与高特异性的免疫反应相结合，用于各种抗原、半抗原、抗体、激素、酶和药物等的检测分析技术。为了改善抗原抗体包被的疏失通常使用磁珠作为载体，将磁珠注入到反应池内反应进行包被，通过磁铁来操控磁珠的释放来实现分离。

化学发光免疫分析包括两个部分，即免疫反应系统和化学发光分析系统。化学发光系统是利用化学发光物质经过催化剂的催化和氧化剂的氧化，形成一个激发态的中间体，当这种激发态的中间体回到稳定的基态时发射出光子，利用发光信号测定仪测量光量子产量。免疫反应系统是将发光物质直接标记在抗原或者抗体上。用酶作用于发光底物。

微流控离心式磁性粒子的操纵，可以解决上述化学发光等项目中的磁珠的操纵问题，通过混合震荡的方式对于上述中清洗环节是很好的方式，清洗的更加彻底。

目前常规的方式为：磁珠仅仅通过微流控盘片下方磁铁来控制磁珠的清洗，该方案的主要不足为：

磁铁只能将磁珠吸附到检测槽的下方下表面，在正反转震荡混匀磁珠时，底端抱团的磁珠不容易被震荡起来，导致清洗不彻底，会造成清洗的效果偏差会有残留的反应物没有清洗掉，造成结果失真，同时在和底物反应时也不彻底。

发明内容

为解决上述现有技术方案中的不足，本发明提供了一种分析准确的基于微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的：

一种基于微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统，所述分析系统包括微流控盘片，所述微流控盘片具有多个检测腔；所述分析系统进一步包括：

第一控制装置，第一控制装置包括第一承载件和沿着所述第一承载件的中心呈周向分布的多个第一磁力件；

第二控制装置，所述第二控制装置包括第二承载件、沿着所述第二承载件的旋转中心呈周向分布的多个相对旋转中心倾斜设置的槽、第三磁力件和设置在槽内的第二磁力件，所述第三磁力件设置在相邻的槽之间；在自由状态下，在第三磁力件作用下，第二磁力件处于槽的旋转半径最小的端部；在旋转状态下，第二磁力件被甩至槽的旋转半径最大的端部；

所述第一控制装置固定设置，所述第二控制装置和微流控盘片相对静止；在竖直方向上，所述第一控制装置、微流控盘片和第二控制装置自上而下或自下而上地依次设置。

本发明的目的还在于提供了根据上述基于微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统的工作方法，该发明目的是通过以下技术方案得以实现的：

根据上述基于微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统的工作方法，所述工作方法包括：

孵育阶段：在第三磁力件作用下，第二磁力件处于槽的旋转半径最小的端部，远离检测腔；同时，

穿过检测腔的中心的竖直线与第一承载件的交点处于相邻二个第一磁力件之间；

清洗阶段：在第三磁力件作用下，第二磁力件处于槽的旋转半径最小的端部，远离检测腔；同时，

旋转所述微流控盘片和第二控制装置，使得穿过检测腔的中心的竖直线穿过所述第一磁力件，所述检测腔内的磁珠被第一磁力件吸引到检测腔的上壁；之后，

所述微流控盘片正反转，磁珠在所述检测腔内的顺时针和逆时针地来回运动，并在检测腔的上下壁之间运动，运动的磁珠被清洗液清洗；

排废阶段：旋转所述微流控盘片和第二控制装置，第二磁力件被甩至槽的旋转半径最大的端部，所述检测腔内的磁珠被第二磁力件吸引。

与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：

1.分析准确；

通过第一控制装置和第二控制装置，使得清洗阶段，对磁珠的清洗更充分、彻底，在反应阶段，磁珠和底物的反应充分，从而提高了后续分析的准确度；

2.静止的第一磁力件，运动的第二磁力件和第三磁力件，各自独立控制，在磁珠控制上实现起来更加容易，避免了磁珠的丢失现象。

附图说明

参照附图，本发明的公开内容将变得更易理解。本领域技术人员容易理解的是：这些附图仅仅用于举例说明本发明的技术方案，而并非意在对本发明的保护范围构成限制。图中：

图1是本发明实施例的基于微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统的的结构简图；

图2是本发明实施例的第二控制装置的结构简图。

具体实施方式

图1-2和以下说明描述了本发明的可选实施方式以教导本领域技术人员如何实施和再现本发明。为了教导本发明技术方案，已简化或省略了一些常规方面。本领域技术人员应该理解源自这些实施方式的变型或替换将在本发明的范围内。本领域技术人员应该理解下述特征能够以各种方式组合以形成本发明的多个变型。由此，本发明并不局限于下述可选实施方式，而仅由权利要求和它们的等同物限定。

实施例1：

图1示意性地给出了本发明实施例1的微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统的结构简图，如图1所示，所述微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统包括：

微流控盘片21，所述微流控盘片具有多个检测腔；微流控盘片是本领域的现有技术，具体结构和工作方式在此不再赘述；

第一控制装置10，第一控制装置10包括第一承载件11和沿着所述第一承载件的中心呈周向分布的多个第一磁力件12，如磁铁；

第二控制装置30，如图2所示，所述第二控制装置30包括第二承载件36、沿着所述第二承载件36的旋转中心呈周向分布的多个相对旋转中心倾斜设置的槽31、第三磁力件33和设置在槽内的第二磁力件32，所述第三磁力件33设置在相邻的槽31之间；在自由状态下，在第三磁力件33作用下，第二磁力件32处于槽31的旋转半径最小的端部；在旋转状态下，第三磁力件33对第二磁力件32的吸引力不足以为槽31内的第二磁力件32做旋转运动所需的向心力时，第二磁力件32被甩至槽31的旋转半径最大的端部，也即，通过第二承载件36的转速去控制第二磁力件32在槽31内的位置；

所述第一控制装置10固定设置，所述第二控制装置30和微流控盘片21相对静止；在竖直方向上，所述第一控制装置10、微流控盘片21和第二控制装置30自上而下或自下而上地依次设置，优选自上而下依次设置。

为了提高第二磁力件对检测腔内磁珠的影响，提高后续清洗和反应的充分度，进一步地，所述检测腔在水平面上的投影和所述槽的旋转半径最大的端部在水平面上的投影具有重叠。

为了利用第一磁力件控制检测腔内磁珠在检测腔的上壁和下壁之间运动，提高清洗和反应的充分度，进一步地，所述第一磁力件的中心到所述第一承载件的中心的距离和检测腔中心的旋转半径相等。

为了提高第三磁力件对第二磁力件的影响，进一步地，所述第三磁力件33包括二个磁力件，二个磁力件和旋转中心间的连线形成非等腰三角形。

为了保证第二控制装置和微流控盘片同步旋转以达到相对静止，进一步地，所述第二承载件36的外缘具有至少二个沿着平行于其中心轴线方向延伸的延伸部34，所述微流控盘片21卡在延伸部围成区域内。

为了防止微流控盘片21和第二控制装置30相对移动，进一步地，所述微流控盘片21的边缘具有缺口，所述延伸部34的相对微流控盘片21的侧壁具有适于卡入缺口的凸起35。

本发明实施例的根据上述的基于微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统的工作方法，所述工作方法包括：

孵育阶段：在第三磁力件作用下，第二磁力件处于槽的旋转半径最小的端部，远离检测腔；同时，

穿过检测腔的中心的竖直线与第一承载件的交点处于相邻二个第一磁力件之间；

清洗阶段：在第三磁力件作用下，第二磁力件处于槽的旋转半径最小的端部，远离检测腔；同时，

旋转所述微流控盘片和第二控制装置，使得穿过检测腔的中心的竖直线穿过所述第一磁力件，所述检测腔内的磁珠被第一磁力件吸引到检测腔的上壁；之后，

所述微流控盘片正反转，磁珠在所述检测腔内的顺时针和逆时针地来回运动，并在检测腔的上下壁之间运动，运动的磁珠在多个方向上被清洗液冲刷，被清洗液充分清洗；

排废阶段：旋转所述微流控盘片和第二控制装置，第二磁力件被甩至槽的旋转半径最大的端部，所述检测腔内的磁珠被第二磁力件吸引；

反应阶段：在第三磁力件作用下，第二磁力件处于槽的旋转半径最小的端部，远离检测腔；同时，

旋转所述微流控盘片和第二控制装置，使得穿过检测腔的中心的竖直线穿过所述第一磁力件，所述检测腔内的磁珠被第一磁力件吸引到检测腔的上壁；之后，

所述微流控盘片正反转，一个检测腔内的磁珠在一个第一磁力件左右侧振荡，不会移动到其它第一磁力件下方，磁珠在所述检测腔内的顺时针和逆时针地来回运动，并在检测腔的上下壁之间运动，运动的磁珠在多个方向上和底物接触，和底物充分反应。

实施例2：

根据本发明实施例1的基于微流控技术的免疫磁珠化学发光分析系统及工作方法的应用例。

在该应用例中，在竖直方向上，第一控制装置10、微流控盘21片和第二控制装置30自上而下地依次设置；第一承载件11为圆盘结构，第一磁力件12均匀地设置在以第一承载件11中心为圆心的同心圆上；第二承载件36为圆盘结构，外缘具有至少二个沿着平行于第二承载件的中心轴线方向延伸的延伸部34，所述延伸部34的相对微流控盘片21的侧壁具有柱形凸起35，相对应地，微流控盘片21的边缘具有置于35卡入的柱形缺口，从而使所述微流控盘片21相对静止地卡在延伸部34围成区域内；所述第一承载件11的中心和第二承载件36的旋转中心的连线垂直于所述微流控盘片21的旋转面；所述检测腔在水平面上的投影和所述槽的旋转半径最大的端部在水平面上的投影具有重叠；所述第一磁力件的中心到所述第一承载件的中心的距离和检测腔中心的旋转半径相等；所述第三磁力件包括二个磁力件，二个磁力件和旋转中心间的连线形成非等腰三角形。

上述实施例中，磁力件不代表就一定是磁铁，而是磁力件间利用磁力产生吸力即可，据此，磁力件可以是磁铁，也可以是采用铁钴镍材料的器件。