本發(fā)明涉及分析檢測技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種樣品采樣芯片。

背景技術(shù)：

樣品的采樣是各種分析檢測技術(shù)和方法的首個步驟，是實(shí)現(xiàn)全自動分析的重要前提。目前的分析設(shè)備，如全自動生化分析儀和免疫分析儀，均通過柱塞泵控制采樣針進(jìn)行液體樣品的定量采樣。該方式雖然比較精確，但設(shè)備昂貴復(fù)雜，而且需要復(fù)雜的定位裝置。此外，移液器也是常用的液體樣本采樣和轉(zhuǎn)移裝置。然而采用移液器或柱塞泵控制采樣針將外界的樣本吸取后再加到反應(yīng)裝置里的過程，需要進(jìn)行吸液、轉(zhuǎn)移、打出操作，且需要額外運(yùn)動控制裝置或手工操作，采樣操作較繁瑣、所用設(shè)備成本高、需要專業(yè)人員進(jìn)行操作。此外，在以上方式中采樣和反應(yīng)都是在不同的容器或媒介中分開進(jìn)行的，不利于集成化和便攜化操作。

綜上所述，如何解決采樣操作繁瑣、采樣裝置復(fù)雜、成本高，不利于集成化和便攜化操作的問題，成為了本領(lǐng)域技術(shù)人員亟待解決的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

有鑒于此，本發(fā)明的目的在于提供一種樣品采集芯片，以簡化采樣操作和結(jié)構(gòu)，降低成本，便于集成化和便攜化操作。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明提供以下技術(shù)方案：

一種樣品采集芯片，包括芯體，所述芯體內(nèi)設(shè)置有：

采集通道，所述采集通道通過位于所述芯體表面的進(jìn)樣口與外部連通，所述采集通道具有親樣品屬性；

樣品定量池，所述樣品定量池和所述采集通道之間通過第一毛細(xì)通道連通，所述第一毛細(xì)通道的流通截面小于所述采集通道的流通截面，所述第一毛細(xì)通道具有疏樣品屬性，所述樣品定量池通過第二毛細(xì)通道與位于所述芯體表面的排氣口連通。

優(yōu)選地，在上述的樣品采集芯片中，所述第一毛細(xì)通道與所述采集通道之間弧形收縮過渡。

優(yōu)選地，在上述的樣品采集芯片中，所述第一毛細(xì)通道連通所述樣品定量池的一端為向所述樣品定量池一側(cè)逐漸擴(kuò)展的漸擴(kuò)端。

優(yōu)選地，在上述的樣品采集芯片中，所述采集通道的流通截面積為0.04mm²～6mm²，所述第一毛細(xì)通道的流通截面積為所述采集通道的流通截面積的1/100～1/4。

優(yōu)選地，在上述的樣品采集芯片中，位于所述進(jìn)樣口周圍的所述芯體表面具有疏樣品屬性。

優(yōu)選地，在上述的樣品采集芯片中，所述芯體為板狀芯體，所述板狀芯體具有漸縮角端，所述進(jìn)樣口設(shè)置在所述漸縮角端的外周端面上。

優(yōu)選地，在上述的樣品采集芯片中，所述芯體包括結(jié)構(gòu)層和第一蓋片層，所述第一蓋片層密封覆蓋在所述結(jié)構(gòu)層上，且所述采集通道、所述樣品定量池、所述第一毛細(xì)通道和所述第二毛細(xì)通道由所述結(jié)構(gòu)層和所述第一蓋片層密封形成，所述進(jìn)樣口設(shè)置于所述結(jié)構(gòu)層的外周側(cè)面上。

優(yōu)選地，在上述的樣品采集芯片中，所述漸縮角端靠近所述進(jìn)樣口的兩側(cè)外周側(cè)面上設(shè)置有擋液凸起。

優(yōu)選地，在上述的樣品采集芯片中，所述芯體包括結(jié)構(gòu)層、第一蓋片層和第二蓋面層，所述第一蓋片層密封覆蓋在所述結(jié)構(gòu)層上，且所述采集通道、所述樣品定量池、所述第一毛細(xì)通道和所述第二毛細(xì)通道由所述結(jié)構(gòu)層和所述第一蓋片層密封形成，所述第二蓋片層設(shè)置在所述結(jié)構(gòu)層背對所述第一蓋片層的一側(cè)，所述結(jié)構(gòu)層具有漸縮角端，所述進(jìn)樣口設(shè)置在所述漸縮角端的外周端面上，所述漸縮角端靠近所述進(jìn)樣口的兩側(cè)外周側(cè)面上設(shè)置有擋液凸起，所述第二蓋片層對應(yīng)兩個所述擋液凸起之間部分的外周邊緣向外延伸出結(jié)構(gòu)層的外周邊緣。

優(yōu)選地，在上述的樣品采集芯片中，所述第二蓋片層內(nèi)設(shè)置用于吸附殘留樣品的吸附材料。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是：

本發(fā)明提供的樣品采集芯片中，包括芯體，芯體內(nèi)設(shè)置有采集通道、樣品定量池、第一毛細(xì)通道和第二毛細(xì)通道，采集通道通過位于芯體表面的進(jìn)樣口與外部連通，且采集通道具有親樣品屬性，樣品定量池和采集通道之間通過第一毛細(xì)通道連通，第一毛細(xì)通道的流通截面小于采集通道的流通截面，第一毛細(xì)通道具有疏樣品屬性，樣品定量池通過第二毛細(xì)通道與位于芯體表面的排氣口連通。采集通道通過進(jìn)樣口與外部連通，且采集通道具有親樣品屬性，因此，樣品采集芯片通過采集通道的毛細(xì)作用將樣品自動吸入采集通道內(nèi)，而第一毛細(xì)通道具有疏樣品屬性，且第一毛細(xì)通道的流通截面小于采集通道的流通截面，因此，第一毛細(xì)通道和采集通道之間形成界面閥，樣品不能自動進(jìn)入第一毛細(xì)通道內(nèi)。通過對樣品采集芯片進(jìn)行由采集通道指向樣品定量池方向的離心操作，可以使采集通道內(nèi)的樣品在離心力驅(qū)動下進(jìn)入樣品定量池內(nèi)，完成樣品的采樣?？梢钥闯觯景l(fā)明中的樣品采集芯片能夠利用毛細(xì)作用自動吸取樣品，操作簡單，結(jié)構(gòu)簡單，不需要使用柱塞泵等成本較高的裝置，降低了成本，且采集后的樣品存儲在樣品采集芯片內(nèi)，能夠直接用于分析設(shè)備的檢測分析，便于集成化和便攜化操作。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動的前提下，還可以根據(jù)提供的附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種樣品采集芯片的分解結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為圖1中的樣品采集芯片的裝配結(jié)構(gòu)透視示意圖；

圖3為圖1中的樣品采集芯片的結(jié)構(gòu)層的俯視圖；

圖4為圖1中的樣品采集芯片的結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4中A-A截面的示意圖；

圖6為本發(fā)明實(shí)施例提供的一種樣品采集芯片的第一毛細(xì)通道的局部放大圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例提供的第二種樣品采集芯片的結(jié)構(gòu)層的俯視圖；

圖8為圖7中的結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明實(shí)施例提供的第三種樣品采集芯片的結(jié)構(gòu)層的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖10為本發(fā)明實(shí)施例提供的第四種樣品采集芯片的分解示意圖；

圖11為圖10中的樣品采集芯片的裝配結(jié)構(gòu)透視示意圖；

圖12為圖11中的樣品采集芯片的俯視透視圖。

在圖1-圖12中，1為結(jié)構(gòu)層、11為樣品定量池、12為第一毛細(xì)通道、13為采集通道、14為第二毛細(xì)通道、15為排氣口、16為進(jìn)樣口、17為擋液凸起、2為第一蓋片層、3為第二蓋片層、31為擋邊。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的核心是提供了一種樣品采集芯片，簡化了采樣操作和結(jié)構(gòu)，降低了成本，便于集成化和便攜化操作。

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

請參考圖1-圖12，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種樣品采集芯片，包括芯體，所述芯體內(nèi)設(shè)置有采集通道13、樣品定量池11、第一毛細(xì)通道12和第二毛細(xì)通道14；其中，采集通道通13過位于芯體表面的進(jìn)樣口16與外部連通，采集通道13具有親樣品屬性；樣品定量池11和采集通道13之間通過第一毛細(xì)通道12連通，第一毛細(xì)通道12的流通截面小于采集通道13的流通截面，使采集通道13與第一毛細(xì)通道12之間形成界面閥，第一毛細(xì)通道12具有疏樣品屬性，樣品定量池11通過第二毛細(xì)通道14與位于芯體表面的排氣口15連通，用于使樣品定量池11內(nèi)保持大氣壓力。

上述樣品采集芯片的工作原理和工作過程是：采集通道13通過進(jìn)樣口16與外部連通，且采集通道13具有親樣品屬性，因此，當(dāng)樣品采集芯片的進(jìn)樣口16與樣品接觸后，樣品采集芯片通過采集通道13的虹吸作用將樣品自動吸入采集通道13內(nèi)，而第一毛細(xì)通道12具有疏樣品屬性，且第一毛細(xì)通道12的流通截面小于采集通道13的流通截面，因此，第一毛細(xì)通道12和采集通道13之間形成界面閥，樣品不能自動進(jìn)入第一毛細(xì)通道12內(nèi)。通過對樣品采集芯片進(jìn)行離心操作，離心方向由采集通道13指向樣品定量池11，在離心力驅(qū)動下可以使采集通道13內(nèi)的樣品進(jìn)入樣品定量池11內(nèi)，完成樣品的定量采樣?？梢钥闯?，樣品采集芯片能夠利用虹吸作用自動吸取樣品，操作簡單，非專業(yè)人員也能自己進(jìn)行操作，結(jié)構(gòu)簡單，不需要使用柱塞泵等成本較高的裝置，降低了成本，且采集后的樣品存儲在樣品采集芯片內(nèi)，作為一個模塊，能夠直接用于分析設(shè)備的檢測分析，便于集成化和便攜化操作。

本發(fā)明中的樣品采集芯片能夠用于生物檢測、水污染物檢測、農(nóng)藥殘留檢測等諸多領(lǐng)域，如實(shí)現(xiàn)對全血、血清、血漿、尿液、汗液、唾液、精液、羊水等體液或水樣、牛奶、果汁、含重金屬離子污染物、含有機(jī)污染物、含無機(jī)污染物、農(nóng)藥殘留物等的采樣檢測。

對采集通道13的親樣品屬性進(jìn)行優(yōu)化，以樣品水為例進(jìn)行說明，如果整個芯體由疏水材質(zhì)制作，如聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯等高分子聚合物，則采集通道13需要進(jìn)行親水或局部親水處理，如在采集通道13內(nèi)噴涂親水涂層，或者貼覆親水膜，親水材質(zhì)可以為金屬、玻璃等。如果芯體由親水材質(zhì)制作，如金屬、玻璃等，則除了采集通道13之外的其它結(jié)構(gòu)和部位需要進(jìn)行疏水處理，如噴涂疏水涂層，或者貼覆疏水膜。只要保證采集通道13具有親水屬性即可。對于其它樣品，根據(jù)樣品的不同屬性，選擇合適的材質(zhì)，以達(dá)到親樣品屬性和疏樣品屬性。

如圖5所示，在本實(shí)施例中，第一毛細(xì)通道12與采集通道13之間弧形收縮過渡，即采集通道13向第一毛細(xì)通道12弧形過渡，避免直角過渡，該弧形收縮過渡能避免液體在外界離心力驅(qū)動下由采集通道13經(jīng)過第一毛細(xì)通道12進(jìn)入樣品定量池11時，液體在采集通道13的末端殘留。

如圖6所示，進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，第一毛細(xì)通道12連通樣品定量池11的一端為向樣品定量池11一側(cè)逐漸擴(kuò)展的漸擴(kuò)端。即第一毛細(xì)通道12與采集通道13連接的一端較細(xì)，與樣品定量池11連接的一端逐漸向樣品定量池11一側(cè)變寬，呈喇叭口形狀。第一毛細(xì)通道12采用該結(jié)構(gòu)的作用是：面向樣品定量池11的較細(xì)部分有利于通過界面突變形成“界面閥”，阻止樣品由樣品定量池11虹吸返回第一毛細(xì)通道12內(nèi)。同時，第一毛細(xì)通道12與樣品定量池1113連接處的漸擴(kuò)端是為了減少界面突變帶來的“界面閥”的效果，避免離心時有液體殘留在第一毛細(xì)通道11內(nèi)。

具體地，在本實(shí)施例中，采集通道13的流通截面積為0.04mm²～6mm²，第一毛細(xì)通道12的流通截面積為采集通道13的流通截面積的1/100～1-4，采集通道13的流通截面可以為圓形、矩形、半圓形等形狀，為了方便加工，采集通道13的流通截面為矩形，優(yōu)選地，采集通道13的流通截面的寬度為0.2mm-3mm，深度為0.2mm-2mm，第一毛細(xì)通道12的寬度和深度為采集通道13的寬度和深度的1/10～1/2。只要使第一毛細(xì)通道12和采集通道13之間能夠起到界面閥的作用即可。采集通道13的長度和流通截面積是決定采集樣品的最大采集量的決定因素，因此，根據(jù)樣品檢測所需樣品的多少，選擇具有合適長度和流通截面的采集通道13，如圖3和圖7所示，不同的樣品采集芯片可以設(shè)置不同長度和形狀的采集通道13，相應(yīng)地，樣品采集芯片的大小隨之改變，在此并不做具體限定。如采集微量樣本時，如血液，尤其是指尖血，優(yōu)選地采樣體積為2-20微升。

在本實(shí)施例中，位于進(jìn)樣口16周圍的芯體表面具有疏樣品屬性，目的是為了避免樣品在進(jìn)樣口16周圍殘留，造成樣品采集芯片的污染。

進(jìn)一步地，在本實(shí)施例中，芯體為板狀芯體，進(jìn)樣口16和排氣口15設(shè)置在板狀芯體的外周側(cè)面上，避免手拿板狀芯體的上下兩面時，觸碰到進(jìn)樣口16和排氣口15，造成潛在的污染。更優(yōu)選地，板狀芯體具有漸縮角端，進(jìn)樣口16設(shè)置在漸縮角端的外周端面上，采樣時，將位于漸縮角端端面的進(jìn)樣口16與樣品接觸進(jìn)行采樣，由于進(jìn)樣口16設(shè)置在漸縮角端的外周端面，因此，減小了樣品采集芯片與溶液樣品接觸的面積，從而盡量避免樣本在樣品采集芯片外表面的殘留。

具體地，板狀芯體的形狀可以為扇面形、菱形、矩形、三角形或橢圓形等具有漸縮角端的形狀，圖1-圖4、圖7-圖12中給出了扇面形結(jié)構(gòu)的芯體，漸縮角端即為扇面形的尖角端，進(jìn)樣口16設(shè)置在尖角處，其它形狀的進(jìn)樣口16設(shè)置位置與扇面形結(jié)構(gòu)類似。

如圖1-圖5所示，本實(shí)施例提供了一種具體的芯體，芯體包括結(jié)構(gòu)層1和第一蓋片層2，第一蓋片層2密封覆蓋在結(jié)構(gòu)層1上，且采集通道13、樣品定量池11、第一毛細(xì)通道12和第二毛細(xì)通道14由結(jié)構(gòu)層1和第一蓋片層2密封形成，進(jìn)樣口16設(shè)置于結(jié)構(gòu)層1的外周側(cè)面上，排氣口15也可以設(shè)置在結(jié)構(gòu)層1的外周側(cè)面上。結(jié)構(gòu)層1和第一蓋片層2的形狀吻合，可以為扇面形、菱形、矩形、三角形、橢圓形或圓形等。結(jié)構(gòu)層1和第一蓋片層2的材料可以為聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯等高分子聚合物，或者為玻璃、金屬材料，或者為其中材料的任意組合，在需要親樣品屬性的位置進(jìn)行親樣品處理，在需要疏樣品屬性的位置進(jìn)行疏樣品處理。結(jié)構(gòu)層1和第一蓋片層2通過熱壓封接、激光焊接、超聲焊接、粘接等方式密封固定。

其中，第一蓋片層2可以為光滑的平面板，采集通道13、樣品定量池11、第一毛細(xì)通道12和第二毛細(xì)通道14只設(shè)置在結(jié)構(gòu)層1內(nèi)，由第一蓋片層2覆蓋在結(jié)構(gòu)層1上，形成密封完整的采集通道13、樣品定量池11、第一毛細(xì)通道12和第二毛細(xì)通道14?；蛘?，第一蓋片層2和結(jié)構(gòu)層1內(nèi)均部分設(shè)置有采集通道13、樣品定量池11、第一毛細(xì)通道12和第二毛細(xì)通道14，第一蓋片層2和結(jié)構(gòu)層1組合在一起形成完整的采集通道13、樣品定量池11、第一毛細(xì)通道12和第二毛細(xì)通道14。或者采集通道13、樣品定量池11、第一毛細(xì)通道12和第二毛細(xì)通道14只設(shè)置在第一蓋片層2中，第一蓋片層2和結(jié)構(gòu)層1組合后形成完整的采集通道13、樣品定量池11、第一毛細(xì)通道12和第二毛細(xì)通道14。或者，采集通道13、樣品定量池11設(shè)置在結(jié)構(gòu)層1內(nèi)，第一毛細(xì)通道12和第二毛細(xì)通道14設(shè)置在第一蓋片層2內(nèi)，第一蓋片層2和結(jié)構(gòu)層1組合后形成完整的采集通道13、樣品定量池11、第一毛細(xì)通道12和第二毛細(xì)通道14。

芯體采用第一蓋片層2和結(jié)構(gòu)層1組合的分層結(jié)構(gòu)形式，可以方便加工內(nèi)部結(jié)構(gòu)。當(dāng)然，芯體也可以采用整體形式，通過注塑、3D打印等技術(shù)完成內(nèi)部結(jié)構(gòu)。

如圖9所示，在以上樣品采集芯片的基礎(chǔ)上，本實(shí)施例中的樣品采集芯片的漸縮角端靠近進(jìn)樣口16的兩側(cè)外周側(cè)面分別上設(shè)置有擋液凸起17。兩個擋液凸起17位于進(jìn)液口16的兩側(cè)，兩個擋液凸起17與漸縮角端的外周側(cè)面之間形成凹陷結(jié)構(gòu)。由于樣品采集芯片在采集液體樣本離心時，進(jìn)樣口16多余的樣本有可能沿著進(jìn)樣口16兩側(cè)甩出，甩出的樣本會污染環(huán)境或配套設(shè)備，如果樣本具有腐蝕性或生物安全性等則可能對操作者產(chǎn)生危害。為了避免樣品的潛在污染，本實(shí)施例中的樣品采集芯片在進(jìn)樣口16的兩側(cè)增設(shè)了兩個擋液凸起17，在進(jìn)行離心操作時，進(jìn)樣口17多余的樣品被兩個擋液凸起17擋在凹陷結(jié)構(gòu)內(nèi)，從而避免了多余樣品甩出，保護(hù)了離心裝置和操作人員。

如果芯體由第一蓋片層2和結(jié)構(gòu)層1組成，則結(jié)構(gòu)層1和第一蓋片層2上均設(shè)置有擋液凸起17。如果芯體為一整體結(jié)構(gòu)，則芯體的外周側(cè)面上設(shè)置有擋液凸起17。

如圖10-圖12所示，本實(shí)施例提供了另一種樣品采集芯片，芯體除了包括以上實(shí)施例提到的結(jié)構(gòu)層1和第一蓋片層2，還包括第二蓋片層3，第一蓋片層2密封覆蓋在結(jié)構(gòu)層1上，采集通道13、樣品定量池11、第一毛細(xì)通道12和第二毛細(xì)通道14由結(jié)構(gòu)層1和第一蓋片層2密封形成，第二蓋片層3設(shè)置在結(jié)構(gòu)層1背對第一蓋片層2的一側(cè)，結(jié)構(gòu)層1具有漸縮角端，進(jìn)樣口16設(shè)置在漸縮角端的外周端面上，漸縮角端靠近進(jìn)樣口16的兩側(cè)外周側(cè)面上設(shè)置有擋液凸起17，第二蓋片層3對應(yīng)兩個擋液凸起17之間部分的外周邊緣設(shè)置有向外延伸出結(jié)構(gòu)層1外周邊緣的擋片31，即第一蓋片層2和第二蓋片層3分別設(shè)置在結(jié)構(gòu)層1的上下兩面，且第二蓋片層3對應(yīng)擋液凸起17之間部分的面積大于結(jié)構(gòu)層1的面積，擋片31、兩個擋液凸起17和漸縮角端圍成一個簸箕形結(jié)構(gòu)，進(jìn)樣口16位于該簸箕形結(jié)構(gòu)內(nèi)。因此，當(dāng)進(jìn)行離心操作時，進(jìn)樣口16處多余的樣本被甩進(jìn)簸箕形結(jié)構(gòu)內(nèi)，進(jìn)一步防止了多余樣本甩出，能夠更好地保護(hù)離心設(shè)備和操作人員。

進(jìn)一步地，第二蓋片層3的材料與第一蓋片層2類似，通過熱壓封接、激光焊接、超聲焊接、膠粘等技術(shù)與結(jié)構(gòu)層1鍵合封裝，特別之處在于第二蓋片層3內(nèi)設(shè)置用于吸附殘留樣品的吸附材料，以水樣本為例進(jìn)行說明，吸附材料為吸水紙、棉花或海綿，優(yōu)選地設(shè)置在簸箕形結(jié)構(gòu)處，以吸附多余的樣本，更好地避免樣本甩出，保護(hù)離心設(shè)備和操作人員。

在本實(shí)施例中，第一毛細(xì)通道12、第二毛細(xì)通道14和排氣口15可部分或全部設(shè)置在第一蓋片層2或第二蓋片層3上。

本說明書中各個實(shí)施例采用遞進(jìn)的方式描述，每個實(shí)施例重點(diǎn)說明的都是與其他實(shí)施例的不同之處，各個實(shí)施例之間相同相似部分互相參見即可。

對所公開的實(shí)施例的上述說明，使本領(lǐng)域?qū)I(yè)技術(shù)人員能夠?qū)崿F(xiàn)或使用本發(fā)明。對這些實(shí)施例的多種修改對本領(lǐng)域的專業(yè)技術(shù)人員來說將是顯而易見的，本文中所定義的一般原理可以在不脫離本發(fā)明的精神或范圍的情況下，在其它實(shí)施例中實(shí)現(xiàn)。因此，本發(fā)明將不會被限制于本文所示的這些實(shí)施例，而是要符合與本文所公開的原理和新穎特點(diǎn)相一致的最寬的范圍。