微流控芯片及检测系统的制作方法

1.本技术属于细胞检测技术领域，更具体地说，是涉及一种微流控芯片及检测系统。


背景技术：

2.血流感染是比较严重的感染类型。血流感染可由真菌、细菌或病毒等病原体引起。血流感染是造成重症加强护理病房(icu)病人死亡的重要原因。真菌引起的血流感染称为侵袭性真菌病。细菌引起的血流感染按其严重程度分为菌血症、败血症、脓血症和毒血症。直接检测血液样本中病原微生物感染的方法有涂片镜检法、血液培养、(1,3)-β-d葡聚糖试验(g试验)和半乳甘露聚糖试验(gm试验)等方法。
3.目前，一种病原体的检测方式是将取自患者的样本通入微流控芯片，并驱动样本在微流控芯片中沿特定的流道流动，微流控芯片设置有供显微镜观察的视窗，样本可以从流道流入视窗，显微镜可以捕获视窗中流动的样本中病原体的图像，通过分析图像中的病原体信息可实现病原体的检测。
4.然而，显微镜的景深一般在几微米以内，当视窗中样本的厚度较大时，样本的成像会较模糊，为了使获取的图像较清晰，需要控制视窗的深度，使得视窗中样本的厚度较小，但视窗的深度较小时，样本中的团块容易堵塞视窗，影响检测系统的稳定性。


技术实现要素：

5.本技术实施例的目的在于提供一种微流控芯片及检测系统，以解决相关技术中存在的，现有的微流控芯片无法同时满足显微镜成像清晰并且视窗不易被样本中的团块堵塞两个关键要求的问题。
6.为实现上述目的，本技术实施例采用的技术方案是：
7.一方面，提供一种微流控芯片，包括基板，基板上开设有：
8.样本流道，样本流道的进液口用于通入样本；
9.鞘液流道，鞘液流道的进液口用于通入鞘液；
10.视窗，视窗的第一端分别与样本流道的出液口和鞘液流道的出液口连通，视窗的第二端供鞘液和样本流出；
11.其中，鞘液流道的出液口和样本流道的出液口沿基板的厚度方向布置。
12.在一个实施例中，样本流道包括相互连通的第一进料段和第一出料段，第一出料段沿基板厚度方向的尺寸小于第一进料段沿基板厚度方向的尺寸，第一进料段的进液口用于通入样本，第一出料段的出液口与视窗连通；鞘液流道包括相互连通的第二进料段和第二出料段，第二出料段沿基板厚度方向的尺寸小于第二进料段沿基板厚度方向的尺寸，第二进料段的进液口用于通入鞘液，第二出料段的出液口与视窗连通，第二出料段的出液口和第一出料段的出液口沿基板的厚度方向布置。
13.在一个实施例中，第二出料段包括垂直连通的第一连接段和第二连接段，第一连接段与第二进料段连通，第二连接段与第一出料段平行间隔设置，第二连接段的出液口与
视窗连通。
14.在一个实施例中，基板上还开设有介质流道，介质流道的进液口用于通入介质，介质流道的出液口位于样本流道的出液口背离鞘液流道的出液口一侧，视窗的第一端分别与样本流道的出液口、鞘液流道的出液口和介质流道的出液口连通。
15.在一个实施例中，介质流道包括相互连通的第三进料段和第三出料段，第三出料段沿基板厚度方向的尺寸小于第三进料段沿基板厚度方向的尺寸，第三进料段的进液口用于通入介质，第三出料段的出液口与视窗连通，第三出料段的出液口与样本流道的出液口沿基板的厚度方向布置。
16.在一个实施例中，第三出料段包括垂直连通的第三连接段和第四连接段，第三连接段与第三进料段连通，第四连接段与样本流道平行间隔设置，第四连接段的出液口与视窗连通。
17.在一个实施例中，基板上还开设有腔室，腔室的一端分别与样本流道的出液口和鞘液流道的出液口连通，腔室的另一端与视窗的第一端连通。
18.在一个实施例中，基板上还开设排料流道和排料口，排料流道的一端与视窗的第二端连通，排料流道的另一端与排料口连通。
19.在一个实施例中，视窗沿基板厚度方向的尺寸为40μm-50μm。
20.另一方面，提供一种检测系统，包括显微镜、相机和上述任一实施例提供的微流控芯片，显微镜的物镜朝向视窗，相机用于记录显微镜获取的图像。
21.本技术上述任一实施例提供的微流控芯片及检测系统至少具有以下有益效果：在基板上开设样本流道和鞘液流道，样本流道和鞘液流道分别与视窗的第一端连通，并且鞘液流道的出液口和样本流道的出液口沿基板的厚度方向布置。视窗的深度可以增加，使得样本中的团块不容易堵塞视窗。在检测的过程中，样本与鞘液一起流入视窗中，并且在流出视窗前，样本和鞘液会有较清晰的界面。在视窗中，样本的液层与鞘液的液层相互层叠，通过控制样本和鞘液各自在视窗中的体积可以使得样本在视窗中被鞘液限制在一个较薄的液层中，这样，样本在视窗中的厚度在显微镜的景深附近，使显微镜获取的图像较清晰。即本技术提供的微流控芯片可以同时满足显微镜成像清晰并且样本中的团块不易堵塞视窗，稳定性较高。
附图说明
22.为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或示范性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本技术的一些实施例，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，还可以根据这些附图获得其他的附图。
23.图1为本技术实施例提供的微流控芯片的结构示意图；
24.图2为图1所示微流控芯片在a处的局部放大示意图；
25.图3为本技术实施例提供的微流控芯片的流道的示意图；
26.图4为图3所示微流控芯片的流道在b处的局部放大示意图；
27.图5为本技术实施例提供的微流控芯片检测样本的示意图；
28.图6为本技术实施例提供的基板的爆炸图。
29.其中，图中各附图主要标记：
30.1、基板；11、基片；12、覆片；
31.2、样本流道；21、第一进料段；22、第一出料段；23、样本入口；
32.3、鞘液流道；31、第二进料段；32、第二出料段；321、第一连接段；322、第二连接段；33、鞘液入口；
33.4、视窗；
34.5、介质流道；51、第三进料段；52、第三出料段；521、第三连接段；522、第四连接段；53、介质入口；
35.6、腔室；
36.7、排料流道；
37.8、排料口。
具体实施方式
38.为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。
39.需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。
40.此外，术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”、“第三”、“第四”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。“若干”的含义是一个或一个以上，除非另有明确具体的限定。
41.在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“长度”、“宽度”、“深度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
42.在本技术的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
43.在整个说明书中参考“一个实施例”或“实施例”意味着结合实施例描述的特定特征，结构或特性包括在本技术的至少一个实施例中。因此，“在一个实施例中”或“在一些实施例中”的短语出现在整个说明书的各个地方，并非所有的指代都是相同的实施例。此外，在一个或多个实施例中，可以以任何合适的方式组合特定的特征，结构或特性。
44.正如背景技术中所记载的，现有技术中，为了使获取的图像较清晰，需要将视窗的
深度设置较小，但视窗的深度设置较小后，样本中的团块(凝块，皮屑，微尘，管道中的微塑料等)容易将视窗堵塞，影响检测系统的稳定性。
45.为了解决上述问题，本技术实施例提供了一种微流控芯片，使得显微镜获取的图像较清晰并且样本中的团块不易堵塞视窗。请参阅图1-图4，该微流控芯片包括基板1，在基板1上开设样本流道2、鞘液流道3以及视窗4。样本流道2的进液口用于通入样本，鞘液流道3的进液口用于通入鞘液。视窗4的第一端分别与样本流道2的出液口和鞘液流道3的出液口连通，视窗4的第二端供鞘液和样本流出。其中，鞘液流道3的出液口和样本流道2的出液口沿基板1的厚度方向布置。
46.在本技术实施例中，在基板1上开设样本流道2和鞘液流道3，样本流道2和鞘液流道3分别与视窗4的第一端连通，并且鞘液流道3的出液口和样本流道2的出液口沿基板1的厚度方向布置。视窗4的深度可以增加，使得样本中的团块不容易堵塞视窗4。在检测的过程中，如图5所示，样本与鞘液一起流入视窗4中，并且在流出视窗4前，样本和鞘液会有较清晰的界面。在视窗4中，样本的液层与鞘液的液层相互层叠，通过控制样本和鞘液各自在视窗4中的体积可以使得样本在视窗4中被鞘液限制在一个较薄的液层中，这样，样本在视窗4中的厚度在显微镜的景深附近，使显微镜获取的图像较清晰。即本技术提供的微流控芯片可以同时满足显微镜成像清晰并且样本中的团块不易堵塞视窗4，稳定性较高。
47.示例性的，可以通过控制样本在样本流道2中的流速以及鞘液在鞘液流道3中的流速来控制样本和鞘液各自在视窗4中的体积。或者，样本以一定流速在样本流道2中流动，鞘液以相同流速在鞘液流道3中流动，可以通过设置样本流道2的尺寸和鞘液流道3的尺寸来控制样本和鞘液各自在视窗4中的体积，在此不做唯一限定。
48.可以理解的，基板1可以使用硅、玻璃或者透明的高分子聚合物制成，其形状可以为圆形或方形等适合形状，在此不做唯一限定。示例性的，可以在基板1上开设样本入口23，该样本入口23可以为开设在基板1上的孔位，样本入口23与样本流道2的进液口连通，样本入口23可以与注射泵连通，通过注射泵向样本流道2中注入样本。还可以在基板1上开设鞘液入口33，鞘液入口33的结构可以与样本入口23的结构相同，鞘液入口33与鞘液流道3的进液口连通，鞘液入口33可以与另一注射泵连通，通过该注射泵向鞘液流道3中注入鞘液。其中，可以使用缓冲液作为鞘液。
49.视窗4可以为分别与样本流道2和鞘液流道3相连通的通道，由于鞘液流道3的出液口和样本流道2的出液口沿基板1的厚度方向布置，从而，鞘液和样本也层叠的在视窗4中流动。示例性的，可以控制样本和鞘液在视窗4中的体积比为3:5。
50.进一步的，当显微镜的目镜位于微流控芯片的上方时，样本流道2的出液口位于鞘液流道3的出液口上方，使得在视窗4中样本的液层位于鞘液的液层上方，便于显微镜获取样本的图像。
51.在一种可能的实现方式中，如图1和图6所示，基板1包括多个层叠布置的基片11，各基片11上相应开设有孔位，当多个基片11叠放后，各基片11上的孔位形成样本流道2、鞘液流道3以及视窗4。基板1还包括盖设在多个基片11朝向显微镜物镜一侧的覆片12，相应的注射泵可以与样本入口23和鞘液入口33远离显微镜物镜的一端连接。
52.在一个实施例中，请参阅图1-图4，作为本技术实施例提供的微流控芯片的一种具体实施方式，样本流道2包括相互连通的第一进料段21和第一出料段22，第一出料段22沿基
板1厚度方向的尺寸小于第一进料段21沿基板1厚度方向的尺寸。第一进料段21的进液口用于通入样本，第一出料段22的出液口与视窗4连通。鞘液流道3包括相互连通的第二进料段31和第二出料段32，第二出料段32沿基板1厚度方向的尺寸小于第二进料段31沿基板1厚度方向的尺寸。第二进料段31的进液口用于通入鞘液，第二出料段32的出液口与视窗4连通，第二出料段32的出液口和第一出料段22的出液口沿基板1的厚度方向布置。
53.示例性的，第一出料段22和第二出料段32可以分别形成为扁平状通道，本领域技术人员可以根据实际需要分别设置第一进料段21、第一出料段22、第二进料段31和第二出料段32各自的在基板1厚度方向的尺寸，在此不做唯一限定。图2和图4示出了，第二出料段32的部分可以与第一出料段22相互平行且间隔布置。
54.本实施例中，样本通过样本流道2的第一出料段22流入视窗4，鞘液通过鞘液流道3的第二出料段32流入视窗4，使得样本流道2和鞘液流道3不会在基板1的厚度方向占用较多的空间，也即是说，上述设置便于降低基板1的厚度，有利于降低微流控芯片的生产成本。
55.在一个具体的实施例中，请参阅图1-图4，作为本技术实施例提供的微流控芯片的一种具体实施方式，第二出料段32包括垂直连通的第一连接段321和第二连接段322，第一连接段321与第二进料段31连通，第二连接段322与第一出料段22平行间隔设置，第二连接段322的出液口与视窗4连通。
56.图2和图4示出了，第二出料段32形成为近似的“l”型结构，该“l”型结构的一边为第一连接段321，该”l”型结构的另一边为第二连接段322。
57.上述设置，通过设置第一连接段321的长度便于使样本流道2的进液口和鞘液流道3的进液口在基板1上间隔开，从而便于分别使用注射泵向样本流道2中通入样本，以及使用另一注射泵向鞘液流道3中通入鞘液，保证两个注射泵之间不会发生干涉。
58.在一个实施例中，请参阅图1-图4，作为本技术实施例提供的微流控芯片的一种具体实施方式，基板1上还开设有介质流道5，介质流道5的进液口用于通入介质，介质流道5的出液口位于样本流道2的出液口背离鞘液流道3的出液口一侧，视窗4的第一端分别与样本流道2的出液口、鞘液流道3的出液口和介质流道5的出液口连通。
59.示例性的，还可以在基板1上开设介质入口53，即可以在基板1上开设孔位作为介质入口53，介质入口53可以与一个注射泵连通，通过该注射泵可以向介质流道5中通入介质。值得一提的是，介质流道5中通入的介质为光疏介质，例如香柏油，该介质不会融于样本。可以理解的，样本流道2的出液口位于介质流道5的出液口和鞘液流道3的出液口之间，在检测的过程中，介质、样本和鞘液一起流入视窗4，并且样本位于介质和鞘液之间。需要说明的是，微流控芯片在使用的过程中，在视窗4中，介质的液层位于样本的液层朝向显微镜的物镜一侧，鞘液的液层位于样本的液层背离显微镜的物镜一侧。示例性地，介质、样本和鞘液在视窗4中的体积比为5:3:5。
60.可以理解的，显微镜一般使用油镜作为物镜以获取样本中病原体的图像，油镜在使用的过程中，需要在微流控芯片朝向油镜一侧的表面设置一层光疏介质例如香柏油。然而，光线经过介质与样本之间基板1的材料后会发生折射，导致显微镜的焦距发生改变，使得显微镜获取样本中病原体的图像不够清晰。本实施例中，通过上述设置，使得视窗4与油镜之间基板1的部分位于两层介质之间，其中，两层介质的成分相同，光线以一个方向射入，再依次经过一层介质、视窗4与油镜之间基板1的部分以及另一层介质后以平行于该方向的
方向射出，保证显微镜的焦距不会发生改变，进而保证显微镜获取样本中病原体的图像的清晰度。
61.在一个具体的实施例中，请参阅图1-图4，作为本技术实施例提供的微流控芯片的一种具体实施方式，介质流道5包括相互连通的第三进料段51和第三出料段52，第三出料段52沿基板1厚度方向的尺寸小于第三进料段51沿基板1厚度方向的尺寸。第三进料段51的进液口用于通入介质，第三出料段52的出液口与视窗4连通。第三出料段52的出液口与样本流道2的出液口沿基板1的厚度方向布置。
62.其中，第三出料段52形成为扁平状通道，其可以与样本通道的第一出料段22平行间隔布置。本领域技术人员可以根据实际需要设置第三进料段51和第三出料段52各自在基板1厚度方向的尺寸，在此不做唯一限定。
63.本实施例中，介质通过第三出料段52流入视窗4，在介质流道5的出液口和样本流道2的出液口沿基板1的厚度方向布置时，介质流道5和样本流道2不会在基板1的厚度方向占用较多的空间，便于降低基板1的厚度，有利于降低微流控芯片的生产成本。
64.在一个更加具体的实施例中，请参阅图1-图4，作为本技术实施例提供的微流控芯片的一种具体实施方式，第三出料段52包括垂直连通的第三连接段521和第四连接段522，第三连接段521与第三进料段51连通，第四连接段522与样本流道2平行间隔设置，第四连接段522的出液口与视窗4连通。
65.可以理解的，第三出料段52形成为近似的“l”型结构，该“l”型结构的一边为第三连接段521，该“l”型结构的另一边为第四连接段522。图1-图4示出了，介质流道5的第三连接段521和鞘液流道3的第一连接段321分别沿样本流道2的相对两侧延伸。通过设置第三连接段521的长度，可以使得介质流道5的进液口和样本流道2的进液口在基板1上间隔开，便于使用注射泵向样本流道2中通入样本以及使用另一注射泵向介质流道5中通入介质，保证两个注射泵之间不会发生干涉。
66.在一个实施例中，请参阅图1-图4，作为本技术实施例提供的微流控芯片的一种具体实施方式，基板1上还开设有腔室6，腔室6的一端分别与样本流道2的出液口和鞘液流道3的出液口连通，腔室6的另一端与视窗4的第一端连通。当基板1上开设有介质流道5时，介质流道5、样本流道2和鞘液流道3均与腔室6连通。通过设置腔室6，可以在视窗4和样本流道2以及鞘液流道3之间形成过渡，便于样本和鞘液流入视窗4。
67.在一个实施例中，请参阅图1-图4，作为本技术实施例提供的微流控芯片的一种具体实施方式，基板1上还开设排料流道7和排料口8，排料流道7的一端与视窗4的第二端连通，排料流道7的另一端与排料口8连通。
68.示例性的，排料口8可以为开设在基板1上的孔位，该孔位通过排料流道7与视窗4的第二端连通。其中，排料口8可以连通液体回收设备，鞘液、样本以及介质可以经由排料流道7和排料口8流入液体回收设备进行回收。
69.在一个实施例中，作为本技术实施例提供的微流控芯片的一种具体实施方式，视窗4沿基板1厚度方向的尺寸为40μm-50μm。
70.本实施例中，将视窗4沿基板1厚度方向的尺寸设置为不小于40μm，可以避免样本中的团块堵塞视窗4，若视窗4沿基板1厚度方向的尺寸小于40μm时，样本中的团块容易堵塞视窗4。同时，视窗4沿基板1厚度方向的尺寸不超过50μm，可以避免样本和鞘液以一定比例
在视窗4中流动时，样本的液层厚度较厚，保证显微镜获取的图像较清晰，若视窗4沿基板1厚度方向的尺寸大于50μm，样本在视窗4中的液层较厚，会导致显微镜获取的图像较模糊。
71.在上述实施例的基础上，本技术还提供一种检测系统，该检测系统包括显微镜、相机和上述任一实施例提供的微流控芯片，显微镜的物镜朝向视窗4，相机用于记录显微镜获取的图像。示例性的，显微镜上设置有用于安装相机的接口，使得相机可以拍摄显微镜获取的图像。
72.检测系统在工作的过程中，通过显微镜获取样本中病原体的图像，利用相机拍摄显微镜获取的图像，分析相机拍摄的图像中的病原体信息可以实现病原体的检测。其中，本实施例中的相机可以为高速相机，以保证相机拍摄图像的速度。
73.此结构，采用上述微流控芯片的检测系统，由于视窗4的深度较大，样本中的团块不容易堵塞视窗4，此外，在视窗4中鞘液将样本限制在一个较薄的液层中，使得样本在视窗4中的厚度在显微镜的景深附近，以使显微镜获取的图像较清晰。
74.以上仅为本技术的可选实施例而已，并不用以限制本技术，凡在本技术的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本技术的保护范围之内。