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Abaxis Piccolo 芯片的内部结构

  • 详细信息

Abaxis Piccolo 芯片的内部结构

1 芯片的整体结构

从整体结构上来讲,Piccolo 圆盘芯片主要分为三层:从上到下分别是,顶层,中间层,基底层。如下图所示。

其中顶层的主要作用是保护中间层,避免中间层上光学检测部位被手指接触或其他情况造成污染,其还提供条形码,用于测试仪器读取本圆盘芯片的基本信息;中间层主要起密封作用,将基底层上各种腔室结构和微通道进行密封;基底层是最主要的结构,里面有各种精巧设计的腔室结构,比如定量池,混合池,废液池等单元。



图 2.1 圆盘芯片的整体结构
(焜哥注:图中 Diluent Container 标注有误,此图标注部位是进样池,正确的应
该是中间层和基底层之间的位于中心部位的小容器)


据文献(Centrifugation and capillarity integrated into a multiple analyte whole blood analyser)报道,该三层结构均由注塑成型方法制备,且通过超声焊接的方式封合,其中中间层和基底层的材料为 PMMA,而顶层材料为 ABS 塑料。整个圆盘芯片的直径为 8cm,高度为 2cm。如下图为芯片实物图。

目前,Abaxis 已经授权两家制造商(C, Brewer & Co.和 Nypro, Inc)为其制造该圆盘芯片,在芯片注塑完成后再将冷冻干燥的试剂球预装到芯片不同部位,最后用超声焊接的方式封合。


图 2.2 圆盘芯片的整体实物结构图。


Abaxis Piccolo 测试仪器内部包含有离心部件,光学系统(由氙气闪光灯,能读取9种波长的光线分隔器/检测器等组成),一个 16 位模数转换器,两个微控制器,一个温控组件(控制温度为 37±1℃)组成。

2 芯片的基底层结构

芯片中最重要的结构是基底层,该层中包含有流体运动,试剂混合等各种功能单元,如下图展示了芯片基底层结构和各个功能单元


图 2.3 圆盘芯片的基底层结构图。


该圆盘芯片上的各部分功能单元主要有:


1,预装稀释液容器:在圆盘中心部位包含有液体状稀释液容器,在芯片封装时其内部装填的体积为 475uL,在正常保存下(8℃)稀释液挥发扩散造成的损失少于 5uL/年。该稀释液容器也是采用注塑成型来制备,材料为高密度聚乙烯塑料,容器被向上翻折的铝箔纸热密封。在使用时,仪器通过中心柱进入到圆盘中心部位并挤压该铝箔,促使铝箔撕裂释放出内部稀释液。

2,血样进样池:用户注入的待测血样通过进样孔进入到进样池中,该池末端有两个箭头组成的提示线,表示样品体积,如下图所示。该圆盘可以接收的样品体积为 90uL 至 120uL 之间。

图 2.4 加入血样后的圆盘芯片示例。


3,血浆定量池,血样质控池,废液池:在定量阶段,血样进入到定量池后,多余的血样进入血样质控池,再多余的进入废液池。且离心后血球和血浆的分离也是发生在血浆定量池中。

4,稀释液定量池,四个质控池:释放后的稀释液会通过过渡池进入到稀释液定量池,多余的稀释液会通过微通道进入到四个质控池,再多余的进入废液池,在四个质控池中会发生质控反应。

5,混合池,虹吸阀门:定量后的稀释液会通过稀释液定量池末端的虹吸阀门全部(体积为 356.25uL)进入混合池,而离心分离后的血浆会通过血浆定量池中部的虹吸阀门部分(体积为 18.75uL)进入到混合池,两者在此处发生混合。

6,分取通道,检测池:稀释后血浆通过虹吸阀门进入到分取通道,然后一一进入到各个检测池,多余的液体进入到最后的质控池。在各检测池中,冻干试剂球发生复溶后与血浆中各组分发生生化反应,整个圆盘芯片包括有 21 个检测池。

7,冻干试剂球:在圆盘周围的检测池中预装有各种不同的干燥试剂球。Abaxis 使用 Orbos 分隔冻干过程(Orbos Discrete Lyophilization Process)将液体状的生化试剂转变为固体状粉剂。该冻干过程可以确保形成的冻干球内具有精确定量的活性化学组分。

该 Orbos 分隔冻干过程主要包含两个步骤:一,试剂成球:将一滴液体试剂通过低温急速冻干成固体球,二,冷冻干燥:将该固体球中的水分通过冷冻干燥去除。

通过这种技术获取的试剂球在干燥形式下很稳定,且在液体环境下可以快速溶解。据报道,该 Orbos 冻干技术已经被授权用于 BioMerieux, Cepheid, GE Healthcare 等公司的产品中。

图 2.5 Orbos 分隔冻干过程制备的试剂球。

(关于本部分提到的芯片内部的检测流程,请参考第三部分:Abaxis Piccolo 芯片的检测流程,关于芯片内部的质控方法,请参考第四部分:Abaxis Piccolo 芯片的质控机制。)




文章来源:微流控解密公众号


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