CN106119085B - 一种实时荧光pcr混合微流道芯片 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种实时荧光PCR混合微流道芯片，包括：加样塞、密封膜、微流道混合部分和注射部分，其中：加样塞嵌入到微流道混合部分，在微流道混合部分注入样本后密封，并作为气源接入口；密封膜覆盖在微流道混合部分上表面；微流道混合部分预留酶、缓冲液和PCR探针液体，用于样本与酶、缓冲液的混合、定量控制并驱动到注射部分，将PCR探针液体驱动到注射部分；注射部分将混合溶液、PCR探针液体注射到下方的PCR反应槽内。本发明操作方便，只需将样所述芯片即实现实时荧光PCR操作的前期混合和探针注入，大大提高了操作效率，减少了操作流程，降低人员操作的工作量，具有广泛推广意义。

Description

一种实时荧光PCR混合微流道芯片

技术领域

本发明涉及医疗设备领域，具体地，涉及一种实时荧光PCR混合微流道芯片。

背景技术

目前对于核算类检测大多使用实时荧光PCR方法，常规的检测都包含多个位点，对每一个位点都需要操作人员将完成了核算提取的样本与酶、缓冲液混合后定量添加到96孔板的一个孔位，然后将PCR探针添加到同一个96孔板的孔位，全部过程手动处理，尤其对多位点的检测，操作繁复，出错几率大，还没有一种简便的方法实现。

经检索，公开号为CN1804043A，申请号为CN200510011180.4的中国发明专利，该发明公开一种聚合酶链式反应芯片微系统，包括用于DNA扩增的聚合酶链式反应(PCR)芯片和热循环系统，聚合酶链式反应芯片包含衬底芯片和芯片封盖，芯片上有进液口、出液口、流道和几个至上千个反应池，进、出液口通过流道和每一个反应池连接；热循环系统包括微加热器、微传感器和控温系统，微加热器和微传感器制备在衬底芯片或芯片封盖上。

但是上述专利存在以下不足：不能解决聚合酶链式反应前，实现核酸提纯样本与缓冲液、酶的混合和定量问题，也不能解决定量混合液与探针试剂的混合问题。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种实时荧光PCR混合微流道芯片，操作者只需将样本注入微流道芯片即可实现实时荧光PCR操作的前期混合和探针注入，大大提高了操作效率，减少了操作流程，降低人员操作的工作量。

为实现以上目的，本发明提供一种实时荧光PCR混合微流道芯片，包括：加样塞、密封膜、微流道混合部分和注射部分，其中：

所述加样塞嵌入到微流道混合部分，可以掀开和关闭；

所述密封膜覆盖在微流道混合部分的上表面，用于对微流道混合部分上表面的微流道进行密封；

所述微流道混合部分预留有酶、缓冲液和PCR探针液体，用于将通过加样塞注入的样本与预留的酶和缓冲液混合，定量控制并驱动到注射部分，用于将预留的PCR探针液体驱动到注射部分；

所述注射部分用于将微流道混合部分驱动来的定量样本、酶和缓冲液的混合溶液注射到PCR反应槽内，用于将微流道混合部分驱动来的PCR探针液体注射到PCR反应槽内的同一位置。

优选地，所述PCR反应槽包括但不限于96孔板和384孔板。

优选地，所述加样塞，包括：加样塞上盖、加样塞本体；其中：

所述加样塞上盖用于密闭加样塞本体上的微流道气路，并在加样塞上盖上设置有第一气嘴，用于注入压力气体；

所述加样塞本体用于密闭注入到微流道混合部分的样本液体。

更优选地，所述加样塞本体，包括：微流道气路、第一气嘴注入口和第二气嘴：其中：

所述微流道气路用于接收加样塞上盖的第一气嘴注入的压力气体，并传递给第一气嘴注入口，将气体施加到微流道混合部分，作为动力源，实现样本与预留的酶和缓冲液的混合、定量和注射；

所述第二气嘴用于注入压力气体给微流道混合部分，作为动力源，实现PCR探针液体的注射。

更优选地，所述加样塞上盖和加样塞本体采用具有韧性的橡胶材质制成。

优选地，所述微流道混合部分，包括：预留缓冲液腔体、预留酶腔体、样本注入腔体、第一气压接口、第二气压接口、混合微流道、定量槽、废液槽、预留PCR探针腔、混合液体输出微流道和PCR探针输出微流道；其中：

所述预留缓冲液腔体内预封有定量的缓冲液，并在预留缓冲液腔体的底部设有一输出口，用于后期混合、定量和注射；

所述预留酶腔体内预封定量的的酶，并在预留酶腔体的底部设有一输出口，用于后期混合、定量和注射；

所述样本注入腔体为50ul-300ul容量的腔体；进行微流道芯片处理前，对样本注入腔体内加入样本，然后通过加样塞对样本密闭，并在样本注入腔体的底部设有一输出口，用于后期混合、定量和注射；

所述第一气压接口连接第一气嘴注入口，用于将通过第一气嘴注入的压力气体施加到预留缓冲液腔体、预留酶腔体和样本注入腔体，在压力气体的作用下将三种液体注入混合微流道；

所述第二气压接口连接第二气嘴，用于将第二气嘴注入的压力气体施加到预留PCR探针腔，实现注射功能；

所述混合微流道，用于将第一气压接口注入的压力气体做为动力源，将样本液体、缓冲液和酶流过混合微流道，通过混合微流道实现三种液体的均匀混合效果，然后将均匀混合的液体输出到定量槽；

所述定量槽为小于样本注入腔体容量的腔体，混合微流道输出的混合液体依次流入定量槽后，每个定量槽内包含定量的混合液体并在第一气压接口注入的压力气体动力下注入到混合液体输出微流道，多余的混合液体流入到废液槽存放；

所述混合液体输出微流道接收到定量槽的定量混合液体后，在第一气压接口注入的压力气体动力下，将定量混合液体注入到注射部分；

所述预留PCR探针腔内预封有定量的PCR探针试剂，在第二气压接口注入的压力气体动力下，将定量PCR探针试剂注入到PCR探针输出微流道；

所述PCR探针输出微流道接收到定量PCR探针试剂液体后，在第二气压接口注入的压力气体动力下，将定量PCR探针试剂注入到注射部分。

更优选地，所述混合液体输出微流道和PCR探针输出微流道为直线型流道输出，或者为S型流道输出以增加流体的阻力。

更优选地，所述定量槽至少包含1个腔体，且定量槽的腔体数量和预留PCR探针腔的数量相同。

更优选地，每个所述定量槽对应配备一个混合液体输出微流道。

更优选地，每个所述预留PCR探针腔对应配备一个PCR探针输出微流道。

优选地，所述注射部分，包括：混合液注射嘴和探针注射嘴；其中：

所述混合液注射嘴用于接收微流道混合部分的混合液体输出微流道输出的定量混合液体，并在第一气压接口注入的压力气体动力下将定量混合液体注射到下方的孔板的孔位内；

所述探针注射嘴用于接收微流道混合部分的PCR探针输出微流道输出的定量PCR探针试剂液体，并在第二气压接口注入的压力气体动力下将定量PCR探针试剂液体注射到下方的PCR反应槽内。

所述混合液注射嘴注射的定量混合液体到PCR反应槽内的位置和所述探针注射嘴注射的定量PCR探针试剂液体到PCR反应槽内的同一位置。

更优选地，所述混合液注射嘴的数量和探针注射嘴的数量相同。

更优选地，所述混合液注射嘴的数量和微流道混合部分的定量槽的数量相同。

与现有技术相比，本发明具有以下的有益效果：

本发明只需将样本注入微流道芯片即可实现实时荧光PCR操作的前期混合和探针注入，大大提高了操作效率，减少了操作流程，降低人员操作的工作量。本发明具有很好的操作性和通用性，具有广泛推广意义。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1(a)为本发明一优选实施例的结构爆炸图；

图1(b)为本发明一优选实施例的结构整体示意图；

图1(c)为本发明一优选实施例的正视图；

图1(d)为本发明一优选实施例的俯视图；

图1(e)为本发明一优选实施例的仰视图；

图1(f)为本发明一优选实施例的后视图；

图中：1-加样塞，2-密封膜，3-微流道混合部分，4-注射部分；

图2为本发明一优选实施例的加样塞示意图；

图中：101-加样塞上盖，102-加样塞本体，103-气嘴，104-微流道气路，105-气嘴，106-气嘴注入口；

图3(a)为本发明一优选实施例的掀开加样塞注入样本工作示意图；

图3(b)为本发明一优选实施例的盖上加样塞注入气压工作示意图；

图4(a)、图4(b)为本发明一优选实施例的微流道混合部分示意图；

图中：301-预留缓冲液腔体，302-预留酶腔体，303-样本注入腔体，304-气压接口，305-气压接口，306-定量槽，307-废液槽，308-预留PCR探针腔，309-混合微流道，310-混合液体输出微流道，311-PCR探针输出微流道；

图5(a)为本发明一优选实施例的微流道混合部分的Z型混合微流道工作示意图；

图5(b)为本发明一优选实施例的微流道混合部分的S型混合微流道工作示意图；

图6为本发明一优选实施例的注射部分示意图；

图中：401-混合液注射嘴，402-探针注射嘴。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1(a)-图1(f)所示，一种实时荧光PCR混合微流道芯片，包括：加样塞1、密封膜2、微流道混合部分3和注射部分4，其中：

所述加样塞1嵌入到微流道混合部分3，可以掀开和关闭，在微流道混合部分3注入样本后对加样塞1进行密封，并且加样塞1作为气源接入口，将气压作为动力源实现微流道混合部分3内的样本、酶、缓冲液以及PCR探针液体的处理；

所述密封膜2覆盖在微流道混合部分3的上表面，用于对微流道混合部分3上表面的微流道进行密封；

所述微流道混合部分3内预留有酶、缓冲液和PCR探针液体，所述微流道混合部分3与所述加样塞1和所述注射部分4连通，首先进行样本与预留的酶和缓冲液的混合、定量控制然后驱动到注射部分4，最后将预留的PCR探针液体驱动到注射部分4；

所述注射部分4与所述所述微流道混合部分3连通，首先将驱动来的定量样本、酶和缓冲液的混合溶液注射到的PCR反应槽内，然后将驱动来的PCR探针液体注射到下方的PCR反应槽的同一个位置。

所述PCR反应槽包括但不限于96孔板和384孔板，可以根据实际需要进行选择。

如图2所示，在一优选实施例中，所述加样塞1包括：加样塞上盖101和加样塞本体102，其中：

所述加样塞上盖101用于密闭加样塞本体102上的微流道气路；加样塞上盖101上包含有气嘴103，用于注入具有一定压力的气体；

所述加样塞本体102用于密闭注入的到微流道混合部分3的样本液体；加样塞本体102包括微流道气路104、气嘴注入口106和气嘴105，微流道气路104接收加样塞上盖101的气嘴103注入的具有一定压力的气体并传递给所述气嘴注入口106，将气体施加到微流道混合部分3，作为动力源，实现样本与预留的酶和缓冲液的混合、定量和注射；气嘴105用于注入具有一定压力的气体给微流道混合部分3，作为动力源，实现PCR探针液体的注射。

作为优选的实施方式，所述加样塞上盖101和加样塞本体102采用具有一定韧性的橡胶材质制成。

如图3(a)所示，操作人员操作前，将加样塞1掀开，露出微流道混合部分3的样本注入腔体303(如图4(a)所示)，添加完成了核算提取的样本到样本注入腔体303。

如图3(b)所示，完成样本加样后，盖上加样塞1，将微流道混合部分3的样本注入腔体303密封；对气嘴103施加气压实现样本液体、缓冲液和酶的混合、定量和注射；之后对气嘴105施加气压实现PCR探针试剂的注射。

如图4(a)、图4(b)所示，在一优选实施例中，所述微流道混合部分3包括：预留缓冲液腔体301、预留酶腔体302、样本注入腔体303、气压接口305、气压接口304、混合微流道309、定量槽306、废液槽307、预留PCR探针腔308、混合液体输出微流道310和PCR探针输出微流道311，其中：

所述预留缓冲液腔体301用于预封一定容量的缓冲液，并在预留缓冲液腔体301的底部设有一个输出口，用于后期混合、定量和注射；

所述预留酶腔体302用于预封一定容量的酶，并在预留酶腔体302的底部设有一个输出口，用于后期混合、定量和注射；

所述样本注入腔体303为具有一定容量的腔体，用于进行微流道芯片处理前对注入腔体内加入样本，然后将加样塞1对样本密闭；样本注入腔体303的底部设有一个输出口，用于后期混合、定量和注射；

所述气压接口305连接气嘴注入口106，用于将气嘴103注入的气体施加到预留缓冲液腔体301、预留酶腔体302和样本注入腔体303，实现混合、定量和注射功能；

所述气压接口304连接气嘴105，用于将气嘴105注入的气体施加到预留PCR探针腔308，实现注射功能；

所述混合微流道309，用于将气压接口305注入的具有一定气压的气体做为动力源，将样本液体、缓冲液和酶流过混合微流道309，通过混合微流道309实现三种液体的均匀混合效果，然后将均匀混合的液体输出到定量槽306；

所述定量槽306为多个具有固定容量的腔体，接收混合微流道309输出的混合液体后，依次流入多个定量槽306后，每个定量槽306内包含了定量的混合液体，最后在气压接口305注入的气体动力下注入到混合液体输出微流道310；多余的混合液体流入到废液槽307；

所述混合液体输出微流道310接收到定量槽306的混合液体后，在气压接口305注入的气体动力下注入到注射部分4的混合液注射嘴401(如图6所示)；

所示废液槽307用于存放经过定量槽306后的多余混合液体；

所述预留PCR探针腔308内预封定量的PCR探针试剂，在气压接口304注入的具有一定气压气体的作用下，注入到PCR探针输出微流道311；

所述PCR探针输出微流道311接收到预留PCR探针腔308的PCR探针试剂液体后，在气压接口304注入的气体动力下注入到注射部分4的探针注射嘴402(如图6所示)。

作为优选的实施方式，所述定量槽306至少包含1个腔体，且定量槽306腔体的数量和预留PCR探针腔308的数量相同，同时每个定量槽306对应配备一个混合液体输出微流道310；每个预留PCR探针腔308对应配备一个PCR探针输出微流道311。

作为优选的实施方式，所述混合液体输出微流道310和PCR探针输出微流道311可以是直线型流道输出，也可以是S型流道输出用于增加流体的阻力。

作为优选的实施方式，所述混合微流道309采用如图5(a)所示的Z型混合微流道309，或者采用如图5(b)所示的S型混合微流道309，以实现不同粘稠度的液体的充分混合。

如图6所示，在一优选实施例中，所述注射部分4包括混合液注射嘴401和探针注射嘴402，其中：

所述混合液注射嘴401接收到微流道混合部分3的混合液体输出微流道310输出的混合液体，在气压接口305注入的气体动力下注射到下方的孔板的孔位内；

所述探针注射嘴402接收到微流道混合部分3的PCR探针输出微流道311输出的PCR探针试剂液体，在气压接口304的气体动力下注射到下方的孔板的孔位内。

作为优选的实施方式，所述混合液注射嘴401注射的定量混合液到孔板的孔位和所述探针注射嘴402注射的PCR探针试剂液体到孔板的孔位为同一个孔位。

作为优选的实施方式，所述混合液注射嘴401的数量和探针注射嘴402相同，且混合液注射嘴401的数量和微流道混合部分3的定量槽306的数量相同。

本发明结构简单、操作方便，操作者只需将样本注入微流道芯片即可实现实时荧光PCR操作的前期混合和探针注入，大大提高了操作效率，减少了操作流程，降低人员操作的工作量。本发明具有很好的操作性和通用性，具有广泛推广意义。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。

Claims (9)

1.一种实时荧光PCR混合微流道芯片，其特征在于包括：加样塞、密封膜、微流道混合部分和注射部分，其中：

所述加样塞嵌入到微流道混合部分，能掀开和关闭；

所述密封膜覆盖在微流道混合部分的上表面，用于对微流道混合部分上表面的微流道进行密封；

所述微流道混合部分预留有酶、缓冲液和PCR探针液体，用于将通过加样塞注入的样本与预留的酶和缓冲液混合，定量控制并驱动到注射部分，用于将预留的PCR探针液体驱动到注射部分；

所述注射部分用于将微流道混合部分驱动来的定量样本、酶和缓冲液的混合溶液注射到PCR反应槽内，用于将微流道混合部分驱动来的PCR探针液体注射到PCR反应槽内的同一位置；

所述微流道混合部分，包括：预留缓冲液腔体、预留酶腔体、样本注入腔体、第一气压接口、第二气压接口、混合微流道、定量槽、废液槽、预留PCR探针腔、混合液体输出微流道和PCR探针输出微流道；其中：

所述预留缓冲液腔体内预封有定量的缓冲液；所述预留酶腔体内预封定量的酶；所述样本注入腔体用于注入样本；所述预留缓冲液腔体、预留酶腔体、样本注入腔体的底部均设有一输出口，用于后期混合、定量和注射；

所述第一气压接口连接第一气嘴注入口，用于将第一气嘴注入的压力气体施加到预留缓冲液腔体、预留酶腔体和样本注入腔体，在压力气体的作用下将三种液体注入混合微流道；

所述第二气压接口连接第二气嘴，用于将第二气嘴注入的压力气体施加到预留PCR探针腔，实现注射功能；

所述混合微流道，以第一气压接口注入的压力气体作为动力源，将样本液体、缓冲液和酶流过混合微流道，通过混合微流道实现三种液体的均匀混合效果，然后将均匀混合的液体输出到定量槽；

所述定量槽，用于流入所述混合微流道输出的混合液体，每个定量槽内包含定量的混合液体并在第一气压接口注入的压力气体动力下注入到混合液体输出微流道，多余的混合液体流入到废液槽存放；

所述混合液体输出微流道接收到定量槽的定量混合液体后，在第一气压接口注入的压力气体动力下，将定量混合液体注入到注射部分；

所述预留PCR探针腔内预封有定量的PCR探针试剂，在第二气压接口注入的压力气体动力下，将定量PCR探针试剂注入到PCR探针输出微流道；

所述PCR探针输出微流道接收到定量PCR探针试剂液体后，在第二气压接口注入的压力气体动力下，将定量PCR探针试剂注入到注射部分。

2.根据权利要求1所述一种实时荧光PCR混合微流道芯片，其特征在于，所述PCR反应槽包括但不限于96孔板和384孔板。

3.根据权利要求1所述一种实时荧光PCR混合微流道芯片，其特征在于，所述加样塞，包括：加样塞上盖、加样塞本体；其中：

所述加样塞上盖用于密闭加样塞本体上的微流道气路，并在加样塞上盖上设置有第一气嘴，用于注入压力气体；

所述加样塞本体用于密闭注入到微流道混合部分的样本液体。

4.根据权利要求3所述一种实时荧光PCR混合微流道芯片，其特征在于，所述加样塞本体，包括：微流道气路、第一气嘴注入口和第二气嘴：其中：

所述微流道气路用于接收加样塞上盖的第一气嘴注入的压力气体，并传递给第一气嘴注入口，将气体施加到微流道混合部分，作为动力源，实现样本与预留的酶和缓冲液的混合、定量和注射；

所述第二气嘴用于注入压力气体给微流道混合部分，作为动力源，实现PCR探针液体的注射。

5.根据权利要求1所述一种实时荧光PCR混合微流道芯片，其特征在于，进行微流道芯片处理前，对所述样本注入腔体内加入样本，然后通过加样塞对样本密闭；

所述定量槽为小于样本注入腔体容量的腔体。

6.根据权利要求1所述一种实时荧光PCR混合微流道芯片，其特征在于，所述混合液体输出微流道和PCR探针输出微流道为直线型流道输出，或者为S型流道输出以增加流体的阻力。

7.根据权利要求1所述一种实时荧光PCR混合微流道芯片，其特征在于，所述定量槽至少包含1个腔体，且定量槽的腔体数量和预留PCR探针腔的数量相同；

每个所述定量槽对应配备一个混合液体输出微流道；

每个所述预留PCR探针腔对应配备一个PCR探针输出微流道。

8.根据权利要求1-7任一项所述一种实时荧光PCR混合微流道芯片，其特征在于，所述注射部分，包括：混合液注射嘴和探针注射嘴；其中：

所述混合液注射嘴用于接收微流道混合部分的混合液体输出微流道输出的定量混合液体，并在第一气压接口注入的压力气体动力下将定量混合液体注射到下方的孔板的孔位内；

所述探针注射嘴用于接收微流道混合部分的PCR探针输出微流道输出的定量PCR探针试剂液体，并在第二气压接口注入的压力气体动力下将定量PCR探针试剂液体注射到下方的PCR反应槽内；

所述混合液注射嘴注射的定量混合液体到PCR反应槽内的位置和所述探针注射嘴注射的定量PCR探针试剂液体到PCR反应槽内的同一位置。

9.根据权利要求8所述一种实时荧光PCR混合微流道芯片，其特征在于，所述混合液注射嘴的数量和探针注射嘴的数量相同；

所述混合液注射嘴的数量和微流道混合部分的定量槽的数量相同。