CN106423319B - 一种试样分析芯片及其使用方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种试样分析芯片及其使用方法，其特征在于：该芯片包括基片和盖片，所述基片和盖片均为圆形，在所述基片的一侧端面上开设有多个沿周向等间隔布置的反应孔，在位于所述反应孔内侧的基片1上开设有主流路，每一所述反应孔均通过一个连接流路与所述主流路连通，在所述主流路的两端分别设置有注液孔；在位于每两个相邻的所述连接流路之间的主流路的中部设置有凸台结构；所述盖片可拆卸地连接在所述基片开设有所述反应孔一侧的端面上。

Description

一种试样分析芯片及其使用方法
技术领域
本发明涉及一种试样分析芯片及其使用方法，属于微流控芯片领域。
背景技术
微流控是一种通过微管道及微结构和外力协同控制流体完成各种生物和化学过程的一种技术。目前已经广泛应用于细胞培养、细胞刺激、细胞分析、核酸提取、核酸扩增反应、生化反应、免疫检测、环境监测等相关研究中。这些应用往往需要多个反应单元实现对多个样本或多个检测指标的反应和检测。而要实现多指标的并行分析，需要实现对样本或试剂的分配，即实现将同一种液体分配到不同的反应腔体中。如何实现液体的精确分配成为关键，因为这涉及到每个反应腔体中的体系是否均一，从而最终影响反应和检测的结果。
目前已有研究是利用离心力实现样品的分配方法，采用离心的方式将样品分配到管道两则的反应池中，然后利用外部设备让附有压敏胶的金属基材变形，将主流路中的液体挤出并堵塞连通反应池的管道，从而靠反应孔和连接管道的体积来定量。这种方法会浪费在主流路中的大量样本，且铝箔变形堵死主流路后难以恢复，难以实现反应后的产物回收。而采用离心力与微管道相结合的方式将储液池内的液体通过连接管道分配到外侧的反应腔中这类方法虽然能做到样品的精确分配，但需要额外的储液池结构，占用了额外的芯片面积。此外，由于现有产品的不同反应孔之间的距离较短，还容易导致污染问题的出现。
发明内容
针对上述问题，本发明的目的是提供一种能够降低液体分配差异的试样分析芯片及其使用方法。
为实现上述目的，本发明采取以下技术方案：一种试样分析芯片，其特征在于：包括基片和盖片，所述基片和盖片均为圆形，在所述基片的一侧端面上开设有多个沿周向等间隔布置的反应孔，在位于所述反应孔内侧的基片1上开设有主流路，每一所述反应孔均通过一个连接流路与所述主流路连通，在所述主流路的两端分别设置有注液孔；在位于每两个相邻的所述连接流路之间的主流路的中部设置有凸台结构；所述盖片可拆卸地连接在所述基片开设有所述反应孔一侧的端面上。
还包括夹具结构，所述夹具结构亦为圆形且可拆卸地连接在所述盖片的另一侧，在所述夹具结构上设置有凸起结构，每一所述凸起结构与一个所述凸台结构正对；当在对所述夹具结构施加外力时，所述凸起结构迫使所述盖片发生局部变形，从而将所 述主流路凸台结构处的管道封堵。
所述凸台结构为梯形凸台。
一种试样分析芯片的使用方法，包括以下步骤：1)将样品溶液通过注液口注入主流路中，并封堵注液口；2)将基片放在离心装置中进行离心操作，使主流路中的样品溶液通过连接流路和凸台结构流入各反应孔中，凸台结构使主流路在该处的深度降低，有利于离心时不同反应孔上方的液体断裂分配，从而降低不同反应孔之间液体分配的差异。
一种试样分析芯片，其特征在于：包括基片和盖片，所述基片和盖片均为矩形，在所述基片的一侧端面上呈线型间隔开设多排反应孔，在各排所述反应孔的同一侧均设置有呈直线型布置的主流路，每一所述反应孔均通过一个连接流路与所述主流路连通，在所述主流路的两端分别设置有注液孔，在位于每两个相邻的所述连接流路之间的所述主流路的中部设置有凸台结构；所述盖片可拆卸地连接在所述基片开设有反应孔一侧的端面上。
还包括夹具结构，所述夹具结构为矩形且可拆卸地连接在所述盖片的另一侧，在所述夹具结构上设置有凸起结构，每一所述凸起结构与一个所述凸台结构正对。
所述主流路由多个半圆形结构衔接而成。
所述主流路由多个V字形结构串联连接而成。
所述基片和盖片均采用薄膜材料制成。
本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本发明由于在位于每两连接流路之间的主流路的中部设置有凸台结构，因此有利于离心时不同反应孔上方的液体断裂分配，从而降低不同反应孔之间液体分配的差异。2、本发明的夹具结构上的凸起结构挤压盖片，使位于密封部处的盖片产生形变，与每一凸台贴合封堵，彻底实现对主流路中的液体的分段式物理隔离，从而从根本上避免液体断裂分配时的随机性。3、本发明的每个反应孔中可预先放入不同的反应底物如抗体、引物、核酸探针等，待检测溶液样本分别进入不同反应孔中与反应底物反应，从而达成多指标分析的目的。本发明可广泛应用于生物检测或医疗检验领域，如免疫分析、核酸扩增反应、核酸杂交反应分析或蛋白一受体结合反应。
附图说明
图1是实施例1的整体结构示意图；
图2是实施例1的基片的局部放大示意图；
图3是实施例1的托盘的结构示意图；
图4是实施例1的盖片变形封堵连接流路的示意图；
图5是实施例2的基片结构示意图；
图6是实施例2的基片的局部放大示意图；
图7是实施例2的托盘的结构示意图；
图8是实施例2的主流路采用半圆形结构衔接而成时的结构示意图；
图9是实施例2的主流路采用V字形结构串联连接而成时的结构示意图；
图10是实施例3的基片的结构示意图
图11是实施例3的基片的局部放大示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进行详细的描述。
实施例1：
如图1、图2所示，本实施例试样分析芯片包括基片1和盖片2，其中，基片1和盖片2均为圆形。在基片1的一侧端面上开设有多个沿周向等间隔布置的反应孔11，在位于反应孔11内侧的基片1上开设有主流路12，每一反应孔11均通过一个连接流路13与主流路12连通。在主流路12的两端分别设置有注液孔15。在位于每两个相邻的连接流路13之间的主流路12的中部设置有凸台结构14，凸台结构14使主流路12在该处的深度降低，有利于离心时不同反应孔11上方的液体断裂分配，从而降低不同反应孔11之间液体分配的差异。盖片2可拆卸地连接在基片1开设有反应孔11一侧的端面上。
进一步地，如图3所示，本实施例试样分析芯片还包括夹具结构3，夹具结构3亦为圆形且可拆卸地连接在盖片2的另一侧，在夹具结构3上设置有凸起结构31，每一凸起结构31与一个凸台结构14正对，在对夹具结构3施加外力的情况下，凸起结构31能够将迫使盖片2发生局部变形(如图4所示)，使得主流路12凸台结构14处的管道被彻底封闭，从而将主流路12中的液体分割成与反应孔11一一对应的一段液体，从而在离心操作中分别进入对应的反应孔11中，进而实现主流路12中液体的准确、均匀分配至各反应孔11中。
进一步地，凸台结构14为梯形凸台。
进一步地，反应孔11可以为圆形、椭圆形、矩形等多种形状。
进一步地，基片1和盖片2可由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯等高分子聚合物材料或金属材料或两者组合，并通过注塑、激光雕刻、机械加工和热压封接、激光焊接、超声焊接、胶封等现有技术制作。
本实施例还包括一种基于上述装置的使用方法，包括以下步骤：
1)将样品溶液通过注液口15注入主流路12中，并封堵注液口15；
2)将基片1放在离心装置中进行离心操作，使主流路12中的样品溶液通过连接流路13和凸台结构14流入各反应孔11中，凸台结构14使主流路12在该处的深度降低，有利于离心时不同反应孔11上方的液体断裂分配，从而降低不同反应孔11之间液体分配的差异。
实施例2：
如图5、图6所示，本实施例试样分析芯片包括基片1和盖片2，其中，基片1和盖片2均为矩形。在基片1的一侧端面上呈线型间隔开设多排反应孔11，在各排反应孔11的同一侧均设置有呈直线型布置的主流路12，每一反应孔11均通过一个连接流路13与主流路12连通。在主流路12的两端分别设置有注液孔15。在位于每两个相邻的连接流路13之间的主流路12的中部设置有凸台结构14，凸台结构14使主流路12在该处的深度降低，有利于离心时不同反应孔11上方的液体断裂分配，从而降低不同反应孔11之间液体分配的差异。盖片2可拆卸地连接在基片1开设有反应孔11一侧的端面上。
进一步地，如图7所示，本实施例试样分析芯片还包括夹具结构3，夹具结构3亦为矩形且可拆卸地连接在盖片2的另一侧，在夹具结构3上设置有凸起结构31，每一凸起结构31与一个凸台结构14正对。
进一步地，主流路12可以由多个半圆形结构衔接而成(如图8所示)，也可以由多个V字形结构串联连接而成(如图9所示)，上述两种结构有利于进一步促进主流路12中的样品均匀分配到反应孔11中。
本实施例试样分析芯片的使用方法与实施例一中的使用方法一致，因此不再赘述。
实施例3：
本实施例与实施例二的区别仅在于：基片1和盖片2均采用薄膜材料制成，其加工方法可为注塑、吸塑、吹塑或冲压而成。
进一步地，制作基片1和盖片2所用的薄膜材料为COP、PP等具有一定弹性的材料。因基片1材质较薄，凸台结构14可以采用较细较浅的管道。因基片1本身由弹性材料制成，因此除了可采用从正面压凸台结构14的夹具结构3外，亦可从基片1背面直接压基片1，使薄膜变形，物理隔离主流路12。
实施例4：
本实施例与实施例一的区别仅在于：基片1和盖片2均采用薄膜材料制成，其加工方法可为注塑、吸塑、吹塑或冲压而成。
上述各实施例仅用于说明本发明，其中各部件的结构、连接方式等都是可以有所变化的，凡是在本发明技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在 本发明的保护范围之外。

Claims (7)

1.一种试样分析芯片，其特征在于：包括基片和盖片，所述基片和盖片均为圆形，在所述基片的一侧端面上开设有多个沿周向等间隔布置的反应孔，在位于所述反应孔内侧的基片上开设有主流路，每一所述反应孔均通过一个连接流路与所述主流路连通，在所述主流路的两端分别设置有注液孔；在位于每两个相邻的所述连接流路之间的主流路的中部设置有凸台结构；所述盖片可拆卸地连接在所述基片开设有所述反应孔一侧的端面上；
还包括夹具结构，所述夹具结构亦为圆形且可拆卸地连接在所述盖片的另一侧，在所述夹具结构上设置有凸起结构，每一所述凸起结构与一个所述凸台结构正对；当在对所述夹具结构施加外力时，所述凸起结构迫使所述盖片发生局部变形，从而将所述主流路凸台结构处的管道封堵。
2.如权利要求1所述的一种试样分析芯片，其特征在于：所述凸台结构为梯形凸台。
3.一种如权利要求1或2所述试样分析芯片的使用方法，包括以下步骤：
1)将样品溶液通过注液口注入主流路中，并封堵注液口；
2)将基片放在离心装置中进行离心操作，使主流路中的样品溶液通过连接流路和凸台结构流入各反应孔中，凸台结构使主流路在该处的深度降低，有利于离心时不同反应孔上方的液体断裂分配，从而降低不同反应孔之间液体分配的差异。
4.一种试样分析芯片，其特征在于：包括基片和盖片，所述基片和盖片均为矩形，在所述基片的一侧端面上呈线型间隔开设多排反应孔，在各排所述反应孔的同一侧均设置有呈直线型布置的主流路，每一所述反应孔均通过一个连接流路与所述主流路连通，在所述主流路的两端分别设置有注液孔，在位于每两个相邻的所述连接流路之间的所述主流路的中部设置有凸台结构；所述盖片可拆卸地连接在所述基片开设有反应孔一侧的端面上；
还包括夹具结构，所述夹具结构为矩形且可拆卸地连接在所述盖片的另一侧，在所述夹具结构上设置有凸起结构，每一所述凸起结构与一个所述凸台结构正对。
5.如权利要求4所述的一种试样分析芯片，其特征在于：所述主流路由多个半圆形结构衔接而成。
6.如权利要求4所述的一种试样分析芯片，其特征在于：所述主流路由多个V字形结构串联连接而成。
7.如权利要求4所述的一种试样分析芯片，其特征在于：所述基片和盖片均采用薄膜材料制成。
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