CN110983447A - 核酸检测微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种核酸检测微流控芯片，包括：基板、光场耦合通道、检测池和样品检测入口通道，所述样品检测入口通道，一端与所述检测池连接，另一端接收滴入的样品核酸，包括毛细管通道，样品核酸经过所述毛细管通道后进入所述检测池；所述第一光场耦合通道，包括光纤固定通道，所述光纤固定通道用于固定所述发射光纤，发射光纤输入光信号至检测池内的样品核酸；所述第二光场耦合通道，用于接收经过所述检测池内的样品核酸的光信号，基于所述光信号转换得到的电信号检测样品核酸。采用上述方案，将核酸检测集成在芯片上，便携性高、实时性强且操作简单；基于紫外可见分光光度法进行核酸检测，实现实时检测。
Description
技术领域
本发明涉及核酸检测领域，尤其涉及一种核酸检测微流控芯片。
背景技术
随着分子诊断技术的不断发展，核酸浓度定量检测越来越受到研究人员的重视，在多个学科领域得到了普遍的应用。微流控技术在生物医学领域具有巨大的发展潜力和广泛的应用前景，用微流控技术进行生物、化学样本的检测分析时，通过施加电学、光学信号激励并借助输出电学、光学信号来反映待测样本的信息。
现有技术中，核酸检测的主要方案有紫外可见分光光度法和荧光染料法。其中，紫外可见分光光度法中，光程普遍较短，在低浓度区间的准确性和可重复性较差，且较少集成于微流控芯片；荧光染料法中，为特异性识别待测核酸溶液，需搭配配套试剂和耗材，且由于荧光染料与核酸分子的充分结合需要一定的时间，荧光染料法不能实现实时检测。
发明内容
发明目的：本发明旨在提供一种核酸检测微流控芯片。
技术方案：本发明实施例中提供一种核酸检测微流控芯片，包括：基板、光场耦合通道、检测池、样品检测入口通道和样品检测出口通道，其中：所述基板，用于承载所述微流控芯片的各个器件；所述样品检测入口通道，一端与所述检测池连接，另一端接收滴入的样品核酸，包括毛细管通道，样品核酸经过所述毛细管通道后进入所述检测池；样品检测出口通道，一端与所述检测池连接，另一端用于接入负压，使得样品核酸朝向接入负压的一端流动；所述光场耦合通道，包括第一光场耦合通道和第二光场耦合通道；所述第一光场耦合通道，包括光纤固定通道，所述光纤固定通道用于固定所述发射光纤，发射光纤输入光信号至检测池内的样品核酸；所述第二光场耦合通道，用于接收经过所述检测池内的样品核酸的光信号，基于所述光信号转换得到的电信号检测样品核酸。
具体的，所述毛细管通道，包括至少一个弯折部分。
具体的，所述检测池，包括长条状的本体，两端分别与样品检测入口通道和样品检测出口通道连接，轴向方向上接收光信号。
具体的，所述光纤固定通道为弹性材料，内径小于所述发射光纤的直径。
具体的，所述第二光场耦合通道内设的接收光纤将接收的光信号传输至光电转换器，将光信号转换成电信号，通过检测电信号得到样品核酸的浓度和品质评价。
具体的，还包括：光纤插入位置标记，设置于所述第一光场耦合通道的一侧，包括箭头形定位标记、指示剂入口和指示剂出口，其中：所述箭头形定位标记，用于指示发射光纤插入光纤固定通道时光纤端头的位置。
具体的，还包括：芯片载具，包括：插口和光纤插入通道，微流控芯片通过插口插入所述芯片载具，所述发射光纤穿过所述光纤插入通道后接入所述第一光场耦合通道；所述光纤插入通道由固定螺母调整通道空间大小。
具体的，还包括：芯片尺寸加工标记，包括芯片高度加工标记和芯片长、宽加工标记，其中：
所述芯片高度加工标记，为柱体，立设于所述芯片模具；
所述光纤长、宽加工标记，为围栏结构，沿所述芯片模具边缘设置。
有益效果：与现有技术相比，本发明具有如下显著优点：将核酸检测集成在芯片上，便携性高、实时性强、操作简单且可重复性强；多光程微流控芯片的配合使用，实现更高准确性、更低变异率和更宽动态范围的核酸检测；基于紫外可见分光光度法进行核酸检测，实现实时检测。
附图说明
图1为本发明实施例中提供的核酸检测微流控芯片的结构示意图；
图2为本发明实施例中提供的微流控芯片模具的结构示意图；
图3为本发明实施例中提供的芯片载具的结构示意图；
10-基板，20-样品检测入口通道，201-毛细管通道，30-检测池，40-样品检测出口通道，50-光纤插入位置标记，501-箭头形定位标记，502-指示剂入口，503-指示剂出口，60-光场耦合通道，601-第一光场耦合通道，602-第二光场耦合通道，603-光纤固定通道，604-光纤开口通道，70-芯片尺寸加工标记，701-芯片长、宽加工标记，702-芯片高度加工标记，801-光纤插入通道，802-光纤固定螺母，901-插口，902-芯片固定螺母。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。
参阅图1，其为本发明实施例中提供的核酸检测微流控芯片的结构示意图。
本发明实施例中，提供一种核酸检测微流控芯片，包括：基板10光场耦合通道60、检测池30和样品检测入口通道20，其中：
所述样品检测入口通道20，一端与所述检测池30连接，另一端接收滴入的样品核酸，包括毛细管通道201，样品核酸经过所述毛细管通道201后进入所述检测池30；
所述光场耦合通道60，包括第一光场耦合通道601和第二光场耦合通道602；
所述第一光场耦合通道601，包括光纤固定通道603，所述光纤固定通道603用于固定所述发射光纤，发射光纤输入光信号至检测池30内的样品核酸；
所述第二光场耦合通道602，用于接收经过所述检测池30内的样品核酸的光信号，基于所述光信号转换得到的电信号检测样品核酸。
在具体实施中，样品核酸滴入样品检测入口通道20的入口端，经过通道后到达检测池30，此时发射光纤发射的光信号射至检测池30内的样品核酸，设置于第一光场耦合通道601相对侧的第二光场耦合通道602可以接收经过检测池30内的样品核酸的光信号，并将接收的光信号转换得到的电信号检测样品核酸。
在具体实施中，基板承载的各个器件包括光场耦合通道60、检测池30和样品检测入口通道20等微流控芯片包括的器件。
在具体实施中，第一光场耦合通道601和第二光场耦合通道602相对设置，且组成部分可以相同，可以均包括光纤开口通道604和光纤固定通道603。
在具体实施中，芯片模具经过硅烷化后进行PDMS(聚二甲基硅氧烷，有机硅)倒模，与玻璃的基板10键合后得到微流控芯片。
在具体实施中，将核酸检测集成在芯片上，便携性高、实时性强且操作简单；基于紫外可见分光光度法进行核酸检测，实现实时检测。
本发明实施例中，所述毛细管通道201，包括至少一个弯折部分。
在具体实施中，当核酸的量过少时，检测结果准确度将受到影响，因此可以设置毛细管通道201具有至少一个折弯部分，通过折弯部分可以累积并暂存核酸液体，使得进入检测池30接受光信号照射的样品核酸的量足够，进而保证检测结果的准确度。同时，由毛细管本身毛细结构，具有一定的吸引力。
本发明实施例中，核酸检测微流控芯片还包括：样品检测出口通道40，一端与所述检测池30连接，另一端用于接入负压，使得样品核酸朝向接入负压的一端流动。
在具体实施中，通过在样品检测出口通道40施加负压，进一步样品核酸施加力，引导样品核酸流向检测池30。
本发明实施例中，所述检测池30，包括长条状的本体，两端分别与样品检测入口通道20和样品检测出口通道40连接，轴向方向上接收光信号。
在具体实施中，通过具有不同长度的检测池30的本体进行配合使用，实现高准确性、宽动态范围、低变异率的核酸浓度定量检测。避免由于光程普遍较短，在低浓度区间的准确性和可重复性较差。
在具体实施中，进一步地，检测池30的本体的几何尺寸与光纤尺寸匹配，且在为了提高低浓度样品核酸检测结果的准确性和可重复性时，可适当增大检测池30本体的长度；若为了获得更大的测量动态范围，可适当地减小检测池30本体的长度。采用具有不同检测池30本体的长度的微流控芯片的方案，可以实现高准确性、低变异率、宽动态范围的核酸浓度定量检测。
本发明实施例中，所述光纤固定通道603为弹性材料，内径略小于所述发射光纤的直径。
在具体实施中，内径小于所述发射光纤的直径，至光纤固定通道603的内部可容纳空间小于发射光纤，通过挤压的方式固定发射光纤。避免因为发射光纤的不稳定，导致光信号的传递路径的不稳定。
本发明实施例中，所述第二光场耦合通道602内设的接收光纤将接收的光信号传输至光电转换器，将光信号转换成电信号，通过检测电信号得到样品核酸的浓度和品质评价。
在具体实施中，光电转换器可以是集成在芯片上，也可以是与第二光场耦合通道602耦合的外部器件，根据将光信号转换得到的电信号，根据朗伯比尔定律计算出样品核酸的浓度和品质评价信息，优选地，采用基于紫外可见分光光度法计算出样品核酸的浓度和品质评价信息。
本发明实施例中，还包括：光纤插入位置标记50，设置于所述第一光场耦合通道601的一侧，包括箭头形定位标记501、指示剂入口502和指示剂出口503，其中：所述箭头形定位标记501，用于指示发射光纤插入光纤固定通道时光纤端头的位置。
在具体实施中，光纤插入位置标记50上具有的箭头形定位标记501，用于指示发射光纤插入光纤固定通道时光纤端头的位置，在更换微流控芯片后，可以确保发射光纤每次的插入位置一致，保证了检测系统的准确度和可重复性，实现了核酸检测结果的高稳定性。
在具体实施中，光纤插入位置标记50可以包括指示剂入口502、箭头形定位标记501和指示剂出口503，由指示剂入口502处注入的指示剂充满箭头形定位标记501，指示剂出口保证通道与外界大气压连通，便于指示剂的注入。箭头形定位标记501标记发射光纤端头的位置。
参阅图2，其为本发明实施例中提供的微流控芯片模具的结构示意图。
本发明实施例中，还包括：芯片尺寸加工标记70，包括芯片长、宽加工标记701和芯片高度加工标记702，其中：所述光纤长、宽加工标记701，为围栏结构，沿所述芯片模具边缘设置；所述芯片高度加工标记702，为柱体，立设于所述芯片模具。
在具体实施中，所述芯片长、宽加工标记701为芯片模具上的围栏结构，用于在芯片制造过程中，指示切边操作时应从该围栏结构外边缘处进行；所述芯片高度加工标记702为芯片模具上四角的圆柱，用于在芯片制造过程中，指示倒模操作时PDMS与固化剂的混合物的液面略低于圆柱上表面；
参阅图3，其为本发明实施例中提供的芯片载具的结构示意图。
本发明实施例中，微流控芯片还包括：芯片载具，包括：插口901和光纤插入通道801，微流控芯片通过插口901插入所述芯片载具，所述发射光纤穿过所述光纤插入通道801后接入所述第一光场耦合通道601；所述光纤插入通道801由光纤固定螺母802调整通道空间大小。
在具体实施中，微流控芯片可以插入芯片载具的插口901，前后调整芯片位置，使得芯片的光纤开口通道604与芯片载具的光纤插入通道801对准，旋紧芯片固定螺母902中的螺杆以固定芯片位置。分别将发射光纤和接收光纤从光纤固定螺母802的顶部缝隙放入光纤插入通道801，前后调整光纤位置，使得发射光纤端头与箭头形定位标记501标记位置对齐，旋紧光纤固定螺母802中的螺杆固定发射光纤位置。
在具体实施中，本发明实施例中提供的微流控芯片，不仅能提供核酸溶液的浓度信息，还能提供质量评价信息，这是基于荧光染料法的核酸浓度定量检测所不能实现的；微流控芯片集成的核酸浓度定量检测系统，具有良好的微型化、集成化的特点。
Claims (8)
1.一种核酸检测微流控芯片，其特征在于，包括：基板、光场耦合通道、检测池、样品检测入口通道和样品检测出口通道，其中：
所述基板，用于承载所述微流控芯片的各个器件；
所述样品检测入口通道，一端与所述检测池连接，另一端接收滴入的样品核酸，包括毛细管通道，样品核酸经过所述毛细管通道后进入所述检测池；
样品检测出口通道，一端与所述检测池连接，另一端用于接入负压，使得样品核酸朝向接入负压的一端流动；
所述光场耦合通道，包括第一光场耦合通道和第二光场耦合通道；
所述第一光场耦合通道，包括光纤固定通道，所述光纤固定通道用于固定所述发射光纤，发射光纤输入光信号至检测池内的样品核酸；
所述第二光场耦合通道，用于接收经过所述检测池内的样品核酸的光信号，基于所述光信号转换得到的电信号检测样品核酸。
2.根据权利要求1所述的核酸检测微流控芯片，其特征在于，所述毛细管通道，包括至少一个弯折部分。
3.根据权利要求1所述的核酸检测微流控芯片，其特征在于，所述检测池，包括长条状的本体，两端分别与样品检测入口通道和样品检测出口通道连接，轴向方向上接收光信号。
4.根据权利要求1所述的核酸检测微流控芯片，其特征在于，所述光纤固定通道为弹性材料，内径小于所述发射光纤的直径。
5.根据权利要求1所述的核酸检测微流控芯片，其特征在于，所述第二光场耦合通道内设的接收光纤将接收的光信号传输至光电转换器，将光信号转换成电信号，通过检测电信号得到样品核酸的浓度和品质评价。
6.根据权利要求1所述的核酸检测微流控芯片，其特征在于，还包括：光纤插入位置标记，设置于所述第一光场耦合通道的一侧，包括箭头形定位标记、指示剂入口和指示剂出口，其中：所述箭头形定位标记，用于指示发射光纤插入光纤固定通道时光纤端头的位置。
7.根据权利要求1所述的核酸检测微流控芯片，其特征在于，还包括：芯片载具，包括：插口和光纤插入通道，微流控芯片通过插口插入所述芯片载具，所述发射光纤穿过所述光纤插入通道后接入所述第一光场耦合通道；所述光纤插入通道由固定螺母调整通道空间大小。
8.根据权利要求1所述的核酸检测微流控芯片，其特征在于，还包括：芯片模具，包括：芯片高度加工标记和芯片长、宽加工标记，其中：
所述芯片高度加工标记，为柱体，立设于所述芯片模具；
所述光纤长、宽加工标记，为围栏结构，沿所述芯片模具边缘设置。
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