CN113567187B - 一种用于微流控定量取样的芯片 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种用于微流控定量取样的芯片，包括以下结构：进样模块、分样模块、样本定量模块、可移动开关模块、样本检测模块。各模块都包含有通液孔和通气孔，各模块的气路与液路分别相连接。可移动开关模块，其特征在于设置有通液孔和通气孔，通液孔与定量储液池下方出液口相连，通气孔与定量模块的气路支路相连。其中当移动所述开关板后可阻断与定量模块与样本检测模块的气路与液路通路。利用正压驱动液体可实现液体转移并定量，利用负压可实现定量液体转移至反应杯做下一步生物实验。本发明的生物定量装置可对生物样品进行多腔室精准定量，并充分高效转移到反应仓中，简化了实验流程，提高实验效率。

Description

一种用于微流控定量取样的芯片
技术领域
本发明属于生物检测技术领域，特别涉及一种用于微流控定量取样的芯片。
背景技术
目前，分子检测技术主要有核酸分子杂交、聚合酶链反应(PCR)和生物芯片技术等。分子检测产品主要应用在肿瘤、感染、遗传、产前筛查等临床各科的检测，以及体检中心、技术服务中心、第三方检测机构及微生物快速检测市场等方面。当前，血液常规、细胞学、病理学及免疫学等检验手段均朝着自动化、一体化、标准化方向发展。核酸提取后续的核酸分子杂交、聚合酶链反应(PCR)和生物芯片等检测步骤。即通过人工的方式将原料或者中间产物在依次步骤及实现依次步骤的反应容器中进行转移，显而易见，现有技术中采用的手动物料转移方式，不仅操作繁琐、费时费力。更有甚者还在于整个操作过程容易造成污染，影响提
取物的纯度，且物料很难充分、高效地进行转移，影响实验结果。而本发明设计的多腔体微流控定量芯片可以实现精准定量聚合酶链反应(PCR)所需反应体系，实现高精准自动化。
公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
发明内容
本发明的目的在于提供一种能够准确定量检测试剂的定量芯片，从而克服上述现有技术中的缺陷。
为实现上述目的，本发明提供了一种定量芯片，其特征在于，还包括上、下顺序扣合的分样模块、样本定量模块、可移动开关模块和样本检测模块，其中分样模块、样本定量模块及样本检测模块通过键合工艺结合，可移动开关模块可以在外部驱动力的作用下相对样本定量模块和样本检测模块进行水平移动。该芯片根据可移动开关模块的水平移动状态分为试剂定量状态和试剂待检测状态：
试剂定量状态时、分样模块通过进液通路连通样本定量模块上预设的定量腔、分样模块通过气体通路连通样本定量模块上的气体通路、样本定量模块上的气体通路在可移动开关模块阻隔下与样本检测模块的定量管断开、可移动开关模块通过其上的微流管路连通样本定量模块定量腔和样本检测模块的定量管、微流管路的内径小至满足一定正压力下定量腔中的液体不会通过微流管路流入定量管、此时试剂通过分样模块泵入样本定量模块中的定量腔中；该设计是确保试剂能够顺利流入定量管中完成试剂溶液的定量，微流管路的作用是平衡定量腔和定量管之间的气压，或者说是为了让试剂能够顺利流入定量腔中，因为液体进入需要排除一定体积的空气。
试剂待检测状态时、分样模块通过进液通路连通样本定量模块上预设的定量腔、分样模块气体通路和样本定量模块的气体通路和样本定量模块的气体通路和可移动开关模块的气路和样本检测模块的定量管贯通、可移动开关模块通过其上的液体流通管路连通样本定量模块定量腔和样本检测模块的定量管、此时定量腔中的试剂通过可移动开关模块的液体流通管路流入样本检测模块的定量管中。
优选地，上述技术方案中，所述分样模块内设有至少两种相互连通的通路分别为水平通路和垂向通路，所述水平通路沿分样模块长度方向分布，所述垂向通路的一端连通预设位置的水平通路，所述垂向通路的另一端贯穿分样模块连通样本定量模块上预设尺寸的定量腔。
优选地，上述技术方案中，水平通路主要由所述分样模块表面预开的凹槽和覆盖在所述凹槽上的密封薄膜组成，
优选地，上述技术方案中，可移动开关模块的上下表面均贴合有密封薄膜。
优选地，上述技术方案中，密封薄膜通过激光焊接、热熔或者其他具有粘贴性能的介质贴合在分样模块的表面。
优选地，上述技术方案中，水平通路的一端通过通液孔连通外部的动力源和储液装置，水平通路的另一端连通分样模块内置的废液槽，当足量的试剂从通液孔泵入定量腔后、多余的试剂会流入废液槽，此时通过负压抽吸将多余的试剂排出可以确保试剂定量的精准。
优选地，上述技术方案中，样本定量模块和样本检测模块内设有至少两组定量腔和定量管，可同时进行至少两组生物模组检测。
优选地，上述技术方案中，分样模块、样本定量模块、可移动开关模块和样本检测模块中的管路、容置腔和通道均是通过激光加工、模型注塑加工、3d打印或者其他适合的方法在芯片主体内部成型。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：
本发明设计的多腔体微流控定量芯片可以实现精准定量化学反应所需反应体系，实现高精准自动化。
附图说明
图1为实施例中多腔体微流控定量芯片的立体结构示意图。
图2为分样模块结构示意图。
图3为可移动开关模块示意图。
图4为可移动开关模块关闭状态剖视图。
图5为可移动开关模块打开状态剖视图。
图中：1为密封薄膜，2为分样模块，3为进样模块，4为样本定量模块，5和6为样本检测模块，7为可移动开关模块，10为进样模块通液支路，20为进液口1,40为外部负压气源通气口,50为外部负压气源通气口,30为定量管二液路入口，60为定量管一液路入口，70为废液槽，80为定量1管进气口，90为定量1管定量杯，100为定量2管进气口,101定量2管定量杯，102、104为可移动开关气路阀门，103、105为可移动开关液路阀门，106、107为可移动开关模块微流道液路。
具体实施方式
下面对本发明的具体实施方式进行详细描述，但应当理解本发明的保护范围并不受具体实施方式的限制。
除非另有其它明确表示，否则在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”或其变换如“包含”或“包括有”等等将被理解为包括所陈述的元件或组成部分，而并未排除其它元件或其它组成部分。
根据图1，本发明涉及一种用于微流控定量取样的芯片，所述反应装置包括进样模块3、分样模块2、样本定量模块4、可移动开关模块7、样本检测模块5、6；
应当说明的是本发明结构可以通过激光加工、模型注塑加工等多种方式在芯片主体内部成型。
根据图2分样模块2包含进样模块通液支路10，进液口20,外部负压气源通气口40,外部负压气源通气口50,定量管二液路入口30，定量管一液路入口60，废液槽70。密封薄膜可以用热封或激光焊接方法设置在分样模块2上表面，与分样模块表面凹槽形成微流路；正压进液口20用于把生物试剂转移至进样模块通液支路10，定量管一液路入口30，定量管二液路入口60和废液槽70内部；
根据图3，可移动开关模块设置有102、104通气孔，103、105通液孔,106、107微流道液路。在可移动开关模块上下表面设置有可密封性材质，可实现移动开关模块与分液模块和样本检测模块的密封性；
根据图4所示，可移动开关模块处于关闭状态，进液口20将生物试剂转移至进样模块通液支路10，定量管一液路入口30，转移的生物试剂会先填充满定量杯101，由于微流道液路107直径非常小，控制进液口的压力大小，液体在填充完定量杯101后转移至定量管二液路入口60进入定量杯90，由于微流道液路108直径非常小，控制进液口的压力大小，液路不会转移至检测模块106液路孔，多余液路转移至废液槽70.再通过进液孔20抽回液体，可以将微流路内多余液体转移至进样模块3；
根据图5所示，可移动开关模块处于打开状态，可移动开关气路阀门102与定量1管进气口80、外部负压气源通气口50、样本检测模块5的气孔连通。可移动开关气路阀门104与定量2管进气口100、外部负压气源通气口40、样本检测模块6的气孔连通。可移动开关液路阀门103与定量1管定量杯90、定量管1液路入口60、样本检测模块5的液孔连通。可移动开关液路阀门105与定量2管定量杯101、定量管二液路入口30、样本检测模块6的液孔连通。此时外部负压气源通气口40、50执行负压，可将定量管1、 定量管2内的生物试剂转移至样本检测模块5、 6，以供下一步检测。
前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。

Claims (8)

1.一种用于微流控定量取样的芯片，其特征在于，还包括上、下顺序扣合的分样模块、样本定量模块、可移动开关模块和样本检测模块，其中分样模块、样本定量模块及样本检测模块通过键合工艺结合，可移动开关模块可以在外部驱动力的作用下相对样本定量模块和样本检测模块进行水平移动；该芯片根据可移动开关模块的水平移动状态分为试剂定量状态和试剂待检测状态；
试剂定量状态时、分样模块通过进液通路连通样本定量模块上预设的定量腔、分样模块通过气体通路连通样本定量模块上的气体通路、样本定量模块上的气体通路在可移动开关模块阻隔下与样本检测模块的定量管断开、可移动开关模块通过其上的微流管路连通样本定量模块定量腔和样本检测模块的定量管、微流管路的内径小至满足一定正压力下定量腔中的液体不会通过微流管路流入定量管、此时试剂通过分样模块泵入样本定量模块中的定量腔中；
试剂待检测状态时、分样模块通过进液通路连通样本定量模块上预设的定量腔、分样模块气体通路、样本定量模块的气体通路、可移动开关模块的气路、样本检测模块的定量管贯通、可移动开关模块通过其上的液体流通管路连通样本定量模块定量腔和样本检测模块的定量管、此时定量腔中的试剂通过可移动开关模块的液体流通管路流入样本检测模块的定量管中。
2.根据权利要求1所述的用于微流控定量取样的芯片，其特征在于，所述分样模块内设有至少两种相互连通的通路分别为水平通路和垂向通路，所述水平通路沿分样模块长度方向分布，所述垂向通路的一端连通预设位置的水平通路，所述垂向通路的另一端贯穿分样模块连通样本定量模块上预设尺寸的定量腔。
3.根据权利要求2所述的用于微流控定量取样的芯片，其特征在于，水平通路主要由所述分样模块表面预开的凹槽和覆盖在所述凹槽上的密封薄膜组成。
4.根据权利要求1所述的用于微流控定量取样的芯片，其特征在于，可移动开关模块的上下表面均贴合有密封薄膜。
5.根据权利要求3或4所述的用于微流控定量取样的芯片，其特征在于，所述密封薄膜通过激光焊接、热熔或者其他具有粘贴性能的介质贴合在分样模块的表面。
6.根据权利要求2所述的用于微流控定量取样的芯片，其特征在于，水平通路的一端通过通液孔连通外部的动力源和储液装置，水平通路的另一端连通分样模块内置的废液槽，当足量的试剂从通液孔泵入定量腔后、多余的试剂会流入废液槽，此时通过负压抽吸将多余的试剂排出可以确保试剂定量的精准。
7.根据权利要求2所述的用于微流控定量取样的芯片，其特征在于，所述样本定量模块和样本检测模块内设有至少两组定量腔和定量管。
8.根据权利要求1所述的用于微流控定量取样的芯片，其特征在于，分样模块、样本定量模块、可移动开关模块和样本检测模块中的管路、容置腔和通道均是通过激光加工、模型注塑加工、3d打印或者其他适合的方法在芯片主体内部成型。
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