CN117244600B - 一种反应室、反应室组和微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种反应室、反应室组和微流控芯片,涉及微流控技术领域,其中,反应室包括:设置于芯片上的定量腔室和三通结构,所述定量腔室顶端的一侧设置有进液口,另一侧设置有气孔,所述三通结构具备第一进口、第一出口和第二出口,所述第一出口和所述进液口连通,所述第一进口用于进液,所述第二出口用于出液。本发明还提供了一种反应室组和微流控芯片,本发明提供的方案能够实现各反应室的定量进液。
Description
技术领域
本发明涉及微流控技术领域,特别是涉及一种反应室、反应室组和微流控芯片。
背景技术
微流控又称为微流控芯片技术,该技术可将生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块几个平方厘米的芯片上,以可控流体贯穿整个系统,用以替代常规化学或生物实验室的各种功能,有着体积轻巧、使用样品及试剂量少、能耗低、反应速度快、成本低、可大量平行处理及可即用即弃等优点。目前,微流控芯片广泛应用于微生物检测领域。
现有的微流控芯片中往往设置多组反应室来进行显色反应,然而,在向多组反应室中注入反应液时,难以使得多组反应室中所填充的反应液体积均相同,这也就导致多组反应对比时产生误差,基于此,急需一种新型的方案来解决上述问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种反应室、反应室组和微流控芯片,以解决上述现有技术存在的问题,各反应室的定量进液。
为实现上述目的,本发明提供了如下方案:
本发明提供一种反应室,包括:设置于芯片上的定量腔室和三通结构,所述定量腔室顶端的一侧设置有进液口,另一侧设置有气孔,所述三通结构具备第一进口、第一出口和第二出口,所述第一出口和所述进液口连通,所述第一进口用于进液,所述第二出口用于出液。
优选的,所述第一出口的尺寸大于所述第二出口的尺寸,所述第二出口的尺寸大于所述气孔的尺寸。
优选的,所述定量腔室顶部敞口形成开口,并于顶部设置有一个限位件,所述限位件将部分所述开口封闭并将剩余部分所述开口分隔为所述进液口和所述气孔。
优选的,所述定量腔室上方设置有与所述定量腔室截面相同的过流腔室,所述过流腔室顶部设置有一个隔件,所述隔件自所述过流腔室顶部朝向所述限位件延伸并与所述限位件之间具备间隔,所述隔件、所述限位件与所述过流腔共同形成所述三通结构。
本发明还提供了一种反应室组,包括多个如上所述的反应室,多个所述反应室通过所述三通结构依次连通。
优选的,多个所述反应室均沿着一直线延伸设置,使用时,多个所述反应室处于同一水平面上。
优选的,任意相邻的两个所述反应室通过一条连接流道连通,所述连接流道中至少存在部分流道高于所述反应室。
优选的,还包括废液腔,末端的所述反应室和所述废液腔连通。
本发明还提供一种微流控芯片,包括如上所述的反应室组。
本发明相对于现有技术取得了以下技术效果:
本发明提供的反应室在使用时,当一个反应室中的定量腔室中填充满液体后,剩余的液体会经过三通结构的第二出口通入至下一个反应室中进行定量填充,因此,本发明提供的方案能够起到对每个反应室进行定量进液的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例,对于本领域普通技术人员来讲,在不付出创造性劳动的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为实施例一提供的反应室的结构示意图;
图2为实施例二提供的反应室组的结构示意图;
图3为实施例二提供的反应室组进样后的实物图;
图4为第一次荧光实时定量PCR反应实验验证结果图;
图5为第二次荧光实时定量PCR反应实验验证结果图;
图中:100-反应室;200-反应室组;11-定量腔室;12-第一出口;13-气孔;14-第一进口;15-第二出口;16-废液腔;17-连接流道;18-进液口;21-限位件;22-隔件。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图,对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述,显然,所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例,而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例,本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例,都属于本发明保护的范围。
本发明的目的是提供一种反应室、反应室组和微流控芯片,以解决上述现有技术存在的问题,定量进液。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
实施例一
本实施例提供一种反应室100,如图1所示,包括:设置于芯片上的定量腔室11和三通结构,腔室顶端的一侧设置有进液口18,另一侧设置有气孔13,三通结构具备第一进口14、第一出口12和第二出口15,第一出口12和进液口18连通,第一进口14用于进液,第二出口15用于出液。
使用本实施例时,定量腔室11呈竖直状态,三通结构位于定量腔室11上方,自第一进口14进入三通结构的液体在重力作用以及驱动力作用下通过第一出口12进入定量腔室11内,若定量腔室11内存在气体,则自气孔13挤压出去,气孔13保证了液体能顺利进入并充满定量腔室11,当定量腔室11内充满液体后,三通结构中的液体即从第二出口15出液,且后续自第一进口14进入三通结构的流体均直接通过第二出口15流出,因此,本发明提供的方案能够起到对每个反应室100进行定量进液的目的。
基于如上原理,本实施例中的芯片中只需具备定量腔室11和三通结构即可实现定量进液的目的,本实施例所提供的方案对其余结构均不作限定。
三通结构可以为直接开设于芯片上的腔室、凹槽结构,三通结构也可以为预先制作的管状的三通管道,然后将三通管道内嵌于芯片中预先开设好的空腔中。
于一些实施例中,为了提高进液的稳定性,第一出口12的尺寸大于第二出口15的尺寸大于气孔13的尺寸,进液口18和第一出口12截面相同,且两者之间的连通流道截面与两者的截面也相同。
本发明中的第一出口12用于通向定量腔室11,为了保证三通结构内的液体首先通过第一出口12进入定量腔室11,因此,本实施例将第一出口12的尺寸设置为大于第二出口15,以此能够使得三通结构内的液体自第一出口12出液的阻力小于自第二出口15出液的阻力,进而避免液体直接自第二出口15流出。
于一些实施例中,为了尽量简化结构,本实施例中的定量腔室11顶部敞口形成开口,并于顶部设置有一个限位件21,限位件21将部分开口封闭并将剩余部分开口分隔为进液口18和气孔13,具体的,限位件21可为板状结构。
限位件21可起到以下作用:不同引物分别设置在多个定量腔室11中,且优选位于图中定量腔室11的右下角,进样时限位件21可以减缓定量腔室11内的引物扩散至第一出口12,避免了对多个反应室进样时引物被进样液带进下一反应室,保证了实验结果可靠准确,如果反应室内没有设置限位件21,进样时溶液进入定量腔室11接触到引物后,会将含有引物的溶液送入下一个定量腔室11,污染下一个定量腔室11,导致实验结果出错。
于一些实施例中,为了尽量简化结构,定量腔室11上方设置有与定量腔室11截面相同的过流腔室,过流腔室顶部设置有一个隔件22,隔件22自过流腔室顶部朝向限位件21延伸并与限位件21之间具备间隔,隔件22、限位件21与过流腔共同形成三通结构。
本实施例中,隔件22与过流腔室的一侧壁之间形成第一进口14,隔件22与限位件21之间形成第二出口15,限位件21与过流腔室的一侧壁之间形成第一出口12。
实施例二
本实施例提供了一种反应室组200,如图2所示,包括多个实施例一中的反应室100,多个反应室100中的三通结构依次连通。
本实施例中的多个反应室100中的多个定量腔室11的体积可全部相等,也可部分相同,也可均不相同,根据试验需求来进行设定。若试验需要多个反应室100中所填充的反应液体积均相同时,则采用多个定量腔室11的体积均相同的方案。
本实施例具备实施例一所述的所有优势,在此不再赘述。
多个反应室100的相对位置有多种,可以沿着曲线延伸,也可以沿着弯折线延伸,然而,为了便于制作、美观以及液体流通更加流畅,在优选的实施例中,多个反应室100均沿着一直线延伸设置,使用时,多个反应室100处于同一水平面上,当然,在不考虑芯片高度以及所占空间问题时,多个反应室100也可倾斜向上延伸或倾斜向下延伸设置,其均可实现定量进液。
于一些实施例中,任意相邻的两个反应室100通过一条连接流道17连通,连接流道17中至少存在部分流道高于反应室100。
连接流道17优选为“几”字型流道,连接流道17向上凸起的部分能够大大增加相邻反应室100之间液体串流的难度,进而降低串流风险,保证反应结果的可靠性以及精准性。
于一些实施例中,还包括废液腔16,末端的反应室100和废液腔16连通,废液腔16用于容纳多余的废液,当供液不准确时,即供入了过量的液体,此时,当液体填满最后一个定量腔室11后,即进入至废液腔16中进行储存,以保证各定量腔室11中的液体量均相等。
实施例三
本实施例提供一种微流控芯片,包括实施例二所述的反应室组200。
本实施例具备实施例二所述的所有优势,在此不再赘述。
因驱动液体流向反应室100的方式有多种,例如通过对反应室100抽负压,在负压的抽取作用下进液,也可由驱动泵,例如蠕动泵等主动驱动液体自进液管道进液。
当通过对反应室100抽负压进液时,需在芯片上设置抽负压口,当通过驱动泵主动驱动进液时,需要在芯片上设置连通反应室100和外界大气的通大气口以实现进液,且驱动完液体后,需要继续驱动气体向反应室流动以将液体“前顶”至各定量腔室11内。
实施例四
本实施例对实施例二提供的一种反应室组200进行微量进样实验,请参考图3,对反应室组200进行微量进样后,从图3可以看出,多组反应室中所填充的反应液体积均相同。将本发明公开的反应室组200集成设置在微流控芯片上,可以实现进样一次即可进行多次平行实验,减少了进样次数且节省了进样时间,使微流控芯片微生物实验更方便省时省力。
本实施例是验证对实施例二提供的一种反应室组200进样时,各个定量腔室11内的液体不会互串干扰导致污染。本实施例优选的反应室组200具有八个反应室,并将八个反应室沿液体流动方向依次命名为1号,2号,3号,4号,5号,6号,7号和8号。其中在2号反应室100内预埋核酸,其余反应室不预埋核酸,通过蠕动泵驱动双蒸水进入各个反应室,依次将反应室组200的各个定量腔室11充满,分别取出各个定量腔室11内的溶液作为荧光实时定量PCR反应实验的模板,同时做阳性和阴性对照实验,共10个样本,荧光实时定量PCR反应实验结果请参考图4。重复以上步骤,做第二次荧光实时定量PCR反应实验进行验证,结果请参考图5。两次荧光实时定量PCR反应实验统计结果见表1。从图4,图5和表1的结果可知,两次验证实验均只有2号反应室取出的溶液和阳性对照实验有检出核酸,其中,第一次实验2号反应室取出的溶液和阳性对照实验检测的CT值分别为24.56和24.93,第二次实验2号反应室取出的溶液和阳性对照实验检测的CT值分别为24.31和24.97,其余反应室取出的溶液和阴性对照未检出核酸。也就是说对反应室组200进样时,2号反应室100内预埋的核酸不会互串到其他反应室中污染其他反应室,即进样时,八个反应室之间不互串互不干扰,当1号反应室的定量腔室11内充满液体后,三通结构中的液体即从第二出口15出液,且后续自第一进口14进入三通结构的流体均直接通过第二出口15流出并进入下一个反应室中,因此反应室预埋的物质不会被进样的液体冲出带进下一个反应室,保证了进样时各反应室之间互不干扰和实验结果的准确可靠。
表1两次荧光实时定量PCR反应实验结果表
本发明中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述,以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想;同时,对于本领域的一般技术人员,依据本发明的思想,在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述,本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (6)
1.一种反应室,其特征在于:包括:设置于芯片上的定量腔室和三通结构,所述定量腔室顶端的一侧设置有进液口,另一侧设置有气孔,所述三通结构具备第一进口、第一出口和第二出口,所述第一出口和所述进液口连通,所述第一进口用于进液,所述第二出口用于出液;
所述第一出口的尺寸大于所述第二出口的尺寸,所述第二出口的尺寸大于所述气孔的尺寸,当定量腔室内充满液体后,三通结构中的液体即从第二出口出液,且后续自第一进口进入三通结构的流体均直接通过第二出口流出;
所述定量腔室顶部敞口形成开口,并于顶部设置有一个限位件,所述限位件将部分所述开口封闭并将剩余部分所述开口分隔为所述进液口和所述气孔;
所述定量腔室上方设置有与所述定量腔室截面相同的过流腔室,所述过流腔室顶部设置有一个隔件,所述隔件自所述过流腔室顶部朝向所述限位件延伸并与所述限位件之间具备间隔,所述隔件、所述限位件与所述过流腔共同形成所述三通结构。
2.一种反应室组,其特征在于:包括多个权利要求1所述的反应室,多个所述反应室通过所述三通结构依次串联。
3.根据权利要求2所述的反应室组,其特征在于:多个所述反应室均沿着一直线延伸设置,使用时,多个所述反应室处于同一水平面上。
4.根据权利要求3所述的反应室组,其特征在于:任意相邻的两个所述反应室通过一条连接流道连通,所述连接流道中至少存在部分流道高于所述反应室。
5.根据权利要求2所述的反应室组,其特征在于:还包括废液腔,末端的所述反应室和所述废液腔连通。
6.一种微流控芯片,其特征在于:包括权利要求2~5任意一项所述的反应室组。
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