CN207362225U - 用于核酸检测的多通道微滴检测芯片 - Google Patents
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Abstract
本案公开了一种用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，从上至下依次设有盖片层、通道层和基板层；其中，所述通道层中设置有若干个独立的检测单元；每个检测单元包括有分散相孔、加样孔、反应腔和反应腔孔；所述分散相孔和加样孔分别通过第一微流道和第二微流道汇聚后，经过第三微流道连通至所述反应腔；所述反应腔中与所述第三微流道相对的另一端通过第四微流道连通所述反应腔孔。本案采用多个检测单元并排的芯片结构，提高了反应通量；采用卡扣连接不同芯片，不同芯片可合并检测，通量灵活可调，提高了检测效率；本案结构简单，应用成本较目前数字PCR仪器大大减少，可用于基层临床检测等。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种微滴检测芯片，特别涉及一种用于核酸检测的多通道微滴检测芯片。
背景技术
当前生物医学研究正从整体和细胞水平深入到分子水平。核酸是细胞内一类重要的生物分子，参与调控细胞的大部分功能，如基因的表达和沉默、细胞器组成以及细胞行为调控等。了解核酸在不同细胞的含量与分布对深入研究其功能及其背后生物学意义至关重要，对恶性肿瘤、艾滋病、遗传性疾病的诊断和治疗具有重要意义。
现有的核酸检测主要采用聚合酶链式反应技术(PCR)，PCR方法灵敏度高、特异性好，是目前最常用的基因诊断方法。然而PCR方法操作起来较复杂，对仪器和人员要求比较高，不适合基层或现场快速诊断。而且有些样品稀少无法在实验室培养，样品量不足以进行传统的PCR核酸分析，例如肿瘤循环细胞、组织微阵列、早期发育的胚胎细胞等，这些都是核酸分析遇到的难题。
数字PCR(Digital PCR)技术是20世纪末由Vogelstein等人提出的一种高灵敏度核酸检测和定量方法。数字PCR通过将一个标准PCR反应分配到大量微小的反应器中，在每个反应器中包含或不包含一个或多个拷贝的目标分子(DNA模板)，实现“单分子模板PCR扩增”，扩增结束后，通过呈现阳性阴性信号类型的反应器比例和数目进行统计学分析，可以实现真正意义上的绝对定量分析。现有的数字PCR技术多采用流式检测技术，对仪器要求较高，且检测时间长，无法满足核酸现场快速检测需求。已有的一体式微滴检测芯片只能实现单个样品检测，无法满足样品检测通量需求。
实用新型内容
针对现有技术中的不足之处，本案提出了一种用于核酸检测的一体式多通道微滴检测芯片，其可实现多个样品同时检测，通量可扩展。
为实现上述目的，本实用新型的技术方案概述如下：
一种用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其从上至下依次设有盖片层、通道层和基板层；
其中，所述通道层中设置有若干个独立的检测单元；
每个检测单元包括有分散相孔、加样孔、反应腔和反应腔孔；
所述分散相孔和加样孔分别通过第一微流道和第二微流道汇聚后，经过第三微流道连通至所述反应腔；
所述反应腔中与所述第三微流道相对的另一端通过第四微流道连通所述反应腔孔。
优选的是，所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其中，所述多通道微滴检测芯片的两侧分别设有卡槽和卡块。
优选的是，所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其中，所述第四微流道与反应腔的连接处设有台阶。
优选的是，所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其中，所述加样孔的容积为5μL-50μL。
优选的是，所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其中，所述分散相孔的容积为200μL-40mL。
优选的是，所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其中，所述反应腔的深度为10μm-200μm。
优选的是，所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其中，所述第一微流道、第二微流道和第三微流道的宽度为10μm-200μm，深度为10μm-200μm。
一种用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其从上至下依次设有盖片层、通道层和基板层；
其中，所述通道层中设置有若干个独立的检测单元；
每个检测单元包括有分散相孔、加样孔和反应腔；
所述分散相孔和加样孔分别通过第一微流道和第二微流道汇聚后，经过第三微流道连通至所述反应腔；
所述通道层中还设置有一反应腔主孔，该反应腔主孔通过第五微流道分别连通于每个检测单元的反应腔。
优选的是，所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其中，所述多通道微滴检测芯片的两侧分别设有卡槽和卡块；所述第五微流道与反应腔的连接处设有台阶。
优选的是，所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其中，所述加样孔的容积为5μL-50μL；所述分散相孔的容积为200μL-40mL；所述反应腔的深度为10μm-200μm；所述第一微流道、第二微流道和第三微流道的宽度为10μm-200μm，深度为10μm-200μm。
本案的有益效果是：
1)本案采用多个检测单元并排的芯片结构，提高了反应通量；
2)本案采用卡扣连接不同芯片，不同芯片可合并检测，通量灵活可调，提高了检测效率；
3)本案利用微流控芯片集成化、微型化特点，实现了样品微滴制备、核酸扩增及检测于一体，简化了操作流程，有效防止了外界污染和核酸交叉污染；
4)本案采用微滴作用于核酸扩增和检测单元，同微孔式和微腔式相比，芯片结构简单，降低了芯片设计加工难度；
5)本案结构简单，应用成本较目前数字PCR仪器大大减少，可用于基层临床检测等。
附图说明
图1为多通道微滴检测芯片的剖面图。
图2为实施例1中多通道微滴检测芯片的结构示意图。
图3为实施例2中多通道微滴检测芯片的结构示意图。
图4为多通道微滴检测芯片中台阶的结构示意图。
图5为单个多通道微滴检测芯片的轴测图。
图6为多个多通道微滴检测芯片组装后的轴测图。
具体实施方式
下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
实施例1
如图1、图2和图4所示，一种用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其从上至下依次设有盖片层1、通道层2和基板层3；基板层3的材料选用玻璃、聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚四氟乙烯、耐热透明胶带、聚对苯二甲酸乙二醇酯膜中的一种；通道层2的材料选用聚二甲基硅氧烷、聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、玻璃或聚四氟乙烯中的一种；盖片层1的材料选用玻璃、聚甲基丙烯酸甲酯或聚碳酸酯中的一种。基板层3、通道层2及盖片层1的层合方式为热键合、耐热透明胶带粘合、耐热胶粘合或氧气等离子体处理中的一种。
其中，通道层2中设置有若干个独立的检测单元2a；
每个检测单元2a包括有分散相孔201、加样孔202、反应腔203和反应腔孔204a；
分散相孔201和加样孔202分别通过第一微流道205和第二微流道206汇聚后，经过第三微流道207连通至反应腔203；反应腔203的作用是用于核酸扩增及检测。微流道的作用是用于生成微滴乳液，第一微流道205、第二微流道206和第三微流道207形成了十字交叉或斜向交叉的交叉结构，样品和分散相在压力作用下流过微通道时，通过流体剪切作用生成微滴。
反应腔203中与第三微流道207相对的另一端通过第四微流道208a连通反应腔孔204a。反应腔孔204a用于与外接的压力驱动系统相连。该压力驱动系统可以是真空负压系统或由注射泵驱动的正压系统。使用时，压力控制系统通过真空负压系统或者注射泵正压驱动样品和分散相进入微流道，并形成微滴，随后驱动微滴进入反应腔203中，当样品完全进入反应腔203中后，关闭压力驱动系统。
其中，多通道微滴检测芯片的两侧分别设有卡槽4和卡块5。
其中，第四微流道208a与反应腔203的连接处设有台阶209，台阶209的作用是阻挡微滴。
其中，加样孔202的容积为5μL-50μL。
其中，分散相孔201的容积为200μL-40mL。
其中，反应腔203的深度为10μm-200μm。
其中，第一微流道205、第二微流道206和第三微流道207的宽度为10μm-200μm，深度为10μm-200μm。
实施例2
如图1、图3和图4所示，一种用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其从上至下依次设有盖片层1、通道层2和基板层3；
其中，通道层2中设置有若干个独立的检测单元2a；
每个检测单元2a包括有分散相孔201、加样孔202和反应腔203；
分散相孔201和加样孔202分别通过第一微流道205和第二微流道206汇聚后，经过第三微流道207连通至反应腔203；
通道层2中还设置有一反应腔主孔204b，该反应腔主孔204b通过第五微流道208b分别连通于每个检测单元2a的反应腔203。
其中，多通道微滴检测芯片的两侧分别设有卡槽4和卡块5；第五微流道208b与反应腔203的连接处设有台阶209。
其中，加样孔202的容积为5μL-50μL；分散相孔201的容积为200μL-40mL；反应腔203的深度为10μm-200μm；第一微流道205、第二微流道206和第三微流道207的宽度为10μm-200μm，深度为10μm-200μm。
实施例3
采用实施例1或实施例2的多通道微滴检测芯片在数字核酸检测中的应用，可应用于微滴制备、核酸扩增与检测，具体通过以下步骤实现：
(1)将目标DNA分子同等温扩增反应试剂混合，加至加样孔202中，将含有氟化表面活性剂的氟化油加至分散相孔201中；
(2)当压力驱动系统为真空负压系统时，将真空负压系统与反应腔孔204a(或反应腔主孔204b)密封连接，抽真空，使真空度达到5-50kPa。待真空度稳定后，打开电磁阀；(或当压力驱动系统为注射泵正压系统时，将注射泵正压系统通过管路与加样孔202和分散相孔201密封相连，打开注射泵开关。)
(3)样品和氟化油在负压作用下流动并通过流体剪切作用生成微滴，微滴在负压作用下进入反应腔203；
(4)样品全部生成微滴后，调节温控系统使芯片温度达到核酸扩增合适温度，保持合适温度至核酸扩增结束；
(5)扩增结束后，对微流控芯片反应腔中微滴进行荧光显微拍照，通过软件计算阳性微滴与阴性微滴数目，计算目标DNA拷贝数。
尽管本实用新型的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本实用新型的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本实用新型并不限于特定的细节。
Claims (10)
1.一种用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其特征在于，从上至下依次设有盖片层、通道层和基板层；
其中，所述通道层中设置有若干个独立的检测单元；
每个检测单元包括有分散相孔、加样孔、反应腔和反应腔孔；
所述分散相孔和加样孔分别通过第一微流道和第二微流道汇聚后，经过第三微流道连通至所述反应腔；
所述反应腔中与所述第三微流道相对的另一端通过第四微流道连通所述反应腔孔。
2.如权利要求1所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其特征在于，所述多通道微滴检测芯片的两侧分别设有卡槽和卡块。
3.如权利要求1所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其特征在于，所述第四微流道与反应腔的连接处设有台阶。
4.如权利要求1所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其特征在于，所述加样孔的容积为5μL-50μL。
5.如权利要求1所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其特征在于，所述分散相孔的容积为200μL-40mL。
6.如权利要求1所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其特征在于，所述反应腔的深度为10μm-200μm。
7.如权利要求1所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其特征在于，所述第一微流道、第二微流道和第三微流道的宽度为10μm-200μm，深度为10μm-200μm。
8.一种用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其特征在于，从上至下依次设有盖片层、通道层和基板层；
其中，所述通道层中设置有若干个独立的检测单元；
每个检测单元包括有分散相孔、加样孔和反应腔；
所述分散相孔和加样孔分别通过第一微流道和第二微流道汇聚后，经过第三微流道连通至所述反应腔；
所述通道层中还设置有一反应腔主孔，该反应腔主孔通过第五微流道分别连通于每个检测单元的反应腔。
9.如权利要求8所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其特征在于，所述多通道微滴检测芯片的两侧分别设有卡槽和卡块；所述第五微流道与反应腔的连接处设有台阶。
10.如权利要求8所述的用于核酸检测的多通道微滴检测芯片，其特征在于，所述加样孔的容积为5μL-50μL；所述分散相孔的容积为200μL-40mL；所述反应腔的深度为10μm-200μm；所述第一微流道、第二微流道和第三微流道的宽度为10μm-200μm，深度为10μm-200μm。
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201721116338.9U CN207362225U (zh) | 2017-09-01 | 2017-09-01 | 用于核酸检测的多通道微滴检测芯片 |
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Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107513495A (zh) * | 2017-09-01 | 2017-12-26 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 用于核酸检测的多通道微滴检测芯片 |
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2017
- 2017-09-01 CN CN201721116338.9U patent/CN207362225U/zh active Active
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107513495A (zh) * | 2017-09-01 | 2017-12-26 | 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 | 用于核酸检测的多通道微滴检测芯片 |
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