CN208803052U - 一种用于基因分型的多指标微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种用于基因分型的多指标微流控芯片，包括基片和密封配合于基片上表面的盖片；基片的上表面上具有一条以上主管道，每一主管道呈上下蜿蜒的蛇形结构，每一主管道的两端均设有加样孔，两加样孔分别通过第一连接管道与主管道的端部相连通；在位于每一主管道宽度方向一侧的基片上沿主管道的长度方向设有多个反应孔，各反应孔呈直线均匀间隔分布，且与主管道呈平行分布；每一反应孔均通过第二连接管道与其同侧的主管道的蜿蜒底端相连通；主管道远离反应孔的蜿蜒顶端的横截面小于蜿蜒底端的横截面；同时，主管道与加样孔之间的第一连接管道的横截面大于蜿蜒顶端的横截面，但小于蜿蜒底端的横截面。本实用新型可以实现样本分配均匀精确且避免交叉污染。

Description

一种用于基因分型的多指标微流控芯片

技术领域

本实用新型涉及一种微流控芯片，特别是关于一种用于基因分型的多指标微流控芯片。

背景技术

基因分型是检测生物体遗传性质的一种重要手段，如对SNP(Single nucleotidepolymorphism，单核苷酸多态性)的检测在许多物种的遗传多样性分析、遗传图谱构建、功能基因组学、分子标记辅助育种、身份鉴定等方面已经得到了广泛的应用。目前SNP鉴定技术已发展的较为完善，多种SNP鉴定技术已经被成功开发，如PCR测序法、Taqman探针法、SNaPshot、质谱法、SNP芯片法以及二代测序法等。这些技术各有不同的特点。其中，PCR测序法是SNP检测的金标准，但其通量低，操作流程较为复杂，若待测的SNP位点分散，则需很多反应才能完成对一个样本的检测，因而价格昂贵。SNaPshot和质谱法每个反应只能检测10-30个位点，通量较低。SNP芯片法以及二代测序法具有通量高的优点，适合用于未知SNP位点的鉴定和筛选，但其成本较高且检测周期较长，不适合于检测中低通量的SNP位点。Taqman探针法及其他类似的基于核酸配对检测SNP的方法，具有检测门槛低且适合于中低通量检测的优势，其采用PCR多孔板配合众多荧光定量PCR仪及其他荧光检测设备都可实现其检测。但采用多孔板检测进行高通量检测需要专门的移液工作站系统且多孔板的试剂消耗量较大，导致其检测效率和成本较高。目前已有许多国外公司开展了相关研究并推出了相应的产品，如Thermo-Fisher公司的Open-Array^TM，Douglas公司的ArrayTape^TM以及Wafergen公司的SmartChip^TM，这些产品无一不是通过将单个PCR降低到微升甚至纳升的级别来降低试剂消耗，从而提高通量降低成本。这些产品的扩增载体由多孔板微缩为单个反应腔体更小的微坑阵列装置，然而微缩化导致用户很难自己手工加样，必须辅以专业的精密样设备才可完成，导致用户必须购买其昂贵的加样系统，成本增高且灵活性不足。

如何方便地将样品分配到微缩的腔体里是解决以上问题的关键，将微流控芯片技术引入该领域是一种有效方案。如SlipChip芯片使用含不连续管道结构的两块玻璃，先对准保持连通状态，通入PCR体系后滑动玻璃使上下层管道处于分离状态让样品分割。上海交通大学课题组提出类似于Open-Array^TM的方法，该方法通过玻璃上加工亲水微坑并使坑外保持疏水状态，通过PCR体系刮过玻璃，使得体系进入亲水的微坑形成分割的体系。但以上方案均采用玻璃结构，加工复杂、成本高，且玻璃在半开放的体系下容易导致污染。因此，目前面临的技术性难点在于研发一款成本低、使用方便、封闭无污染的微流控芯片，实现基于核酸扩增如PCR的快速、低成本的基因分型检测。

发明内容

针对上述问题，本实用新型的目的是提供一种样本分配均匀精确且避免交叉污染的用于基因分型的多指标微流控芯片。

为实现上述目的，本实用新型采取以下技术方案：一种用于基因分型的多指标微流控芯片，包括基片(1)，以及密封配合在所述基片(1)正面的盖片；所述基片(1)的正面具有一条以上主管道(11)，每一所述主管道(11)呈沿所述基片(1)长度方向上下蜿蜒的蛇形结构；在位于每一所述主管道(11)长度方向两侧的所述基片(1)上各设有一加样孔(12)，两所述加样孔(12)分别通过第一连接管道(15)与所述主管道(11)的端部相连通，其特征在于，在位于每一所述主管道(11)宽度方向一侧的所述基片(1)上沿所述主管道(11)的长度方向设有多个反应孔(13)，各所述反应孔(13)呈直线均匀间隔分布，且与所述主管道(11)呈平行分布；每一反所述应孔(13)均通过第二连接管道(14)与其同侧的所述主管道(11)的蜿蜒底端(11a)相连通；

所述主管道(11)远离所述反应孔(13)的蜿蜒顶端(11b)的横截面小于所述蜿蜒底端(11a)的横截面；同时，所述主管道(11)与所述加样孔(12)之间的所述第一连接管道(15)的横截面大于所述蜿蜒顶端(11b)的横截面，但小于所述蜿蜒底端(11a)的横截面。

在一个优选的实施例中，在所述基片(1)背面设置有粗糙亚光的打码区域(16)。

在一个优选的实施例中，所述加样孔(12)穿透所述基片(1)，所述加样孔(12)的入口端位于所述基片(1)的背面，且所述加样孔(12)的入口端呈漏斗形结构。

在一个优选的实施例中，所述基片(1)采用聚丙烯、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯和聚碳酸酯中的一种或两种以上的高分子聚合物材料通过注塑方式制成，或者采用上述的高分子聚合物材料与金属复合注塑形成，所述盖片采用能够与所述基片(1)进行热封的薄膜材料。

在一个优选的实施例中，在位于每一所述主管道(11)长度方向两侧的所述基片(1)上还设有排气结构(17)，所述排气结构(17)包括沿所述基片(1)的宽度方向设置在所述基片(1)正面的排气管(18)，以及设置在所述排气管(18)两端并与所述基片(1)背面连通的两通气孔(19)。

本实用新型由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本实用新型的主管道与加样孔之间的第一连接管道的横截面大于主管道的蜿蜒顶端的横截面，但小于主管道的蜿蜒底端的横截面，这样可以保证足够的进样缓冲体积而又不至于太浪费样品。2、本实用新型在基片1背面设置有粗糙亚光的打码区域，粗糙亚光的结构不仅有利于打印芯片编号或条形码的油墨更牢靠地粘附在打码区域，而且若采用激光打码，粗糙亚光的结构也有利于对激光的吸收，减少打码的时间。3、本实用新型在位于每一主管道长度方向两侧的基片上设有排气结构，该排气结构包括沿基片的宽度方向设置在基片正面的排气管，以及设置在基片背面并与排气管两端连通的两通气孔，该排气结构可以有效避免注塑出来的基片表面不够平整而在热封时表面局部困气。

附图说明

图1是本实用新型的正面结构示意图；

图2是图1中A部分的局部放大图；

图3是图1中B部分的局部放大图；

图4是本实用新型的背面结构示意图；

图5是本实用新型加样孔的剖面结构示意图；

图6是本实用新型加样孔与移液Tip头配合的状态示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进行详细的描述。

如图1所示，本发明提供了一种用于基因分型的多指标微流控芯片，该芯片包括基片1，以及密封配合在基片1正面的盖片(图中未示出)。其中，基片1的正面具有一条以上主管道11，每一主管道11呈沿基片1长度方向上下蜿蜒的蛇形结构。在位于每一主管道11长度方向两侧的基片1上各设有一加样孔12，两加样孔12分别通过第一连接管道15与主管道11的端部相连通。在位于每一主管道11宽度方向一侧的基片1上沿主管道11的长度方向设有多个反应孔13，各反应孔13呈直线均匀间隔分布，且与主管道11呈平行分布。每一反应孔13均通过第二连接管道14与其同侧的主管道11的蜿蜒底端11a相连通。

如图2、图3所示，主管道11远离反应孔13的蜿蜒顶端11b的横截面小于其蜿蜒底端11a的横截面。这样，在进行芯片离心处理时，位于每两个反应孔13之间的蜿蜒顶端11b内的样品液体在指向反应孔13方向的离心力作用下，液体能够更加均匀的流向反应孔13的方向，减少液体随机分配的带来不同反应孔13分配的体积之间的偏差，有利于芯片在离心时的液体均匀分配。同时，主管道11与加样孔12之间的第一连接管道15的横截面大于主管道11的蜿蜒顶端11b的横截面，但小于主管道11的蜿蜒底端11a的横截面，以保证足够的进样缓冲体积而又不至于太浪费样品。因为主管道11与加样孔12之间的第一连接管道15内的样品不分配进入反应孔13，所以第一连接管道15的体积较大会浪费样品。而因为芯片的管道较细，样品通过加样口12注入主管道11时会对腔体形成一定的压力来克服流阻，当加样设备如枪头从加样口12拔出时，主管道11中的部分样品会在压力推动下往两端的加样口12运动，因而较为合适的第一连接管道15的体积能避免样品溢出，也能给加样过程提供一个较大的裕度。

在一个优选的实施例中，如图4所示，在基片1背面还设置有粗糙亚光的打码区域16，粗糙亚光的结构不仅有利于打印芯片编号或条形码的油墨更牢靠地粘附在打码区域16，而且若采用激光打码，粗糙亚光的结构也有利于对激光的吸收，减少打码的时间。

上述实施例中，如图5、图6所示，加样孔12穿透基片1，加样孔12的入口端位于基片1的背面，且其入口端呈漏斗形结构，以保证常规的移液Tip头20插入加样孔12时，加样孔12的入口端的底部刚好卡住移液Tip头20，且保证移液Tip头20的端头不接触到盖片，实现移液Tip头20与加样孔12紧密接触，保证加样的过程中液体不会泄露；同时，漏斗形结构的入口端便于移液Tip头20的插入定位，还能容纳完成进样拔出移液Tip头20时溢出的少量液体，从而避免样本的污染。

在一个优选的实施例中，基片1采用聚丙烯(PP，Polypropylene)、环烯烃共聚物(COC，Cycloolefin copolymer)、环烯烃聚合物(cycloolefin polymer，COP)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA，polymethyl methacrylate)或聚碳酸酯(PC，polycarbonate)等高分子聚合物材料通过注塑等方式直接制成，或者采用上述的多种高分子聚合物材料以及高分子聚合物材料与金属等其他材料复合注塑形成，盖片采用能够与基片1进行热封的薄膜材料，基片1和盖片通过热压或激光焊接的方式封装。

在一个优选的实施例中，如图1、图4所示，为了避免注塑出来的基片1表面不够平整而在热封时表面局部困气，在位于每一主管道11长度方向两侧的基片1上还设有排气结构17，该排气结构17包括沿基片1的宽度方向设置在基片1正面的排气管18，以及设置在排气管18两端并与基片1背面连通的两通气孔19。

基于上述实施例提供的多指标微流控芯片，其应用于基因分型的过程如下所述：

1)将待检样本通过加样孔12加入芯片，待检样品充满主流道11，加样完成后通过胶粘等密封方式将加样孔12密封；

2)将芯片放置在离心装置上，保持芯片中的主管道11朝向离心装置的中心，反应孔13相比于主管道11远离离心装置的中心，在离心装置的作用下，注入充满主管道11中的待检样本在离心力的作用下通过连接通道14被分配到反应孔13中；

3)将分配完成后的芯片放置在与芯片适配的热压设备，通过热压的方式将连接管道14热封，连接管道14上方的盖片局部变形和下面的基片1融合，达到隔离各个反应孔13的目的；

4)将隔离反应孔13的芯片放置在PCR仪下进行PCR循环；

5)将完成扩增的芯片放置在特定的双通道荧光检测设备下，对各个反应孔13中的产物进行荧光检测，根据荧光检测结果确定每个反应孔13对应的位点的基因分型。

上述各实施例仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、连接方式和制作工艺等都是可以有所变化的，凡是在本实用新型技术方案的基础上进行的等同变换和改进，均不应排除在本实用新型的保护范围之外。

Claims (4)

1.一种用于基因分型的多指标微流控芯片，包括基片(1)，以及密封配合在所述基片(1)正面的盖片；所述基片(1)的正面具有一条以上主管道(11)，每一所述主管道(11)呈沿所述基片(1)长度方向上下蜿蜒的蛇形结构；在位于每一所述主管道(11)长度方向两侧的所述基片(1)上各设有一加样孔(12)，两所述加样孔(12)分别通过第一连接管道(15)与所述主管道(11)的端部相连通，其特征在于，在位于每一所述主管道(11)宽度方向一侧的所述基片(1)上沿所述主管道(11)的长度方向设有多个反应孔(13)，各所述反应孔(13)呈直线均匀间隔分布，且与所述主管道(11)呈平行分布；每一所述反应孔(13)均通过第二连接管道(14)与其同侧的所述主管道(11)的蜿蜒底端(11a)相连通；

所述主管道(11)远离所述反应孔(13)的蜿蜒顶端(11b)的横截面小于所述蜿蜒底端(11a)的横截面；同时，所述主管道(11)与所述加样孔(12)之间的所述第一连接管道(15)的横截面大于所述蜿蜒顶端(11b)的横截面，但小于所述蜿蜒底端(11a)的横截面。

2.根据权利要求1所述的多指标微流控芯片，其特征在于，在所述基片(1)背面设置有粗糙亚光的打码区域(16)。

3.根据权利要求1所述的多指标微流控芯片，其特征在于，所述加样孔(12)穿透所述基片(1)，所述加样孔(12)的入口端位于所述基片(1)的背面，且所述加样孔(12)的入口端呈漏斗形结构。

4.根据权利要求1所述的多指标微流控芯片，其特征在于，在位于每一所述主管道(11)长度方向两侧的所述基片(1)上还设有排气结构(17)，所述排气结构(17)包括沿所述基片(1)的宽度方向设置在所述基片(1)正面的排气管(18)，以及设置在所述排气管(18)两端并与所述基片(1)背面连通的两通气孔(19)。