CN210906211U - 一种离心式防污染芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及微流控检测领域，特别涉及一种离心式防污染芯片。包括流路层，所述的流路层上包括若干个加液池、缓流结构、反应池、废液池及废液排气孔；水相样品加液池中溶液在离心作用下均匀填充多个反应腔室，油相加液池中的油相通过缓流结构与反应腔室相连接，油相将在水相样品完全进入反应腔室后填充反应腔室间的连接通道，用于隔绝各反应腔室之间的反应，防止交叉污染。本实用新型提出了一种利用离心力实现油相对各个具有水相反应液的反应腔的封闭功能的微流控芯片，可有效避免核酸反应过程中的气溶胶污染，对核酸快速检测的临床应用具有积极意义。
Description
技术领域
本实用新型涉及微流控检测领域，特别涉及一种离心式防污染芯片。
背景技术
在核酸检测领域，微流控芯片技术以其体积小、用量少、自动化程度高以及易于体系封闭等优势得到越来越广泛的应用。
在基于等温扩增技术的核酸检测过程中，由于扩增过程中易产生气溶胶污染，为避免不同样本间的交叉污染，需要对不同的反应腔室进行间隔。但由于技术实现的难度，现有的微流控芯片大多仅在反应腔室之间设置有空气隔离空间，具有较大的气溶胶污染风险；或在反应腔室之间设置有蜡封结构，利用蜡在不同温度下的状态改变来对反应腔进行密封，但该方法显著增大了设备或操作的复杂程度，限制了其应用。
由此，本发明提出利用油相来对不同的反应腔室进行间隔，水相样品和油相溶液同时加入芯片，利用缓流通道结构的变化或离心力的差异达到先水相样品均匀分布反应腔，后油相密封反应腔间空间的目的，有效降低不同腔室之间核酸扩增过程中发生交叉污染的可能。仅需一次加样，一台离心设备，大大降低了芯片的制造难度和成本，并简化了设备，对于核酸检测的临床应用具有积极意义。
发明内容
一种离心式防污染芯片，其特征在于，所述芯片包括芯片基体和芯片盖板；所述芯片基体上设置有中心固定孔、水相样品加液池、油相加液池、第一缓流通道、第二缓流通道、主通道、反应腔、水相样品废液池、油相废液池及废液排气孔；所述水相样品加液池通过第一缓流通道与主通道相连；所述油相加液池通过第二缓流通道与主通道相连；所述反应腔与主通道相连；所述废液池位于主通道尾端，油相废液池位于主通道和水相样品废液池之间；所述废液排气孔与水相样品废液池相连；所述芯片盖板上设置有中心固定孔、水相样品加液孔、油相加液孔和废液排气孔；所述中心固定孔位于芯片基体和盖板的几何中心且重叠贯穿芯片基体和盖板；所述的盖板对除所述的进样口和通气孔外的结构密封。
所述的水相样品加液池体积大于所有反应腔体积总和，并小于所有反应腔体积与水相样品废液池体积的总和。
所述的油相加液池体积大于所有主通道和油相废液池体积的总和。
所述的第一缓流通道与第二缓流通道在主通道首端呈“Y型”交汇，通道间交汇角度α为1°~89°。
所述第一缓流通道宽度为0.15毫米~2.00毫米，长度为5.0毫米~50.0毫米，深度为0.1毫米~2.0毫米；第二缓流通道宽度为0.10毫米~1.50毫米，长度为10.0毫米~200.0毫米，深度为0.1毫米~2.0毫米；第二缓流通道相比第一缓流通道，长度更长，或通道宽度更短，或具有更多弯道结构，即保证第二缓流通道对液体的阻力比第一缓流通道对液体的阻力更大。
所述第二缓流通道结构可以是螺旋形、弧形、多边形及弯道型中的一种或多种结构的组合。
所述主通道为圆弧形，主通道首端与第一缓流通道和第二缓流通道的尾端交汇；主通道外侧等距分布多个反应腔，所述的主通道外侧是远离芯片中心的方向。
所述反应腔数目为3~40个，均分布在芯片的同心圆上，反应腔中预先固定有不同的反应成分所述反应成分包括特异性的酶、引物、抗原和抗体；所述反应腔的额定体积为10微升~50微升。
所述主通道尾端设有废液池，所述废液池包含油相废液池和水相样品废液池，两者之间通过漏斗形或通道形或圆弧形结构相连接。
本实用新型的使用步骤包括：
步骤1）：在水相样品加液池中加入水相样品，在油相加液池中加入油相液体。步骤2）：将芯片通过中心固定孔安装至离心机中，顺时针旋转离心，转速400~1000转/分钟，时间1~4分钟，水相样品溶液通过主通道进入并充满所有反应腔，主通道中无水相样品留存，多余溶液进入水相样品废液池。步骤3）：顺时针旋转离心，转速1500~3000转/分钟，时间2~5分钟，油相溶液充满主通道和油相废液池，有效隔绝不同反应腔间的交叉污染。
与现有的技术相比，本实用新型由于采用以上技术方案，具有以下优点：1、采用油封形式对不同反应腔进行隔离和密封，有效降低气溶胶污染的可能性；2、无需多次加样，仅需同时在油相加液池和水相样品加液池中加入所需溶液，其余进样、油封步骤即可在离心设备上自动完成，大大简化了人工操作，提高了芯片的可靠性；3、芯片上的自动操作仅需一台离心机即可，无需额外的加热设备等，设备简单，成本低，易于推广。
附图说明
图1为本实用新型一种离心式防污染芯片的俯视图。
附图中：1.水相样品加液池，2.油相加液池，3.水相样品加液孔，4.油相加液孔，5.第一缓流通道，6.第二缓流通道，7主通道，8.反应腔，9.油相废液池，10.水相样品废液池，11.废液排气孔，12.中心固定孔。
具体实施方式
下面结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型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实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，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，都属于本实用新型保护的范围。
应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不配出一个或多个其它原件或其组合的存在或添加。
如图1所示，所述的微流控芯片包括中心固定孔（12）、水相样品加液池（1）、油相加液池（2）、第一缓流通道（5）、第二缓流通道（6）、主通道（7）、反应腔（8）、水相样品废液池（10）、油相废液池（9）及废液排气孔（11）；所述水相样品加液池（10）通过第一缓流通道（5）与主通道（7）相连；所述油相加液池（2）通过第二缓流通道（6）与主通道（7）相连；所述反应腔（8）与主通道（7）相连；所述废液池位于主通道（7）尾端，油相废液池（9）位于主通道和水相样品废液池（10）之间；所述废液排气孔（11）与水相样品废液池（10）相连；所述芯片盖板上设置有中心固定孔（12）、水相样品加液孔（3）、油相加液孔（4）和废液排气孔（11）；所述中心固定孔（12）位于芯片基体和盖板的几何中心且重叠贯穿芯片基体和盖板；所述的盖板对除所述的进样口和通气孔外的结构密封。
本实施例中，主通道（7）为圆弧形，主通道首端与第一缓流通道（5）和第二缓流通道（6）的尾端交汇；主通道（7）外侧等距分布多个反应腔（8），所述的主通道（7）外侧是远离芯片中心的方向。
本实施例中，反应腔（8）数目为10个，均分布在芯片的同心圆上，反应腔（8）中以冻干方式预先固定有所述核酸扩增反应所需的引物、抗原和抗体；单个反应腔（8）的额定体积为15微升。
本实施例中，所用水相样品为经纯化的核酸水溶液，水相样品加液池（1）体积为180微升，水相样品废液池（10）体积为35微升，则水相样品加液池（1）体积大于所有反应腔（8）体积总和，并小于所有反应腔（8）体积与水相样品废液池（10）体积的总和。
本实施例中，所用的油相为氟油或矿物油与多种表面活性剂的混合物，油相加液池（2）体积为100微升，主通道（7）体积约为30微升，油相废液池（9）体积约为50微升，油相加液池（2）体积大于主通道（7）和油相废液池（9）体积的总和。
本实施例中，第一缓流通道（5）与第二缓流通道（6）在主通道（7）首端呈“Y型”交汇，通道间交汇角度α为50°。
本实施例中，第一缓流通道（5）宽度为0.8毫米，长度为20.0毫米，深度为0.5毫米；第二缓流通道（6）宽度为0.3毫米，长度为80.0毫米，深度为0.5毫米；第二缓流通道（6）相比第一缓流通道（5），长度更长，通道宽度更小，且具有多个弯道结构，可有效增大对液体的阻力则需要在更大的离心力下才能将油相引入主通道（7）中。
本实施例中，主通道（7）尾端设有废液池，包含油相废液池（9）和水相样品废液池（10），两者之间通过漏斗形结构相连接，可有效防止水相样品回流，有效避免交叉污染。
本实施例中芯片的具体使用步骤包括：
步骤1）：在水相样品加液（1）中加入180微升水相样品，在油相加液池（2）中加入100微升油相液体。步骤2）：将芯片通过中心固定孔（12）安装至离心机中，顺时针旋转离心，转速600转/分钟，时间2分钟，水相样品溶液通过主通道（7）进入并充满所有反应腔（8），主通道（7）中无水相样品留存，多余溶液进入水相样品废液池（10）。步骤3）：顺时针旋转离心，转速2000转/分钟，时间3分钟，油相溶液充满主通道（7）和油相废液池（9），有效隔绝不同反应腔间的交叉污染。
上述实施例中，仅用于说明本实用新型，其中各部件的结构、设置位置及其连接方式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 (8)
1.一种离心式防污染芯片，其特征在于，所述芯片包括芯片基体和芯片盖板；所述芯片基体上设置有中心固定孔、水相样品加液池、油相加液池、第一缓流通道、第二缓流通道、主通道、反应腔、水相样品废液池、油相废液池及废液排气孔；所述水相样品加液池通过第一缓流通道与主通道相连；所述油相加液池通过第二缓流通道与主通道相连；所述反应腔与主通道相连；所述废液池位于主通道尾端，油相废液池位于主通道和水相样品废液池之间；所述废液排气孔与水相样品废液池相连；所述芯片盖板上设置有中心固定孔、水相样品加液孔、油相加液孔和废液排气孔；所述中心固定孔位于芯片基体和盖板的几何中心且重叠贯穿芯片基体和盖板。
2.根据权利要求1所述的一种离心式防污染芯片，其特征在于，所述的水相样品加液池体积大于所有反应腔体积总和，并小于所有反应腔体积与水相样品废液池体积的总和。
3.根据权利要求1所述的一种离心式防污染芯片，其特征在于，所述的油相加液池体积大于所有主通道和油相废液池体积的总和。
4.根据权利要求1所述的一种离心式防污染芯片，其特征在于，所述的第一缓流通道与第二缓流通道在主通道首端呈“Y型”交汇，通道间交汇角度α为1°~89°。
5.根据权利要求1所述的一种离心式防污染芯片，其特征在于，第一缓流通道宽度为0.15毫米~2.00毫米，长度为5.0毫米~50.0毫米，深度为0.1毫米~2.0毫米；第二缓流通道宽度为0.10毫米~1.50毫米，长度为10.0毫米~200.0毫米，深度为0.1毫米~2.0毫米；第二缓流通道相比第一缓流通道，长度更长，或通道宽度更短，或具有更多弯道结构，即第二缓流通道对液体的阻力比第一缓流通道对液体的阻力大。
6.根据权利要求1或 5所述的一种离心式防污染芯片，其特征在于，所述第二缓流通道结构可以是螺旋形、弧形、多边形及弯道型中的一种或多种结构的组合。
7.根据权利要求1所述的一种离心式防污染芯片，其特征在于，主通道连接有等距分布的多个反应腔，反应腔中预先固定有不同的反应成分；所述反应成分包括特异性的酶、引物、抗原和抗体；每个反应腔的额定体积为10微升~50微升。
8.根据权利要求1所述的一种离心式防污染芯片，其特征在于，主通道尾端设有废液池，所述废液池包含油相废液池和水相样品废液池，两者之间通过漏斗形或通道形或圆弧形结构相连接。
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