CN213012800U - 一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，包括设置在芯片内的主通道、样品池、隔绝单元和缓冲反应单元，所述样品池通过主通道与每个缓冲反应单元相连，所述隔绝单元可以在扩增反应前将各个独立的缓冲反应单元进行物理隔绝，本实用新型通过设置油相隔绝单元，在离心后，油相进入缓冲池内将液相样品隔绝在对应的反应池内，利用油相和液相样品互不相溶的特性将液相样品隔绝在不同的反应池内；同时设置有气阀，通过气阀将各缓冲反应单元的连接位置的通道关闭，配合油相隔绝单元形成两级物理隔绝的作用，本实用新型通过对每个缓冲反应单元进行两级物理隔绝，达到防止交叉污染，保证检测结果准确的目的。
Description
技术领域
本实用新型涉及微流控芯片技术领域，特别涉及一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片。
背景技术
微流控芯片(microfluidic chip)是当前微全分析系统(Miniaturized TotalAnalysis Systems) 发展的热点领域。微流控芯片分析以芯片为操作平台，同时以分析化学为基础，以微机电加工技术为依托，以微管道网络为结构特征，以生命科学为目前主要应用对象，以可控微流体贯穿整个系统并完成各种生物和化学过程的一种技术，是当前微全分析系统领域发展的重点。微流控芯片是微流控技术实现的主要平台。微流控芯片的特点及发展优势：微流控芯片具有液体流动可控、通量高、消耗试样和试剂极少、分析速度成十倍上百倍地提高等特点。目前工作发展的重点应用领域是生命科学领域。随着分子诊断市场的日趋成熟，临床医院客户和检验检疫单位对核酸扩增微流控芯片提出了迫切的需求：1.高通量，多指标，检测试剂消耗少，成本低；2.密封性好；3.生物兼容性好；4.杜绝交叉污染。
微流控芯片的创新多集中于材料、工艺、分离、检测体系等方面，对核酸扩增微流控芯片防交叉污染问题的有关研究还十分薄弱。在核酸扩增反应期间，扩增产物是最容易出现污染的，通常一次典型的PCR扩增可以产生108～1010拷贝的靶序列，若气溶胶化，最小的气溶胶都会含106拷贝的扩增序列，这些气溶胶的累积会污染实验室内的试剂、仪器设备和通风设备，使检测结果出现异常，因此扩增产物交叉污染是核酸扩增微流控芯片极为重要的技术问题，需要研制一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，保证检测结果的准确性。
实用新型内容
为了克服现有技术存在的上述技术问题，本实用新型的首要目的是提供一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片。
为了实现上述目的，本实用新型提供以下技术方案：
一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，包括设置在芯片内的主通道、样品池、隔绝单元和缓冲反应单元，所述样品池通过主通道与每个缓冲反应单元相连，所述隔绝单元可以在扩增反应前将各个独立的缓冲反应单元进行物理隔绝，所述芯片中心位置设置有定位孔，用于将芯片按指定位置固定在离心机上，保证芯片在离心机的相对位置准确可靠，同时保证离心过程中的稳定性。
针对核酸扩增微流控芯片现有技术的缺陷，以核酸扩增微流控芯片防交叉污染为研究的主要内容。本实用新型采用隔绝单元将各个独立的缓冲反应单元进行物理隔绝，达到防止交叉污染，保证检测结果准确的目的。
优选的，每个缓冲反应单元包括反应池和缓冲池，所述缓冲池分别连接主通道和反应池，通过设置缓冲池使液相样品在离心过程中先填充缓冲池后再进入反应池并充满，使各反应池内的液相样品量均匀；同时一定程度上避免了各反应池直接相连，容易造成交叉污染的情况。
优选的，所述反应池和缓冲池通过曲折设置的连接通道相连，使反应池和缓冲池之间存在液阻，当液相样品完成填充缓冲池后，通过高速离心克服阻力才能进入反应池，进一步保证反应池内的液相样品均匀。
优选的，所述隔绝单元包括油相隔绝单元和通道隔绝单元，两者配合形成两级物理隔绝效果，防止交叉污染的效果更佳。
优选的，所述油相隔绝单元为设置在芯片内的油相池，用于向缓冲池填充油相完成一级物理隔绝，所述油相池通过主通道通向每个缓冲反应单元。
再优选的，油相池内的油相具体可以选用FC40电子氟化液、二甲基硅油、矿物油中的任一种。
优选的，所述样品池和油相池沿芯片中心环形分布，且所述样品池和油相池通过逆时针离心和顺时针离心，分别使得液相样品和油相进入主通道，保证在离心过程中，液相样品先于油相进入主通道，从而通过油相实现一级物理隔绝。
优选的，所述通道隔绝单元为设置在主通道上的阀门。
优选的，所述阀门设置在每个缓冲反应单元与主通道连接处的两侧，且所述阀门在扩增反应期间为常闭状态完成二级物理隔绝，通过阀门将各缓冲反应单元的连接位置的通道关闭，形成二级物理隔绝，进一步防止交叉污染。
优选的，所述阀门为薄膜气阀、气动夹管阀或电磁阀中的任一种。
优选的，所述主通道末端设置有废液池，用于收集多余的液相样品和油相，防止离心后多余的液相样品或油相从主通道溢出，造成污染。
与现有技术相比，本实用新型的有益效果：
本实用新型提供了一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，通过设置两种隔绝单元，具体为：1.设置有油相隔绝单元，在离心后，油相进入缓冲池内将液相样品隔绝在对应的反应池内，利用油相和液相样品互不相溶的特性将液相样品隔绝在不同的反应池内。2.设置有气阀，并通过将主通道分隔为多个独立区域，通过气阀将各缓冲反应单元的连接位置的通道关闭，配合油相隔绝单元形成两级物理隔绝的作用。本实用新型通过对每个缓冲反应单元进行两级物理隔绝，达到防止交叉污染，保证检测结果准确的目的。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图；
图2为本实用新型实施例1的气阀开启示意图；
图3为本实用新型实施例1的气阀关闭示意图。
附图标记：1-主通道；2-样品池；21-加样口；3-油相池；31-加油口；4-缓冲池；5-气阀； 51-进气孔；52-PE膜；6-反应池；61-阳性对照反应池；62-阴性对照反应池；7-废液池；8-连接通道；9-定位孔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步说明。在此需要说明的是，对于这些实施方式的说明用于帮助理解本实用新型，但并不构成对本实用新型的限定。此外，下面所描述的本实用新型各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。
实施例1
如图1～3所示，一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，包括设置在芯片内的主通道 1、样品池2、隔绝单元和缓冲反应单元，所述芯片为圆盘状，所述主通道1呈圆弧状设置在芯片1内，所述样品池2通过主通道1与每个缓冲反应单元相连，所述缓冲反应单元沿主通道1均匀呈环状分布，且每个缓冲反应单元与主通道1相通，所述样品池2设置有加样口21，所述隔绝单元可以在扩增反应前将各个独立的缓冲反应单元进行物理隔绝，所述芯片中心位置设置有定位孔9，用于将芯片固定在离心机上，保证芯片在离心机的相对位置准确可靠，同时保证离心过程中的稳定性。
本实施例中，所述缓冲反应单元包括反应池6和缓冲池4，所述缓冲池4分别连接主通道1和反应池6，使各反应池6内的液相样品量均匀，不会影响反应结果，同时一定程度上避免了各反应池6直接相连容易造成交叉污染的情况。
本实施例中，所述反应池6和缓冲池4通过曲折设置的连接通道8相连，使反应池6和缓冲池4之间存在液阻，当液相样品完成填充缓冲池4且充满后，通过高速离心克服阻力才能进入反应池6，进一步保证反应池6内的液相样品均匀。本实施例中，靠近所述主通道1入口端的两反应池分别为阳性对照反应池61和阴性对照反应池62，设立对照可使实验结果更可信。阴性对照对可能存在的交叉污染进行假阳性结果的质控。阳性对照可对实验过程进行质控。
本实施例中，所述隔绝单元包括油相隔绝单元和通道隔绝单元，两者配合形成两级物理隔绝效果，防止交叉污染的效果更佳。
本实施例中，所述油相隔绝单元为设置在芯片内的油相池3，用于向缓冲池4填充油相完成一级物理隔绝，油相池3上设置有加油口31，所述油相池3通过主通道1通向每个缓冲池4。
本实施例中，所述样品池2和油相池3沿芯片中心环形分布，且所述样品池2和油相池 3通过逆时针离心和顺时针离心，分别使得液相样品和油相进入主通道1，保证在离心过程中，液相样品先于油相进入主通道，从而通过油相实现一级物理隔绝，油相池3内的油相具体选用矿物油(当然在其他实施例中，还可以改变样品池2和油相池3的相对位置，从而使得样品池2通过顺时针离心进入主通道1，油相池3通过逆时针离心进入主通道1)。
本实施例中，所述通道隔绝单元为设置在主通道1上的阀门5；所述阀门5设置在每个缓冲池4与主通道1连接处的两侧，且所述阀门5在扩增反应期间为常闭状态完成二级物理隔绝，通过气阀将各缓冲反应单元的连接位置的通道关闭，形成二级物理隔绝，进一步防止交叉污染。
本实施例中，所述阀门5选用薄膜气阀，且每个薄膜气阀通过进气管连通。所述进气管通过进气口51外接气泵，通过气泵控制各薄膜气阀的开启或关闭，实现各缓冲反应单元的连通或隔绝。薄膜气阀响应速度快，通气后可快速隔绝各缓冲反应单元。如图2所示，薄膜气阀为常开状态；如图3所示，薄膜气阀为常闭状态，气泵通气后，薄膜气阀的PE膜52在压力作用下产生形变，由上往下与主通道1贴合，将主通道1封闭，实现物理隔绝。
本实施例中，所述主通道1末端设置有废液池7，用于收集多余的液相样品和油相，防止离心后多余的液相样品或油相从主通道溢出，造成污染。
本实施例的工作过程：
通过定位孔9将芯片固定在离心机上，分别往微流控芯片中加入液相样品和油相，油相具体选用矿物油；设定离心机离心速率为1200rpm/s进行第一次逆时针离心，使得液相样品填充主通道1和缓冲池4；紧接着设定离心机离心速率为1600rpm/s进行第二次顺时针离心，使得油相替代主通道1内的液相样品，完成一级物理隔绝；最后设定离心机离心速率为 4500rpm/s进行第三次顺时针离心，使得液相样品从缓冲池进入反应池，同时油相替代液相样品进入缓冲池；启动气泵，使得各个缓冲反应单元前的薄膜气阀关闭，再启动温控模块进行核酸扩增反应检测。
以上结合附图对本实用新型的实施方式作了详细说明，但本实用新型不限于所描述的实施方式。对于本领域的技术人员而言，在不脱离本实用新型原理和精神的情况下，对这些实施方式进行多种变化、修改、替换和变型，仍落入本实用新型的保护范围内。
Claims (10)
1.一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，包括设置在芯片内的主通道(1)、样品池(2)、隔绝单元和缓冲反应单元，其特征在于，所述样品池(2)通过主通道(1)通向每个缓冲反应单元，所述隔绝单元可以在扩增反应前将各个独立的缓冲反应单元进行物理隔绝。
2.根据权利要求1所述的一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，其特征在于，每个缓冲反应单元包括反应池(6)和缓冲池(4)，所述缓冲池(4)分别连接主通道(1)和反应池(6)。
3.根据权利要求2所述的一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，其特征在于，所述反应池(6)和缓冲池(4)通过曲折设置的连接通道(8)相连。
4.根据权利要求3所述的一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，其特征在于，所述隔绝单元包括油相隔绝单元和通道隔绝单元。
5.根据权利要求4所述的一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，其特征在于，所述油相隔绝单元为设置在芯片内的油相池(3)，用于向缓冲池(4)填充油相完成一级物理隔绝，所述油相池(3)通过主通道(1)通向每个缓冲反应单元。
6.根据权利要求5所述的一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，其特征在于，所述样品池(2)和油相池(3)沿芯片中心环形分布，所述样品池(2)和油相池(3)通过逆时针离心和顺时针离心，分别使得液相样品和油相进入主通道(1)。
7.根据权利要求6所述的一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，其特征在于，所述通道隔绝单元为设置在主通道(1)上的阀门(5)。
8.根据权利要求7所述的一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，其特征在于，所述阀门(5)设置在每个缓冲反应单元与主通道(1)连接处的两侧，且所述阀门(5)在扩增反应期间为常闭状态，以完成二级物理隔绝。
9.根据权利要求8所述的一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，其特征在于，所述阀门(5)为薄膜气阀、气动夹管阀或电磁阀中的任一种。
10.根据权利要求9所述的一种防止交叉污染的核酸扩增微流控芯片，其特征在于，所述主通道(1)末端设置有废液池(7)，用于收集多余的液相样品和油相。
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