CN213966682U - 微流控生物反应芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种微流控生物反应芯片，包括：反应基体和弹性基片，在反应基体上设有至少一个储液腔、至少一个气孔、至少一个加液腔，以及反应池；弹性基片朝向反应基体的端面设有多条微流通道；当弹性基片与反应基体贴合时，多条微流通道中的部分微流通道适于连通储液腔与气孔，部分微流通道适于连通储液腔与反应池，部分微流通道适于连通加液腔与气孔，以及部分微流通道适于连通加液腔与反应池。本实用新型可以简化实验流程、提高实验效率并降低反应液体转移时被污染的风险。

Description

微流控生物反应芯片

技术领域

本实用新型涉及生物化学和分子生物学技术领域，尤其涉及一种微流控生物反应芯片。

背景技术

目前，分子检测技术主要有核酸分子杂交、聚合酶链反应(PCR)和生物芯片技术等。分子检测产品主要应用在肿瘤、感染、遗传、产前筛查等临床各科的检测，以及体检中心、技术服务中心、第三方检测机构及微生物快速检测市场等方面。

当前，血液常规、细胞学、病理学及免疫学等检验手段均朝着自动化、一体化、标准化方向发展，但由于分子检测其自身技术复杂性，“从样品到结果”的全自动化仪器平台极少或者存在诸多难以解决的技术问题。例如，在生物技术领域中使用的离心柱法或磁珠法进行核酸提取，一般需要进行裂解、结合、漂洗、洗脱等四个步骤，加上后续的核酸分子杂交、聚合酶链反应(PCR)和生物芯片等检测步骤，使整个“从样品到结果”的全自动化仪器非常难以实现，单就各步骤中有效成分的转移而言，现有技术中多采用手动转移的方式，不仅操作繁琐、费时费力。更有甚者还在于整个操作过程容易造成污染，影响提取物的纯度，且物料很难充分、高效地进行转移，影响实验结果。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种微流控生物反应芯片，以解决简化实验流程、提高实验效率并降低反应液体转移时被污染的风险的技术问题。

本实用新型的微流控生物反应芯片是这样实现的：

一种微流控生物反应芯片，包括：

反应基体，在所述反应基体上设有至少一个储液腔、至少一个气孔、至少一个加液腔，以及反应池；

弹性基片，所述弹性基片朝向反应基体的端面设有多条微流通道；

当弹性基片与反应基体贴合时，多条所述微流通道中的部分微流通道适于连通储液腔与气孔，部分微流通道适于连通储液腔与反应池，部分微流通道适于连通加液腔与气孔，以及部分微流通道适于连通加液腔与反应池。

在本实用新型较佳的实施例中，所述反应基体采用硬质材质制成；以及

所述弹性基片采用软性材质制成。

在本实用新型较佳的实施例中，所述储液腔包括由隔板分离的两个分体腔；以及

在所述隔板的底部设有适于连通两个分体腔的连通口。

在本实用新型较佳的实施例中，所述加液腔包括由隔挡板分离的两个分离腔；以及

在所述隔挡板的底部设有适于连通两个分离腔的通口。

在本实用新型较佳的实施例中，所述微流控生物反应芯片还包括适于将反应基体和弹性基片的一侧端夹持固定的固定夹。

在本实用新型较佳的实施例中，所述反应基体和弹性基片适于围绕所述固定夹形成夹角A。

在本实用新型较佳的实施例中，0°≤A≤30°。

在本实用新型较佳的实施例中，所述反应基体朝向弹性基片的端面还贴覆有第一覆膜；

所述第一覆膜包括贴覆在反应基体上的贴覆层，以及与所述贴覆层弯折相连的衔接膜。

在本实用新型较佳的实施例中，所述弹性基片朝向反应基体的端面还贴覆有第二覆膜；以及

所述第二覆膜与衔接膜粘接相连。

采用了上述技术方案，本实用新型具有以下的有益效果：本实用新型的微流控生物反应芯片，包括弹性基片和反应基体，当弹性基片与反应基体贴合时，多条所述微流通道中的部分微流通道适于连通储液腔与气孔，部分微流通道适于连通储液腔与反应池，部分微流通道适于连通加液腔与气孔，以及部分微流通道适于连通加液腔与反应池。如此，即可在全封闭的反应基体内采用独特的气压驱动技术，为微流控生物反应芯片内的储液腔内的液体与加液腔内的液体共同进入到反应池中反应提供动力来源，整体的反应过程简化了实验流程，并提高了实验效率，同时还可降低反应液体转移时被污染的风险。

附图说明

图1为本实用新型的微流控生物反应芯片的第一视角结构示意图；

图2为本实用新型的微流控生物反应芯片的反应基体的第一视角结构示意图；

图3为本实用新型的微流控生物反应芯片的反应基体的第二视角结构示意图；

图4为本实用新型的微流控生物反应芯片的反应基体的结构示意图；

图5为图4的A向剖视示意图；

图6为图4的B向剖视示意图；

图7为本实用新型的微流控生物反应芯片的弹性基片的结构示意图；

图8为本实用新型的微流控生物反应芯片的第二视角结构示意图；

图9为本实用新型的微流控生物反应芯片的气孔内气体在气孔与相应的储液腔和反应池之间的流通情况示意图；

图10为本实用新型的微流控生物反应芯片的储液腔和加液腔在另一种实施方式下的第一视角示意图；

图11为本实用新型的微流控生物反应芯片的储液腔和加液腔在另一种实施方式下的第二视角示意图；

图12为本实用新型的微流控生物反应芯片的储液腔与微流道通之间在另一种实施方式下配合状态下的示意图。

图中：反应基体1、储液腔11、隔板111、连通口112、气孔12、加液腔13、分离腔131、通口132、反应池15、弹性基片2、固定夹3、贴覆层41、衔接膜42、第二覆膜5。

具体实施方式

为了使本实用新型的内容更容易被清楚地理解，下面根据具体实施例并结合附图，对本实用新型作进一步详细的说明。

请参阅图1至图12所示，本实施例提供了一种微流控生物反应芯片，包括：位于下方的反应基体1和弹性基片2。其中反应基体1采用硬质材质例如但不限于亚克力或者环氧树脂制成；以及弹性基片2采用软性材质例如但不限于PDMS制成。

结合本实施例附图，以一种具体可选的实施情况来说，反应基体1和弹性基片2均采用矩形结构或者类似矩形的结构。从厚度上来说，弹性基片2的厚度可以与反应基体1的厚度相同，也可以是弹性基片2的厚度小于反应基体1的厚度，本实施附图仅仅以后者的情况为例。

接下来具体来说，在反应基体1上设有至少一个储液腔11、至少一个气孔12、至少一个加液腔13，以及反应池15；此处的储液腔11用于储存生物反应试剂，考虑到生物反应过程中对于试剂的种类的使用需求，本实施例的反应基体1上设有两个储液腔11，且两个储液腔11的连线平行于矩形结构的反应基体1的宽度方向侧。本实施例的加液腔13设置一个。即在反应基体1上一共设置一个加液腔13和两个储液腔11，针对这样的情况，气孔12一共设置三个，具体为一个加液腔13与一个气孔12对应，另一个气孔12与两个储液腔11中的其中一个储液腔11对应，再一个气孔12则是与另一个储液腔11对应。使得气孔12内流通的气体可以形成与该气孔12对应的储液腔11或者加液腔13中的液体流通的动力。

此处需要加以说明的是，对于本实施例的三个气孔12来说，三个气孔12可以分别通过一个气管来连接同一个外加气压泵系统，也可以是每个气孔12分别通过一个气管来连接一个外加气压泵系统，对此本实施例不做绝对限定。

再来说弹性基片2，弹性基片2朝向反应基体1的端面设有多条微流通道21；关于本实施例的多条微流通道21来说，当弹性基片2与反应基体1贴合时，多条微流通道21中的部分微流通道21适于连通储液腔11与气孔12，部分微流通道21适于连通储液腔11与反应池15，部分微流通道21适于连通加液腔13与气孔12，以及部分微流通道21适于连通加液腔13与反应池15。也就是说微流通道21形成了储液腔11与气孔12之间、储液腔11与反应池15之间、加液腔13与气孔12之间，以及加液腔13与反应池15之间的流通媒介。而在当弹性基片2未与反应基体1贴合时，储液腔11与气孔12之间、储液腔11与反应池15之间、加液腔13与气孔12之间，以及加液腔13与反应池15之间都是不直接连通，而是彼此独立相隔开的。

在上述结构的基础上，还需要进一步说明的是，请参阅图9所示，本实施例的储液腔11包括由隔板111分离的两个分体腔113；以及在隔板111的底部设有适于连通两个分体腔113的连通口112。同样的，加液腔13包括由隔挡板133分离的两个分离腔131；以及在隔挡板133的底部设有适于连通两个分离腔131的通口132。需要说明的是，此处被隔板111分开的两个分体腔来说，其中一个分体腔分布在靠近对应该储液腔11的气孔12的一侧，而另一个分体腔则是分布在远离气孔12的一侧，同样的，此处被隔挡板分开的两个分离腔131来说，其中一个分离腔131分布在靠近对应该加液腔13的气孔12的一侧，而另一个分离腔131则是分布在远离气孔12的一侧。这样设置的意义在于使得气孔12内流通的气体可以通入一个分体腔后经过连通口112后再进入另一个分体腔，以及通入一个分离腔131后经过通口132后再进入另一个分离腔131中，如此，可以有效提高气体在储液腔11和加液腔13中的流通效率。

请参阅图10至图12所示，关于本实施例的储液腔11和加液腔13，在上述结构的基础上还可以做出如下的改进，即对于两个分体腔113来说可以是被隔板111分开的两个独立的腔体，而是在隔板111上设置连通口112来实现两个分体腔113作为独立的腔体内的试剂液体的连通；同理，两个分离腔131来说可以是被隔挡板133分开的两个独立的腔体，而是在隔挡板133上设置通口132来实现两个分离腔131作为独立的腔体内的试剂液体的连通。

此外，还需要加以说明的是，对于本实施例的微流控生物反应芯片来说，在微流控生物反应芯片的反应基体1和弹性基片2在贴合之间两者之间相对应的一个宽度侧端夹持固定有一个固定夹3，通过该固定夹3来保持反应基体1与弹性基片2的其中一个宽度侧的相连。

并且在上述结构的基础上，反应基体1和弹性基片2适于围绕固定夹3形成夹角A。此处可选的情况下，0°≤A≤30°。也就是说反应基体1与弹性基片2在贴合之前两者之间除了固定夹3夹持的位置，其余位置是不直接接触的。需要说明的是，此处的A≤30°，因为若此处的A的角度过大时，在撕膜的过程中会使得撕膜过程中反应基体1和弹性基片2相对的内表面暴露在空气中，从而增加被污染的风险。

进一步考虑到在反应基体1与弹性基片2在贴合之前保持两者之间角度，使得两者之间不产生贴合反应，本实施例还在反应基体1朝向弹性基片2的端面还贴覆有第一覆膜；此处需要加以说明的是，第一覆膜包括贴覆在反应基体1上的贴覆层41，以及与贴覆层41弯折相连的衔接膜42；对于本实施例的衔接膜42与贴覆层41来说采用一体化结构。以及弹性基片2朝向反应基体1的端面还贴覆有第二覆膜5；以及第二覆膜5与衔接膜42粘接相连，此处的第二覆膜5与衔接膜42之间是利于两种膜本身的自然粘性来粘接的。

也就是说本实施例通过第一覆膜对于反应基体1的贴覆，以及第二覆膜5对于弹性基片2的贴覆，可以有效实现对于预存在反应基体1内的反应液体的封装，且形成反应基体1与弹性基片2之间的隔挡效果。而在需要对反应基体1内的反应液体进行反应的时候，只需要将第一覆膜和第二覆膜5一起撕开即可，整体的使用过程高效便捷，且第一覆膜和第二覆膜5的使用成本较低。

对于本实施例的第一覆膜和第二覆膜5均可采用例如但不限于PET材质制成。即只要是能够具有一定粘性的可以实现对于反应基体1和弹性基片2的贴覆效果的膜均可满足本实施例的使用需求。

由于本实施例的反应基体1朝向弹性基片2的端面在未进行生物反应之间贴覆有第一覆膜，因此本实施例设置在反应基体1上的气孔12对应连接的气管可以从反应基体1背离弹性基片2也即本实施例的反应基体1的底端面来连接气管。

关于本实施例的微流控生物反应芯片具体的实施原理如下：

在反应基体1的储液腔11中预储存相应试剂，以及在加液腔13内加入新加样的液体，并贴上第一覆膜，与同样贴有第二覆膜5的弹性基片2通过固定夹3来夹持在一起，并使得反应基体1与弹性基片2形成夹角A，第一覆膜与第二覆膜5靠近固定夹3的一端依靠自身的粘性粘合在一起。当需要预储存在储液腔11中的液体与新加样的液体进入反应池15里面反应的时候，只需要撕拉第一覆膜，由于第二覆膜5与第一覆膜的一端粘接在一起，因此在此过程中，第一覆膜离开反应基体1的同时，第二覆膜5可同步地慢慢离开弹性基片2，而在第一覆膜和第二覆膜5撤离的过程中，反应基体1和弹性基片2随着两个覆膜的撤离和逐渐相贴合，当弹性基片2贴合在反应基体1上时，设置在弹性基片2上的多条微流通道21即形成了储液腔11与气孔12之间、储液腔11与反应池15之间、加液腔13与气孔12之间，以及加液腔13与反应池15之间的流通通道，并通过外加的气压泵系统来对气孔12中通入气体，使得气压的推动作用下，储液腔11内的预存试剂通过微流通道21进入到反应腔，同时加液腔13内的新加样液体同时通过微流通道21进入到反应池15，从而便于预存试剂和新加样液体在反应池15中完成生物反应。

以上的具体实施例，对本实用新型的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上仅为本实用新型的具体实施例而已，并不用于限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，指示方位或位置关系的术语为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之上或之下可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征之上、上方和上面包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征之下、下方和下面包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

Claims (9)

1.一种微流控生物反应芯片，其特征在于，包括：

反应基体，在所述反应基体上设有至少一个储液腔、至少一个气孔、至少一个加液腔，以及反应池；

弹性基片，所述弹性基片朝向反应基体的端面设有多条微流通道；

当弹性基片与反应基体贴合时，多条所述微流通道中的部分微流通道适于连通储液腔与气孔，部分微流通道适于连通储液腔与反应池，部分微流通道适于连通加液腔与气孔，以及部分微流通道适于连通加液腔与反应池。

2.根据权利要求1所述的微流控生物反应芯片，其特征在于，所述反应基体采用硬质材质制成；以及

所述弹性基片采用软性材质制成。

3.根据权利要求1所述的微流控生物反应芯片，其特征在于，所述储液腔包括由隔板分离的两个分体腔；以及

在所述隔板的底部设有适于连通两个分体腔的连通口。

4.根据权利要求1所述的微流控生物反应芯片，其特征在于，所述加液腔包括由隔挡板分离的两个分离腔；以及

在所述隔挡板的底部设有适于连通两个分离腔的通口。

5.根据权利要求1～4任一项所述的微流控生物反应芯片，其特征在于，所述微流控生物反应芯片还包括适于将反应基体和弹性基片的一侧端夹持固定的固定夹。

6.根据权利要求5所述的微流控生物反应芯片，其特征在于，所述反应基体和弹性基片适于围绕所述固定夹形成夹角A。

7.根据权利要求6所述的微流控生物反应芯片，其特征在于，0°≤A≤30°。

8.根据权利要求1所述的微流控生物反应芯片，其特征在于，所述反应基体朝向弹性基片的端面还贴覆有第一覆膜；

所述第一覆膜包括贴覆在反应基体上的贴覆层，以及与所述贴覆层弯折相连的衔接膜。

9.根据权利要求8所述的微流控生物反应芯片，其特征在于，所述弹性基片朝向反应基体的端面还贴覆有第二覆膜；以及

所述第二覆膜与衔接膜粘接相连。

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