CN214694097U - 一种核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片，包括本体、用于存放核酸提取试剂的提取试剂孔、用于存放扩增试剂的扩增试剂孔及用于进行PCR反应及检测的反应腔，所述提取试剂孔、所述扩增试剂孔及所述反应腔分别设于所述本体上；所述微流控芯片还包括连通器，所述连通器可旋转地设置于所述本体中，所述连通器与所述提取试剂孔之间设置有微通道，所述连通器与所述扩增试剂孔之间设置有微通道，所述连通器与所述反应腔之间设置有微通道；所述连通器包括壳体及设于所述壳体内的缓存腔，所述壳体上开设有能够将各所述微通道和所述缓存腔连通的连通口。本实用新型集成了核酸提取、扩增和检测等一系列功能，操作过程简单。
Description
技术领域
本实用新型属于生物检测技术领域，涉及一种微流控芯片。
背景技术
微流控芯片把化学或生物等领域中所涉及的样品制备、混合、反应、分离、检测，以及细胞培养、分选、裂解等基本操作单元移植到在一块很小的芯片上，并构建贯穿整个芯片的微通道网络。微流控芯片可以作为生物、化学微反应器或微系统。核酸检测具有灵敏度高、特异性好的特点，在生命科学、医学检验中，占据了极其重要的位置。实现核酸检测，需要经历一系列繁琐的核酸纯化步骤，以获取高纯度核酸模板。常规手工提取核酸存在效率较低，容易出错等不足。
将微流控芯片技术与核酸检测技术结合起来，开发可用于生物样本高通量、全自动核酸分析检测的微流控芯片，实现了试剂消耗量小、分析速度快、检测通量大、自动化程度高、非专业人员使用等优点，特别适合于生物样本中核酸分子的多指标快速定量检测。
实用新型内容
本实用新型的目的是提供一种核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片。
为达到上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片，包括本体、用于存放核酸提取试剂的提取试剂孔、用于存放扩增试剂的扩增试剂孔及用于进行PCR反应及检测的反应腔，所述提取试剂孔、所述扩增试剂孔及所述反应腔分别设于所述本体上；
所述微流控芯片还包括连通器，所述连通器可旋转地设置于所述本体中，所述连通器与所述提取试剂孔之间设置有微通道，所述连通器与所述扩增试剂孔之间设置有微通道，所述连通器与所述反应腔之间设置有微通道；
所述连通器包括壳体及设于所述壳体内的缓存腔，所述壳体上开设有能够将各所述微通道和所述缓存腔连通的连通口。
优选地，所述壳体上还设有用于连接泵以向所述缓存腔施加正压或负压的正负压接口。
优选地，所述微流控芯片还包括用于存放待测样本的样本孔，所述样本孔设于所述本体中并和所述连通器之间设置有能够和所述连通口相接的微通道。
更优选地，所述样本孔、所述提取试剂孔、所述扩增试剂孔及所述反应腔设置在所述连通器的四周。
优选地，所述微流控芯片还包括开设于所述本体中的废液腔，所述废液腔和所述连通器之间设置有能够和所述连通口相接的微通道。
优选地，所述微流控芯片还包括开设于所述本体中的裂解反应腔，所述裂解反应腔和所述连通器之间设置有能够和所述连通口相接的微通道。
更优选地，所述裂解反应腔中设置有磁珠。
优选地，所述提取试剂孔包括蛋白酶孔、裂解液孔、乙醇溶液孔、一或多个洗涤液孔及洗脱液孔。
优选地，所述反应腔的数量为多个，各所述反应腔分别设有排气孔。
优选地，所述微流控芯片还包括用于驱动所述连通器转动的驱动机构。
本实用新型采用以上方案，相比现有技术具有如下优点：
本实用新型提供了一种集成化的微流控芯片，芯片上不仅集成了核酸提取、扩增和检测等一系列功能，同时还具有操作过程简单、试剂消耗量低、分析速度快等特点，特别适合于生物样本的高通量、全自动核酸分析检测。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本实用新型实施例的一种微流控芯片的俯视示意图。
图2为图1中A-A向的剖视图.
图3为图1中B-B向的剖视图。
图4为盖板层的正面示意图。
图5为盖板层的背面示意图。
图6为基底层的俯视图。
图7为连通器局部在一视角下的立体示意图。
图8为连通器局部的俯视图。
图9为连通器局部在另一视角下的立体示意图。
其中，
1、本体；11、盖板层；110、台阶孔；111、台阶面；112、微通道；12、基底层；
20、样本孔；21、蛋白酶孔；22、裂解液孔；23、乙醇溶液孔；24、废液腔；25、洗涤液孔；26、洗脱液孔；27、扩增试剂孔；28、水孔；29、反应腔；290、排气孔；201、裂解反应腔；
3、连通器；30、壳体；301、连通口；302、正负压接口；31、缓存腔。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型的较佳实施例进行详细阐述，以使本实用新型的优点和特征能更易于被本领域的技术人员理解。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。
如本说明书和权利要求书中所示，术语“包括”与“包含”仅提示包括已明确标识的步骤和元素，而这些步骤和元素不构成一个排它性的罗列，方法或者设备也可能包含其他的步骤或元素。本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的组合。
需要说明的是，如无特殊说明，当某一特征被称为“固定”、“连接”在另一个特征，它可以直接固定、连接在另一个特征上，也可以间接地固定、连接在另一个特征上。此外，本实用新型中所使用的上、下、左、右等描述仅仅是相对于附图中本实用新型各组成部分的相互位置关系来说的。
进一步可以理解的是，本公开中“多个”是指两个或两个以上，其它量词与之类似。
本实施例提供一种核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片。参照图1至图9所示，该微流控芯片包括本体1、用于存放核酸提取试剂的提取试剂孔、用于存放扩增试剂的扩增试剂孔27及用于进行PCR反应及检测的反应腔29，提取试剂孔、扩增试剂孔27及反应腔29分别设于本体1上。该微流控芯片还包括连通器3，连通器3可旋转地设置于本体1中，连通器3与提取试剂孔之间设置有微通道，连通器3与扩增试剂孔27之间设置有微通道112，连通器3与反应腔29之间设置有微通道112。连通器3包括壳体30及设于壳体30内的缓存腔31，壳体30上开设有一个能够将各微通道112和缓存腔31连通的连通口301。通过旋转连通器3，可以将连通器3与其中任何一个孔通过微通道112连通，从而实现移液。
壳体30上还设有用于连接泵以向缓存腔31施加正压或负压的正负压接口302。正负压接口302与一注射器相连，以向缓存腔31提供负压从而将上述孔中的试剂吸入到缓存腔31中，或向缓存腔31提供正压以将缓存腔31中的试剂等推入反应腔29等反应区域中。正负压接口302具体设于连通器3的盖子中部。
微流控芯片还包括用于存放待测样本的样本孔20，样本孔20设于本体1中并和连通器3之间设置有能够和连通口301相接的微通道112。使用前，用户将待测样本添加在该样本孔20中。
上述的提取试剂孔包括蛋白酶孔21、裂解液孔22、乙醇溶液孔23、两个洗涤液孔25及洗脱液孔26。
微流控芯片还包括开设于本体1中的废液腔24，废液腔24和连通器3之间设置有能够和连通口301相接的微通道112。废液腔24用于回收核酸提取等过程中产生的废液。
微流控芯片还包括开设于本体1中的裂解反应腔201，裂解反应腔201和连通器3之间设置有能够和连通口301相接的微通道112。裂解反应腔201中设置有磁珠，具体位于裂解反应腔201的右侧部。
扩增试剂孔27内预装有扩增试剂，且同时也作为PCR扩增反应区。
微流控芯片还包括开设于本体1中的裂解反应腔201，裂解反应腔201和连通器3之间设置有能够和连通口301相接的微通道112。裂解反应腔201中设置有磁珠，具体位于裂解反应腔201的右侧部。
微流控芯片还包括开设于本体1中的水孔28，水孔28和连通器3之间设置有能够和连通口301相接的微通道112。水孔28中预装有稀释用的水。
反应腔29的数量为多个，且并排设置于本体1的下部。各反应腔29分别与一排气孔290连通，连通到一起最后排向大气。
样本孔20、提取试剂孔、扩增试剂孔27、反应腔29、废液腔24设置在连通器3的四周。具体而言，样本孔20、蛋白酶孔21、裂解液孔22、乙醇溶液孔23、废液腔24、洗涤液孔25、裂解反应腔201、洗脱液孔26、扩增试剂孔27及水孔28依次环绕设置在连通器3的上侧，多个反应腔29则并列设置在连通器3的下侧。
结合图2和图3所示，本体1包括上下层叠设置的盖板层11和基底层12。上述的样本孔20、蛋白酶孔21、裂解液孔22、乙醇溶液孔23、废液腔24、洗涤液孔25、裂解反应腔201、洗脱液孔26、扩增试剂孔27及水孔28均开设在盖板层11上，并自盖板层11的上表面向内延伸，为敞口设置或能够和外界连通，以便于连通器3移液。如图5和6所示，微通道112设置在盖板层11和基底层12内，各通道都通向连通器3。反应腔29开设于基底层12内。
盖板层11和基底层12的材料可以是PS、PMMA、PDMA、PC等高聚物，也可以是玻璃、金属等材料。盖板层11和基底层12的加工方式包含但不限于光刻、注塑、机加工、激光切割等方式；二者的连接方式包含但不限于热键合、阳极键合、低温键合等。盖板层11和基底层12的厚度分别为1-20mm。
微通道112的布局如图5所示。如图4所示，盖板层11的中部设有台阶孔110，其下部的孔径小于上部的孔径。台阶孔110的台阶面111上分别设有对应各微通道112的微通道进出口。连通器3可旋转地嵌设在台阶孔110。结合图7至图9所示，连通口301开设在于连通器3的壳体30的与台阶面111对应的部位上，通过转动连通器3，连通口301可以和台阶面111上的各微通道进出口连通，从而将缓存腔31和上述各孔连通，从而能够移液。
微流控芯片还包括用于驱动连通器3转动的驱动机构。驱动机构可以包括同轴地设置于连通器3的壳体30上的从动齿轮，电机的输出轴上设置有主动齿轮，从而可以通多电机驱动连通器3转动。
上述微流控芯片的核酸提取、纯化、扩增及检测具体实施如下。
1、连通器3的连通口301与样本孔20连通，样品溶液从样本孔20加入，并流入缓存腔31内。样本孔20带密封盖/塞，样品预先处理成液体。
2、通过转动连通器3，分别使缓存腔31连通蛋白酶孔21、裂解液孔22，注射泵抽负压，分别将蛋白酶孔21、裂解液孔22内的蛋白酶K和裂解液孔22吸入到连通器3内的缓存腔31内与样品溶液混合，释放核酸，再连通乙醇溶液孔23，将乙醇溶液孔23内的乙醇吸入缓存腔31与混合液混合。
3、通过转动连通器3，连通裂解反应腔201，注射泵正压，将缓存腔31内的溶液送入裂解反应腔201。
4、在裂解反应腔201内加入磁珠，用于吸附混合液中的核酸。该微流控芯片还包括电磁铁，再开启电磁铁截留带DNA的磁珠。
5、注射泵抽负压，将裂解反应区内的液体中转至缓存腔31，再转动连通器3，连通口301连通废液腔24，注射泵正压，将缓存腔31内的液体排入废液区。
6、再调整连通口301，将第一个洗涤液孔25内的洗涤液加入裂解反应区，进行洗涤，洗涤后再将液体排入废液区，再次将第二个洗涤液孔25内的洗涤液加入裂解反应区，洗涤多次，纯化后，其液体流入废液区。
7、从洗脱液孔26抽取洗脱液送入纯化后的裂解反应腔201，从磁珠上将DNA洗脱下来送入扩增试剂孔27内，进行初步扩增。并通过连通器3将水孔28中的水移到扩增试剂孔27中，将溶液定量稀释。
8、通过连通器3将稀释好的定量液体抽出并定量送入每个反应腔2911中进行扩增并进行荧光检测。
本实施例为一种集成化的多通道微流控芯片，芯片上不仅集成了核酸提取、纯化、扩增和检测等一系列功能，还实现多通道的检测需求，同时还具有操作过程简单、试剂消耗量低、分析速度快等特点，特别适合于生物样本的高通量、全自动核酸分析检测。
上述实施例只为说明本实用新型的技术构思及特点，是一种优选的实施例，其目的在于熟悉此项技术的人士能够了解本实用新型的内容并据以实施，并不能以此限定本实用新型的保护范围。凡根据本实用新型的原理所作的等效变换或修饰，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片，其特征在于，包括本体、用于存放核酸提取试剂的提取试剂孔、用于存放扩增试剂的扩增试剂孔及用于进行PCR反应及检测的反应腔，所述提取试剂孔、所述扩增试剂孔及所述反应腔分别设于所述本体上；
所述核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片还包括连通器，所述连通器可旋转地设置于所述本体中，所述连通器与所述提取试剂孔之间设置有微通道，所述连通器与所述扩增试剂孔之间设置有微通道，所述连通器与所述反应腔之间设置有微通道；
所述连通器包括壳体及设于所述壳体内的缓存腔，所述壳体上开设有能够将各所述微通道和所述缓存腔连通的连通口。
2.根据权利要求1所述的核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片，其特征在于，所述壳体上还设有用于连接泵以向所述缓存腔施加正压或负压的正负压接口。
3.根据权利要求1所述的核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片，其特征在于，所述核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片还包括用于存放待测样本的样本孔，所述样本孔设于所述本体中并和所述连通器之间设置有能够和所述连通口相接的微通道。
4.根据权利要求3所述的核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片，其特征在于，所述样本孔、所述提取试剂孔、所述扩增试剂孔及所述反应腔设置在所述连通器的四周。
5.根据权利要求1所述的核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片，其特征在于，所述核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片还包括开设于所述本体中的废液腔，所述废液腔和所述连通器之间设置有能够和所述连通口相接的微通道。
6.根据权利要求1所述的核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片，其特征在于，所述核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片还包括开设于所述本体中的裂解反应腔，所述裂解反应腔和所述连通器之间设置有能够和所述连通口相接的微通道。
7.根据权利要求6所述的核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片，其特征在于，所述裂解反应腔中设置有磁珠。
8.根据权利要求1所述的核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片，其特征在于，所述提取试剂孔包括蛋白酶孔、裂解液孔、乙醇溶液孔、一或多个洗涤液孔及洗脱液孔。
9.根据权利要求1所述的核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片，其特征在于，所述反应腔的数量为多个，各所述反应腔分别设有排气孔。
10.根据权利要求1所述的核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片，其特征在于，所述核酸提取扩增检测一体化的微流控芯片还包括用于驱动所述连通器转动的驱动机构。
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |