CN215627975U - 一种微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种微流控芯片，包括芯片本体、密封薄膜、若干PCR反应单元，若干所述PCR反应单元并排设置于芯片本体上，且每一PCR反应单元均包括开设于芯片本体表面上的微通道，以及经微通道彼此连通的样本储存区、水相池、液滴生成区、液滴平铺区、液滴拦截区、排油口和废液储存区；所述密封薄膜贴附于芯片本体的表面上，用于将微通道密封；所述样本储存区用于注入样本相，且样本相经水相池流入至液滴生成区；所述液滴生成区用于将样本相转变成若干个液滴，且若干液滴流入并平铺于液滴平铺区，以进行PCR反应。本实用新型可实现液滴生成、液滴存储和平铺、PCR热循环和荧光成像检测等全流程操作步骤，操作简单、使用方便。

Description

一种微流控芯片

技术领域

本实用新型涉及数字PCR反应技术领域，尤其涉及一种微流控芯片。

背景技术

现有微滴式数字PCR系统多采用分体式技术路线，即液滴生成、PCR反应和液滴检测分别在不同仪器上完成，该技术路线操作步骤繁琐，难以做到全流程封闭操作，不符合临床诊断分析要求，操作起来极为不便。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种微流控芯片，该芯片集成有样本储存区、液滴生成区、液滴平铺区、液滴拦截区和废液储存区，通过以上区域的相互配合，即可实现液滴生成、液滴存储和平铺、PCR热循环和荧光成像检测等全流程操作步骤，操作简单、使用方便、实用性强。

为实现上述目的，采用以下技术方案：

一种微流控芯片，包括芯片本体、密封薄膜，以及设置于芯片本体上的若干PCR反应单元，若干所述PCR反应单元并排设置于芯片本体上，且每一PCR反应单元均包括开设于芯片本体表面上的微通道，以及经微通道彼此连通的样本储存区、水相池、液滴生成区、液滴平铺区、液滴拦截区、排油口和废液储存区；所述密封薄膜贴附于芯片本体的表面上，用于将微通道密封；所述样本储存区用于注入样本相，且样本相经水相池流入至液滴生成区；所述液滴生成区用于将样本相转变成若干个液滴，且若干液滴流入并平铺于液滴平铺区，以进行PCR反应。

进一步地，所述样本储存区和废液储存区均设置于芯片本体的顶部表面，微通道、水相池、液滴生成区、液滴平铺区、液滴拦截区和排油口均设置于芯片本体的底部表面。

进一步地，所述样本储存区包括布置于芯片本体顶部的储样杯，以及开设于储样杯顶部的注样孔；所述注样孔贯通至芯片本体的底部并与水相池连通。

进一步地，所述液滴生成区包括开设于芯片本体底部表面并与水相池连通的注样通道、与注样通道连通的样本相缓存通道，以及分别与样本相缓存通道和液滴平铺区连通的若干液滴生成通道。

进一步地，若干所述液滴生成通道并排设置于芯片本体的底部，且每一液滴生成通道的两端均设有一喇叭口，液滴生成通道经喇叭口与样本相缓存通道和液滴平铺区连通。

进一步地，所述注样通道内还设有若干第一过滤微柱。

进一步地，所述液滴平铺区包括开设于芯片本体底部的液滴平铺槽，以及布置于液滴平铺槽内的若干第二过滤微柱。

进一步地，所述液滴平铺槽的深度大于或等于1.1倍的液滴的直径。

进一步地，所述液滴拦截区包括开设于芯片本体底部并与液滴平铺区连通的若干拦截通道、与若干拦截通道连通的拦截缓存通道，以及与拦截缓存通道连通的废液排出通道；所述排油口开设于废液排出通道内，且废液排出通道内还设有若干第三过滤微柱。

进一步地，所述废液储存区包括布置于芯片本体顶部的废液储存杯，以及开设于废液储存杯内并与排油口连通的废液孔。

采用上述方案，本实用新型的有益效果是：

该芯片集成有样本储存区、液滴生成区、液滴平铺区、液滴拦截区和废液储存区，通过以上区域的相互配合，即可实现液滴生成、液滴存储和平铺、PCR热循环和荧光成像检测等全流程操作步骤，操作简单、使用方便、实用性强。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图2为本实用新型的另一视角的结构示意图；

图3为本实用新型的PCR反应单元的结构示意图；

图4为图3的局部放大示意图；

其中，附图标识说明：

1—芯片本体； 2—样本储存区；

3—水相池； 4—液滴生成区；

5—液滴平铺区； 6—液滴拦截区；

7—排油口； 8—废液储存区；

21—储样杯； 22—注样孔；

41—注样通道； 42—样本相缓存通道；

43—液滴生成通道； 44—喇叭口；

45—第一过滤微柱； 51—液滴平铺槽；

52—第二过滤微柱； 61—拦截通道；

62—拦截缓存通道； 63—废液排出通道；

64—第三过滤微柱。

具体实施方式

以下结合附图和具体实施例，对本实用新型进行详细说明。

参照图1至4所示，本实用新型提供一种微流控芯片，包括芯片本体1、密封薄膜，以及设置于芯片本体1上的若干PCR反应单元，若干所述PCR反应单元并排设置于芯片本体1上，且每一PCR反应单元均包括开设于芯片本体1表面上的微通道，以及经微通道彼此连通的样本储存区2、水相池3、液滴生成区4、液滴平铺区5、液滴拦截区6、排油口7和废液储存区8；所述密封薄膜贴附于芯片本体1的表面上，用于将微通道密封；所述样本储存区2用于注入样本相，且样本相经水相池3流入至液滴生成区4；所述液滴生成区4用于将样本相转变成若干个液滴，且若干液滴流入并平铺于液滴平铺区5，以进行PCR反应。

其中，所述样本储存区2和废液储存区8均设置于芯片本体1的顶部表面，微通道、水相池3、液滴生成区4、液滴平铺区5、液滴拦截区6和排油口7均设置于芯片本体1的底部表面；所述样本储存区2包括布置于芯片本体1顶部的储样杯21，以及开设于储样杯21顶部的注样孔22；所述注样孔22贯通至芯片本体1的底部并与水相池3连通；所述液滴生成区4包括开设于芯片本体1底部表面并与水相池3连通的注样通道41、与注样通道41连通的样本相缓存通道42，以及分别与样本相缓存通道42和液滴平铺区5连通的若干液滴生成通道43。

若干所述液滴生成通道43并排设置于芯片本体1的底部，且每一液滴生成通道43的两端均设有一喇叭口44，液滴生成通道43经喇叭口44与样本相缓存通道42和液滴平铺区5连通；所述注样通道41内还设有若干第一过滤微柱45；所述液滴平铺区5包括开设于芯片本体1底部的液滴平铺槽51，以及布置于液滴平铺槽51内的若干第二过滤微柱52；所述液滴平铺槽51的深度大于或等于1.1倍的液滴的直径；所述液滴拦截区6包括开设于芯片本体1底部并与液滴平铺区5连通的若干拦截通道61、与若干拦截通道61连通的拦截缓存通道62，以及与拦截缓存通道62连通的废液排出通道63；所述排油口7开设于废液排出通道63内，且废液排出通道63内还设有若干第三过滤微柱64；所述废液储存区8包括布置于芯片本体1顶部的废液储存杯，以及开设于废液储存杯内并与排油口7连通的废液孔。

本实用新型工作原理：

继续参照图1至4所示，本实施例中，该芯片本体1上设置了四组相互独立的PCR反应单元，可根据实际使用需求，自由设置其数量，在此不作限制；四组PCR反应单元并排间隔排列，每一组PCR反应单元分别对应一个样本，可单独完成液滴生成、液滴存储和液滴平铺、PCR热循环和荧光成像检测等全部流程，工作效率高；密封薄膜的厚度在100μm至600μm之间，可采用粘接、焊接、热压键合及化学键合等方式将其封接于芯片本体1的底部表面，进而将微通道密封，保证其贴合牢固、紧密；现以其中一PCR反应单元做具体说明：

可首先在芯片内预装液滴生成油，以将气泡排出，保证芯片上的整个区域内没有气泡残留；随后，通过储样杯21的注样孔22向水相池3内注入样本相(水相)，然后在样本相上方注入油，在压力作用下，样本相会经与水相池3连通的注样通道41流至样本相缓存通道42内，随后经液滴生成通道43生成液滴流至液滴平铺区5；该实施例中，若干液滴生成通道43并排设置，液滴生成通道43的数量为1～40个，且每一液滴生成通道43的两端均设有一喇叭口44，其喇叭口44是两侧具有对称开口的“<”形或者是单斜边开口的“∠”形，喇叭口44的角度在5°～120°之间，样本相在经过喇叭口44流入至液滴平铺区5时，在压差、表面张力的作用下(阶梯乳化原理)断裂成一个一个大小一致的液滴(油包水液滴)，并流至平铺于液滴平铺区5；为保证液滴单层均匀的平铺于液滴平铺区5的液滴平铺槽51内，将液滴平铺槽51的深度设计成大于或等于1.1倍的液滴的直径，从而可保证单层液滴平铺；在液滴平铺至液滴平铺槽51内后，可从芯片本体1设有密封薄膜的一面对其进行加热，进而实现对液滴平铺槽51内的液滴进行PCR热循环，在完成PCR热循环后，可再对其进行荧光成像检测；检测完成后，废液依次经拦截通道61、拦截缓存通道62和废液排出通道63排出至废液储液杯内；此外，在注样通道41、液滴平铺槽51和废液排出通道63内还均设置了若干过滤微柱，用于拦截杂质，简单实用。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，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作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种微流控芯片，包括芯片本体、密封薄膜，以及设置于芯片本体上的若干PCR反应单元，其特征在于，若干所述PCR反应单元并排设置于芯片本体上，且每一PCR反应单元均包括开设于芯片本体表面上的微通道，以及经微通道彼此连通的样本储存区、水相池、液滴生成区、液滴平铺区、液滴拦截区、排油口和废液储存区；所述密封薄膜贴附于芯片本体的表面上，用于将微通道密封；所述样本储存区用于注入样本相，且样本相经水相池流入至液滴生成区；所述液滴生成区用于将样本相转变成若干个液滴，且若干液滴流入并平铺于液滴平铺区，以进行PCR反应。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述样本储存区和废液储存区均设置于芯片本体的顶部表面，微通道、水相池、液滴生成区、液滴平铺区、液滴拦截区和排油口均设置于芯片本体的底部表面。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述样本储存区包括布置于芯片本体顶部的储样杯，以及开设于储样杯顶部的注样孔；所述注样孔贯通至芯片本体的底部并与水相池连通。

4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述液滴生成区包括开设于芯片本体底部表面并与水相池连通的注样通道、与注样通道连通的样本相缓存通道，以及分别与样本相缓存通道和液滴平铺区连通的若干液滴生成通道。

5.根据权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，若干所述液滴生成通道并排设置于芯片本体的底部，且每一液滴生成通道的两端均设有一喇叭口，液滴生成通道经喇叭口与样本相缓存通道和液滴平铺区连通。

6.根据权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，所述注样通道内还设有若干第一过滤微柱。

7.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述液滴平铺区包括开设于芯片本体底部的液滴平铺槽，以及布置于液滴平铺槽内的若干第二过滤微柱。

8.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于，所述液滴平铺槽的深度大于或等于1.1倍的液滴的直径。

9.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述液滴拦截区包括开设于芯片本体底部并与液滴平铺区连通的若干拦截通道、与若干拦截通道连通的拦截缓存通道，以及与拦截缓存通道连通的废液排出通道；所述排油口开设于废液排出通道内，且废液排出通道内还设有若干第三过滤微柱。

10.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述废液储存区包括布置于芯片本体顶部的废液储存杯，以及开设于废液储存杯内并与排油口连通的废液孔。

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