CN217499265U - 一种微流控芯片及数字pcr设备 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开一种微流控芯片及数字PCR设备，微流控芯片包括芯片本体，所述芯片本体上设有若干储油槽、样本槽和液滴收集槽，所述储油槽、样本槽和液滴收集槽一一对应且通过微流控通道连通；所述微流控芯片还包括：若干液滴导出结构，由所述液滴收集槽的远离所述样本槽一侧的外壁朝向所述芯片本体的外侧倾斜向下延伸，任一所述液滴导出结构具有与对应的所述液滴收集槽相连通的流线型的导流槽。减小对液滴数量的影响，不需要实用移液设备，减少了测试步骤，提高了测试精度。

Description

一种微流控芯片及数字PCR设备

技术领域

本实用新型涉及数字PCR设备技术领域，具体地涉及一种微流控芯片及具有该微流控芯片的数字PCR设备。

背景技术

PCR（polymerase chain reaction），聚合酶链式反应，是生物学的一项重要技术，用于快速高效地扩增待定的DNA片段。数字PCR: Digital PCR,是基于单分子PCR方法来进行计数的核酸定量，是一种核酸分子绝对定量技术。

微流控芯片技术是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程，由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。

液滴生成用微流控芯片和相关的设备配合，用于检测微液滴的生成。如图1所示，现有技术中微流控芯片的结构主要包括储油槽2’、测试样本槽3’、微流控通道5’和液滴收集槽4’，储油槽2’内的矿物质油和样本槽3’内的测试样本在外力的推动下通过微流控通道5’生成用于下一步测试使用的一定数量的微液滴。生成的微液滴流入到液滴收集槽4’内，然后用移液设备（未图示）比如移液枪将生成的微液滴转移到PCR管（未图示）内，用盖子将PCR管密封后用于下一步扩增。采用上述的微流控芯片结构还存在以下技术问题：用移液枪将液滴从芯片的液滴收集槽内移出至PCR管内时液滴容易破裂或者液滴附着在液滴收集槽内而吸取不到或液滴附着在移液枪吸头上，导致液滴总数减少，而且由于移液枪的介入，液滴存在二次污染的风险，从而影响测试精度。

因此，有必要研发设计一种新的微流控芯片以解决上述技术问题。

实用新型内容

针对上述存在的技术问题至少之一，本实用新型目的是提供一种微流控芯片及数字PCR设备，解决了现有技术中采用移液枪等移液枪设备将液滴收集槽内生成的液滴转移至PCR管扩展时，液滴易破裂或液滴附着在液滴收集槽内而吸取不到或液滴附着在移液枪吸头上且液滴存在二次污染的风险的问题。

本实用新型的技术方案是：

本实用新型其中一个目的在于提供一种微流控芯片，包括芯片本体，所述芯片本体上设有若干储油槽、样本槽和液滴收集槽，所述储油槽、样本槽和液滴收集槽一一对应且通过微流控通道连通；所述微流控芯片还包括：

若干液滴导出结构，由所述液滴收集槽的远离所述样本槽一侧的外壁朝向所述芯片本体的外侧倾斜向下延伸，任一所述液滴导出结构具有与对应的所述液滴收集槽相连通的流线型的导流槽。

可选的，沿液滴的导流方向，任一所述导流槽包括靠近所述液滴收集槽的斜向导槽和远离所述液滴收集槽的竖直向下延伸的竖向导槽。

可选的，沿液滴的导流方向，所述斜向导槽包括第一斜向导槽和第二斜向导槽；

所述第一斜向导槽的倾角小于所述第二斜向导槽的倾角。

可选的，任一所述液滴收集槽的远离对应的样本槽一侧的顶壁开设有一豁口，任一所述液滴导出结构通过所述豁口与对应的液滴收集槽连通。

可选的，所述豁口为U型豁口。

可选的，任一所述液滴导出结构与对应的液滴收集槽为一体结构。

可选的，任一所述液滴导出结构还包括支撑部，所述支撑部的端面与对应的液滴收集槽的外壁连接且所述支撑部的底端抵接于所述芯片本体的上端面上；

所述导流槽为形成在所述支撑部的顶端面的向下凹陷且倾斜延伸的凹槽结构。

可选的，沿液滴的导流方向，所述支撑部的高度逐渐减小。

可选的，若干所述液滴导出结构与所述芯片本体为一体结构。

本实用新型另一个目的在于提供一种数字PCR设备，包括上述任一项所述的微流控芯片。

与现有技术相比，本实用新型的优点是：

本实用新型的微流控芯片，在液滴收集槽的外壁上设置液滴导出结构，液滴导出结构上开设有与液滴收集槽内连通的流线型导流槽。通过流线型导流槽将生成的液滴转移至PCR管中用于下一步的扩增，解决了现有技术中通过移液枪转移生成的液滴容易导致液滴破裂或者液滴吸取不完全而造成液滴总数减小，影响测试精度的问题。采用本实用新型实施例的微流控芯片结构转移用于扩增的液滴，减小对液滴数量的影响，不需要实用移液设备，减少了测试步骤，提高了测试精度。

附图说明

下面结合附图及实施例对本实用新型作进一步描述：

图1为改进前的微流控芯片的立体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的改进后的微流控芯片的立体结构示意图；

图3为图2中的微流控芯片和PCR管的立体结构示意图；

图4为图3的微流控芯片的和PCR管的剖切结构示意图。

其中：10、微流控芯片；1、芯片本体；2、储油槽；3、样本槽；4、液滴收集槽；41、豁口；5、微流控通道；6、液滴导出结构；61、导流槽；611、第一斜向导槽；612、第二斜向导槽；613、竖向导槽；62、支撑部；20、PCR管。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本实用新型进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本实用新型的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本实用新型的概念。

实施例：

参见图2至图4，本实用新型实施例的一种微流控芯片，包括芯片本体1、储油槽2、样本槽3、液滴收集槽4、微流控通道5和液滴导出结构6。储油槽2、样本槽3和液滴收集槽4的数量均为多个且一一对应并通过微流控通道5连通。如图所示，芯片本体1为方形板状，优选为一体结构，也即现有技术中通常分体的芯片上层、芯片下层和密封层等芯片结构在本实用新型实施例中为一体设计。多个储油槽2沿芯片本体1的一条长边方向成排间隔设置。多个液滴收集槽4沿芯片本体1的另一条长边方向成排间隔设置。多个样本槽3设于储油槽2和液滴收集槽4之间且沿平行于芯片本体1的长边方向成排间隔设置。设于储油槽2与样本槽3之间的微流控通道5包括平行于芯片本体1宽度方向的第一主流通道和两个关于第一主流通道对称设置且与第一主通道连通的U型的第一分流通道，设于样本槽3和液滴收集槽4内的微流控通道5为平行于芯片本体1宽度方向的第二主流通道，两个第一分流通道与第二主流通道连通后通过第二主流通道与液滴收集槽4连通。若干液滴导出结构6一一对应设于若干液滴收集槽4的远离样本槽3的外壁上且延伸至芯片本体1外。液滴导出结构6具有与对应的液滴收集槽4相连通的倾斜向下延伸的流线型的导流槽61，以便于在液滴收集槽4内生成的液滴通过导流槽61流出，在导流槽61的底端放置PCR管20（如图3所示，本实用新型实施例中PCR管20为八连管）用于接收液滴用于后续的扩增。解决了现有技术中通过移液枪从液滴收集槽4内转移液滴导致液滴易破裂导致影响测试精度的问题。生成的液滴直接通过流线型的液滴导出结构6导出至PCR管20内，流线型的设计，对液滴的阻力小，液滴几乎可以全部转移至PCR管20中，液滴总数几乎不会发生变化，减小对液滴数量的影响，不需要实用移液设备，减少了测试步骤，提高了测试精度，同时还可以降低移液枪介入导致的二次污染的风险。

对于储油槽2、样本槽3和液滴收集槽4而言，如图2至图4所示，均为筒状结构且样本槽3的内径小于储油槽2和液滴收集槽4，而储油槽2的内径小于液滴收集槽4的内径。

根据本实用新型的一些实施例，如图2至图4所示，沿液滴的导流方向，任一导流槽61包括靠近液滴收集槽4的斜向导槽和远离液滴收集槽4的竖直向下延伸的竖向导槽613。由于导流槽61为流线型设计，也就是说，斜向导槽与竖直导槽之间为圆滑过渡，可以降低液滴流阻。进一步优选的，沿液滴的导流方向，斜向导槽包括第一斜向导槽611和第二斜向导槽612；第一斜向导槽611的倾角小于第二斜向导槽612的倾角。也就是说第一斜向导槽611与竖向导槽613之间的夹角大于第二斜向导槽612与竖向导槽613之间的夹角，可以缓和液滴流出流速，避免因斜向导槽与竖向导槽613之间夹角过大，部分液滴沿斜向导槽的末端延长线方向流出，同时还可以进一步提到降低液滴流阻的目的。因导流槽61为流线型设计，故而第一斜向导槽611与第二斜向导槽612之间也为圆弧过渡。

根据本实用新型的一些实施例，如图2至图4所示，液滴收集槽4的远离对应的样本槽3一侧的顶壁开设有一豁口41，任一液滴导出结构6通过豁口41与对应的液滴收集槽4连通。优选的，豁口41为U型豁口41。在液滴收集槽4内生成的液滴沿着液滴收集槽4的轴线方向也即如图4所示的竖直向上的方向慢慢累积，当液面到达顶壁左侧开设的U型豁口41时，液滴由豁口41进入到导流槽61内并沿着导流槽61向下流向PCR管20内完成液滴的转移。作为可替换的实施例，豁口41还可以设计在液滴收集槽4的其他位置，比如液滴收集槽4的外壁中间位置或者底部位置，只需保证导流槽61具有一定的倾斜度以便液滴导流即可。

根据本实用新型的一些优选实施例，任一液滴导出结构6与对应的液滴收集槽4为一体结构。一体设计，可以减少加工工序，同时也便于运输移动。

根据本实用新型的一些优选实施例，液滴导出结构6部分固定在芯片本体1的上表面的。具体的，如图2至图4所示，任一液滴导出结构6还包括支撑部62，支撑部62的端面与对应的液滴收集槽4的外壁连接且支撑部62的底端抵接于芯片本体1的上端面上。导流槽61为形成在支撑部62的顶端面的向下凹陷且倾斜延伸的凹槽结构。优选的，如图4所示，沿液滴的导流方向，支撑部62的高度逐渐减小。也就是说支撑部62为大致直角三角形状。一条直角边与对应的液滴收集槽4的外壁连接优选为一体设计，另一条直角边部分固定连接在芯片本体1的上表面优选为一体设计、部分延伸至芯片本体1的外侧且竖直向下延伸，斜边上形成有导流槽61。作为可替换的实施例，本实用新型的液滴导出结构6可以不包括支撑部62，直接一条倾斜向下延伸的板一端固定在对应的液滴收集槽4的外壁上、另一端延伸至芯片本体1外，板的上端面形成有上述的导流槽61。

根据本实用新型的一些优选实施例，若干液滴导出结构6与芯片本体1为一体结构。也就是说，支撑部62和液滴收集槽4为一体结构，液滴收集槽4、样本槽3、储油槽2和芯片本体1也为一体结构。一体设计，可以减少加工工序，同时也便于运输移动。

本实用新型实施例还提供了一种数字PCR设备，包括上述实施例的微流控芯片10。其他结构为现有常规结构，不做描述和限定。由于采用了上述实施例的微流控芯片10，故而至少具有上述实施例的微流控芯片10的有益效果，也即测试精度高。

应当理解的是，本实用新型的上述具体实施方式仅仅用于示例性说明或解释本实用新型的原理，而不构成对本实用新型的限制。因此，在不偏离本实用新型的精神和范围的情况下所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。此外，本实用新型所附权利要求旨在涵盖落入所附权利要求范围和边界、或者这种范围和边界的等同形式内的全部变化和修改例。

Claims (10)

1.一种微流控芯片，包括芯片本体，所述芯片本体上设有若干储油槽、样本槽和液滴收集槽，所述储油槽、样本槽和液滴收集槽一一对应且通过微流控通道连通；其特征在于，所述微流控芯片还包括：

若干液滴导出结构，由所述液滴收集槽的远离所述样本槽一侧的外壁朝向所述芯片本体的外侧倾斜向下延伸，任一所述液滴导出结构具有与对应的所述液滴收集槽相连通的流线型的导流槽。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，沿液滴的导流方向，任一所述导流槽包括靠近所述液滴收集槽的斜向导槽和远离所述液滴收集槽的竖直向下延伸的竖向导槽。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，沿液滴的导流方向，所述斜向导槽包括第一斜向导槽和第二斜向导槽；

所述第一斜向导槽的倾角小于所述第二斜向导槽的倾角。

4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，任一所述液滴收集槽的远离对应的样本槽一侧的顶壁开设有一豁口，任一所述液滴导出结构通过所述豁口与对应的液滴收集槽连通。

5.根据权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，所述豁口为U型豁口。

6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，任一所述液滴导出结构与对应的液滴收集槽为一体结构。

7.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，任一所述液滴导出结构还包括支撑部，所述支撑部的端面与对应的液滴收集槽的外壁连接且所述支撑部的底端抵接于所述芯片本体的上端面上；

所述导流槽为形成在所述支撑部的顶端面的向下凹陷且倾斜延伸的凹槽结构。

8.根据权利要求7所述的微流控芯片，其特征在于，沿液滴的导流方向，所述支撑部的高度逐渐减小。

9.根据权利要求1或7或8所述的微流控芯片，其特征在于，若干所述液滴导出结构与所述芯片本体为一体结构。

10.一种数字PCR设备，其特征在于，包括权利要求1-8任一项所述的微流控芯片。

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