CN218404124U - 一种实时荧光定量pcr微流控芯片、及与其适配的托盘 - Google Patents

Abstract

本公开提供了一种实时荧光定量PCR微流控芯片，所述实时荧光定量PCR微流控芯片包括塑封膜和芯片主体，其特征在于，所述芯片主体设置有加样腔、样品预存腔、蜡阀腔、第一排气孔、第二排气孔和向下凸出的反应腔室，其中所述加样腔与样品预存腔之间通过第一流道连通，所述样品预存腔与所述反应腔室之间通过第二流道连通，所述蜡阀腔与所述反应腔室之间通过第三流道连通，所述第一排气孔与所述反应腔室之间通过第四流道连通，所述第二排气孔与所述蜡阀腔之间通过第五流道连通。本公开提供的实时荧光定量PCR微流控芯片相比于平板型芯片，受热更均匀，传热效率高，对于加工芯片来说，可省略键合工艺并节约成本。

Description

一种实时荧光定量PCR微流控芯片、及与其适配的托盘

技术领域

本公开涉及微流控芯片和生物分析检测领域,具体的说,涉及一种实时荧光定量PCR微流控芯片

背景技术

微流控(Microfluidics)是指在亚毫米尺度上操控液体，其中，亚毫米尺度一般为几微米到几百微米。微流控技术将生物和化学领域所涉及的基本操作单位，甚至于把整个化验室的功能，包括采样、稀释、反应、分离、检测等集成在一个小型芯片上，故又称芯片实验室(Lab-on-a-Chip)。这种芯片一般是由各种储液池和相互连接的微通道网络组成，能有效减少PCR反应试剂体积、缩短样本处理时间，并通过精密控制液体流动，实现试剂耗材的最大利用效率，降低检测成本。

随着微流控芯片技术的不断进步，基于微流控芯片的荧光定量PCR系统也日益受到大家的关注，并成为核酸检测中的主导技术之一。PCR微流控芯片主要有两种：微反应腔式PCR芯片和连续流动式PCR芯片。微反应腔式PCR芯片是指在芯片上加一个腔体用来储存实验试剂，通过加热器件和降温器件对腔体加热和降温来达到PCR扩增各阶段所需要的温度，经过一次温度循环完成一次扩增过程。由于升降温的速率由加热器件和降温器件控制，温度的升高和降低都有一个时间过程。对于微反应腔式PCR芯片，需要加热器件的重复升降温，导致扩增时间过长；对于平板式微流控芯片，其反应腔的受热面积小，传热效率低；另外现有的芯片采用芯片盖板进行密封，但这种方式需要进行键合步骤，导致成本较高。

实用新型内容

为了至少解决相关技术中的问题之一，本公开提供了一种实时荧光定量PCR微流控芯片、及与其适配的托盘。

根据本公开第一方面，提供了一种实时荧光定量PCR微流控芯片，所述实时荧光定量PCR微流控芯片包括塑封膜和芯片主体，其特征在于，所述芯片主体设置有加样腔、样品预存腔、蜡阀腔、第一排气孔、第二排气孔和向下凸出的反应腔室，其中所述加样腔与样品预存腔之间通过第一流道连通，所述样品预存腔与所述反应腔室之间通过第二流道连通，所述蜡阀腔与所述反应腔室之间通过第三流道连通，所述第一排气孔与所述反应腔室之间通过第四流道连通，所述第二排气孔与所述蜡阀腔之间通过第五流道连通。

作为示例性的，反应腔室包括从所述芯片主体2的下表面向下凸出的圆形件，以及锥形件，所述锥形件与所述圆形件连接形成所述反应腔室。

作为示例性的，所述锥形件为“U”形结构或者为半球形结构。

作为示例性的，所述芯片主体的至少一个侧部设置有至少一个凸台。

作为示例性的，所述塑封膜为透明的贴膜。

作为示例性的，所述塑封膜上设置有三个排气孔，所述三个排气孔分别与所述加样腔、第一排气孔、第二排气孔对应设置。

根据本公开第二方面，本公开还提供了一种与前述实时荧光定量PCR微流控芯片适配的托盘，所述托盘的中间设置有圆形通孔，以及设置有至少一个凹槽，所述凹槽的形状与所述实时荧光定量PCR微流控芯片适配以将所述实时荧光定量PCR微流控芯片固定在所述凹槽内。

作为示例性的，所述托盘的底部与蜡阀腔对应的位置下方设置有加热片。

作为示例性的，所述凹槽的数量为3个。

本公开实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：

本公开提供的实时荧光定量PCR微流控芯片的芯片主体包括有向下凸出的反应腔室，相比于平板型芯片，受热更均匀，传热效率高，更有益于PCR扩增的热循环条件；此外还包括蜡阀结构，在加热融化后进入反应腔室，悬浮于液体上方，在PCR扩增反应过程中能有效防止反应液体的蒸发；进一步的，本公开的塑封膜可代替芯片盖板作用，对于加工芯片来说，可省略键合工艺并节约成本。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本公开。

附图说明

结合附图，通过以下非限制性实施方式的详细描述，本公开的其它特征、目的和优点将变得更加明显。以下是对附图的说明。

图1示出根据本公开的微流控芯片整体结构示意图。

图2示出根据本公开的塑封膜的结构示意图。

图3示出根据本公开的芯片主体的结构示意图。

图4示出根据本公开的芯片主体的左视图。

图5示出根据本公开的托盘的立体结构示意图。

图6示出根据本公开的托盘的左视图。

应当明白，附图中所示出的各个部件的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标记表示相同或类似的构件。

具体实施方式

下文中，将参考附图详细描述本公开的示例性实施例，以使本领域技术人员可容易地实现它们。此外，为了清楚起见，在附图中省略了与描述示例性实施例无关的部分。

本公开的附图中相同或相似的附图标记对应相同或相似的部件；在本公开的描述中，需要理解的是，若有术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”“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，仅是为了便于描述本公开和简化描述，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，因此附图中描述位置关系的用于仅用于示例性说明，不能理解为对本公开的限制，对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于对部件的区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

本公开的描述中，还需要说明的是，除非另有明确规定和限定，术语“设置”、“安装”、“连接”、“相连”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体式连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以是通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。

以下将通过下述实施例来进一步说明本公开。以下实例仅是说明性的并且不旨在是限制性的。

在不冲突的情况下，本公开中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本公开。

为至少部分地解决发明人发现的现有技术中的问题而提出本公开。

如图1-3所示，本公开提供的实时荧光定量PCR微流控芯片包括塑封膜1和芯片主体2，芯片主体2设置有加样腔201、样品预存腔203、蜡阀腔210、第一排气孔206、第二排气孔207和向下凸出的反应腔室212，其中加样腔201与样品预存腔203之间通过第一流道202连通，样品预存腔203与反应腔室212之间通过第二流道205连通，蜡阀腔210与反应腔室212之间通过第三流道211连通，第一排气孔206与反应腔室212之间通过第四流道214连通，第二排气孔207与蜡阀腔210之间通过第五流道208连通。

在本公开中，加样腔201、样品预存腔203、蜡阀腔210、第一排气孔206、第二排气孔207和向下凸出的反应腔室212、第一流道202、第二流道205、第三流道211、第四流道214通过现有技术如微纳加工等加工在芯片主体2的上表面，然后通过塑封膜1密封在芯片主体2的上表面从而提供封闭的腔室和流道。作为示例性的，第一流道202、第二流道205、第三流道211、第四流道214可以是微流道，为微米级别。

在本公开中，加样腔201用于样品的加入，也可作为排气孔用于液体流动过程排出的气体的出口。作为示例性的，如图2所示，加样腔201为圆形，当然本领域技术人员也可以理解，其他形状如椭圆形、方形等等也是可以的。

在本公开中，样品预存腔203用于样品的储存，样品从加样腔201加入后，经过第一流道202直接流入样品储存腔203待后续反应。

在本公开中，蜡阀腔210用于预存固态的石蜡油209，融化后的石蜡油209在离心力的作用下，从蜡阀腔210通过第三流道211进入反应腔室212，石蜡油209用于防止反应液体在反应过程中的蒸发。作为示例性的，本公开中的蜡阀腔可以为圆形如直径为4mm的圆形，也可以是菱形如菱长为2mm的菱形，当然本领域技术人员也可以理解，其他形状如椭圆形、方形等等也是可以的。

在本公开中，反应腔212用于PCR反应。反应腔212中有预存的PCR反应试剂冻干珠213，待样品和石蜡油进入到反应腔212之后，用于完成PCR扩增反应。

作为示例性的，如图4所示，反应腔室212包括从所述芯片主体2的下表面向下凸出的圆形件2121，以及锥形件2122，所述锥形件2122与所述圆形件2121连接形成所述反应腔室212。通过将反应腔室212设置成从所述芯片主体2的下表面向下凸出，相比于平板型芯片，受热更均匀，传热效率高，更有益于PCR扩增的热循环条件。作为示例性的，锥形件2122为“U”形结构或者为半球形结构。

作为示例性的，如图4-5所示，芯片主体2的至少一个侧部设置有至少一个凸台204，通过设置凸台204可以方便芯片从托盘的拿取。虽然图4中示出了芯片主体2对称的两侧设置了一个凸台204，但本领域技术人员也可以理解，芯片主体2的四个侧面都可以设置凸台，也可以是任意一个侧面设置凸台，凸台的数量可以为一个也可以为多个，只要可以实现方便拿取的效果即可。

作为示例性的，塑封膜1为透明的贴膜以方便观察。

作为示例性的，如图2所示，塑封膜1上设置有三个排气孔，分别为塑封膜第一排气孔101，塑封膜第二排气孔102以及塑封膜第三排气孔103，所述三个排气孔分别与所述加样腔201、第一排气孔206、第二排气孔207对应设置。在使用时，由于液体流动，需要排出气体，通过塑封膜1上设置有三个排气孔，所述三个排气孔分别与所述加样腔201、第一排气孔206、第二排气孔207对应设置可以排出芯片内的气体以方便液体的流动。

此外，本公开还提供了一种与前述实时荧光定量PCR微流控芯片适配的托盘3，具体的，如图6所示，托盘3的中间设置有圆形通孔302，以及设置有至少一个凹槽301，所述凹槽301的形状与所述实时荧光定量PCR微流控芯片适配以将所述实时荧光定量PCR微流控芯片固定在所述凹槽301内。具体的，通过圆形通孔302可以与外部的旋转轴连接起来从而带动托盘3旋转，托盘3旋转的过程中产生离心力，离心力使得芯片主体2的腔室的液体流动到反应腔室中进行PCR扩增反应。

作为示例性的，托盘3的底部与蜡阀腔210对应的位置下方设置有加热片305。具体的，在芯片2的蜡阀腔210对应的位置掏空处理形成第一托盘通孔303，加热片305的直径比通孔直径大，因此加热片305在固定在托盘3的底部的同时能够直接对蜡阀腔210进行加热，提高传热效率。前文已提及，需要对预存在蜡阀腔210内的固态的石蜡油209进行融化形成石蜡油，此处可以通过加热片305对蜡阀腔210进行加热，由此对固态的石蜡油209进行融化形成石蜡油。

此外，前文已提及，反应腔室212包括从所述芯片主体2的下表面向下凸出的圆形件2121，以及锥形件2122，所述锥形件2122与所述圆形件2121连接形成所述反应腔室212。因此托盘3上设置有对应的托盘第二通孔304，以便于反应腔室212从托盘3延伸出来，配合外部的加热装置进行加热从而实现PCR反应。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (9)

1.一种实时荧光定量PCR微流控芯片，所述实时荧光定量PCR微流控芯片包括塑封膜和芯片主体，其特征在于，所述芯片主体设置有加样腔、样品预存腔、蜡阀腔、第一排气孔、第二排气孔和向下凸出的反应腔室，其中所述加样腔与样品预存腔之间通过第一流道连通，所述样品预存腔与所述反应腔室之间通过第二流道连通，所述蜡阀腔与所述反应腔室之间通过第三流道连通，所述第一排气孔与所述反应腔室之间通过第四流道连通，所述第二排气孔与所述蜡阀腔之间通过第五流道连通。

2.根据权利要求1所述的实时荧光定量PCR微流控芯片，其特征在于，所述反应腔室包括从所述芯片主体的下表面向下凸出的圆形件，以及锥形件，所述锥形件与所述圆形件连接形成所述反应腔室。

3.根据权利要求2所述的实时荧光定量PCR微流控芯片，其特征在于，所述锥形件为“U”形结构或者为半球形结构。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的实时荧光定量PCR微流控芯片，其特征在于，所述芯片主体的至少一个侧部设置有至少一个凸台。

5.根据权利要求1-3中任一项所述的实时荧光定量PCR微流控芯片，其特征在于，所述塑封膜为透明的贴膜。

6.根据权利要求1-3中任一项所述的实时荧光定量PCR微流控芯片，其特征在于，所述塑封膜上设置有三个排气孔，所述三个排气孔分别与所述加样腔、第一排气孔、第二排气孔对应设置。

7.一种与权利要求1-6中任一项所述的实时荧光定量PCR微流控芯片适配的托盘，其特征在于，所述托盘的中间设置有圆形通孔，以及设置有至少一个凹槽，所述凹槽的形状与所述实时荧光定量PCR微流控芯片适配以将所述实时荧光定量PCR微流控芯片固定在所述凹槽内。

8.根据权利要求7所述的托盘，其特征在于，所述托盘的底部与蜡阀腔对应的位置下方设置有加热片。

9.根据权利要求7或8述的托盘，其特征在于，所述凹槽的数量为3个。

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