CN220846038U - 侧入式捕获核酸的微流控芯片 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种侧入式捕获核酸的微流控芯片，包括芯片本体，所述芯片本体上构造有进样流道及出样流道，所述进样流道与所述出样流道之间设置有核酸捕获滤纸，所述核酸捕获滤纸的厚度方向垂直于所述进样流道内样本液的流动方向。本实用新型由于样本液的进液方向与核酸捕获滤纸的高度垂直也即沿着核酸捕获滤纸的侧面进液，从而可以使芯片本体的厚度相应设计的更小，也即实现了核酸捕获滤纸的厚度与芯片本体的厚度之间的匹配，如此形成的微流控芯片可以被应用到芯片厚度空间相对紧张的仪器中，更为重要的是，样本液的侧向进液能够有效防止进液压力过大时可能对核酸捕获滤纸的压力冲击，进而防止核酸捕获滤纸的损坏漏液，提升核酸的高效捕获。

Description

侧入式捕获核酸的微流控芯片

技术领域

本实用新型属于生物样本检测芯片技术领域，具体涉及一种侧入式捕获核酸的微流控芯片。

背景技术

基因分析如基于Sanger法的DNA测序、病原体检测、短串联重复序列(ShortTandemRepeat,STR)分析在卫生保健、食品安全、司法科学等领域发挥着越来越重要的作用。为了进一步推动基因分析的发展，结合微流控技术，实现低成本、快速、自动化、现场调度、高通量、以及避免交叉污染的检测是十分必要的。

基因分析的过程通常包括核酸提取纯化、核酸靶序列的扩增、靶序列扩增产物的分离三个步骤。核酸提取作为整个基因分析过程的第一步决定了集成化的系统能处理什么样的样品、提供给下游分析步骤的DNA模板的质量高低。自然界中无论是植物、动物还是病毒，核酸作为大部分生物的遗传物质，在遗传中起着不可替代的作用，为了研究生物的基因，就需要将DNA从细胞中提取出来，这个过程有很多方法可以实现，目前比较常用的有苯酚氯仿抽提法、离心柱法和磁珠法等。常规的化学抽提法使用苯酚、氯仿等试剂，毒性较大，长时间操作对人员健康有较大影响，而且核酸的回收率较低，损失量较大，由于操作体系大，不同实验人员操作重复性差；离心柱法和磁珠法提取是需要较多的样本，耗材多，核酸损失大，目标核酸量低时容易被漏掉，无法获得目标核酸片段。另外，对于目标核酸含量较低时，由于检测方法灵敏度有限，也会出现目标核酸存在但是无法检测出的现象。

传统的核酸提取纯化方法包括液-液提取纯化法、固相提取纯化(SPE)法。酚-氯仿提取法就是一种液-液核酸提取法，涉及有毒试剂且操作繁琐；固相提取方法主要就是将核酸吸附到二氧化硅、玻璃、硅藻土、甚至表面修饰后的塑料等固体物质表面从而实现提取纯化，这些固体物质可以采用不同的形式，包括分离柱、微球、粉末、磁珠等。固相核酸提取方法相对而言，更适合移植到微流控芯片上进行核酸提取纯化。自从上世纪90年代以来，基于固相提取原理的微流控芯片样品制备技术已经取得了显著的发展。但是这些微流控核酸样品制备芯片仍然有很多不足之处，如成本高、操作繁琐等缺点，使这些微流控集成芯片的应用一直停留在学术界。

为了克服这些问题，实现简单、快速、低成本、自动化的微流控芯片核酸提取纯化过程，微流控研究人员将DNA提取作为要攻克的关键点和主要目标之一。基于前述目的，目前相关技术中采用相应的核酸捕获滤纸设置于微流控芯片中以实现对样本液中核酸的高效捕获提取，但针对滤纸的安装方式与微流控芯片的尺寸的相关因素缺少必要地研究，不利于微流控芯片的结构设计。

实用新型内容

因此，本实用新型要解决的技术问题在于提供一种侧入式捕获核酸的微流控芯片，以克服现有技术中捕获滤纸的安装方式与微流控芯片尺寸不相匹配，导致微流控芯片结构设计不够合理的不足。

为了解决上述问题，本实用新型提供一种侧入式捕获核酸的微流控芯片，包括芯片本体，所述芯片本体上构造有进样流道及出样流道，所述进样流道与所述出样流道之间设置有核酸捕获滤纸，所述核酸捕获滤纸的厚度方向垂直于所述进样流道内样本液的流动方向。

在一些实施方式中，所述进样流道与所述出样流道的连通位置具有滤纸容置凹槽，所述核酸捕获滤纸容置于所述滤纸容置凹槽内。

在一些实施方式中，所述核酸捕获滤纸至与所述滤纸容置凹槽的槽壁粘接。

在一些实施方式中，所述核酸捕获滤纸为圆形、梯形或者矩形中的一种。

在一些实施方式中，当所述核酸捕获滤纸为梯形时，所述梯形的上底朝向所述进样流道一侧，所述梯形的下底朝向所述出样流道一侧。

在一些实施方式中，所述进样流道与所述出样流道之间还构造有腔室，所述腔室的流通面积大于所述进样流道的流通面积且大于与所述出样流道的流通面积。

在一些实施方式中，所述滤纸容置凹槽处于所述腔室与所述进样流道之间且至少部分处于所述腔室内。

在一些实施方式中，所述进样流道、滤纸容置凹槽、腔室以及所述出样流道皆具有朝向所述芯片本体同一侧的开口，所述开口上连接有封闭膜。

在一些实施方式中，所述核酸捕获滤纸为壳聚糖滤纸。

本实用新型提供的一种侧入式捕获核酸的微流控芯片，由于样本液的进液方向与核酸捕获滤纸的高度垂直也即沿着核酸捕获滤纸的侧面进液，从而可以使芯片本体的厚度相应设计的更小，也即实现了核酸捕获滤纸的厚度与芯片本体的厚度之间的匹配，如此形成的微流控芯片可以被应用到芯片厚度空间相对紧张的仪器中，更为重要的是，样本液的侧向进液能够有效防止进液压力过大时可能对核酸捕获滤纸的压力冲击，进而防止核酸捕获滤纸的损坏漏液，提升核酸的高效捕获。

附图说明

图1为本实用新型实施例的侧入式捕获核酸的微流控芯片的一种结构示意图(俯视图)，其中核酸捕获滤纸为圆形；

图2为本实用新型实施例的侧入式捕获核酸的微流控芯片的另一种结构示意图，其中核酸捕获滤纸为长方形；

图3为本实用新型实施例的侧入式捕获核酸的微流控芯片的又一种结构示意图，其中核酸捕获滤纸为梯形；

图4为本实用新型实施例的侧入式捕获核酸的微流控芯片的再一种结构示意图。

附图标记为：

1、芯片本体；11、进样流道；12、出样流道；2、核酸捕获滤纸；3、腔室。

具体实施方式

结合参见图1至图4所示，根据本实用新型的实施例，提供一种侧入式捕获核酸的微流控芯片，包括芯片本体1，芯片本体1上构造有进样流道11及出样流道12，进样流道11与出样流道12之间设置有核酸捕获滤纸2，具体可以采用壳聚糖滤纸，核酸捕获滤纸2的厚度方向垂直于进样流道11内样本液的流动方向，需要说明的是，核酸捕获滤纸2为一立体结构，其具有的长度与宽度大于其具有的高度，以核酸捕获滤纸2的形状为圆形为例，圆形的两个端面分别为顶面与底面，而顶面与底面之间则为侧面，本实用新型中，样本液从核酸捕获滤纸2的侧面的一侧流至与之相对的侧面的另一侧，能够理解的是，核酸捕获滤纸2的厚度方向与芯片本体1的厚度方向是一致的。该技术方案中，由于样本液的进液方向与核酸捕获滤纸2的高度垂直也即沿着核酸捕获滤纸2的侧面进液，从而可以使芯片本体1的厚度相应设计的更小，也即实现了核酸捕获滤纸2的厚度与芯片本体1的厚度之间的匹配，如此形成的微流控芯片可以被应用到芯片厚度空间相对紧张的仪器中，更为重要的是，样本液的侧向进液能够有效防止进液压力过大时可能对核酸捕获滤纸2的压力冲击，进而防止核酸捕获滤纸2的损坏漏液，提升核酸的高效捕获。另外，侧向进入捕获的方式可以通过加大核酸捕获滤纸2的长度的方式提升其捕获核酸的能力，而不必担心其在较大进样压力下的破坏与漏液风险。

在一些实施方式中，进样流道11与出样流道12的连通位置具有滤纸容置凹槽(图中未标引)，核酸捕获滤纸2容置于滤纸容置凹槽内，将核酸捕获滤纸2容置于该滤纸容纳凹槽中，实现核酸捕获滤纸2的可靠定位，在一些工况下，在进样完毕后，可以将捕获富集核酸的核酸捕获滤纸2从该滤纸容纳凹槽内取出，然后放置于相应的PCR反应管中进行后续的反应及操作，核酸检测更加灵活。

核酸捕获滤纸2的形状除了为圆形外，还可以为梯形或者矩形(例如图2所示)等，优选为圆形，该形状与检测部件的检测头视野相匹配，具有良好的检测视场。前述的滤纸容置凹槽的形状与核酸捕获滤纸2的形状以及高度应该相匹配。具体而言，核酸捕获滤纸2的高度以稍微高于滤纸容置凹槽的槽深为宜，在组装完毕后可以对凸出于滤纸容置凹槽的滤纸端面施加压力以能够防止样本液由核酸捕获滤纸2的上下端面处漏液，提高滤纸的核酸富集效率。

在一个具有的实施例中，核酸捕获滤纸2为梯形，参见图3所示，梯形的上底朝向进样流道11一侧，梯形的下底朝向出样流道12一侧，也即上底与进样流道11中的样本液直接接触，样本在其流动方向上与核酸捕获滤纸2的接触区域越来越大，能够对样本液中的核酸进行更加高效地捕获，虽然，高效地捕获的同时此种方式一定程度上降低了样本液的通量，但该种方式在应用于样本液中核酸含量较低的情况下更具优势。

在另一个具体的实施例中，核酸捕获滤纸2至与滤纸容置凹槽的槽壁粘接，例如可以与滤纸容置凹槽的槽立壁或者槽底壁通过点胶的方式粘接，保证核酸捕获滤纸2的位置稳定，能够理解的是，此时的核酸捕获滤纸2将不再被设计为可以转移的方式，而是在原始位置进一步向进样流道11内通入相应的试剂，例如清洗剂、扩增反应试剂等实现核酸检测的后续工序。

参见图4所示，进样流道11与出样流道12之间还构造有腔室3，腔室3的流通面积大于进样流道11的流通面积且大于与出样流道12的流通面积，也即腔室3的整体容积较大，其能够容置后续的反应试剂(具体也通过进样流道11注入)，此时，滤纸容置凹槽处于腔室3与进样流道11之间且至少部分处于腔室3内，通过在腔室3内通入反应试剂实现对核酸捕获滤纸2上捕获的核酸的扩增，无需转移滤纸，核酸检测的集成化程度更高。

在一些实施方式中，进样流道11、滤纸容置凹槽、腔室3以及出样流道12皆具有朝向芯片本体1同一侧的开口，开口上连接有封闭膜(图中未示出未标引)，能够简化前述各流道、凹槽及腔室的加工制作难度，前述的封闭膜具体可以为铝塑膜，其贴覆于前述开口上保证各个流道、凹槽及腔室的密封性，由于是铝塑膜，在需要转移核酸捕获滤纸2时，可以轻松将对应区域的封闭膜破除，更为便捷。

以下结合一个具体的应用实例对本实用新型的技术方案进一步阐述：

1.核酸释放：样本加入裂解液中，使样品中的核酸游离在裂解体系中，释放核酸(也即形成样本液)。

2.核酸捕获：使用注射等方式，提供一个使液体流动的力，可让裂解液(可称为样本液)，流过滤纸(也即前述的核酸捕获滤纸2，下同)进行核酸捕获。

3.核酸清洗：配合仪器推动清洗液管内的软硬结合胶塞进行柱塞式压力驱动，注射时，会先让试剂管往下移动一定距离的行程，使得下件管道层上固定的顶针刺破试剂管下胶塞，进而可让清洗液流过滤纸进行清洗，洗去滤纸上的杂质。

4.反应试剂注入：将复溶好的的反应试剂，通过微流道(也即上述的进样流道11)注入滤纸部分，进行接下来的反应。

5.核酸扩增：捕获核酸的滤纸搭配微流控芯片，可进行原位扩增；或者将滤纸取出，滤纸浸泡在试剂中，直接进行上机扩增。

6.结果分析：将检测结果进行分析，数据处理。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各有利方式可以自由地组合、叠加。

以上仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，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。以上仅是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型技术原理的前提下，还可以做出若干改进和变型，这些改进和变型也应视为本实用新型的保护范围。

Claims (9)

1.一种侧入式捕获核酸的微流控芯片，其特征在于，包括芯片本体(1)，所述芯片本体(1)上构造有进样流道(11)及出样流道(12)，所述进样流道(11)与所述出样流道(12)之间设置有核酸捕获滤纸(2)，所述核酸捕获滤纸(2)的厚度方向垂直于所述进样流道(11)内样本液的流动方向。

2.根据权利要求1所述的侧入式捕获核酸的微流控芯片，其特征在于，所述进样流道(11)与所述出样流道(12)的连通位置具有滤纸容置凹槽，所述核酸捕获滤纸(2)容置于所述滤纸容置凹槽内。

3.根据权利要求2所述的侧入式捕获核酸的微流控芯片，其特征在于，所述核酸捕获滤纸(2)至与所述滤纸容置凹槽的槽壁粘接。

4.根据权利要求2所述的侧入式捕获核酸的微流控芯片，其特征在于，所述核酸捕获滤纸(2)为圆形、梯形或者矩形中的一种。

5.根据权利要求4所述的侧入式捕获核酸的微流控芯片，其特征在于，当所述核酸捕获滤纸(2)为梯形时，所述梯形的上底朝向所述进样流道(11)一侧，所述梯形的下底朝向所述出样流道(12)一侧。

6.根据权利要求2所述的侧入式捕获核酸的微流控芯片，其特征在于，所述进样流道(11)与所述出样流道(12)之间还构造有腔室(3)，所述腔室(3)的流通面积大于所述进样流道(11)的流通面积且大于与所述出样流道(12)的流通面积。

7.根据权利要求6所述的侧入式捕获核酸的微流控芯片，其特征在于，所述滤纸容置凹槽处于所述腔室(3)与所述进样流道(11)之间且至少部分处于所述腔室(3)内。

8.根据权利要求6所述的侧入式捕获核酸的微流控芯片，其特征在于，所述进样流道(11)、滤纸容置凹槽、腔室(3)以及所述出样流道(12)皆具有朝向所述芯片本体(1)同一侧的开口，所述开口上连接有封闭膜。

9.根据权利要求1所述的侧入式捕获核酸的微流控芯片，其特征在于，所述核酸捕获滤纸(2)为壳聚糖滤纸。