一種用于快速多重pcr擴(kuò)增的微流控芯片及檢測(cè)方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生物醫(yī)療領(lǐng)域，特別是涉及一種用于快速多重PCR擴(kuò)增的微流控芯片及檢測(cè)方法。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片(microfluidic chip)是一種以在微米尺度空間對(duì)流體進(jìn)行操控為主要特征的科學(xué)技術(shù)。作為一門新興技術(shù)已經(jīng)與化學(xué)、生物學(xué)、工程學(xué)和物理學(xué)等諸學(xué)科形成交叉，展示出了廣泛的應(yīng)用前景。微生物檢測(cè)尤其是食品中有毒微生物的直接測(cè)量一直是食品微生物檢測(cè)的研究熱點(diǎn)，現(xiàn)有的微流控芯片，大多僅是對(duì)微生物的單一特性或少數(shù)幾個(gè)特性進(jìn)行分析檢測(cè)，不能實(shí)現(xiàn)對(duì)微生物多特性的綜合分析檢測(cè)，使得檢測(cè)效率較低。
[0003]現(xiàn)有技術(shù)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase Chain React1n，PCR)擴(kuò)增芯片多為液路層、彈性閥體層、蓋板(氣孔連接)三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，即PCR擴(kuò)增芯片由PCR反應(yīng)倉、入出液口和截止閥組成。液體注入反應(yīng)倉后蓋板通氣，彈性閥體層產(chǎn)生形變，截止液路層管路，變溫過程通過反應(yīng)倉底部加熱。三層結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，PCR過程中反應(yīng)倉與閥點(diǎn)在同一平面，高溫狀態(tài)下反應(yīng)倉與閥點(diǎn)的溫度基本相同，液體隨溫度升高到90度以上時(shí)，倉室和管道、閥點(diǎn)的液體膨脹很大，彈性閥體層與液路層接觸面大，鍵合層很容易裂開，導(dǎo)致液體外漏，PCR反應(yīng)失敗。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供本一種快速檢測(cè)微流控通道及包含該通道的檢測(cè)微流控芯片，解決現(xiàn)有技術(shù)中，反應(yīng)倉與閥點(diǎn)同一平面導(dǎo)致鍵合層很容易裂開，導(dǎo)致液體外漏，PCR反應(yīng)失敗。反應(yīng)倉溫度與熱板溫度偏差較大，溫度變化慢。
[0005]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案:
[0006]—種用于快速多重PCR擴(kuò)增的微流控芯片，該芯片包括由上至下依次疊放的導(dǎo)熱層、反應(yīng)倉層、液路層、柔性閥體層和氣路接口層；
[0007]所述反應(yīng)倉層包括具有進(jìn)液口和出液口的反應(yīng)倉；
[0008]在所述液路層的下表面上設(shè)有進(jìn)液微流道和出液微流道，該進(jìn)液微流道和出液微流道通過設(shè)置在液路層上的通孔，與所述反應(yīng)倉層上的進(jìn)液口和出液口連通；
[0009]所述氣路接口層通過設(shè)置在其上的氣流孔推動(dòng)柔性閥體層產(chǎn)生形變，通過該形變阻斷液路層上微流道內(nèi)的液體流動(dòng)。
[0010]優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱層、反應(yīng)倉層、液路層、閥體層和氣路接口層通過膠結(jié)或鍵合固定。
[0011 ]優(yōu)選的，所述進(jìn)液微流道和出液微流道上分別設(shè)有閥點(diǎn)，該閥點(diǎn)的位置與所述氣流接口層上的氣流孔對(duì)應(yīng)。
[0012]優(yōu)選的，所述閥點(diǎn)為洼形，該洼形閥點(diǎn)的心與微流道的中心重合;所述閥點(diǎn)的直徑大于微流道的寬度。
[0013]優(yōu)選的，所述導(dǎo)熱層為鋁薄膜。
[0014]優(yōu)選的，所述閥體層為彈性薄膜層。
[0015]—種快速多重PCR擴(kuò)增的檢測(cè)方法，該方法的步驟包括
[0016]通過液路層上的微流道與柔性閥體層形成的流體通道將反應(yīng)液從遠(yuǎn)離反應(yīng)倉層的位置送入反應(yīng)倉；
[0017]當(dāng)反應(yīng)液供給完成時(shí)，利用氣路接口層上的氣流孔向柔性閥體層施加外力，使柔性閥體層產(chǎn)生形變，并充滿微流道上的閥點(diǎn)，阻斷液體流動(dòng)，并密封反應(yīng)倉層；
[0018]外部熱源利用導(dǎo)熱層為反應(yīng)倉內(nèi)反應(yīng)液協(xié)助加熱或散熱，協(xié)助PCR擴(kuò)增反應(yīng)；
[0019]當(dāng)反應(yīng)完成時(shí)，停止氣路接口層對(duì)出液微流道側(cè)的柔性閥體層施加外力，柔性閥體層恢復(fù)形變，反應(yīng)廢液從出液微流道流出，完成整個(gè)PCR擴(kuò)增過程。
[0020]本發(fā)明的有益效果如下:
[0021]本發(fā)明所述技術(shù)方案將升降溫導(dǎo)熱層材料由塑料改為鋁薄膜材料，變溫過程中熱板與液體實(shí)際溫度差減小，溫度變化加快;將反應(yīng)倉室與截止閥點(diǎn)分層設(shè)計(jì)，降低閥點(diǎn)位置極限溫度和液體壓力，消除鍵合層開裂現(xiàn)象；在液路槽上進(jìn)一步設(shè)置洼點(diǎn)，協(xié)助止流和密封，大大提高了止流密封的效果。
【附圖說明】
[0022]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；
[0023]圖1示出本發(fā)明所述微流控芯片的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0024]圖2示出本發(fā)明所述微流控通道中的流體流動(dòng)的示意圖；
[0025]圖3示出本發(fā)明所述液路層的示意圖。
[0026]附圖標(biāo)號(hào)
[0027]1、鋁膜，2、反應(yīng)倉層，3、雙面膠，4、液路層，5、彈性薄膜層，6、氣路接口層，7、反應(yīng)倉，8、微流道閥點(diǎn)，9、微流道，1、氣流孔，11、反應(yīng)倉連通孔。
【具體實(shí)施方式】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實(shí)施例和附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行表示。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應(yīng)以此限制本發(fā)明的保護(hù)范圍。
[0029]本發(fā)明公開了一種用于快速多重PCR擴(kuò)增的微流控芯片，該芯片包括由上至下依次疊放的基于外部熱源間接為反應(yīng)倉液體提供反應(yīng)熱量和協(xié)助散熱的導(dǎo)熱層、反應(yīng)倉層2、用于為反應(yīng)倉提供反應(yīng)液進(jìn)出通道和協(xié)助阻斷液路液路層4、基于自身的柔性形變截止液路層液體流動(dòng)，使反應(yīng)倉層形成密封狀態(tài)的柔性閥體層和用于接入外部氣源，協(xié)助柔性閥體層止流和密封的氣路接口層6;所述導(dǎo)熱層、反應(yīng)倉層、液路層、閥體層和氣路接口層通過雙面膠3膠結(jié)或鍵合固定。所述反應(yīng)倉層2包括具有進(jìn)液口和出液口的反應(yīng)倉7;如圖3所示，在所述液路層4的下表面上設(shè)有進(jìn)液微流道和出液微流道，該進(jìn)液微流道和出液微流道通過設(shè)置在液路層上的反應(yīng)倉連通孔11，與所述反應(yīng)倉層2上的進(jìn)液口和出液口連通;所述氣路接口層6通過設(shè)置在其上的氣流孔推動(dòng)例如彈性薄膜層5的柔性閥體層產(chǎn)生形變，通過該形變阻斷液路層4上微流道9內(nèi)的液體流動(dòng)。本方案為了進(jìn)一步提高微流道9的密封效果，在所述進(jìn)液微流道和出液微流道上分別設(shè)有微流道閥點(diǎn)8，該閥點(diǎn)的位置與所述氣流接口層上的氣流孔對(duì)應(yīng)。本方案中，所述氣路接口層通過設(shè)置在其上的氣流孔推動(dòng)柔性閥體層產(chǎn)生形變，使改形變的彈性膜薄充滿該閥點(diǎn)，使其完全阻斷液路層上微流道內(nèi)的液體流動(dòng)。所述閥點(diǎn)為洼形，該洼形閥點(diǎn)的心與微流道的中心重合;所述閥點(diǎn)的直徑大于微流道的寬度。奔放中，為了防止變溫過程中熱板與液體實(shí)際溫度差過大，溫度變化過慢，導(dǎo)致反應(yīng)失敗或芯片損毀，將現(xiàn)有技術(shù)中導(dǎo)熱層材料常用的塑料改為鋁薄膜。
[0030]本發(fā)明進(jìn)一步公開了一種快速多重PCR擴(kuò)增的檢測(cè)方法，該方法的步驟包括
[0031]S1、通過液路層4上的微流道與柔性閥體層形成的流體通道將反應(yīng)液從遠(yuǎn)離反應(yīng)倉層2的位置送入反應(yīng)倉7，如圖2所示；
[0032]S2、當(dāng)反應(yīng)液供給完成時(shí)，利用氣路接口層11上的氣流孔向柔性閥體層施加外力，使柔性閥體層產(chǎn)生形變，并充滿微流道上的閥點(diǎn)8，阻斷液體流動(dòng)，并密封反應(yīng)倉層7;
[0033]S3、外部熱源利用導(dǎo)熱層為反應(yīng)倉7內(nèi)反應(yīng)液協(xié)助加熱或散熱，協(xié)助PCR擴(kuò)增反應(yīng)；
[0034]S4、當(dāng)反應(yīng)完成時(shí)，停止氣路接口層對(duì)出液微流道側(cè)的柔性閥體層施加外力，柔性閥體層恢復(fù)形變，反應(yīng)廢液從出液微流道流出，完成整個(gè)PCR擴(kuò)增過程。
[0035]綜上所述，本發(fā)明所述技術(shù)方案將升降溫導(dǎo)熱層材料由塑料改為鋁薄膜材料，變溫過程中熱板與液體實(shí)際溫度差減小，溫度變化加快;將反應(yīng)倉室與截止閥點(diǎn)分層設(shè)計(jì)，降低閥點(diǎn)位置極限溫度和液體壓力，消除鍵合層開裂現(xiàn)象;在液路槽上進(jìn)一步設(shè)置洼點(diǎn)，協(xié)助止流和密封，大大提高了止流密封的效果。
[0036]顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定，對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)，這里無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術(shù)方案所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之列。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種用于快速多重PCR擴(kuò)增的微流控芯片，其特征在于，該芯片包括由上至下依次疊放的導(dǎo)熱層、反應(yīng)倉層、液路層、柔性閥體層和氣路接口層； 所述反應(yīng)倉層包括具有進(jìn)液口和出液口的反應(yīng)倉； 在所述液路層的下表面上設(shè)有進(jìn)液微流道和出液微流道，該進(jìn)液微流道和出液微流道通過設(shè)置在液路層上的通孔，與所述反應(yīng)倉層上的進(jìn)液口和出液口連通； 所述氣路接口層通過設(shè)置在其上的氣流孔推動(dòng)柔性閥體層產(chǎn)生形變，通過該形變阻斷液路層上微流道內(nèi)的液體流動(dòng)。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述導(dǎo)熱層、反應(yīng)倉層、液路層、閥體層和氣路接口層通過膠結(jié)或鍵合固定。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述進(jìn)液微流道和出液微流道上分別設(shè)有閥點(diǎn)，該閥點(diǎn)的位置與所述氣流接口層上的氣流孔對(duì)應(yīng)。4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述閥點(diǎn)為洼形，該洼形閥點(diǎn)的心與微流道的中心重合;所述閥點(diǎn)的直徑大于微流道的寬度。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述導(dǎo)熱層為鋁薄膜。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述閥體層為彈性薄膜層。7.一種快速多重PCR擴(kuò)增的檢測(cè)方法，其特征在于，該方法的步驟包括 通過液路層上的微流道與柔性閥體層形成的流體通道將反應(yīng)液從遠(yuǎn)離反應(yīng)倉層的位置送入反應(yīng)倉； 當(dāng)反應(yīng)液供給完成時(shí)，利用氣路接口層上的氣流孔向柔性閥體層施加外力，使柔性閥體層產(chǎn)生形變，并充滿微流道上的閥點(diǎn)，阻斷液體流動(dòng)，并密封反應(yīng)倉層； 外部熱源利用導(dǎo)熱層為反應(yīng)倉內(nèi)反應(yīng)液協(xié)助加熱或散熱，協(xié)助PCR擴(kuò)增反應(yīng)； 當(dāng)反應(yīng)完成時(shí)，停止氣路接口層對(duì)出液微流道側(cè)的柔性閥體層施加外力，柔性閥體層恢復(fù)形變，反應(yīng)廢液從出液微流道流出，完成整個(gè)PCR擴(kuò)增過程。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于快速多重PCR擴(kuò)增的微流控芯片，該通道包括由上至下依次疊放的導(dǎo)熱層、反應(yīng)倉層、液路層、柔性閥體層和氣路接口層；所述反應(yīng)倉層包括具有進(jìn)液口和出液口的反應(yīng)倉；在所述液路層的下表面上設(shè)有進(jìn)液微流道和出液微流道，該進(jìn)液微流道和出液微流道通過設(shè)置在液路層上的通孔，與所述反應(yīng)倉層上的進(jìn)液口和出液口連通；所述氣路接口層通過設(shè)置在其上的氣流孔推動(dòng)柔性閥體層產(chǎn)生形變，通過該形變阻斷液路層上微流道內(nèi)的液體流動(dòng)。本發(fā)明所述技術(shù)方案克服了現(xiàn)有技術(shù)中反應(yīng)倉與閥點(diǎn)同一平面導(dǎo)致鍵合層很容易裂開，導(dǎo)致液體外漏，PCR反應(yīng)失敗的。保證反應(yīng)倉溫度與熱板溫度具有較小的溫度偏差，防止破壞PCR反應(yīng)。
【IPC分類】C12M1/38, C12M1/00, C12Q1/68
【公開號(hào)】CN105567548
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510954748
【發(fā)明人】施建春, 田雪佳, 李運(yùn)濤, 周曉光
【申請(qǐng)人】青島意誠融智生物儀器有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請(qǐng)日】2015年12月17日