微流控PCR芯片及其操作方法技术

本发明专利技术提供了一种微流控PCR芯片及其操作方法，本发明专利技术的微流控PCR芯片包括基体，于基体上设有腔体及控制体构成的流体控制结构，还包括构造于基体上的多个腔体，各腔体的顶端开口，并分别与流体控制结构中的各通道一一对应连通，且各腔体中至少包括装有裂解液的裂解液池、装有洗涤缓冲液的洗涤缓冲液池、装有洗脱液的洗脱液池、装有无DNA酶水无的DNA酶水池。本发明专利技术的微流控PCR芯片在可实现流体抽出、混合及排出功能的基础上，省去了设置单独存储或混合腔体的麻烦，并减少了操作步骤，降低了芯片的复杂度，同时也无需外接大型设备，降低了芯片成本，使得该芯片适宜作为一次性的微流控芯片，而有着很好的实用性。

【技术实现步骤摘要】
微流控PCR芯片及其操作方法
本专利技术涉及生物分子检测中微流控
，特别涉及一种微流控PCR芯片，同时本专利技术也涉及有该微流控PCR芯片的操作方法。
技术介绍
微流控芯片中，特别是对于微流控PCR芯片，微阀与微泵是控制流体在储液池、微通道与反应腔室之间流动的重要元件。随着技术的发展，微流控PCR芯片正在从单一功能向多功能一体化逐渐过渡，在微流控PCR芯片上进行的液体流动、液体混合、液体分离、以及生化反应等多种操作，大多都需要有微阀和微泵结构来配合。目前，微流控PCR芯片上的微泵与微阀有泵阀功能分开的，也有微泵与阀门一体化的。泵阀功能分离的应用中，最为广泛的为气动控制的Quake阀，该方法通过多层软光刻技术在芯片上制作出气动阀门层，通过外加气压控制阀门打开或者关闭，从而控制不同反应腔室与微通道中液体的连通。根据这一方法，进而还可以制作芯片内部的蠕动泵，以驱动液体流动。但这种方法需要较多的阀门通道，要有大型的外接气泵以及控制部件实现气压供给，操作复杂，价格昂贵。泵阀功能一体化的微泵又可分为机械微泵与非机械微泵两种。机械微泵可通过压电驱动、静电驱动、电磁驱动、热力气动等方式，实现控制液体流动的作用。但这些方法对于外围电路设计要求较高，功耗大，效率低。而非机械微泵则更侧重于芯片内液体的特性，利用表面张力、电渗力、磁流体动力学等方法实现液体的驱动，其同样也有通用性不强，效率低等缺点。因此，上述微流控PCR芯片中的现有流体控制结构，使得芯片的操作步骤繁琐，增加了芯片的复杂度，同时也增大了芯片成本，而有诸多不足。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术旨在提出一种微流控PCR芯片，以可省去设置单独存储或混合腔体的麻烦，并减少操作步骤，以降低芯片的复杂度及成本。为达到上述目的，本专利技术的技术方案是这样实现的：一种微流控PCR芯片，其包括：基体，于所述基体上设有流体控制结构，且所述流体控制结构包括：腔室，构造于所述基体中，所述腔室顶端开口，并在所述腔室的侧壁上设有连通口，所述连通口可经由位于所述腔室外的通道与外部连通，且所述连通口为环所述腔室的周向间隔布置的多个；控制体，包括插设于所述腔室中的活塞，以及构成所述活塞与外部驱动源连接的连接部；所述活塞的外周壁与所述腔室的内周壁之间密封抵接，于所述活塞的外周壁上、靠近于所述腔室的底端构造有缺口，所述缺口具有沿所述活塞轴向的延伸长度、并与所述腔室的底端贯通设置，且承接于所述外部驱动源的驱使，所述活塞可具有于所述腔室中的转动与轴向滑动；所述活塞因于所述腔室中的转动、或轴向滑动、或轴向滑动及转动而可与其一所述连通口连通，并由所述活塞于所述腔室内的转动，所述缺口可分别与其它各所述连通口相连通；所述微流控PCR芯片还包括：腔体，构造于所述基体上的多个，各所述腔体的顶端开口，并分别与各所述通道一一对应连通，且各所述腔体中至少包括装有裂解液的裂解液池、装有洗涤缓冲液的洗涤缓冲液池、装有洗脱液的洗脱液池，以及装有无DNA酶水的无DNA酶水池。进一步的，所述腔室截面为圆形，所述活塞为圆柱形。进一步的，所述通道为构造于所述基体内。进一步的，所述腔体中还包括有装有磁珠的磁珠池和用于存放废液的废液池。进一步的，各所述连通口环所述腔室的周向均匀或不均匀布置。进一步的，所述活塞由弹性材质制成。进一步的，所述连接部为与所述活塞固定连接或可拆卸连接的连接杆。进一步的，所述腔室的深度h不小于所述连通口底部至所述腔室底端的距离a与所述缺口的轴向长度b之和；或者，所述腔室的深度h不小于所述缺口的轴向长度b与所述活塞轴向移动最大行程之和，且所述活塞轴向移动最大行程小于所述连通口底部至所述腔室底端的距离a。进一步的，所述通道连通于所述腔体的底端或腔体深度的中间位置。进一步的，于所述腔体中设有与所述腔体的内周壁密封抵接、并可沿所述腔体深度方向滑动的封闭件。相对于现有技术，本专利技术具有以下优势：本专利技术的微流控PCR芯片通过设置腔室与控制体构成的流体控制结构，通过旋转活塞，可通过缺口与不同连通口的连通，实现腔室内与外部连通通道的选择，通过抽拉活塞，利用腔室内与外部之间的压强差，可实现流体于腔室内的流入流出，并且亦可由活塞抽出而于所述腔室内形成的空间，实现对流体的存储及混合，从而使得该流体控制结构能够实现多种流体的抽取、混合及排出等控制功能。同时，本专利技术中仅通过操控活塞的旋转与抽拉，即可完成流体通道的选择、并控制流体的流入流出、实现流体的混合等操作，其相比现有的需要控制多个元件的流体控制方法而言，结构上更加简单，有利于在诸如微流控等领域的运用。而且本专利技术中仅通过机械控制，产生压强差，便可控制流体的流动，相较于现有的电渗驱动、磁流体驱动等方法，对于所控制的流体的特性没有要求，通用性强，应用范围广，且在使用过程中不会对流体的组成成分产生影响。此外，本专利技术经由流体控制结构的设计，在功能上构成了一种带储液池的集泵阀为一体的多功能结构，可实现不同外部腔体中流体的抽出、混合及排出至外部腔体等功能，对比于现有微泵微阀结构，省去了设置单独存储或混合腔体，减少了操作步骤，可降低芯片的复杂度，同时也无需外接大型设备，可实现成本的降低，从而为一次性的微流控芯片提供了一种很好的选择。因此，本专利技术的微流控PCR芯片通过采用上述的流体控制结构，在可实现不同流体抽出、混合及排出功能的基础上，省去了设置单独存储或混合腔体的麻烦，并减少了操作步骤，降低了芯片的复杂度，同时也无需外接大型设备，降低了芯片成本，使得该芯片适宜作为一次性的微流控芯片，而有着很好的实用性。此外，本专利技术也涉及有上述微流控PCR芯片的操作方法，该方法包括如下的步骤：a、驱使活塞移动，使所述活塞上的缺口与腔室侧壁上的其一连通口连通；b、驱使所述活塞沿向所述腔室顶端的方向滑动，通过所述腔室与连通的所述连通口所连接的腔体之间的压强差，使该腔体中的流体进入所述腔室中；c、驱使所述活塞转动，使所述缺口与所述腔室侧壁上的另一连通口连通；d、驱使所述活塞沿向所述腔室顶端的方向滑动，通过所述腔室与连通的所述连通口所述连接的腔体之间的压强差，使该腔体中的流体进入所述腔室中；e、重复步骤c-步骤d，或者进入步骤f；f、驱使所述活塞转动，使所述缺口与所述腔室侧壁上的又一连通口连通；g、驱使所述活塞沿向所述腔室底端的方向滑动，通过所述腔室与连通的所述连通口所述连接的腔体之间的压强差，使所述腔室中的流体进入该腔体中；h、重复步骤c-步骤g，或结束。附图说明构成本专利技术的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术实施例所述的微流控PCR芯片的整体示意图；图2为本专利技术实施例所述的流体控制结构的整体示意图；图3为本专利技术实施例所述的腔室及通道的结构示意图；图4为本专利技术实施例所述的活塞的结构示意图；图5为本专利技术实施例所述的活塞使用时正确位置的示意图；图6为本专利技术实施例所述的流体控制结构的流体控制示意图；图7为本专利技术实施例所述的腔室及腔体的布置示意图；图8为本专利技术实施例所述的腔体与腔室间通道的结构示意图；图9为由储液池31抽取溶液的示意图；附图标记说明：1-基体，11-腔室，111-连通口，12-通道；2-控制体，21-活塞，211-本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控PCR芯片，其特征在于：包括：基体(1)，于所述基体(1)上设有流体控制结构，且所述流体控制结构包括：腔室(11)，构造于所述基体(1)中，所述腔室(11)顶端开口，并在所述腔室(11)的侧壁上设有连通口(111)，所述连通口(111)可经由位于所述腔室(11)外的通道(12)与外部连通，且所述连通口(111)为环所述腔室(11)的周向间隔布置的多个；控制体(2)，包括插设于所述腔室(11)中的活塞(21)，以及构成所述活塞(21)与外部驱动源连接的连接部；所述活塞(21)的外周壁与所述腔室(11)的内周壁之间密封抵接，于所述活塞(20)的外周壁上、靠近于所述腔室(11)的底端构造有缺口(211)，所述缺口(211)具有沿所述活塞(21)轴向的延伸长度、并与所述腔室(11)的底端贯通设置，且承接于所述外部驱动源的驱使，所述活塞(20)可具有于所述腔室(11)中的转动与轴向滑动；所述活塞(21)因于所述腔室(11)中的转动、或轴向滑动、或轴向滑动及转动而可与其一所述连通口(111)连通，并由所述活塞(20)于所述腔室(11)内的转动，所述缺口(211)可分别与其它各所述连通口(111)相连通；所述微流控PCR芯片还包括：腔体，构造于所述基体(1)上的多个，各所述腔体的顶端开口，并分别与各所述通道(12)一一对应连通，且各所述腔体中至少包括装有裂解液的裂解液池(31)、装有洗涤缓冲液的洗涤缓冲液池(33，34)、装有洗脱液的洗脱液池(35)，以及装有无DNA酶水的无DNA酶水池(36)。...

【技术特征摘要】
1.一种微流控PCR芯片，其特征在于：包括：基体(1)，于所述基体(1)上设有流体控制结构，且所述流体控制结构包括：腔室(11)，构造于所述基体(1)中，所述腔室(11)顶端开口，并在所述腔室(11)的侧壁上设有连通口(111)，所述连通口(111)可经由位于所述腔室(11)外的通道(12)与外部连通，且所述连通口(111)为环所述腔室(11)的周向间隔布置的多个；控制体(2)，包括插设于所述腔室(11)中的活塞(21)，以及构成所述活塞(21)与外部驱动源连接的连接部；所述活塞(21)的外周壁与所述腔室(11)的内周壁之间密封抵接，于所述活塞(20)的外周壁上、靠近于所述腔室(11)的底端构造有缺口(211)，所述缺口(211)具有沿所述活塞(21)轴向的延伸长度、并与所述腔室(11)的底端贯通设置，且承接于所述外部驱动源的驱使，所述活塞(20)可具有于所述腔室(11)中的转动与轴向滑动；所述活塞(21)因于所述腔室(11)中的转动、或轴向滑动、或轴向滑动及转动而可与其一所述连通口(111)连通，并由所述活塞(20)于所述腔室(11)内的转动，所述缺口(211)可分别与其它各所述连通口(111)相连通；所述微流控PCR芯片还包括：腔体，构造于所述基体(1)上的多个，各所述腔体的顶端开口，并分别与各所述通道(12)一一对应连通，且各所述腔体中至少包括装有裂解液的裂解液池(31)、装有洗涤缓冲液的洗涤缓冲液池(33，34)、装有洗脱液的洗脱液池(35)，以及装有无DNA酶水的无DNA酶水池(36)。2.根据权利要求1所述的微流控PCR芯片，其特征在于：所述腔室(11)截面为圆形，所述活塞(21)为圆柱形。3.根据权利要求1所述的微流控PCR芯片，其特征在于：所述通道(12)为构造于所述基体(1)内。4.根据权利要求1所述的微流控PCR芯片，其特征在于：所述腔体中还包括有装有磁珠的磁珠池(32)和用于存放废液的废液池(37)。5.根据权利要求4所述的微流控PCR芯片，其特征在于：各所述连通口(111)环所述腔室(11)的周向均匀或不均匀布置。6.根据权利要求1所述的微流控PCR芯片，其特征在于：所述活塞(21...

【专利技术属性】
技术研发人员：温维佳，高一博，宋祺，
申请(专利权)人：深圳市尚维高科有限公司，
类型：发明
国别省市：广东,44