一种微流控芯片及肿瘤DNA检测芯片制造技术

一种微流控芯片及肿瘤DNA检测芯片，包括：从上至下依次设置的储液管、弹性膜和导流板；储液管为设置在基板上呈阵列分布的通孔；弹性膜设在基板底部，并封堵通孔以形成储液池，通孔开口处的弹性膜能够根据储液池中压力向上或向下变形，用于使微流体流入或流出储液池；导流板的上表面与弹性膜下表面贴合，且导流板与弹性膜贴合的面上设有导流槽，导流槽的位置与通孔对应，导流槽用于对从通孔流出的微流体进行引流。本发明专利技术通过设置向不同方向变形的弹性膜形成进液单向阀、出液单向阀、进液出液单向阀和开关阀，进而组成了不同功能的结构单元，其结构简单，通用性强，可以满足步骤繁杂的生物、化学实验的需求。

A microfluidic chip and tumor DNA detection chip

【技术实现步骤摘要】
一种微流控芯片及肿瘤DNA检测芯片
本专利技术是关于一种微流控芯片及肿瘤DNA检测芯片，属于生物芯片

技术介绍
微流控芯片技术用于对微米尺度流体的控制，能够实现生化反应的自动化与集成化。将微流控芯片应用于生物医学检测领域，可以让原本由专业人员在专业实验室进行的复杂检测反应，在芯片上自动化快速完成，在体外诊断、即时检测、液体活检等领域有着广泛的应用前景。截止目前，已有大量文献报导了应用于不同领域、实现不同功能的微流控芯片系统；但在实际应用中，微流控芯片相关产业仍处于起步阶段，相关产品发挥的作用较为有限，绝大多数的生物医学检测仍在使用传统人工方法。究其原因，其中之一是因为目前的微流控芯片设计缺少一套通用的、标准化装置。相对于已经大规模工业化生产的电子芯片，不同的实验使用的微流控芯片在结构性能各方面都存在很大差异，不同的设计者设计出的微流控芯片没有相容性。这就使得每实现一种实验过程都需要设计一个整体的微流控芯片，造成大量重复性劳动，不仅费时费力，也无法保证比较复杂的实验能够准确有效的进行。此外，各种不同形式的微流控芯片在批量化生产装配的过程中，需要建立不同的生产线，在产业化过程中需要付出很大的成本。另外，随着生物医学科技的发展，更加前沿、更加复杂的检测技术不断被推广至临床应用，对于一些比较复杂的生物医学检测技术，使用目前的微流控芯片还不能很好地实现，往往只能通过传统人工操作的方法在实验室中进行。例如，在液体活检领域，对循环肿瘤DNA、外泌体、循环肿瘤细胞的检测。
技术实现思路
针对上述问题，本专利技术的目的是提供一种微流控芯片，其通过设置向不同方向变形的弹性膜形成进液单向阀、出液单向阀、进液出液单向阀和开关阀，进而组成了各个可以实现不同功能的结构单元，此种设计结构简单，通用性强，可以满足步骤繁杂的生物、化学实验的需求。为实现上述目的，本专利技术采取以下技术方案：一种微流控芯片，包括：从上至下依次设置的储液管、弹性膜和导流板；所述储液管为设置在基板上的若干呈阵列分布的通孔；所述弹性膜设置于所述基板底部，并封堵所述通孔以形成储液池，设置在所述通孔开口处的所述弹性膜能够根据所述储液池中压力向上或向下变形，用于使微流体流入或流出所述储液池，其中向上变形的所述弹性膜是进液单向阀，向下变形的所述弹性膜是出液单向阀；所述导流板的上表面与所述弹性膜下表面贴合，且所述导流板与所述弹性膜贴合的面上设有导流槽，所述导流槽的位置与所述通孔对应，所述导流槽用于对从通孔流出的微流体进行引流。进一步，设置在所述通孔开口处的所述弹性膜一部分为进液单向阀，另一部分为出液单向阀，且一部分所述弹性膜发生形变时，另一部分所述弹性膜不发生形变，所述弹性膜为进液出液单向阀。进一步，所述储液管上部设有盖板，所述盖板与所述储液管上所述通孔对应位置设有气排装置，用于调整所述储液池中压力。进一步，设置在所述通孔开口处的所述弹性膜在所述气排装置充气时阻断所述导流板上的所述导流槽，且当所述气排装置放气后所述导流槽连通，所述弹性膜为开关阀。进一步，所述导流板底部还设有检测装置。进一步，所述微流控芯片能够实现依次进样、微流体通道开闭、微流体选择通过、微流体精确进样、宏观流体混合、粉末溶解、拭子冲刷、介观流体混合、微流体混合和废液回收。本专利技术还包括一种肿瘤DNA检测芯片，包括上述任一项所述的微流控芯片，其中所述储液管包括依次通过导流槽连通的磁珠捕获DNA溶液进液管、冲洗液进液管、乙醇进液管、宏观流体混匀管、洗脱液进液管、微流体混匀部、介观流体混匀部、扩增腔室和进油管；所述磁珠捕获DNA溶液进液管、所述冲洗液进液管、所述乙醇进液管底部均设有出液单向阀，使磁珠捕获DNA溶液、冲洗液、乙醇依次进样所述宏观流体混匀管，在所述宏观流体混匀管中充分混匀；通过设置于盖板上的第一磁铁将磁珠移动至所述微流体混匀部对应的导流槽位置，通入所述洗脱液进液管中的洗脱液至所述微流体混匀部，以充分洗脱磁珠上携带的游离DNA；携带游离DNA的微流体进入所述介观流体混匀部，所述介观流体混匀部预存有PCR扩增溶液，在所述介观流体混匀部将所述PCR扩增溶液和携带游离DNA的微流体充分混匀；经过所述介观流体混匀部的所述微流体在导流槽中与由所述进油管进入的油相形成液滴，所述液滴进入所述扩增腔室进行DNA扩增；经过扩增的液滴进入所述扩增腔室下方的导流槽；荧光检测装置用于检测所述扩增腔室下方的导流槽中经过DNA扩增的液滴中的DNA样本的突变率。进一步，所述宏观流体混匀管管底设有进液出液单向阀，不同液体进入所述进液出液单向阀的腔室后，通入空气，利用气泡产生的涡流扰动，实现腔室内液体的混匀；进一步，所述微流体混匀部包括四个微流体混匀管，所述每个微流体混匀管底部均设有一个开关阀，使微流体困在一段导流槽中，通过中间两个所述开关阀对微流体进行挤压，使微流体往复运动，实现微流体混匀；所述介观流体混匀部包括两个介观流体混匀管，所述介观流体混匀管底部均设有一个所述进液出液单向阀，介观流体在两个所述介观流体混匀管管体以及所述导流槽之间来回转移，利用每次由导流槽进入所述介观流体混匀管管体的扰动，实现混匀。进一步，扩增腔室下方的导流槽为一T型通道，所述T型通道上方覆盖一层硬质胶带，避免键合时弹性膜形变挤压改变所述T型通道深度。进一步，所述扩增腔室外设有加热套筒，加热套筒由电热膜粘贴在铜制套筒上组成，套设在玻璃管外侧，对玻璃管进行循环加热。本专利技术由于采取以上技术方案，其具有以下优点：1、本专利技术中微流控芯片将负载的实验过程分解成依次进样、微流体通道开闭、微流体选择通过、微流体精确进样、宏观流体混合、粉末溶解、拭子冲刷、介观流体混合、微流体混合、废液回收等基本过程，并针对每个基本过程设计相应的结构单元，只要将这样结构单元简单组合就可以实现不同的实验过程，方便可靠；2、通过设置向不同方向变形的弹性膜形成进液单向阀、出液单向阀、进液出液单向阀和开关阀，进而组成了各个可以实现不同功能的结构单元，此种设计结构简单，通用性强，可以满足步骤繁杂的生物、化学实验的需求；3、本专利技术中的肿瘤DNA检测芯片通过对微流控芯片进行组合，将DNA提取、PCR反应等复杂费时的操作过程集成到一个检测芯片上，自动化程度高，操作方便，能够用于多种肿瘤细胞的检测，可操作性强，适用性广。附图说明图1是本专利技术一实施例中设有微流控芯片的检测系统的结构示意图；图2是本专利技术一实施例中微流控芯片的结构示意图；图3是本专利技术一实施例中出液单向阀、进液单向阀、进液出液单向阀和开关阀的结构示意图；图4是本专利技术一实施例中依次进样模块的结构示意图；图5是本专利技术一实施例中微流体通道开闭模块的结构示意图；图6是本专利技术一实施例中微流体选择通过模块的结构示意图；图7是本专利技术一实施例中微流体精确进样模块的结构示意图；图8是本专利技术一实施例中宏观流体混合模块的结构示意图，其中虚线框中从上之下分别为流体混合模块、粉末溶解模块、拭子冲刷模块的示意图；本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：从上至下依次设置的储液管、弹性膜和导流板；/n所述储液管为设置在基板上的若干呈阵列分布的通孔；/n所述弹性膜设置于所述基板底部，并封堵所述通孔以形成储液池，设置在所述通孔开口处的所述弹性膜能够根据所述储液池中压力向上或向下变形，用于使微流体流入或流出所述储液池，其中向上变形的所述弹性膜是进液单向阀，向下变形的所述弹性膜是出液单向阀；/n所述导流板的上表面与所述弹性膜下表面贴合，且所述导流板与所述弹性膜贴合的面上设有导流槽，所述导流槽的位置与所述通孔对应，所述导流槽用于对从通孔流出的微流体进行引流。/n

【技术特征摘要】
1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：从上至下依次设置的储液管、弹性膜和导流板；
所述储液管为设置在基板上的若干呈阵列分布的通孔；
所述弹性膜设置于所述基板底部，并封堵所述通孔以形成储液池，设置在所述通孔开口处的所述弹性膜能够根据所述储液池中压力向上或向下变形，用于使微流体流入或流出所述储液池，其中向上变形的所述弹性膜是进液单向阀，向下变形的所述弹性膜是出液单向阀；
所述导流板的上表面与所述弹性膜下表面贴合，且所述导流板与所述弹性膜贴合的面上设有导流槽，所述导流槽的位置与所述通孔对应，所述导流槽用于对从通孔流出的微流体进行引流。


2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，设置在所述通孔开口处的所述弹性膜一部分为所述进液单向阀，另一部分为所述出液单向阀，且一部分所述弹性膜发生形变时，另一部分所述弹性膜不发生形变，所述弹性膜为进液出液单向阀。


3.如权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述储液管上部设有盖板，所述盖板与所述储液管上所述通孔对应位置设有气排装置，用于调整所述储液池中压力。


4.如权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，设置在所述通孔开口处的所述弹性膜在所述气排装置充气时阻断所述导流板上的所述导流槽，且当所述气排装置放气后所述导流槽连通，所述弹性膜为开关阀。


5.如权利要求1-4任一项所述的微流控芯片，其特征在于，所述导流板底部还设有检测装置。


6.如权利要求4所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片能够实现依次进样、微流体通道开闭、微流体选择通过、微流体精确进样、宏观流体混合、粉末溶解、拭子冲刷、介观流体混合、微流体混合和废液回收。


7.一种肿瘤DNA检测芯片，其特征在于，包括权利要求5所述的微流控芯片，其中所述储液管包括依次通过导流槽连通的磁珠捕获DNA溶液进液管、冲洗液进液管、乙醇进液管、宏观流体混匀管、洗脱液进液管、微流体混匀部、介观流体混匀部、扩增腔室和进油管；
所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘鹏，耿智，林宝宝，
申请(专利权)人：清华大学，北京丰特云基发展有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11