一种微流控DNA提取装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种微流控DNA提取装置，属于微流控技术领域。装置包括多级联式的提取系统和收集单元，前一级提取系统的输出端通过虹吸通道连接后一级提取系统的输入端，最后一级提取系统的输出端连接收集单元；每一级提取系统和收集单元布置在盘形离心板上，各级提取系统与盘形离心板旋转中心的距离依次减小，且收集单元与盘形离心板旋转中心的距离最小，使各级提取系统实现功能时所需的最低离心旋转速度依次增大。本发明专利技术提供的微流控DNA提取装置集成度高，可自动化实现DNA提取，同时制造工艺简单，制造成本可以得到有效的控制。制造成本可以得到有效的控制。制造成本可以得到有效的控制。

【技术实现步骤摘要】
一种微流控DNA提取装置


[0001]本专利技术属于微流控
，更具体地，涉及一种离心式微流控DNA提取装置。

技术介绍

[0002]传统的DNA提取方法需要多次震荡、离心、转移等，操作复杂费、周期长、成本高而且集成化程度低。实现高通量、集成化和自动化的DNA提取流程具有重要的实用意义。微流控装置具有体积小、样本和试剂消耗少、分析成本低、分析速度快、易于实现操作流程集成化和自动化等优势，为实现DNA高效快速提取和分析开辟了新途径。基于微流控装置进行DNA的提取技术已有了一定程度的发展，但目前的微流控芯片仍存在难以处理复杂的样品(如组织)、自动化和集成化程度较低等问题。

技术实现思路

[0003]针对现有的微流控DNA提取装置的缺点和不足，本专利技术提供了一种集成化和自动化的微流控DNA提取装置，同时制造工艺简单，制造成本可以得到有效的控制。
[0004]本专利技术采用的技术方案如下：
[0005]一种微流控DNA提取装置，包括多级联式的提取系统和收集单元，前一级提取系统的输出端通过虹吸通道连接后一级提取系统的输入端，最后一级提取系统的输出端连接收集单元；
[0006]每一级提取系统由预处理单元、反应单元和分离提纯单元依次连接构成；所述的预处理单元用于对自身存储的试剂或者用于对自身存储的试剂和来自上一级的产物进行预混合处理，得到混合液；所述的反应单元用于对来自预处理单元的混合液进行充分混合和反应，得到反应液；所述的分离提纯单元用于对来自反应单元的反应液进行分离提纯，得到分层产物；收集单元用于对最后一级提取系统得到的分层产物中的目标物质进行收集处理；
[0007]每一级提取系统和收集单元布置在盘形离心板上，各级提取系统与盘形离心板旋转中心的距离依次减小，且收集单元与盘形离心板旋转中心的距离最小，使各级提取系统实现功能时所需的最低离心旋转速度依次增大。
[0008]作为本专利技术的优选，所述的预处理单元包括存储腔室、缓冲腔室、第一毛细阀、虹吸通道和变截面通道；所述的存储腔室连通缓冲腔室的入口，在离心力的作用下，存储腔室内的试剂能够进入缓冲腔室内；所述的缓冲腔室的出口连接第一毛细阀的一端，第一毛细阀的另一端通过虹吸通道连接变截面通道的小截面端口，虹吸通道用来将通过第一毛细阀的液体转移到变截面通道，变截面通道有防止液体倒吸的作用；所述的变截面通道的大截面端口作为预处理单元的出口；所述的第一毛细阀在高于或等于离心转速阈值条件下开启，低于离心转速阈值条件下关闭。
[0009]作为本专利技术的优选，所述的反应单元为呈锯齿状弯折的混合通道，沿盘形离心板的径向布置。
[0010]作为本专利技术的优选，所述的混合通道外壁上设有向内凹的四边形结构和半圆形结构，在混合通道内依次形成交替布置的四边形挡板和半圆形阻块；所述的四边形挡板朝着液体流向方向倾斜。
[0011]作为本专利技术的优选，所述的分离提纯单元包括两个相连的第一分离腔和第二分离腔，以及连接第一分离腔底部的第二毛细阀；所述的第一分离腔的入口通过虹吸通道连接反应单元的出口，第二分离腔的顶部与第一分离腔的顶部接通，在离心力的作用下，来自反应单元的反应液中的液体从第一分离腔流入第二分离腔内，分离提纯后的分层产物从第一分离腔的底部进入第二毛细阀内；所述的第二毛细阀通过虹吸通道连接下一级提取系统的预处理单元的入口或者连接收集单元的入口，第二分离腔的底部封闭；所述的第二毛细阀在高于或等于离心转速阈值条件下开启，低于离心转速阈值条件下关闭。
[0012]作为本专利技术的优选，所述的第一分离腔和第二毛细阀沿盘形离心板的径向布置，且第二毛细阀位于远离盘形离心板中心的方向。
[0013]作为本专利技术的优选，所述的收集单元包括依次连接并沿盘形离心板的径向布置的存储腔室、缓冲腔室、混合通道和收集腔室；所述的存储腔室用于存储DNA洗涤液，缓冲腔室上设有用于连接最后一级提取系统的接口；由最后一级提取系统得到的分层产物与DNA洗涤液在缓冲腔室内初步混合，并在混合通道中充分混合，由收集腔室对目标物质进行收集处。
[0014]作为本专利技术的优选，所述的提取系统为3
‑
5级，每一级提取系统中的预处理单元距离盘形离心板中心最近，分离提纯单元距离盘形离心板中心最远。
[0015]作为本专利技术的优选，多级联式的提取系统和收集单元的工作时序设计为：多级联式的提取系统按照连接顺序依次启动工作；
[0016]转速为0时，装置不工作；随着转速提升至第一级提取系统工作所需的最低转速时，第一级提取系统开始工作，流体在第一级提取系统完成分离提纯后，流体全部进入第二级提取系统，再提高转速至第二级提取系统工作所需的最低转速，第二级提取系统开始工作；同理，直至最后一级提取系统工作完毕，提高转速至收集单元开始工作，完成提取物的收集，装置工作完毕。
[0017]作为本专利技术的优选，各级提取系统的工作时序设计为：
[0018]1)提升转速至使预处理单元的存储腔室打开所需的最低转速，流体通过存储腔室进入缓冲腔室中；
[0019]2)提升转速至使预处理单元的第一毛细阀打开所需的最低转速，第一毛细阀打开，流体通过第一毛细阀后转速降低至0，流体通过虹吸通道进入变截面通道；
[0020]3)提升转速，在离心力作用下，流体从变截面通道进入反应单元中进行充分的混合反应；然后转速再降低至0，流体通过虹吸通道进入分离提纯单元中；
[0021]4)再次提升转速并保持一定时间，不同溶液因受到的离心力不同而分层，从而实现分离提纯；
[0022]5)提升转速至使分离提纯单元的第二毛细阀打开所需的最低转速，分离提纯得到的分层产物通过第二毛细阀进入虹吸通道，然后降低转速至0，分层产物通过虹吸通道进入下一级提取系统或进入收集单元。
[0023]本专利技术提供的为一种离心式微流控DNA提取装置，内部流体的混合和分离是由离
心驱动实现的，因此该装置外部依靠离心机控制工作，包括流体在收集单元以及各级提取系统中的预处理单元、反应单元、分离提纯单元中的流动均由离心力驱动实现。
[0024]本专利技术采用的毛细阀可在微流控提取装置转速达到一定值时使液体通过，而装置离心转速小于该值时，液体不能通过毛细阀，所以毛细阀的打开关闭依靠离心力的驱动。而且当毛细阀尺寸信息和溶液参数确定时，毛细阀打开阀门时的离心转速也是确定的。此外，毛细阀也有一定的缓冲作用，避免来自存储腔室的试剂和来自上一级的反应液因时间上的先后顺序而不能混合和反应
[0025]本专利技术在反应单元的混合通道内设置周期性阻块和倾斜挡板，促使流体在微流道产生较大的径向分速度，从而有效拉伸流体的接触面，产生横向流动和旋涡区，诱发产生混沌对流，从而显著提高混合通道的混合性能。而且混合通道在装置中沿径向分布，流体在混合通道中的流动依靠离心力的驱动。
[0026]总体来说，通过上述本专利技术所构思的技术方案和现有技术相比，具有以下有益效果：
[0027](1)本专利技术的微流控DNA提取装置采用多级级联式本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微流控DNA提取装置，其特征在于，包括多级联式的提取系统和收集单元，前一级提取系统的输出端通过虹吸通道连接后一级提取系统的输入端，最后一级提取系统的输出端连接收集单元；每一级提取系统由预处理单元、反应单元和分离提纯单元依次连接构成；所述的预处理单元用于对自身存储的试剂或者用于对自身存储的试剂和来自上一级的产物进行预混合处理，得到混合液；所述的反应单元用于对来自预处理单元的混合液进行充分混合和反应，得到反应液；所述的分离提纯单元用于对来自反应单元的反应液进行分离提纯，得到分层产物；收集单元用于对最后一级提取系统得到的分层产物中的目标物质进行收集处理；每一级提取系统和收集单元布置在盘形离心板上，各级提取系统与盘形离心板旋转中心的距离依次减小，且收集单元与盘形离心板旋转中心的距离最小，使各级提取系统实现功能时所需的最低离心旋转速度依次增大。2.根据权利要求1所述的微流控DNA提取装置，其特征在于，所述的预处理单元包括存储腔室(1)、缓冲腔室(2)、第一毛细阀(3)、虹吸通道(6)和变截面通道(4)；所述的存储腔室(1)连通缓冲腔室(2)的入口，在离心力的作用下，存储腔室(1)内的试剂能够进入缓冲腔室(2)内；所述的缓冲腔室(2)的出口连接第一毛细阀(3)的一端，第一毛细阀(3)的另一端通过虹吸通道(6)连接变截面通道(4)的小截面端口，所述的变截面通道(4)的大截面端口作为预处理单元的出口；所述的第一毛细阀(3)在高于或等于离心转速阈值条件下开启，低于离心转速阈值条件下关闭。3.根据权利要求1所述的微流控DNA提取装置，其特征在于，所述的反应单元为呈锯齿状弯折的混合通道(7)，沿盘形离心板的径向布置。4.根据权利要求3所述的微流控DNA提取装置，其特征在于，所述的混合通道(7)外壁上设有向内凹的四边形结构和半圆形结构，在混合通道(7)内依次形成交替布置的四边形挡板(10)和半圆形阻块(9)；所述的四边形挡板(10)朝着液体流向方向倾斜。5.根据权利要求1所述的微流控DNA提取装置，其特征在于，所述的分离提纯单元包括两个相连的第一分离腔(501)和第二分离腔(502)，以及连接第一分离腔底部的第二毛细阀(503)；所述的第一分离腔的入口通过虹吸通道连接反应单元的出口，第二分离腔的顶部与第一分离腔的顶部接通，在离心力的作用下，来自反应单元的反应液中的液体从第一分离腔流入第二分离腔内，分离提纯后的分层产物从第一分离腔的底部进入第二毛细阀内；所述的第二毛细阀通过虹吸通道连接下一级提取系统的预处理单元的入...

【专利技术属性】
技术研发人员：王亮，董磊锘，马志鹏，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：