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

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明要解決的技術問題是提供本一種快速檢測微流控通道及包含該通道的檢測微流控芯片，解決現(xiàn)有技術中，反應倉與閥點同一平面導致鍵合層很容易裂開，導致液體外漏，PCR反應失敗。反應倉溫度與熱板溫度偏差較大，溫度變化慢。
[0005]為解決上述技術問題，本發(fā)明采用下述技術方案:
[0006]—種用于快速多重PCR擴增的微流控芯片，該芯片包括由上至下依次疊放的導熱層、反應倉層、液路層、柔性閥體層和氣路接口層；
[0007]所述反應倉層包括具有進液口和出液口的反應倉；
[0008]在所述液路層的下表面上設有進液微流道和出液微流道，該進液微流道和出液微流道通過設置在液路層上的通孔，與所述反應倉層上的進液口和出液口連通；
[0009]所述氣路接口層通過設置在其上的氣流孔推動柔性閥體層產(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。
[0010]優(yōu)選的，所述導熱層、反應倉層、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，所述進液微流道和出液微流道上分別設有閥點，該閥點的位置與所述氣流接口層上的氣流孔對應。
[0012]優(yōu)選的，所述閥點為洼形，該洼形閥點的心與微流道的中心重合;所述閥點的直徑大于微流道的寬度。
[0013]優(yōu)選的，所述導熱層為鋁薄膜。
[0014]優(yōu)選的，所述閥體層為彈性薄膜層。
[0015]—種快速多重PCR擴增的檢測方法，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液從遠離反應倉層的位置送入反應倉；
[0017]當反應液供給完成時，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，阻斷液體流動，并密封反應倉層；
[0018]外部熱源利用導熱層為反應倉內(nèi)反應液協(xié)助加熱或散熱，協(xié)助PCR擴增反應；
[0019]當反應完成時，停止氣路接口層對出液微流道側(cè)的柔性閥體層施加外力，柔性閥體層恢復形變，反應廢液從出液微流道流出，完成整個PCR擴增過程。
[0020]本發(fā)明的有益效果如下:
[0021]本發(fā)明所述技術方案將升降溫導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際溫度差減小，溫度變化加快;將反應倉室與截止閥點分層設計，降低閥點位置極限溫度和液體壓力，消除鍵合層開裂現(xiàn)象；在液路槽上進一步設置洼點，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)合附圖對本發(fā)明的【具體實施方式】作進一步詳細的說明；
[0023]圖1示出本發(fā)明所述微流控芯片的結(jié)構示意圖；
[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]附圖標號
[0027]1、鋁膜，2、反應倉層，3、雙面膠，4、液路層，5、彈性薄膜層，6、氣路接口層，7、反應倉，8、微流道閥點，9、微流道，1、氣流孔，11、反應倉連通孔。
【具體實施方式】
[0028]為了更清楚地說明本發(fā)明，下面結(jié)合優(yōu)選實施例和附圖對本發(fā)明做進一步的說明。附圖中相似的部件以相同的附圖標記進行表示。本領域技術人員應當理解，下面所具體描述的內(nèi)容是說明性的而非限制性的，不應以此限制本發(fā)明的保護范圍。
[0029]本發(fā)明公開了一種用于快速多重PCR擴增的微流控芯片，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倉液體提供反應熱量和協(xié)助散熱的導熱層、反應倉層2、用于為反應倉提供反應液進出通道和協(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，使反應倉層形成密封狀態(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;所述導熱層、反應倉層、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。所述反應倉層2包括具有進液口和出液口的反應倉7;如圖3所示，在所述液路層4的下表面上設有進液微流道和出液微流道，該進液微流道和出液微流道通過設置在液路層上的反應倉連通孔11，與所述反應倉層2上的進液口和出液口連通;所述氣路接口層6通過設置在其上的氣流孔推動例如彈性薄膜層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。本方案為了進一步提高微流道9的密封效果，在所述進液微流道和出液微流道上分別設有微流道閥點8，該閥點的位置與所述氣流接口層上的氣流孔對應。本方案中，所述氣路接口層通過設置在其上的氣流孔推動柔性閥體層產(chǎn)生形變，使改形變的彈性膜薄充滿該閥點，使其完全阻斷液路層上微流道內(nèi)的液體流動。所述閥點為洼形，該洼形閥點的心與微流道的中心重合;所述閥點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際溫度差過大，溫度變化過慢，導致反應失敗或芯片損毀，將現(xiàn)有技術中導熱層材料常用的塑料改為鋁薄膜。
[0030]本發(fā)明進一步公開了一種快速多重PCR擴增的檢測方法，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液從遠離反應倉層2的位置送入反應倉7，如圖2所示；
[0032]S2、當反應液供給完成時，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8，阻斷液體流動，并密封反應倉層7;
[0033]S3、外部熱源利用導熱層為反應倉7內(nèi)反應液協(xié)助加熱或散熱，協(xié)助PCR擴增反應；
[0034]S4、當反應完成時，停止氣路接口層對出液微流道側(cè)的柔性閥體層施加外力，柔性閥體層恢復形變，反應廢液從出液微流道流出，完成整個PCR擴增過程。
[0035]綜上所述，本發(fā)明所述技術方案將升降溫導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際溫度差減小，溫度變化加快;將反應倉室與截止閥點分層設計，降低閥點位置極限溫度和液體壓力，消除鍵合層開裂現(xiàn)象;在液路槽上進一步設置洼點，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，而并非是對本發(fā)明的實施方式的限定，對于所屬領域的普通技術人員來說，在上述說明的基礎上還可以做出其它不同形式的變化或變動，這里無法對所有的實施方式予以窮舉，凡是屬于本發(fā)明的技術方案所引伸出的顯而易見的變化或變動仍處于本發(fā)明的保護范圍之列。
【主權項】
1.一種用于快速多重PCR擴增的微流控芯片，其特征在于，該芯片包括由上至下依次疊放的導熱層、反應倉層、液路層、柔性閥體層和氣路接口層； 所述反應倉層包括具有進液口和出液口的反應倉； 在所述液路層的下表面上設有進液微流道和出液微流道，該進液微流道和出液微流道通過設置在液路層上的通孔，與所述反應倉層上的進液口和出液口連通； 所述氣路接口層通過設置在其上的氣流孔推動柔性閥體層產(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。2.根據(jù)權利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述導熱層、反應倉層、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)權利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述進液微流道和出液微流道上分別設有閥點，該閥點的位置與所述氣流接口層上的氣流孔對應。4.根據(jù)權利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述閥點為洼形，該洼形閥點的心與微流道的中心重合;所述閥點的直徑大于微流道的寬度。5.根據(jù)權利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述導熱層為鋁薄膜。6.根據(jù)權利要求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擴增的檢測方法，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液從遠離反應倉層的位置送入反應倉； 當反應液供給完成時，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，阻斷液體流動，并密封反應倉層； 外部熱源利用導熱層為反應倉內(nèi)反應液協(xié)助加熱或散熱，協(xié)助PCR擴增反應； 當反應完成時，停止氣路接口層對出液微流道側(cè)的柔性閥體層施加外力，柔性閥體層恢復形變，反應廢液從出液微流道流出，完成整個PCR擴增過程。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種用于快速多重PCR擴增的微流控芯片，該通道包括由上至下依次疊放的導熱層、反應倉層、液路層、柔性閥體層和氣路接口層；所述反應倉層包括具有進液口和出液口的反應倉；在所述液路層的下表面上設有進液微流道和出液微流道，該進液微流道和出液微流道通過設置在液路層上的通孔，與所述反應倉層上的進液口和出液口連通；所述氣路接口層通過設置在其上的氣流孔推動柔性閥體層產(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。本發(fā)明所述技術方案克服了現(xiàn)有技術中反應倉與閥點同一平面導致鍵合層很容易裂開，導致液體外漏，PCR反應失敗的。保證反應倉溫度與熱板溫度具有較小的溫度偏差，防止破壞PCR反應。
【IPC分類】C12M1/38, C12M1/00, C12Q1/68
【公開號】CN105567548
【申請?zhí)枴緾N201510954748
【發(fā)明人】施建春, 田雪佳, 李運濤, 周曉光
【申請人】青島意誠融智生物儀器有限公司
【公開日】2016年5月11日
【申請日】2015年12月17日