一种微流控PCR芯片的制作方法

    专利查询2026-06-25  1


    本申请各实施例属于微流控液滴数字聚合酶链式反应(pcr),尤其涉及一种微流控pcr芯片。


    背景技术:

    1、核酸是生命的最基本物质之一,任何疾病都能在核酸水平上找到证据。目前,核酸检测已被广泛应用于疾病研究、体外诊断、兽医、食品安全、生物安全、农业等领域。

    2、当前核酸分子的定量检测有三种方法:光度法、实时荧光定量聚合酶链式反应(polymerase chain reaction,pcr)以及数字pcr技术。实时荧光定量pcr属于半定量的检测技术。数字pcr技术是基于单分子pcr方法来进行计数的核酸定量,是一种核酸分子扩增及绝对定量的技术,该技术将稀释后的核酸溶液分散至大量的微反应器中,每个微反应器的核酸模板数少于或者等于1个。这样经过pcr热循环之后,有一个核酸分子模板的反应器就会呈现荧光信号,没有模板的反应器就无荧光信号。在结果读出过程中,根据微反应腔荧光信号的相对比例,就可以推算出原始溶液的核酸浓度。

    3、基于液滴微流控技术的液滴数字pcr(一体化芯片)由于具备更容易提供小体积、高通量的微反应器等优点,受到广泛地关注。液滴数字pcr反应分为三个环节:液滴制备、扩增及液滴计数统计。

    4、液滴生成结构,液滴存储扩增腔相连,集成于同一块芯片中即为一体化芯片,该技术路线目前存在的问题主要是扩增过程中液滴存储腔中的气泡:当扩增腔中存在气泡时,在加热时气泡体积膨胀;在降温时气泡体积收缩。这样,气泡在pcr的热循环过程中就形成了一个震荡源,扰乱并破坏液滴,产生细小的碎液滴,以及诱发液滴融合现象,进而导致数字pcr检测失败。因此,气泡问题是此类一体化芯片的固有难题,必须使用一些方法来保持液滴存储腔中没有气泡,或者引导气泡保持远离液滴。因此,仍然迫切需要一个集成的、低成本的、便于生产的、稳定的和无气泡的液滴数字pcr芯片。


    技术实现思路

    1、本发明中提供的一种微流控pcr芯片,能够解决一体化微流控pcr芯片产生的气泡的问题。

    2、本申请实施例提供了一种微流控pcr芯片,该微流控pcr芯片包括液滴生成结构和液滴储存结构;所述液滴生成结构包括pcr试剂注入孔、油相注入孔、pcr试剂通道、油相通道、液滴生成通道,所述pcr试剂通道分别连通所述pcr试剂注入孔和所述液滴生成通道,所述油相通道分别连通所述油相注入孔和所述液滴生成通道,所述液滴生成通道用于混合pcr试剂和油相并生成液滴;所述液滴储存结构包括液滴平铺腔,所述液滴平铺腔的高度从左到右逐渐变大,所述液滴生成通道与所述液滴平铺腔连通以便所述液滴生成通道生成的液体能够注入到所述液滴平铺腔中。

    3、作为本发明申请实施例的进一步改进,还包括气泡分离结构,所述气泡分离结构连通所述液滴平铺腔和所述液滴生成通道以便将所述液滴生成通道气泡和所述液滴分离。

    4、作为本发明申请实施例的进一步改进,所述气泡分离结构的是分离通道,所述分离通道分别连通所述液滴生成通道和所述液滴平铺腔。

    5、作为本发明申请实施例的进一步改进,所述分离通道为管状结构。

    6、作为本发明申请实施例的进一步改进,所述分离通道的直径为2mm-4mm。

    7、作为本发明申请实施例的进一步改进,所述液滴平铺腔的高度为10μm-300μm。

    8、作为本发明申请实施例的进一步改进,所述液滴储存结构、所述气泡分离结构和所述液滴生成结构均为片状并从下而上依次叠加而成。

    9、作为本发明申请实施例的进一步改进,所述液滴平铺腔包括底壁、上壁和支撑机构,所述底壁是平面,所述上壁是斜面,所述支撑机构固定设于所述底壁并支撑固定所述上壁。

    10、作为本发明申请实施例的进一步改进,所述液滴平铺腔侧面设有开口。

    11、作为本发明申请实施例的进一步改进,所述液滴平铺腔的表面涂有一层亲油层。

    12、与现有技术相比,本申请中的微流控pcr芯片,从pcr试剂注入孔和油相注入孔分别注入pcr试剂和油相,经过pcr试剂通道和油相通道到达液滴生成通道。在液滴生成通道中,注入pcr试剂和油相混合形成油包水的液滴和部分气泡,此时液滴和气泡都悬浮在油相中。混合后的液体进入到液滴平铺腔中,由于液滴平铺腔的高度从左到右逐渐变大,根据液体表面张力的影响,会将液滴拉到液滴平铺腔中高度较低的位置,将气泡拉到液滴平铺腔中高度较高的位置。因此可以达到分离微流控pcr芯片产生的气泡问题。



    技术特征:

    1.一种微流控pcr芯片,其特征在于,包括液滴生成结构和液滴储存结构;所述液滴生成结构包括pcr试剂注入孔、油相注入孔、pcr试剂通道、油相通道和液滴生成通道,所述pcr试剂通道分别连通所述pcr试剂注入孔和所述液滴生成通道,所述油相通道分别连通所述油相注入孔和所述液滴生成通道,所述液滴生成通道用于混合pcr试剂和油相并生成液滴;所述液滴储存结构包括液滴平铺腔,所述液滴平铺腔的高度从左到右逐渐变大,所述液滴生成通道与所述液滴平铺腔连通以便所述液滴生成通道生成的液体注入到所述液滴平铺腔中。

    2.如权利要求1所述的微流控pcr芯片,其特征在于,还包括气泡分离结构,所述气泡分离结构分别与所述液滴平铺腔和所述液滴生成通道连通,以便将所述液滴生成通道中的气泡和所述液滴生成通道生成的液滴分离。

    3.如权利要求2所述的微流控pcr芯片,其特征在于,所述气泡分离结构中设有分离通道,所述分离通道分别与所述液滴生成通道和所述液滴平铺腔连通。

    4.如权利要求3所述的微流控pcr芯片,其特征在于,所述分离通道为管状结构。

    5.如权利要求4所述的微流控pcr芯片,其特征在于,所述分离通道的直径为2mm-4mm。

    6.如权利要求2所述的微流控pcr芯片,其特征在于,所述液滴平铺腔的高度为10μm-300μm。

    7.如权利要求2所述的微流控pcr芯片,其特征在于,所述液滴储存结构、所述气泡分离结构和所述液滴生成结构均为板状结构并从下到上依次排布。

    8.如权利要求1所述的微流控pcr芯片,其特征在于,所述液滴平铺腔包括底壁、上壁和支撑机构,所述底壁是平面,所述上壁是斜面,所述支撑机构固定设于所述底壁并支撑固定所述上壁。

    9.如权利要求1所述的微流控pcr芯片,其特征在于,所述液滴平铺腔侧面设有开口。

    10.如权利要求1所述的微流控pcr芯片,其特征在于,所述液滴平铺腔的表面涂有一层亲油层。


    技术总结
    本申请实施例提供了一种微流控PCR芯片,该微流控PCR芯片包括液滴生成结构和液滴储存结构;所述液滴生成结构包括PCR试剂注入孔、油相注入孔、PCR试剂通道、油相通道、液滴生成通道,所述PCR试剂通道分别连通所述PCR试剂注入孔和所述液滴生成通道,所述油相通道分别连通所述油相注入孔和所述液滴生成通道,所述液滴生成通道用于混合PCR试剂和油相并生成液滴;所述液滴储存结构包括液滴平铺腔,所述液滴平铺腔的高度从左到右逐渐变大,所述液滴生成通道与所述液滴平铺腔连通以便所述液滴生成通道的液体能够注入到所述液滴平铺腔中。实施本发明中的微流控PCR芯片能够能够解决一体化微流控PCR芯片产生的气泡的问题。

    技术研发人员:王晓冬
    受保护的技术使用者:王晓冬
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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