微流控芯片及核酸检测仪的制作方法

1.本实用新型涉及建库设备技术领域，尤其涉及一种微流控芯片及核酸检测仪。


背景技术：

2.微流控芯片在聚合物链式反应(pcr)的过程中需要对反应区进行加热，从而对反应区内的样本液珠反复循环加热进行pcr扩增反应，此过程中会产生气泡，气泡的存在会阻碍样本液体在规定路径内的移动，或将pcr产物排挤出加热反应区，从而使pcr过程中断。
3.目前常用的减少气泡的方法包括两种，一种方法是对注入通道内的硅油提前进行离心脱泡，但这种方法可能没有很好的检测手段，不能确定硅油内的气泡是否去除干净；另外，这种方法无法避免气泡的再次混入，或者硅油在加热过程中产生的气泡。另一种方法是将微流控芯片进行烘烤去除湿气，这种方法会受到微流控芯片的耐热性能的限制，而且高温烘烤可能会降低芯片的可靠性降低。


技术实现要素：

4.为解决现有技术以上至少一不足之处，有必要提供一种微流控芯片。
5.另，本实用新型还提供了一种应用上述微流控芯片的核酸检测仪。
6.本实用新型提供了一种微流控芯片，该微流控芯片包括控制板和设置于该控制板上的盖板，该控制板与该盖板之间形成有通道。该盖板包括盖板本体和设置于该盖板本体上的通孔，该通孔一端与该通道连通，另一端与外部真空装置连通，该通孔连通该通道的一端设置有疏水疏油透气膜。
7.本技术实施方式中，该通道包括反应区，该盖板本体与该反应区对应的区域设置有该通孔；或，该盖板本体与该反应区的边缘对应的区域设置有该通孔。
8.本技术实施方式中，该通孔的数量为多个，所述疏水疏油透气膜的数量也为多个，每一该通孔连通该通道的一端均设置有一个该疏水疏油透气膜。或，该疏水疏油透气膜为一体结构，多个该通孔连通该通道的一端设置一个该疏水疏油透气膜。
9.本技术实施方式中，该疏水疏油透气膜为聚四氟乙烯膜。
10.本技术实施方式中，该盖板本体靠近该控制板一侧的表面设置有疏水疏油涂层。
11.本技术实施方式中，该控制板包括对应该反应区设置的驱动电极。
12.本技术实施方式中，该通孔沿该通道的延伸方向的截面积等于该驱动电极沿该通道的延伸方向的面积的1/4～2/3。
13.本技术实施方式中，该控制板与该盖板之间设置有第一支撑层，该第一支撑层的两表面分别与该盖板和该控制板接触，该盖板、该控制板和该第一支撑层之间共同形成该通道。
14.本技术实施方式中，该通道内设置有多个第二支撑层，多个该第二支撑层的两表面分别与该盖板和该控制板接触，该反应区通过多个该第二支撑层围设形成，该通孔位于该第二支撑层靠近该反应区的一侧。
15.本实用新型还提供一种核酸检测仪，包括如上所述的微流控芯片以及与该通孔连通的真空装置。
16.相较于现有技术，本实用新型提供的微流控芯片结构简单，通过在该盖板上设置通孔，同时在通孔处设置疏水疏油透气膜，从而实现排出通道内的气泡而不带走硅油的目的，不影响微流控芯片其他功能，避免了气泡阻碍液珠在通道内移动等，能够保证pcr反应的顺利进行，减少了时间成本，提高了pcr反应效率。
附图说明
17.图1是本实用新型一实施方式提供的微流控芯片的爆炸结构示意图。
18.图2是本实用新型一实施方式提供的微流控芯片的简化剖面图。
19.图3是本实用新型一实施方式提供的微流控芯片中盖板的结构示意图。
20.图4是本实用新型一实施方式提供的核酸检测仪的结构示意图。
21.主要元件符号说明
22.微流控芯片100控制板1基板11驱动电极12介质层13盖板2盖板本体21通孔22腔体23通道3反应区31硅油4疏水疏油透气膜5第一支撑层6第二支撑层7气泡a核酸检测仪200真空装置201
23.如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本实用新型。
具体实施方式
24.下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。
25.需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接
到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。
26.以下所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，所述模块或电路的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由同一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
27.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本实用新型的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本实用新型的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本实用新型。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
28.请参阅图1至图3，为本实用新型实施例提供的一种微流控芯片100，该微流控芯片100可以用于进行核酸样本的建库。该微流控芯片100包括控制板1和设置于该控制板1上的盖板2，该控制板1与该盖板2之间形成有通道3。该盖板2包括盖板本体21和必要时设置于该盖板本体21远离该控制板1一侧的腔体23，该盖板本体21设置有通孔22，该通孔22一端与该通道3连通，另一端与该腔体23连通，该腔体23用于与真空装置连通。若未设置腔体23，则通孔22的另一端直接与外部真空装置连通。该通孔22连通该通道3的一端设置有疏水疏油透气膜5。微流控芯片100组装好后，在通道3内会注入硅油4，试剂、样本或试剂与样本的混合液均以液珠的形式在通道3内按照预定的路径移动，在进行核酸样本的pcr扩增过程中，会有温度的变化，硅油4会在升温的过程中产生一些气泡，而产生的气泡如果不及时排出会影响pcr反应的正常进行。本技术通过在该盖板2上设置通孔22和腔体23来实现排出通道3内的气泡a，外部真空装置将腔体23抽真空，这样在pcr反应过程中产生的微小气泡a会在硅油4的浮力作用下上浮到疏水疏油透气膜5附近，疏水疏油透气膜5具有透气以及疏水疏油的特性，微小的气泡a会在真空的作用下，经由通孔22和腔体23排到外界，同时通道3内的硅油4被疏水疏油透气膜5隔挡住并留在通道3内，从而解决pcr反应过程中产生气泡的问题。另外，由于疏水疏油透气膜5具有很好的疏水性，不会影响液珠的分裂和移动。
29.请参阅图2，本实施方式中，该控制板1包括基板11和设置于该基板11靠近该盖板2一侧的多个呈阵列排布的驱动电极12，以及在必要时还可以包括设置于该基板11靠近该盖板2一侧表面的介质层13，该介质层13覆盖该驱动电极12。利用介电润湿(electrowetting)原理，通过选择性开启或停止某个驱动电极12，从而控制液珠在通道3内根据实际需要按预定的路径移动。将通道3内的气泡a排除，可以有效避免气泡a阻碍液珠按照预定路径的移动，也可以避免气泡a将pcr产物排挤出预定路径，从而保证pcr反应的正常进行。
30.本实施方式中，该介质层13具有绝缘和疏水的特性，从而保证液珠在通道3内顺畅移动，而且可以避免液珠在移动过程中破裂。
31.本实施方式中，该介质层13可以为聚四氟乙烯涂层。
32.本实施方式中，该基板11可以是塑料板或玻璃板。
33.本实施方式中，该驱动电极12可以通过蚀刻或印刷的方式形成于基板11的表面，也可以通过直接在基板11的表面贴附金属片形成。
34.本实施方式中，该驱动电极12大致为正方形结构。
35.请再次参阅图2，该通孔22沿通道3延伸方向的孔径可以是该驱动电极12沿该方向尺寸的3/4～2/3，具体尺寸可以根据该疏水疏油透气膜5的硬度和形变情况来确定大小。相邻通孔22之间的间距尽量小，能够起到起支撑该疏水疏油透气膜5的作用便可，防止该疏水疏油透气膜5在真空下变形而影响液珠分裂和移动。
36.本实施方式中，该通孔22的数量为多个，该疏水疏油透气膜5的数量也为多个，每一该通孔22连通该通道3的一端均设置有一个疏水疏油透气膜5，也即在每个通孔22连通该通道3的一端都贴装一片疏水疏油透气膜5。这种情况下，位于通孔22与通孔22之间的盖板本体21靠近通道3的表面就需要额外再涂覆疏水疏油涂层，以使液珠能够顺畅移动。
37.另一实施方式中，该疏水疏油透气膜5可以为一体结构，多个该通孔22连通该通道3的一端设置一个该疏水疏油透气膜5。这样在贴装时更方便，而且无需在盖板本体21上额外增加疏水疏油涂层。
38.本实施方式中，该通孔22大致为圆孔。
39.本实施方式中，该疏水疏油透气膜5采用具有疏水、疏油以及透气功能的膜均可，具体地，可以采用聚四氟乙烯膜。
40.请参阅图2，该通道3包括反应区31，在pcr反应过程中，试剂与样本混合液形成的液珠在反应区31处被加热进行反应，在反应区31处由于加热导致气泡a会相对多一些，因此，该盖板本体21与该反应区31(即需要加热的区域)对应的区域设置有该通孔22相应的位置会更有利于此处气泡a的排出。
41.本实施方式中，可以在盖板本体21正对反应区31的位置开设通孔22，通孔22的具体尺寸和数量可以根据实际需要而定。
42.另一实施方式中，该盖板本体21与该反应区31的边缘对应的区域设置有该通孔22，由于气泡a在硅油4中受温度和液珠移动的影响会有向反应区31边缘移动的趋势，因此将通孔22开在反应区31的边缘可以有效将气泡a排出通道3。
43.请参阅图1，结合参阅图2，本实施方式中，对应该反应区31设置有加热器(图未示)，该加热器用于为该反应区31加热，以使pcr扩增反应正常进行。因此通孔22可以正对该加热器8设置，也可以对应该加热器8的边缘设置。该加热器可以设置在控制板1上，也可以设置在盖板2上。
44.本实施方式中，该反应区31为四组，对应的该加热器也为四个。
45.本实施方式中，该加热器包括设置于该盖板2上，具体地，该加热器包括设置于该盖板本体21靠近该通道3一侧的加热电阻(图未示)以及导热层(图未示)。该加热电阻用于为该反应区31进行加热。该导热层对应该反应区31设置，该导热层用于使该反应区31的加热更均匀。设计多个通孔22时，需要避开导热电阻。
46.另一实施方式中，该反应区31的加热方式可以通过在控制板1上设置加热器(图未示)来为反应区31加热。
47.请参阅图2，该控制板1与该盖板2之间设置有第一支撑层6，该第一支撑层6的两表面分别与该盖板2和该控制板1接触，该盖板2、该控制板1和该第一支撑层6之间共同形成该通道3。
48.本实施方式中，该通道3的厚度通常控制在微米级及以下，其加载效果良好(试剂
及样本消耗量较少，有助降低成本，且加载效率高)；当厚度偏大时，也可实现加载功能，但加载效果会不够理想。
49.本实施方式中，该第一支撑层6可以是双面胶。该第一支撑层6的厚度直接影响通道3的流量，应具有良好的一致性，使盖板2和控制板1之间有均匀的间隙。具体地，第一支撑层6可以是以聚酰亚胺、聚氯乙烯等聚合物为基膜，硅胶、橡胶等为粘合剂的双面胶带。该第一支撑层6能够使该通道3达到密封要求。
50.本实施方式中，该第一支撑层6设置于该盖板2和该控制板1相对应的四周边缘。
51.请参阅图1至图3，该通道3内设置有多个第二支撑层7，多个该第二支撑层7的两表面分别与该盖板2和该控制板1接触，多个该第二支撑层7在该通道3内围设形成所述反应区31，同时该反应区31具有开口，可以实现液珠移动至通道3内其他的区域。此时，由于第二支撑层7的设置，使反应区31的周围形成了阻挡气泡a向其他区域移动的挡墙，使气泡a大部分集中在反应区31，因此，将通孔22大致设置在该反应区31处更有利于排出气泡a。另外，为了反应区31内的气泡a能更顺利排出通道3，该通孔22需要设置于多个该第二支撑层7靠近该反应区31的一侧。
52.本实施方式中，该第二支撑层7可以是双面胶。
53.本实施方式中，该第二支撑层7可以是以聚酰亚胺、聚氯乙烯等聚合物为基膜，硅胶、橡胶等为粘合剂的双面胶带。
54.本实施方式中，该第二支撑层7的厚度与该第一支撑层6的厚度一致。
55.另外，可以理解的是，该微流控芯片100还可以包括用于存储多种试剂的存储区(图未示)、用于核酸样本纯化的样本纯化区(图未示)以及用于收集废液的废液存储区(图未示)等，使该微流控芯片100可以实现多种试剂和样本的存储、转移、混合以及反应等多种功能。
56.请参阅图4，本技术还提供了一种核酸检测仪200，该核酸检测仪200包括如上所述的微流控芯片100和真空装置201。该真空装置201用于将该腔体23进行抽真空，使硅油4内的气泡经由疏水疏油透气膜5抽离通道。
57.相较于现有技术，本实用新型提供的微流控芯片结构简单，通过在该盖板上设置通孔，同时在通孔处设置疏水疏油透气膜，从而实现排出通道内的气泡而不带走硅油的目的，不影响微流控芯片其他功能，避免了气泡阻碍液珠在通道内移动等，能够保证pcr反应的顺利进行，减少了时间成本，提高了pcr反应效率。