微流控芯片及分子诊断设备的制作方法

1.本实用新型属于体外检测设备领域，特别是涉及一种微流控芯片及分子诊断设备。


背景技术：

2.分子诊断是指应用分子生物学方法检测患者体内遗传物质的结构或表达水平的变化而做出诊断的技术，是预测诊断的主要方法，既可以进行个体遗传病的诊断，也可以进行产前诊断。目前主流的pcr(polymerase chain reaction，聚合酶链反应)设备的微流控芯片在样本检测过程中，产生的废液需要通过外接的管路排出，无法通过同一微流控芯片完成排废和pcr反应，使得微流控芯片结构复杂、成本高。


技术实现要素：

3.鉴于以上所述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种微流控芯片及分子诊断设备，用于解决现有技术中微流控芯片完成排废和pcr反应的结构复杂、成本高的问题。
4.为实现上述目的及其他相关目的，本实用新型提供一种微流控芯片，包括芯片主体和分液组件，芯片主体上开设有进样腔、混匀腔、废液腔以及pcr反应腔；
5.进样腔用于样本和/或试剂的进样；
6.混匀腔与进样腔相连通，用于对样本和/或试剂进行旋转混匀以获得混匀后的待检测样本或废液；
7.分液组件与混匀腔相连通，用于对混匀后的待测样本或废液进行分流；
8.废液腔与分液组件相连通，用于容纳从混匀腔排出的废液；
9.pcr反应腔与分液组件相连通，用于接收从混匀腔排出的处理后的待检测样本。
10.可选的，分液组件包括第一管道和设置在芯片主体上的分液腔，第一管道的入口端与混匀腔连通，第一管道的出口端与分液腔的进液孔连通；
11.其中，第一管道的出口端所在的平面低于分液腔的进液孔所在的平面；
12.和/或第一管道为具有弯折管路的毛细管，以避免在旋转混匀的过程中混匀腔中的液体经第一管道和分液腔流入废液腔或pcr反应腔。
13.可选的，芯片主体包括顶面和底面，顶面和底面通过过孔相连，分液腔设置于顶面上，第一管道设置于底面上，第一管道的出口端与分液腔的进液孔通过过孔相连，以避免在旋转混匀的过程中液体经第一管道和分液腔流入废液腔或pcr反应腔。
14.芯片主体上开设有固定孔，芯片主体能够绕固定孔进行旋转，进样腔到固定孔的中心的距离小于混匀腔到固定孔的中心的距离，废液腔和pcr反应腔到固定孔的中心的距离均大于混匀腔到固定孔的中心的距离。
15.可选的，分液腔呈扇形且与固定孔同心设置，分液腔的进液孔设置在分液腔靠近固定孔的一侧，分液腔远离固定孔的一侧开设有分别与废液腔相连的第一分液孔，以及与
pcr反应腔相连的第二分液孔。
16.可选的，分液腔内远离固定孔的一侧上设有挡板，挡板与分液腔的顶壁、底壁以及外环面固定相连。
17.可选的，挡板相对进液孔错位设置，挡板与第一分液孔之间的垂直距离大于挡板与第二分液孔之间的垂直距离。
18.可选的，微流控芯片还包括安装在芯片主体上的油包，油包到固定孔的中心的距离小于pcr反应腔到固定孔的中心的距离，且油包与pcr反应腔连通。
19.可选的，废液腔内铺设有吸水纸。
20.此外，为了实现上述目的，本技术还提供了一种分子诊断设备，包括如上述的微流控芯片和检测机构，检测机构用于对微流控芯片中的待测样本进行检测。
21.本实用新型的微流控芯片及分子诊断设备至少具备以下有益效果：通过简单的结构设计，使得微流控芯片既能存储废液，又能进行pcr反应，降低了成本；并且分液组件不仅能够进行分流，还能够增加阻力，减少微流控芯片在摆动时混匀腔内的液体进入分液腔的风险，避免影响测试效果，检测操作简单方便。
附图说明
22.为了更清楚地说明申请实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的情况下，还可以根据这些附图获得其他的附图，其中：
23.图1为本实用新型微流控芯片一实施例的结构示意图；
24.图2为本实用新型微流控芯片一实施例的分液组件的结构示意图；
25.图3为本实用新型微流控芯片一实施例的第一工作状态示意图；
26.图4为本实用新型微流控芯片一实施例的第二工作状态示意图。
27.零件标号说明
28.1-芯片主体；101-进样腔；102-混匀腔；103-废液腔；104-pcr反应腔；105-固定孔；106-第一管道；1061-弯折管路；107-分液腔；1071-第一分液孔；1072-第二分液孔；1073-挡板；1074-进液孔；108-油包；109-第二管道；110-第三管道；111-第四管道；2-吸水纸。
具体实施方式
29.下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术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技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动情况下所获得的所有其他实施例，均属于本技术保护的范围。
30.需要说明，若本技术实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
31.另外，若本技术实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技
术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本技术要求的保护范围之内。
32.请参阅图1至图4，本技术公开了一种微流控芯片，包括芯片主体1和分液组件，芯片主体1上开设有进样腔101、混匀腔102、废液腔103以及pcr反应腔104；
33.进样腔101用于样本和/或试剂的进样；
34.混匀腔102与进样腔101相连通，用于对样本和/或试剂进行旋转混匀以获得混匀后的待检测样本或废液；
35.分液组件与混匀腔102相连通，用于对混匀后的待测样本或废液进行分流；
36.废液腔103与分液组件相连通，用于容纳从混匀腔102排出的废液；
37.pcr反应腔104与分液组件相连通，用于接收从混匀腔102排出的处理后的待检测样本。
38.上述微流控芯片的混匀腔102通过分液组件分别与废液腔103和pcr反应腔104相连通，既具有将混匀腔102中的废液排入废液腔103的功能，又具有将混匀腔102中的待检测样本排入pcr反应腔104的功能，采用同一微流控芯片便能完成排废和pcr反应，整体结构简单，检测操作方便，成本低。
39.进一步的，进样腔101与混匀腔102可以通过第二管道109相连通。其中，进样腔101可以根据需求设置为一个或多个，以便适应不同种类样本的需求，各个进样腔101分别与混匀腔102连通，各个进样腔101的形状和大小可以相同也可以相异，以便适应不同样品的检测需求。
40.可选的，芯片主体1上设有两个进样腔101，两个进样腔101中的其中一个为空置的腔体，另一个为含有试剂的腔体。当加入的样本为液体时，例如咽拭子洗脱液、唾液、血液、或尿液等液体样本，直接加入空置的腔体；当用拭子进行现场采样时，将拭子在含有试剂的腔体内清洗。
41.在本技术的一个具体实施例中，进样腔101的顶部还设有可打开和关闭的密封盖，通过密封盖使进样腔101能够保持密闭，有利于防止样本外泄，避免造成污染。
42.进一步的，一个或多个进样腔101上的密封盖设有进样孔，液体样本可以通过进样孔进入进样腔101内，操作简单方便。
43.可选的，在本技术的另一个具体实施例中，在两个进样腔101中，空置的进样腔101的密封盖上设有进样孔，即用于加入液体样本的进样腔101的密封盖上设有进样孔。
44.在本技术中，分液组件包括第一管道106和分液腔107，第一管道106和分液腔107开设在芯片主体1上，第一管道106的入口端与混匀腔107连通，第一管道106的出口端通过设置在分液腔107的进液孔1074与分液腔107相连通。
45.进一步的，第一管道106的出口端所在的平面低于分液腔107的进液孔1074所在的平面。通过将第一管道106的出口端与进液孔1074设置在具有高度差的不同平面内，可以使得微流控芯片在左右摆动混匀的过程中，第一管道106中的液体受到的离心力作用沿进液孔1074向分液腔107的方向运动时，第一管道106内的液体还需要垂直向上的重力，从而可以避免微流控芯片旋转运动时，混匀腔102中的液体经进液孔1074不易进入分液腔107。
46.可选的，第一管道106为具有弯折管路1061的毛细管，以避免在旋转混匀的过程中混匀腔102中的液体经第一管道106和分液腔107流入废液腔103或pcr反应腔104，通过弯折管路1061增加阻力，降低微流控芯片旋转混匀时液体进入分液腔107的风险。其中，弯折管路1061可以为波浪形或u型等具有弯折结构的管路。
47.可选的，第一管道106为具有弯折管路1061的毛细管。通过弯折管路1061、第一管道106的出口端与进液孔1074共同作用，可以增大微流控芯片左右摆动时液体进入分液腔107的阻力。
48.在本技术的一个具体实施例中，如图1所示，芯片主体1包括顶面和底面，顶面和底面通过过孔相连，分液腔107设置于顶面上，第一管道106设置于底面上，第一管道106的出口端与分液腔107的进液孔1074通过过孔相连，以避免在旋转混匀的过程中液体经第一管道106和分液腔107流入废液腔103或pcr反应腔104。其中，过孔可以垂直设置在芯片主体1上，即过孔的轴心线与顶面和底面垂直，结构简单，生产加工方便。
49.在本技术的一实施例中，如图1所示，芯片主体1上开设有固定孔105，固定孔105用于与电机连接，通过电机驱动芯片主体1能够绕固定孔105进行旋转，进样腔101到固定孔105的中心的距离小于混匀腔102到固定孔105的中心的距离，废液腔103和pcr反应腔104到固定孔105的中心的距离均大于混匀腔103到固定孔105的中心的距离。采用该结构设计使得芯片主体1在绕固定孔105进行旋转时，在离心力的作用下，进样腔101内的液体能够先进入混匀腔102，再由混匀腔102排入废液腔103或pcr反应腔104。
50.进一步的，分液腔107的横截面可以呈梯形、扇形、扇环形或其它形状。分液腔107的进液孔1074设置在分液腔107靠近固定孔105的一侧，分液腔107远离固定孔105的一侧开设有分别与废液腔107相连的第一分液孔1071，以及与pcr反应腔104相连的第二分液孔1072。
51.可选的，分液腔107的横截面呈扇形且与固定孔105同心设置，第一分液孔1071和第二分液孔1072分别设置在分液腔107远离固定孔105一侧的两端。当微流控芯片顺时针方向旋转时，第二分液孔1072进行作业，混匀腔102内的待检测样本可以沿第二分液孔1072进入pcr反应腔104；当微流控芯片逆时针方向旋转时，第一分液孔1071进行作业，混匀腔102内的废液可以沿第一分液孔1071进入废液腔103。通过简单的结构设计，使得微流控芯片改变旋转方向便能将混匀腔102内的液体排入废液腔103或pcr反应腔104，操作简单方便。
52.参阅图1与图4，在本技术的另一具体实施例中，分液腔107内远离固定孔105的一侧上还设有挡板1073，挡板1073与分液腔107的顶壁、底壁以及外环面固定相连。通过设置挡板1073可以避免微流控芯片旋转以进行排废液的过程中，从混匀腔102中排出的液体经第二分液孔1072流入pcr反应腔104。
53.进一步的，挡板1073相对进液孔1074错位设置，挡板1073与第一分液孔1071之间的垂直距离大于挡板1073与第二分液孔1072之间的垂直距离，挡板1073偏移设置使得微流控芯片在旋转速度达到稳定前，裂解液、清洗液等废液不易进入pcr反应腔104。
54.可选的，第一分液孔1071和第二分液孔1072相对于进液孔1074对称分布，挡板1073相对于第一分液孔1071更加靠近第二分液孔1072。如图2所示，当芯片主体1逆时针旋转时，受到科里奥利力的作用，液体的流动方向向左偏移靠近第一分液孔1071，液体位于挡板1073靠近第一分液孔1071的一侧进入第一分液孔1071，通过挡板1073能够降低裂解液、
清洗液等废液流入第二分液孔1072的风险，尤其是在芯片主体1的旋转速度达到稳定前，通过挡板1073能有效降低废液进入pcr腔104的风险；如图3所示，当芯片主体1顺时针旋转时，受到科里奥利力的作用，液体的流动方向向右偏移靠近第二分液孔1072，液体位于挡板1073靠近第二分液孔1072的一侧进入第二分液孔1072。
55.在本技术的另一实施例中，如图1所示，微流控芯片还包括安装在芯片主体1上的油包108，油包108到固定孔105的中心的距离小于pcr反应腔104到固定孔105的中心的距离，且油包108与pcr反应腔104连通。微流控芯片旋转，在离心力的作用下，油包内的油液排入pcr反应腔104内。其中，油包108内的油液可以为矿物油或硅油等比pcr腔104内的试剂密度小的油液，使得油液能够覆盖在试剂的上方，在高温过程中能够有效防止试剂蒸发。当pcr反应腔104的数量为多个时，通过油相作为隔离屏障，也能防止各个pcr反应腔104交叉污染，进一步保证了检测的效果。
56.进一步的，pcr反应腔104可以为多个，具体数量可以根据需求设置，pcr反应腔104内可以根据需求放置如酶、引物、荧光物质等冻干试剂。pcr反应腔104通过第三管道110与第二分液孔1072相连，多个pcr反应腔104环设在第三管道110的外周，且pcr反应腔104通过第四管道111与第三管道110相连通，结构简单，布局紧凑，能够解决多联检的问题，降低了成本。
57.进一步的，废液腔103内铺设有吸水纸2。通过吸水纸把液体水吸附，防止芯片主体1在左右摆动时液体回流进入分液腔107内。
58.另一方面，本技术还公开了一种分子诊断设备，该分子诊断设备包括如上任一实施例中的微流控芯片及检测机构，检测机构用于对微流控芯片中的待测样本进行检测，结构简单，操作简单方便。
59.本实用新型的微流控芯片及分子诊断设备，结构简单，同一微流控芯片既能缓存检测过程中的废液，又能进行pcr反应，并且还能防止废液进入pcr反应腔104，保证了检测效果的准确性，而且操作简单方便，降低了成本。
60.以上仅为本技术的实施方式，并非因此限制本技术的专利范围，凡是利用本技术说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本技术的专利保护范围内。