一种用于快速多重pcr扩增的微流控芯片及检测方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物医疗领域，特别是涉及一种用于快速多重PCR扩增的微流控芯片及检测方法。
【背景技术】
[0002]微流控芯片(microfluidic chip)是一种以在微米尺度空间对流体进行操控为主要特征的科学技术。作为一门新兴技术已经与化学、生物学、工程学和物理学等诸学科形成交叉，展示出了广泛的应用前景。微生物检测尤其是食品中有毒微生物的直接测量一直是食品微生物检测的研究热点，现有的微流控芯片，大多仅是对微生物的单一特性或少数几个特性进行分析检测，不能实现对微生物多特性的综合分析检测，使得检测效率较低。
[0003]现有技术聚合酶链式反应(Polymerase Chain React1n，PCR)扩增芯片多为液路层、弹性阀体层、盖板(气孔连接)三层结构设计，即PCR扩增芯片由PCR反应仓、入出液口和截止阀组成。液体注入反应仓后盖板通气，弹性阀体层产生形变，截止液路层管路，变温过程通过反应仓底部加热。三层结构设计，PCR过程中反应仓与阀点在同一平面，高温状态下反应仓与阀点的温度基本相同，液体随温度升高到90度以上时，仓室和管道、阀点的液体膨胀很大，弹性阀体层与液路层接触面大，键合层很容易裂开，导致液体外漏，PCR反应失败。
【发明内容】
[0004]本发明要解决的技术问题是提供本一种快速检测微流控通道及包含该通道的检测微流控芯片，解决现有技术中，反应仓与阀点同一平面导致键合层很容易裂开，导致液体外漏，PCR反应失败。反应仓温度与热板温度偏差较大，温度变化慢。
[0005]为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案:
[0006]—种用于快速多重PCR扩增的微流控芯片，该芯片包括由上至下依次叠放的导热层、反应仓层、液路层、柔性阀体层和气路接口层；
[0007]所述反应仓层包括具有进液口和出液口的反应仓；
[0008]在所述液路层的下表面上设有进液微流道和出液微流道，该进液微流道和出液微流道通过设置在液路层上的通孔，与所述反应仓层上的进液口和出液口连通；
[0009]所述气路接口层通过设置在其上的气流孔推动柔性阀体层产生形变，通过该形变阻断液路层上微流道内的液体流动。
[0010]优选的，所述导热层、反应仓层、液路层、阀体层和气路接口层通过胶结或键合固定。
[0011 ]优选的，所述进液微流道和出液微流道上分别设有阀点，该阀点的位置与所述气流接口层上的气流孔对应。
[0012]优选的，所述阀点为洼形，该洼形阀点的心与微流道的中心重合;所述阀点的直径大于微流道的宽度。
[0013]优选的，所述导热层为铝薄膜。
[0014]优选的，所述阀体层为弹性薄膜层。
[0015]—种快速多重PCR扩增的检测方法，该方法的步骤包括
[0016]通过液路层上的微流道与柔性阀体层形成的流体通道将反应液从远离反应仓层的位置送入反应仓；
[0017]当反应液供给完成时，利用气路接口层上的气流孔向柔性阀体层施加外力，使柔性阀体层产生形变，并充满微流道上的阀点，阻断液体流动，并密封反应仓层；
[0018]外部热源利用导热层为反应仓内反应液协助加热或散热，协助PCR扩增反应；
[0019]当反应完成时，停止气路接口层对出液微流道侧的柔性阀体层施加外力，柔性阀体层恢复形变，反应废液从出液微流道流出，完成整个PCR扩增过程。
[0020]本发明的有益效果如下:
[0021]本发明所述技术方案将升降温导热层材料由塑料改为铝薄膜材料，变温过程中热板与液体实际温度差减小，温度变化加快;将反应仓室与截止阀点分层设计，降低阀点位置极限温度和液体压力，消除键合层开裂现象；在液路槽上进一步设置洼点，协助止流和密封，大大提高了止流密封的效果。
【附图说明】
[0022]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明；
[0023]图1示出本发明所述微流控芯片的结构示意图；
[0024]图2示出本发明所述微流控通道中的流体流动的示意图；
[0025]图3示出本发明所述液路层的示意图。
[0026]附图标号
[0027]1、铝膜，2、反应仓层，3、双面胶，4、液路层，5、弹性薄膜层，6、气路接口层，7、反应仓，8、微流道阀点，9、微流道，1、气流孔，11、反应仓连通孔。
【具体实施方式】
[0028]为了更清楚地说明本发明，下面结合优选实施例和附图对本发明做进一步的说明。附图中相似的部件以相同的附图标记进行表示。本领域技术人员应当理解，下面所具体描述的内容是说明性的而非限制性的，不应以此限制本发明的保护范围。
[0029]本发明公开了一种用于快速多重PCR扩增的微流控芯片，该芯片包括由上至下依次叠放的基于外部热源间接为反应仓液体提供反应热量和协助散热的导热层、反应仓层2、用于为反应仓提供反应液进出通道和协助阻断液路液路层4、基于自身的柔性形变截止液路层液体流动，使反应仓层形成密封状态的柔性阀体层和用于接入外部气源，协助柔性阀体层止流和密封的气路接口层6;所述导热层、反应仓层、液路层、阀体层和气路接口层通过双面胶3胶结或键合固定。所述反应仓层2包括具有进液口和出液口的反应仓7;如图3所示，在所述液路层4的下表面上设有进液微流道和出液微流道，该进液微流道和出液微流道通过设置在液路层上的反应仓连通孔11，与所述反应仓层2上的进液口和出液口连通;所述气路接口层6通过设置在其上的气流孔推动例如弹性薄膜层5的柔性阀体层产生形变，通过该形变阻断液路层4上微流道9内的液体流动。本方案为了进一步提高微流道9的密封效果，在所述进液微流道和出液微流道上分别设有微流道阀点8，该阀点的位置与所述气流接口层上的气流孔对应。本方案中，所述气路接口层通过设置在其上的气流孔推动柔性阀体层产生形变，使改形变的弹性膜薄充满该阀点，使其完全阻断液路层上微流道内的液体流动。所述阀点为洼形，该洼形阀点的心与微流道的中心重合;所述阀点的直径大于微流道的宽度。奔放中，为了防止变温过程中热板与液体实际温度差过大，温度变化过慢，导致反应失败或芯片损毁，将现有技术中导热层材料常用的塑料改为铝薄膜。
[0030]本发明进一步公开了一种快速多重PCR扩增的检测方法，该方法的步骤包括
[0031]S1、通过液路层4上的微流道与柔性阀体层形成的流体通道将反应液从远离反应仓层2的位置送入反应仓7，如图2所示；
[0032]S2、当反应液供给完成时，利用气路接口层11上的气流孔向柔性阀体层施加外力，使柔性阀体层产生形变，并充满微流道上的阀点8，阻断液体流动，并密封反应仓层7;
[0033]S3、外部热源利用导热层为反应仓7内反应液协助加热或散热，协助PCR扩增反应；
[0034]S4、当反应完成时，停止气路接口层对出液微流道侧的柔性阀体层施加外力，柔性阀体层恢复形变，反应废液从出液微流道流出，完成整个PCR扩增过程。
[0035]综上所述，本发明所述技术方案将升降温导热层材料由塑料改为铝薄膜材料，变温过程中热板与液体实际温度差减小，温度变化加快;将反应仓室与截止阀点分层设计，降低阀点位置极限温度和液体压力，消除键合层开裂现象;在液路槽上进一步设置洼点，协助止流和密封，大大提高了止流密封的效果。
[0036]显然，本发明的上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定，对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动，这里无法对所有的实施方式予以穷举，凡是属于本发明的技术方案所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明的保护范围之列。
【主权项】
1.一种用于快速多重PCR扩增的微流控芯片，其特征在于，该芯片包括由上至下依次叠放的导热层、反应仓层、液路层、柔性阀体层和气路接口层； 所述反应仓层包括具有进液口和出液口的反应仓； 在所述液路层的下表面上设有进液微流道和出液微流道，该进液微流道和出液微流道通过设置在液路层上的通孔，与所述反应仓层上的进液口和出液口连通； 所述气路接口层通过设置在其上的气流孔推动柔性阀体层产生形变，通过该形变阻断液路层上微流道内的液体流动。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述导热层、反应仓层、液路层、阀体层和气路接口层通过胶结或键合固定。3.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述进液微流道和出液微流道上分别设有阀点，该阀点的位置与所述气流接口层上的气流孔对应。4.根据权利要求3所述的微流控芯片，其特征在于，所述阀点为洼形，该洼形阀点的心与微流道的中心重合;所述阀点的直径大于微流道的宽度。5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述导热层为铝薄膜。6.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述阀体层为弹性薄膜层。7.一种快速多重PCR扩增的检测方法，其特征在于，该方法的步骤包括 通过液路层上的微流道与柔性阀体层形成的流体通道将反应液从远离反应仓层的位置送入反应仓； 当反应液供给完成时，利用气路接口层上的气流孔向柔性阀体层施加外力，使柔性阀体层产生形变，并充满微流道上的阀点，阻断液体流动，并密封反应仓层； 外部热源利用导热层为反应仓内反应液协助加热或散热，协助PCR扩增反应； 当反应完成时，停止气路接口层对出液微流道侧的柔性阀体层施加外力，柔性阀体层恢复形变，反应废液从出液微流道流出，完成整个PCR扩增过程。
【专利摘要】本发明公开了一种用于快速多重PCR扩增的微流控芯片，该通道包括由上至下依次叠放的导热层、反应仓层、液路层、柔性阀体层和气路接口层；所述反应仓层包括具有进液口和出液口的反应仓；在所述液路层的下表面上设有进液微流道和出液微流道，该进液微流道和出液微流道通过设置在液路层上的通孔，与所述反应仓层上的进液口和出液口连通；所述气路接口层通过设置在其上的气流孔推动柔性阀体层产生形变，通过该形变阻断液路层上微流道内的液体流动。本发明所述技术方案克服了现有技术中反应仓与阀点同一平面导致键合层很容易裂开，导致液体外漏，PCR反应失败的。保证反应仓温度与热板温度具有较小的温度偏差，防止破坏PCR反应。
【IPC分类】C12M1/38, C12M1/00, C12Q1/68
【公开号】CN105567548
【申请号】CN201510954748
【发明人】施建春, 田雪佳, 李运涛, 周晓光
【申请人】青岛意诚融智生物仪器有限公司
【公开日】2016年5月11日
【申请日】2015年12月17日