一种基于微流控芯片的PCR扩增检测装置的制作方法

一种基于微流控芯片的pcr扩增检测装置
技术领域
1.本发明涉及生命医学检测、诊断技术领域，具体是一种基于微流控芯片的pcr扩增检测装置。


背景技术：

2.微流控芯片技术(microfluidics)是把生物、化学、医学分析过程的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块微米尺度的芯片上，自动完成分析全过程。由于它在生物、化学、医学等领域的巨大潜力，已经发展成为一个生物、化学、医学、流体、电子、材料、机械等学科交叉的崭新研究领域。
3.微流控芯片技术由于其独到的技术特点与优势，正日益受到世界各国研究人员的重视，在生命科学、医学诊断、食品安全、动植物检验检疫等各领域均展示了潜在的应用前景。对于生物医学诊断领域，微流控芯片的显著优势在于：通过自动化、流水式的工作模式，大幅缩短样品处理时间，提高检测效率，降低反应试剂和样品消耗，最终实现自动化、低成本、智能化的快速医学检测。
4.聚合酶链反应(polymerase chain reaction，pcr)是利用一段dna为模板，在dna聚合酶和核苷酸底物共同参与下，将该段dna扩增至足够数量，以便进行结构和功能分析。pcr检测方法在临床上快速诊断细菌性传染病等方面具有极为重要的意义。作为一种具有高灵敏度与高特异性的检测方法，以pcr技术为基础的核酸诊断分析方法是分子诊断中的核心技术之一。近年来，基于微流控芯片的核酸诊断分析方法也受到了广泛关注。研制基于微流控芯片的pcr扩增检测系统，可以提高pcr扩增效率、减少检测时间，并通过降低试剂用量、减少人工操作等手段来降低检测成本与风险。
5.将微流控技术与pcr扩增检测相结合，构建一体化的核酸扩增检测系统，对于进一步提高核酸诊断分析效率，实现整个核酸诊断分析过程的自动化具有重要的现实意义。


技术实现要素：

6.为了克服上述现有技术中的缺陷，本发明了提供一种基于微流控芯片的pcr扩增检测装置，该检测装置通过运用微流控芯片技术，可实现单一样本的多项目检测，能够提高检测效率，减少检测时间，有利于上述检测装置在生命医学检测、诊断等技术领域的推广及应用。
7.本技术的一个进一步目的是要通过将加热模块设置成独立的温度控制模块，针对不同的检测项目，可在同一微流控芯片上实现不同温度的控制并使各检测项目相互之间不受影响，保证检测效果。
8.为了实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种基于微流控芯片的pcr扩增检测装置，包括集成有pcr扩增模块的微流控芯片及检测机构，所述微流控芯片设有多个检测微管道；所述检测机构包括用于实现所述微流控芯片的样本进样的离心电机模块、用于控制所述微流控芯片的检测温度的温度控制模块及可配合完成所述微流控芯片位于不
同波段的荧光检测的光路切换控制模块及荧光检测控制模块；所述离心电机模块包括芯片固定件、离心电机、移动底板、移动齿形带及左右运动电机，所述微流控芯片固定安装于所述芯片固定件，所述离心电机安装于微流控芯片的底端用于控制实现所述微流控芯片的样本进样，所述芯片固定件安装于所述移动底板，所述移动齿形带安装于所述移动底板一侧并通过所述左右运动电机驱动所述移动齿形带进而带动所述微流控芯片向所述温度控制模块、所述光路切换控制模块及所述荧光检测控制模块位置处移动。
9.作为本发明的一种优选方案，所述微流控芯片呈圆盘状设置，多个所述检测微管道沿所述微流控芯片周向等距设置。
10.作为本发明的一种优选方案，所述离心电机模块还包括芯片夹紧件，所述芯片夹紧件安装于所述微流控芯片的周边，配合所述芯片固定件来固定所述微流控芯片。
11.作为本发明的一种优选方案，所述温度控制模块包括上下运动支柱、散热片、加热制冷片及上下运动电机，所述加热制冷片设于所述散热片的侧边，所述上下运动支柱安装于所述散热片的下方并通过所述上下运动电机驱动所述上下运动支柱完成检测机构的上下运动控制及pcr扩增模块的循环反应。
12.作为本发明的一种优选方案，所述温度控制模块还包括冷却风扇，所述冷却风扇安装于所述散热片的上方。
13.作为本发明的一种优选方案，所述荧光检测控制模块安装于所述光路切换控制模块的顶部。
14.作为本发明的一种优选方案，所述光路切换控制模块包括用于切换光路实现不同波段光路检测的光路切换电机。
15.作为本发明的一种优选方案，检测装置还包括检测光纤，所述检测光纤安装于所述散热片的下方。
16.作为本发明的一种优选方案，检测装置还包括底板，所述上下运动支柱、所述左右运动电机、所述上下运动电机及所述光路切换电机均安装于所述底板上。
17.作为本发明的一种优选方案，所述底板表面呈平面状。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明的基于微流控芯片的pcr扩增检测装置，通过设置包括多个检测微管道的微流控芯片及检测机构，运用微流控技术，可实现单一样本的多项目检测，能够提高检测效率，减少检测时间，并且，内部的pcr扩增反应只在微流控芯片内部进行不会污染到外面的环境。
19.进一步地，本发明利用离心电机模块，并通过控制离心电机模块中的离心电机的转动来实现微流控芯片的样本进样，进而保证检测效果。
20.进一步地，本发明针对不同的检测项目，利用独立设置的温度控制模块，在同一微流控芯片上实现不同温度的控制并相互之间不影响。
21.进一步地，本发明利用光路切换控制模块与荧光检测控制模块配合可完成不同波段的荧光检测，整个过程安全、无污染，增强使用体验。
附图说明
22.图1是本发明实施例中一种基于微流控芯片的pcr扩增检测装置的结构示意图；
23.图2是本发明实施例中一种基于微流控芯片的pcr扩增检测装置的结构示意图。
24.附图标记：1、芯片固定件；2、微流控芯片；3、离心电机；4、移动底板；5、移动齿形带；6、上下运动支柱；7、底板；8、荧光检测控制模块；9、光路切换控制模块；10、检测光纤；11、光路切换电机；12、左右运动电机；13、冷却风扇；14、散热片；15、加热制冷片；16、上下运动电机；17、芯片夹紧件。
具体实施方式
25.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
26.如图1至图2所示，一种基于微流控芯片的pcr扩增检测装置，包括集成有pcr扩增模块的微流控芯片2及检测机构，为了能够实现对单一样本的多项目检测，上述微流控芯片2设有多个检测微管道。上述检测机构包括用于实现上述微流控芯片2的样本进样的离心电机模块、用于控制上述微流控芯片2的检测温度的温度控制模块及可配合完成上述微流控芯片2位于不同波段的荧光检测的光路切换控制模块9及荧光检测控制模块8。上述离心电机模块包括芯片固定件1、离心电机3、移动底板4、移动齿形带5及左右运动电机12，为了保证上述微流控芯片2在检测过程中的稳定性，避免样本洒落，将上述微流控芯片2固定安装在上述芯片固定件1上，上述离心电机3安装在微流控芯片2的底端，通过离心电机3驱动上述芯片固定件1并带动上述微流控芯片2转动实现上述微流控芯片2的样本进样，上述芯片固定件1安装在上述可左右移动的移动底板4上，上述移动齿形带5安装在上述移动底板4一侧并通过上述左右运动电机12驱动上述移动齿形带5进而带动上述微流控芯片2向上述温度控制模块、上述光路切换控制模块9及上述荧光检测控制模块8位置处移动。
27.本发明的基于微流控芯片的pcr扩增检测装置，通过设置包括多个检测微管道的微流控芯片2及检测机构，运用微流控技术，可实现单一样本的多项目检测，能够提高检测效率，减少检测时间，并且，内部的pcr扩增反应只在微流控芯片内部进行不会污染到外面的环境。
28.为了便于微流控芯片2上的检测样本在离心电机3的作用下进入到检测微管道，将上述微流控芯片2设置呈圆盘状，多个上述检测微管道沿上述微流控芯片2周向等距设置，便于将微流控芯片2上的检测样本均分，以保证每个检测项目的检测结果的精确度。
29.为了进一步保证微流控芯片2的稳定性，在上述离心电机模块中还设置了芯片夹紧件17，上述芯片夹紧件17安装在上述微流控芯片2的周边，配合上述芯片固定件1来固定上述微流控芯片2。芯片夹紧件17可设置为多个，沿呈圆盘状的微流控芯片2的周边等距分布，以保证微流控芯片2的受力均匀性，降低检测样本在检测微管道中出现分配不均的概率，即有的检测微管道中检测样本多或溢出，但是有的检测微管道中的检测样本却极少甚至没有，导致难以实现本发明中的单一样本的多项目检测的目的。
30.本发明针对不同的检测项目，通过设置独立的温度控制模块，能够在同一微流控芯片2上实现不同温度的控制并相互之间不影响。上述温度控制模块包括上下运动支柱6、散热片14、加热制冷片15及上下运动电机16，上述加热制冷片15设在上述散热片14的侧边，上述上下运动支柱6安装在上述散热片14的下方并通过上述上下运动电机16驱动上述上下
运动支柱6完成检测机构的上下运动控制及pcr扩增模块的循环反应。
31.为了进一步降低温度对微流控芯片2的影响，上述温度控制模块还包括冷却风扇13，上述冷却风扇13安装在上述散热片14的上方。
32.上述荧光检测控制模块8安装在上述光路切换控制模块9的顶部，上述光路切换控制模块9包括用于切换光路实现不同波段光路检测的光路切换电机11。检测装置通过利用光路切换控制模块9与荧光检测控制模块8配合可完成不同波段的荧光检测，整个过程安全、无污染，增强使用体验。检测装置还包括检测光纤10，上述检测光纤10安装在上述散热片14的下方。
33.为了保证整个检测装置的稳定性，进而保证检测效果，本发明中的检测装置还设置了底板7，上述上下运动支柱6、上述左右运动电机12、上述上下运动电机16及上述光路切换电机11均安装在上述底板7上。进一步地，为了增强稳定性，上述底板7表面呈平面状。
34.本发明实施例中的基于微流控芯片的pcr扩增检测装置，通过设置包括多个检测微管道的微流控芯片2及检测机构，运用微流控技术，可实现单一样本的多项目检测，能够提高检测效率，减少检测时间，并且，内部的pcr扩增反应只在微流控芯片内部进行不会污染到外面的环境；利用离心电机模块，并通过控制离心电机模块中的离心电机3的转动来实现微流控芯片2的样本进样，进而保证检测效果；针对不同的检测项目，利用独立设置的温度控制模块，在同一微流控芯片2上实现不同温度的控制并相互之间不影响；利用光路切换控制模块9与荧光检测控制模块8配合可完成不同波段的荧光检测，整个过程安全、无污染，增强使用体验。
35.对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
36.尽管本文较多地使用了图中附图标记：1、芯片固定件；2、微流控芯片；3、离心电机；4、移动底板；5、移动齿形带；6、上下运动支柱；7、底板；8、荧光检测控制模块；9、光路切换控制模块；10、检测光纤；11、光路切换电机；12、左右运动电机；13、冷却风扇；14、散热片；15、加热制冷片；16、上下运动电机；17、芯片夹紧件等术语，但并不排除使用其它术语的可能性。使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。