一种qPCR微流控芯片的活动式工作腔结构的制作方法

一种qpcr微流控芯片的活动式工作腔结构
技术领域
1.本实用新型涉及一种qpcr微流控芯片技术领域，具体涉及一种qpcr微流控芯片的活动式工作腔结构。


背景技术：

2.微流控是一种精确控制和操控微尺度流体，尤其特指亚微米结构的技术。特别的，微意味着以下的特性：微小的容量（纳升，皮升，飞升级别）微小的体积低能量消耗装置本身占用体积小；微流控利用对于微尺度下流体的控制。
3.需要qpcr微流控芯片和系统在短时间内完成核酸检测，实现“样本进-结果出”的目的。核酸检测的流程主要分为核酸提取、核酸扩增、结果检测部分。
4.在实际的检测中，需要对样本进行裂解、清洗及洗脱等步骤，上述步骤需要进行人工操作，尤其是对样本与裂解液进行反应后，需要对磁珠微粒进行清洗。现有技术中的qpcr微流控芯片对样本进行裂解、清洗及洗脱时需要在不同的腔室内进行，导致qpcr微流控芯片的结构复杂。


技术实现要素：

5.本实用新型的目的在于提供一种qpcr微流控芯片的活动式工作腔结构，其在实际的使用中解决了qpcr微流控芯片结构复杂、不能在同一腔室内实现样本裂解、清洗及洗脱步骤的技术问题。
6.为解决上述技术问题，本实用新型所采用的技术方案是：
7.一种qpcr微流控芯片的活动式工作腔结构，其中，包括qpcr微流控芯片本体、活塞a和活塞b；qpcr微流控芯片本体上设置有工作腔以及与所述工作腔连通的样本流道、废液流道、洗脱液流道、反应孔主流道和若干液体流道；
8.其中，活塞a和活塞b滑动密封设置在工作腔内，活塞b位于活塞a的左侧，活塞a为主动活塞，活塞b为被动活塞，活塞a用于与检测仪器中的驱动机构连接，驱动机构驱动活塞a在工作腔内移动时，活塞a与活塞b接触后能够驱动活塞b在工作腔内移动；工作腔侧壁形成磁珠微粒吸附面。
9.进一步优化，样本流道与若干液体流道的出液端汇聚在工作腔右侧。
10.其中，活塞a及活塞b侧面设置有与工作腔接触的密封环。
11.其中，qpcr微流控芯片本体上设置有与工作腔右端连通的让位孔，让位孔用于供驱动机构通行和与活塞a分离 。
12.进一步优化，驱动机构与活塞a可拆卸连接。
13.其中，活塞a端部设置有连接孔，所述连接孔侧壁设置有若干限位部，限位部上朝向连接孔轴线一面设置有导向斜面，驱动机构具有一能够与所述连接孔配合和脱开配合的卡合部。
14.其中，限位部与活塞a为一体式结构，且由医用级橡胶或者硅胶材料制成。
15.进一步优化，工作腔右端敞开并与外界连通。
16.其中，工作腔右端配合有端盖。
17.在实际的使用中，活塞b与检测仪器中第一驱动机构连接，用于驱动活塞b在工作腔内移动。
18.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
19.本实用新型通过在qpcr微流控芯片本体上设置一个工作腔，并在工作腔内滑动安装活塞a及活塞b，通过调节活塞a和活塞b的位置，可以分别形成裂解清洗腔和磁珠洗脱腔；样本通过样本流道进入工作腔内，磁珠和裂解液进入工作腔内（此状态下工作腔为裂解清洗腔）与样本实现混合后裂解的目的，裂解完毕后，检测仪器中的驱动机构驱动活塞a移动，即可使得活塞a朝向活塞b方向移动，此时，检测仪器中的磁吸机构打开，使得带蛋白的磁珠吸附在工作腔侧壁的磁珠微粒吸附面上，活塞a移动的过程中将裂解后的废液挤入废液流道中；将废液排出后，驱动机构驱动活塞a复位，然后加入清洗液进行清洗；清洗完毕后，检测仪器中的磁吸机构关闭，检测仪器中的驱动机构驱动活塞a移动再次进行排液操作；然后驱动机构驱动活塞a移动至活塞b处，在活塞a的作用下活塞a与活塞b同步移动，使得活塞b移动至反应孔主流道处，此时，活塞a做回程运动回到设定位置处，洗脱液从洗脱液流道进入工作腔内进行洗脱操作，洗脱操作完毕后，驱动机构再次驱动活塞a移动，将洗脱后的反应液挤入反应孔主流道中后对样本进行pcr扩增和荧光检测；本实用新型通过在工作腔内设置活塞a和活塞b，通过调节活塞a和活塞b的位置即可实现样本的混合、裂解、清洗及洗脱，相比于现有技术中在qpcr微流控芯片不同位置进行操作，本实用新型具有结构简单的优点，实现了在同一个区域内即可进行快速裂解、清洗及洗脱操作，实现了一体化操作的目的。
附图说明
20.为了更清楚地说明本实用新型实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
21.图1为本实用新型所述qpcr微流控芯片的整体结构示意图。
22.图2为本实用新型图1中拆去软膜、硬膜及透气膜后的整体结构示意图。
23.图3为本实用新型图2的主视图。
24.图4为本实用新型图3中a-a面剖视图。
25.图5为本实用新型刺破结构与液包的位置关系示意图。
26.图6为本实用新型活塞a的整体结构示意图。
27.图7为本实用新型活塞a的内部结构示意图。
28.附图标记：
29.101-qpcr微流控芯片本体，102-活塞a，103-活塞b，104-工作腔，105-样本流道，106-废液流道，107-洗脱液流道，108-反应孔主流道，109-液体流道，110-裂解液流道，111-清洗液流道，112-清洗液腔，113-裂解液腔，114-洗脱液腔，115-废液腔，116-软膜，117-液包，118-刺破结构，119-反应孔进液流道，120-反应孔，121-反应孔排气流道，122-透气膜，
123-让位孔，124-废液腔通气孔，125-样本橡胶塞，126-样本加入口，127-硬膜，128-连接孔，129-限位部，130-导向斜面，131-驱动机构。
具体实施方式
30.在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本实用新型实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。
31.在本实用新型实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型实施例的限制。
32.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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一个或者更多个该特征。在本实用新型实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
33.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型实施例中的具体含义。
34.在本实用新型实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
35.下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本实用新型实施例的不同结构。为了简化本实用新型实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型实施例。此外，本实用新型实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。
36.下面结合附图对本实用新型的实施例进行详细说明。
37.实施例一
38.参看他1-图7，本实施例公开了一种qpcr微流控芯片的活动式工作腔结构，包括qpcr微流控芯片本体101、活塞a102和活塞b103；qpcr微流控芯片本体101上设置有工作腔104以及与所述工作腔104连通的样本流道105、废液流道106、洗脱液流道107、反应孔主流道108和若干液体流道109；
39.其中，活塞a102和活塞b103滑动密封设置在工作腔104内，活塞b103位于活塞a102的左侧，活塞a102为主动活塞，活塞b103为被动活塞，活塞a102用于与检测仪器中的驱动机
构131连接，驱动机构131驱动活塞a102在工作腔104内移动时，活塞a102与活塞b103接触后能够驱动活塞b103在工作腔104内移动；工作腔104侧壁形成磁珠微粒吸附面。
40.本实用新型通过在qpcr微流控芯片本体101上设置一个工作腔104，并在工作腔104内滑动安装活塞a102及活塞b103，使得工作腔104的体积可调节，通过调节活塞a和活塞b的位置，可以分别形成裂解清洗腔和磁珠洗脱腔；在实际的使用中，样本通过样本流道105进入工作腔104内，磁珠和裂解液经过液体流道109进入工作腔104内与样本混合后实现裂解的目的，样本裂解完毕后，检测仪器中的驱动机构131驱动活塞a102移动，即可使得活塞a102朝向活塞b103方向移动，此时，检测仪器中的磁吸机构打开，磁吸机构主要用于实现对磁珠的吸附，避免磁珠进入废液流道即可；使得磁珠吸附在工作腔104侧壁的磁珠微粒吸附面上，活塞a102移动的过程中将裂解后的废液挤入废液流道中；将废液排出后，此时，驱动机构131驱动活塞a102复位，然后从其中一个液体流道109中加入清洗液进行清洗；清洗完毕后，检测仪器中的磁吸机构打开，检测仪器中的驱动机构驱动活塞a102移动再次进行排液操作，即活塞a102向活塞b103方向移动后将清洗后的废液排出；清洗完毕后，驱动机构131驱动活塞a102移动至活塞b103处，在活塞a102的作用下，活塞a102与活塞b103同步移动，使得活塞b103移动至反应孔主流道108处，此时，活塞a102做回程一段距离后停止，此时工作腔即为磁珠洗脱腔，洗脱液从洗脱液流道107进入工作腔104内进行洗脱操作，洗脱操作完毕后，驱动机构131再次驱动活塞a102移动，将洗脱后的样本挤入反应孔主流道108中后对样本进行pcr扩增和荧光检测；本实用新型通过在工作腔104内设置活塞a102和活塞b103，通过调节活塞a和活塞b的位置即可实现样本的混合、裂解、清洗及洗脱，在同一个区域内即可实现快速裂解、清洗及洗脱目的，相比于现有技术中在qpcr微流控芯片不同位置进行操作，本实用新型具有结构简单的优点；实现了在同一个区域内即可进行快速裂解、清洗及洗脱操作，实现了一体化操作的目的。
41.为了便于本领域技术人员进一步理解本实用新型，下面将对qpcr微流控芯片的具体结构做进一步说明，以便于本领域技术人员能够更加清楚的理解本实用新型。
42.在本实施例中，液体流道109包括一个裂解液流道110和至少两个清洗液流道111，qpcr微流控芯片本体101上设置有清洗液腔112和裂解液腔113，清洗液腔112和裂解液腔113分别与清洗液流道111和裂解液流道110连通，qpcr微流控芯片本体101上还设置有洗脱液腔114和废液腔115，洗脱液腔114和废液腔115分别与洗脱液流道107和废液流道106连通；在实际的使用中，qpcr微流控芯片本体101上设置有软膜116，清洗液腔112、裂解液腔113及洗脱液腔114内均放置有液包117，清洗液腔112、裂解液腔113及洗脱液腔114内设置有刺破结构118，刺破结构118可以为刺破针；当软膜116所对应腔体内的液包117朝向刺破结构118移动时，液包117破裂后即可进行供液；在实际的使用中，进行裂解、清洗、洗脱步骤时，将对应的液包117刺破即可，持续按压软膜116即可将液体挤入工作腔104内。
43.qpcr微流控芯片本体101上还设置有若干与反应孔主流道108连接的反应孔进液流道119，每一个反应孔进液流道119均连接有一反应孔120，每一个反应孔120均连接有一反应孔排气流道121，位于qpcr微流控芯片本体101上设置有用于将反应孔排气流道121进行封堵的透气膜122，便于实现排气。
44.经过洗脱后的样本进入反应孔120处即可进行pcr扩增和荧光检测。
45.同时，qpcr微流控芯片本体101上还设置有与废液流道106连接的废液腔115，qpcr
微流控芯片本体101上设置有与废液腔115连通的废液腔通气孔124，废液腔通气孔124处设置有透气膜；qpcr微流控芯片本体101上还设置有与样本流道105连通的样本加入口126，样本加入口126配设有样本橡胶塞125，将样本放入样本加入口126处，将样本橡胶塞125与样本加入口126配合后，即可通过按压的方式将样本挤入工作腔104内。
46.需要说明的是，本实用新型通过按压的方式来实现裂解液、清洗液以及洗脱液的加入；同时，通过调节活塞a102及活塞b103的位置来实现样本的裂解、清洗及洗脱。
47.在实际的使用中，qpcr微流控芯片本体101上设置有用于将反应孔主流道108、反应孔进液流道119、反应孔排气流道121进行覆盖的硬膜127。
48.本实用新型仅涉及对qpcr微流控芯片本体101结构的改进，实现在qpcr微流控芯片本体101上的工作腔104处进行裂解、清洗及洗脱一体化操作。
49.进一步优化，在实际的使用中，样本流道105与若干液体流道109的出液端汇聚在工作腔右侧。
50.其中，活塞a102及活塞b103侧面设置有与工作腔104接触的密封环；设置的密封环能够有效的实现密封的目的。
51.其中，qpcr微流控芯片本体101上设置有与工作腔104右端连通的让位孔123，让位孔123用于供驱动机构131通行和与活塞a分离 ；这样，便于驱动机构131驱动活塞a102移动。当然，在实际的使用中，还可以使用人力按压软膜进行供液，以及人力驱动活塞a移动的方式，来进行裂解、清洗及洗脱操作。
52.需要说明的是，本实用新型在进行检测的时候，需要检测仪器中的驱动机构131来驱动活塞a102移动；该驱动机构131可以为加装在检测仪器中的伸缩杆，通过伸缩杆的伸长与缩短来实现对活塞a102的驱动；驱动机构131只需要驱动活塞a102移动即可，其具体结构此处不再一一赘述；
53.同时，也需要明确的是，本实用新型在实际的使用中，对洗脱后的样本在反应孔120处进行荧光检测时，采用现有的pcr荧光检测即可，此处不再一一赘述。
54.同时，在将液体，如裂解液、清洗液及洗脱液挤入工作腔104内时，只需要在要检测仪器内部加装对应的挤压机构即可，该挤压机构可以为伸缩杆，如电动伸缩杆，电动伸缩杆伸长后实现对液包117的挤压即可。
55.需要明确的是，本技术主要是实现对qpcr微流控芯片的改进，并不涉及检测仪器的改进，因此，本技术中对检测仪器的描述，主要是便于本领域技术人员进一步理解本实用新型，以及明确本实用新型的创新点。
56.其中，驱动机构131与活塞a102可拆卸连接。
57.其中，活塞a102端部设置有连接孔128，所述连接孔128侧壁设置有若干限位部129，限位部129上朝向连接孔128轴线一面设置有导向斜面130，驱动机构131具有一能够与所述连接孔128配合和脱开配合的卡合部。
58.其中，限位部129与活塞a102为一体式结构，且由医用级橡胶或者硅胶材料制成。
59.这样，便于实现驱动机构131与活塞a102的配合以及分离；工作腔104的右端将会形成一个限位面，活塞a102移动至工作腔104最右端后，活塞a102停止移动，驱动机构131继续移动，限位部129发生形变后，使得卡合部与活塞a102脱开配合。
60.进一步优化，工作腔104右端敞开并与外界连通；便于实现活塞a102及活塞b103的
装配。
61.进一步优化，工作腔104右端配合有端盖。
62.本实用新型活塞a102及活塞b103与工作腔104形成活塞式结构，工作腔104为活塞式可变工作腔实现样本混匀、裂解、清洗及反应孔充液，结构简单可靠，可以单侧活塞a102运动推动活塞b103协调运动实现核酸提取全过程。
63.在一些优选的实施案例中，活塞b与检测仪器中第一驱动机构连接，用于驱动活塞b在工作腔内移动。
64.其中，本实用新型中所述的驱动机构以及第一驱动机构，其结构相同，第一驱动机构用于驱动活塞b103在工作腔104中移动即可，使得活塞a102及活塞b103均为主动活塞。
65.尽管已描述了本实用新型的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本实用新型范围的所有变更和修改。
66.以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，应当指出的是，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。