一種試樣分析晶片及其使用方法與流程

2023-04-26 06:31:46 1

本發明涉及一種試樣分析晶片及其使用方法，屬於微流控晶片領域。

背景技術：

微流控是一種通過微管道及微結構和外力協同控制流體完成各種生物和化學過程的一種技術。目前已經廣泛應用於細胞培養、細胞刺激、細胞分析、核酸提取、核酸擴增反應、生化反應、免疫檢測、環境監測等相關研究中。這些應用往往需要多個反應單元實現對多個樣本或多個檢測指標的反應和檢測。而要實現多指標的並行分析，需要實現對樣本或試劑的分配，即實現將同一種液體分配到不同的反應腔體中。如何實現液體的精確分配成為關鍵，因為這涉及到每個反應腔體中的體系是否均一，從而最終影響反應和檢測的結果。

目前已有研究是利用離心力實現樣品的分配方法，採用離心的方式將樣品分配到管道兩則的反應池中，然後利用外部設備讓附有壓敏膠的金屬基材變形，將主流路中的液體擠出並堵塞連通反應池的管道，從而靠反應孔和連接管道的體積來定量。這種方法會浪費在主流路中的大量樣本，且鋁箔變形堵死主流路後難以恢復，難以實現反應後的產物回收。而採用離心力與微管道相結合的方式將儲液池內的液體通過連接管道分配到外側的反應腔中這類方法雖然能做到樣品的精確分配，但需要額外的儲液池結構，佔用了額外的晶片面積。此外，由於現有產品的不同反應孔之間的距離較短，還容易導致汙染問題的出現。

技術實現要素：

針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠降低液體分配差異的試樣分析晶片及其使用方法。

為實現上述目的，本發明採取以下技術方案：一種試樣分析晶片，其特徵在於：包括基片和蓋片，所述基片和蓋片均為圓形，在所述基片的一側端面上開設有多個沿周向等間隔布置的反應孔，在位於所述反應孔內側的基片1上開設有主流路，每一所述反應孔均通過一個連接流路與所述主流路連通，在所述主流路的兩端分別設置有注液孔；在位於每兩個相鄰的所述連接流路之間的主流路的中部設置有凸臺結構；所述蓋片可拆卸地連接在所述基片開設有所述反應孔一側的端面上。

還包括夾具結構，所述夾具結構亦為圓形且可拆卸地連接在所述蓋片的另一側，在所述夾具結構上設置有凸起結構，每一所述凸起結構與一個所述凸臺結構正對；當在對所述夾具結構施加外力時，所述凸起結構迫使所述蓋片發生局部變形，從而將所 述主流路凸臺結構處的管道封堵。

所述凸臺結構為梯形凸臺。

一種試樣分析晶片的使用方法，包括以下步驟：1)將樣品溶液通過注液口注入主流路中，並封堵注液口；2)將基片放在離心裝置中進行離心操作，使主流路中的樣品溶液通過連接流路和凸臺結構流入各反應孔中，凸臺結構使主流路在該處的深度降低，有利於離心時不同反應孔上方的液體斷裂分配，從而降低不同反應孔之間液體分配的差異。

一種試樣分析晶片，其特徵在於：包括基片和蓋片，所述基片和蓋片均為矩形，在所述基片的一側端面上呈線型間隔開設多排反應孔，在各排所述反應孔的同一側均設置有呈直線型布置的主流路，每一所述反應孔均通過一個連接流路與所述主流路連通，在所述主流路的兩端分別設置有注液孔，在位於每兩個相鄰的所述連接流路之間的所述主流路的中部設置有凸臺結構；所述蓋片可拆卸地連接在所述基片開設有反應孔一側的端面上。

還包括夾具結構，所述夾具結構為矩形且可拆卸地連接在所述蓋片的另一側，在所述夾具結構上設置有凸起結構，每一所述凸起結構與一個所述凸臺結構正對。

所述主流路由多個半圓形結構銜接而成。

所述主流路由多個V字形結構串聯連接而成。

所述基片和蓋片均採用薄膜材料製成。

本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點：1、本發明由於在位於每兩連接流路之間的主流路的中部設置有凸臺結構，因此有利於離心時不同反應孔上方的液體斷裂分配，從而降低不同反應孔之間液體分配的差異。2、本發明的夾具結構上的凸起結構擠壓蓋片，使位於密封部處的蓋片產生形變，與每一凸臺貼合封堵，徹底實現對主流路中的液體的分段式物理隔離，從而從根本上避免液體斷裂分配時的隨機性。3、本發明的每個反應孔中可預先放入不同的反應底物如抗體、引物、核酸探針等，待檢測溶液樣本分別進入不同反應孔中與反應底物反應，從而達成多指標分析的目的。本發明可廣泛應用於生物檢測或醫療檢驗領域，如免疫分析、核酸擴增反應、核酸雜交反應分析或蛋白一受體結合反應。

附圖說明

圖1是實施例1的整體結構示意圖；

圖2是實施例1的基片的局部放大示意圖；

圖3是實施例1的託盤的結構示意圖；

圖4是實施例1的蓋片變形封堵連接流路的示意圖；

圖5是實施例2的基片結構示意圖；

圖6是實施例2的基片的局部放大示意圖；

圖7是實施例2的託盤的結構示意圖；

圖8是實施例2的主流路採用半圓形結構銜接而成時的結構示意圖；

圖9是實施例2的主流路採用V字形結構串聯連接而成時的結構示意圖；

圖10是實施例3的基片的結構示意圖

圖11是實施例3的基片的局部放大示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。

實施例1：

如圖1、圖2所示，本實施例試樣分析晶片包括基片1和蓋片2，其中，基片1和蓋片2均為圓形。在基片1的一側端面上開設有多個沿周向等間隔布置的反應孔11，在位於反應孔11內側的基片1上開設有主流路12，每一反應孔11均通過一個連接流路13與主流路12連通。在主流路12的兩端分別設置有注液孔15。在位於每兩個相鄰的連接流路13之間的主流路12的中部設置有凸臺結構14，凸臺結構14使主流路12在該處的深度降低，有利於離心時不同反應孔11上方的液體斷裂分配，從而降低不同反應孔11之間液體分配的差異。蓋片2可拆卸地連接在基片1開設有反應孔11一側的端面上。

進一步地，如圖3所示，本實施例試樣分析晶片還包括夾具結構3，夾具結構3亦為圓形且可拆卸地連接在蓋片2的另一側，在夾具結構3上設置有凸起結構31，每一凸起結構31與一個凸臺結構14正對，在對夾具結構3施加外力的情況下，凸起結構31能夠將迫使蓋片2發生局部變形(如圖4所示)，使得主流路12凸臺結構14處的管道被徹底封閉，從而將主流路12中的液體分割成與反應孔11一一對應的一段液體，從而在離心操作中分別進入對應的反應孔11中，進而實現主流路12中液體的準確、均勻分配至各反應孔11中。

進一步地，凸臺結構14為梯形凸臺。

進一步地，反應孔11可以為圓形、橢圓形、矩形等多種形狀。

進一步地，基片1和蓋片2可由聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯等高分子聚合物材料或金屬材料或兩者組合，並通過注塑、雷射雕刻、機械加工和熱壓封接、雷射焊接、超聲焊接、膠封等現有技術製作。

本實施例還包括一種基於上述裝置的使用方法，包括以下步驟：

1)將樣品溶液通過注液口15注入主流路12中，並封堵注液口15；

2)將基片1放在離心裝置中進行離心操作，使主流路12中的樣品溶液通過連接流路13和凸臺結構14流入各反應孔11中，凸臺結構14使主流路12在該處的深度降低，有利於離心時不同反應孔11上方的液體斷裂分配，從而降低不同反應孔11之間液體分配的差異。

實施例2：

如圖5、圖6所示，本實施例試樣分析晶片包括基片1和蓋片2，其中，基片1和蓋片2均為矩形。在基片1的一側端面上呈線型間隔開設多排反應孔11，在各排反應孔11的同一側均設置有呈直線型布置的主流路12，每一反應孔11均通過一個連接流路13與主流路12連通。在主流路12的兩端分別設置有注液孔15。在位於每兩個相鄰的連接流路13之間的主流路12的中部設置有凸臺結構14，凸臺結構14使主流路12在該處的深度降低，有利於離心時不同反應孔11上方的液體斷裂分配，從而降低不同反應孔11之間液體分配的差異。蓋片2可拆卸地連接在基片1開設有反應孔11一側的端面上。

進一步地，如圖7所示，本實施例試樣分析晶片還包括夾具結構3，夾具結構3亦為矩形且可拆卸地連接在蓋片2的另一側，在夾具結構3上設置有凸起結構31，每一凸起結構31與一個凸臺結構14正對。

進一步地，主流路12可以由多個半圓形結構銜接而成(如圖8所示)，也可以由多個V字形結構串聯連接而成(如圖9所示)，上述兩種結構有利於進一步促進主流路12中的樣品均勻分配到反應孔11中。

本實施例試樣分析晶片的使用方法與實施例一中的使用方法一致，因此不再贅述。

實施例3：

本實施例與實施例二的區別僅在於：基片1和蓋片2均採用薄膜材料製成，其加工方法可為注塑、吸塑、吹塑或衝壓而成。

進一步地，製作基片1和蓋片2所用的薄膜材料為COP、PP等具有一定彈性的材料。因基片1材質較薄，凸臺結構14可以採用較細較淺的管道。因基片1本身由彈性材料製成，因此除了可採用從正面壓凸臺結構14的夾具結構3外，亦可從基片1背面直接壓基片1，使薄膜變形，物理隔離主流路12。

實施例4：

本實施例與實施例一的區別僅在於：基片1和蓋片2均採用薄膜材料製成，其加工方法可為注塑、吸塑、吹塑或衝壓而成。

上述各實施例僅用於說明本發明，其中各部件的結構、連接方式等都是可以有所變化的，凡是在本發明技術方案的基礎上進行的等同變換和改進，均不應排除在 本發明的保護範圍之外。