專利名稱：連續(xù)流型pcr微流控芯片的簡(jiǎn)易氣動(dòng)進(jìn)樣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種連續(xù)流型聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(PCR)微流控芯片簡(jiǎn)易氣動(dòng)進(jìn)樣裝置，主要用于基因診斷、基因識(shí)別、藥物篩選以及新藥物開發(fā)等生物化學(xué)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
目前，連續(xù)流型PCR微流控芯片常采用以精密注射泵作為驅(qū)動(dòng)動(dòng)力的進(jìn)樣裝置進(jìn)行進(jìn)樣，精密注射泵是一種廣泛應(yīng)用于臨床醫(yī)學(xué)和分析化學(xué)等領(lǐng)域的注射儀器，屬于液體泵的范疇，雖然其注入精度高，可自動(dòng)化操作，但將其應(yīng)用于連續(xù)流型PCR微流控芯片的進(jìn)樣時(shí)，通常需要較多的試樣量，而且試樣必須以連續(xù)不斷的形式進(jìn)樣，不能實(shí)現(xiàn)類似于液滴式的間斷進(jìn)樣方式，另外還存在試樣流速過快且采用恒定速度進(jìn)樣不能對(duì)速度進(jìn)行調(diào)節(jié)，有死體積等缺點(diǎn)，難以較好的滿足連續(xù)流型PCR微流控芯片對(duì)進(jìn)樣的要求。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的在于考慮上述問題而提供一種能完全滿足連續(xù)流型PCR微流控芯片進(jìn)樣要求的簡(jiǎn)易氣動(dòng)進(jìn)樣裝置。本實(shí)用新型不僅可以適用于更少量的試樣進(jìn)樣要求，能夠?qū)崿F(xiàn)類似于液滴式的間斷進(jìn)樣方式，不存在死體積，而且可以根據(jù)要求調(diào)節(jié)微流體的流動(dòng)速度，使生物試樣的流動(dòng)更好的滿足PCR反應(yīng)的要求。
本實(shí)用新型解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案，具體參見圖1～4在真空泵1的吸氣端，第一換向閥2、吸氣節(jié)流閥3、第一三通接頭4依次用管路連接，設(shè)置一條吸氣氣路；在真空泵1的排氣端，第二換向閥6、排氣節(jié)流閥7、第二三通接頭8依次用管路連接，設(shè)置一條排氣氣路；吸氣氣路和排氣氣路的末端并聯(lián)于第三三通接頭10，然后用管路共同連接到吸針13，在第三三通接頭10和吸針13之間形成吸氣氣路和排氣氣路共用的一條公共管路；在第一三通接頭4、第二三通接頭8的第三端上分別設(shè)置吸氣閥5和排氣閥9；在第一換向閥2的第三端連接節(jié)流閥14，節(jié)流閥14的另一端與大氣相通；第二換向閥6的第三端與大氣直接連通；在吸針13和第三三通接頭10之間設(shè)置第四三通接頭11，第四三通接頭11的第三端接真空壓力表12。
本裝置的工作過程，具體參見圖1～4，開啟真空泵1，關(guān)閉排氣氣路，僅吸氣氣路工作，此時(shí)進(jìn)樣裝置工作在吸液模式，利用吸氣氣路中形成的真空可將試樣經(jīng)吸針吸入吸氣氣路和排氣氣路的公共管路；試樣吸入完成之后，關(guān)閉吸氣氣路，開啟排氣氣路，進(jìn)樣裝置工作在進(jìn)樣模式，利用排氣氣路中的排氣壓力，可驅(qū)動(dòng)已吸入的試樣液體流動(dòng)，經(jīng)吸針與PCR微流控芯片的接口注入芯片之中，從而實(shí)現(xiàn)試樣進(jìn)樣的目的。
由于本裝置以空氣作為動(dòng)力工質(zhì)間接驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)，空氣不僅可以驅(qū)動(dòng)試樣進(jìn)入PCR芯片內(nèi)部的微流路，空氣本身也可以被泵源提供的氣壓推入PCR芯片內(nèi)部的微流路，因此，無論試樣量的大小如何，試樣總可以全部被注入PCR芯片內(nèi)部，而且，當(dāng)試樣被全部注入之后，空氣將隨之進(jìn)入PCR芯片內(nèi)部的微流路，繼續(xù)在微流路中驅(qū)動(dòng)試樣連續(xù)流動(dòng)直至試樣流完整個(gè)芯片，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)更少量試樣的進(jìn)樣操作，同時(shí)不存在有死體積的現(xiàn)象。
吸液模式下，如果以空氣間隔法吸液，即每吸一滴試樣，中間吸少量空氣，然后再吸一滴試樣，再吸少量空氣，如此反復(fù)，那么在進(jìn)樣時(shí)試樣將以液滴形式間斷進(jìn)樣，從而可以實(shí)現(xiàn)液滴式的間斷進(jìn)樣方式。
在進(jìn)樣裝置工作時(shí)，無論工作在吸液模式或進(jìn)樣模式，均可通過調(diào)節(jié)氣路上設(shè)置的各個(gè)閥門來調(diào)節(jié)氣路中的壓力或真空度的大小，或者通過調(diào)節(jié)節(jié)流閥調(diào)節(jié)空氣的流速，從而實(shí)現(xiàn)控制進(jìn)樣液體流速的目的。
本實(shí)用新型的有益效果是，進(jìn)樣裝置系統(tǒng)價(jià)格便宜，易于實(shí)現(xiàn)，不僅可以實(shí)現(xiàn)較小試樣進(jìn)樣和類似于液滴式的間斷進(jìn)樣方式，沒有死體積，而且可以方便的控制進(jìn)樣速度。


圖1是本實(shí)用新型的一種連續(xù)流型PCR微流控芯片用試樣進(jìn)樣裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
圖2是圖1中各氣動(dòng)元件的連接示意圖。
圖3是吸液模式下圖1的各工作組件的連接示意圖。
圖4是進(jìn)樣模式下圖1的各工作組件的連接示意圖。圖中1、真空泵，2、第一換向閥，3、吸氣節(jié)流閥、4、第一三通接頭，5、吸氣閥，6、第二換向閥，7、排氣節(jié)流閥，8、第二三通接頭，9、排氣閥，10、第三三通接頭，11、第四三通接頭，12、真空壓力表，13、吸針，14、節(jié)流閥，15、殼體，16、樣品，17、PCR微流控芯片具體實(shí)施方式
本實(shí)用新型的一種連續(xù)流型PCR微流控芯片用試樣進(jìn)樣裝置，具體結(jié)構(gòu)參見圖1～3。本進(jìn)樣裝置有通常結(jié)構(gòu)的容裝各組件的殼體15。殼體15的內(nèi)部安裝有本進(jìn)樣裝置的各主要元件在真空泵1的吸氣端，第一換向閥2、吸氣節(jié)流閥3、第一三通接頭4依次用管路連接，設(shè)置一條吸氣氣路；在真空泵1的排氣端，第二換向閥6、排氣節(jié)流閥7、第二三通接頭8依次用管路連接，設(shè)置一條排氣氣路；吸氣氣路和排氣氣路的末端并聯(lián)于第三三通接頭10，然后用管路共同連接到吸針13，在第三三通接頭10和吸針13之間形成吸氣氣路和排氣氣路共用的一條公共管路；在第一三通接頭4、第二三通接頭8的第三端上分別設(shè)置吸氣閥5和排氣閥9，在第一換向閥2的第三端連接節(jié)流閥14，節(jié)流閥14的另一端與大氣相通，第二換向閥6的第三端與大氣直接連通，在吸針13和第三三通接頭10之間設(shè)置第四三通接頭11，第四三通接頭11的第三端接真空壓力表12。其中，真空泵1固定安裝于殼體15內(nèi)部底面，第一換向閥2、第二換向閥6、吸氣節(jié)流閥3、排氣節(jié)流閥7、節(jié)流閥14、吸氣閥5和排氣閥9等氣動(dòng)元件的閥體部分均被固定安裝于殼體15的上表面內(nèi)部，而各元件的開關(guān)或旋鈕則穿出上表面以便從外部直接操控，真空壓力表12安裝在殼體15的上表面，其管路接口則穿過上表面與內(nèi)部的第四三通接頭11用管路連接，以上各元件的安裝位置排列順序與圖1中所示相符。殼體的上表面同時(shí)是一個(gè)操作指示面板，可方便的操控各閥體開關(guān)，并閱讀真空壓力表的讀數(shù)。
開啟真空泵1，開啟吸氣節(jié)流閥3，將第一換向閥2設(shè)置成真空泵1與吸氣節(jié)流閥3之間導(dǎo)通，關(guān)閉排氣節(jié)流閥7，置第二換向閥6狀態(tài)為真空泵1與大氣導(dǎo)通，這樣就形成一條可由吸針13吸入空氣，且吸入的空氣經(jīng)過前述吸氣氣路被真空泵吸入，最后由第二換向閥6排出至大氣中的通路。確保吸氣閥5和排氣閥9處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)進(jìn)樣裝置工作于吸液模式，如圖3所示。當(dāng)進(jìn)樣裝置工作于吸液模式時(shí)，可將吸針浸入待進(jìn)樣試樣液體中，吸氣氣路內(nèi)部由于真空泵的作用而形成真空，試樣液體因此被導(dǎo)入前述吸氣氣路和排氣氣路的公共管路之中。在吸液模式中，可通過適當(dāng)開啟吸氣閥5和調(diào)節(jié)吸氣節(jié)流閥3來控制吸氣氣路內(nèi)部的真空度和空氣的吸入速度，從而控制樣品吸入的速度。
完成樣品的吸入以后，關(guān)閉吸氣節(jié)流閥3，將吸針13插入其與PCR微流控芯片的接口，然后開啟節(jié)流閥14，將第一換向閥2設(shè)置成真空泵1與大氣經(jīng)第一換向閥2、節(jié)流閥14后導(dǎo)通，置第二換向閥6狀態(tài)為真空泵1經(jīng)換向閥6與排氣節(jié)流閥7導(dǎo)通，開啟排氣節(jié)流閥7，確保吸氣閥5和排氣閥10處于關(guān)閉狀態(tài)，此時(shí)進(jìn)樣裝置工作于進(jìn)樣模式，如圖4所示，在吸液模式下吸入的試樣液體由于排氣氣路內(nèi)部的排氣壓力而被注入PCR芯片中。在進(jìn)樣模式中，可通過適當(dāng)開啟排氣閥10和調(diào)節(jié)排氣節(jié)流閥7來控制吸氣氣路內(nèi)部的壓力和空氣的排出速度，從而控制試樣的進(jìn)樣速度。
在吸液模式中，試樣吸入的流速大致與真空壓力表12所測(cè)得的真空度成比例關(guān)系；在進(jìn)樣模式，試樣進(jìn)入PCR芯片內(nèi)部微流路后的流速大致與真空壓力表12所測(cè)得的排氣氣路中的空氣壓力值成比例關(guān)系；可通過實(shí)驗(yàn)測(cè)定壓力與流速之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，從而通過控制壓力來準(zhǔn)確控制吸液尤其是進(jìn)樣的流速，更好的滿足PCR芯片對(duì)于進(jìn)樣的要求。
權(quán)利要求1.一種連續(xù)流型PCR微流控芯片簡(jiǎn)易氣動(dòng)進(jìn)樣裝置，其特征在于該裝置主要由真空泵(1)、吸氣氣路、排氣氣路、第三三通接頭(10)、吸針(13)組成，吸氣氣路主要包括有第一換向閥(2)、吸氣節(jié)流閥(3)、第一三通接頭(4)、節(jié)流閥(14)、吸氣閥(5)，排氣氣路主要包括有第二換向閥(6)、排氣節(jié)流閥(7)、第二三通接頭(8)、排氣閥(9)；其中，真空泵(1)吸氣端用管路依次連接第一換向閥(2)、吸氣節(jié)流閥(3)、第一三通接頭(4)，真空泵(1)排氣端用管路依次連接第二換向閥(6)、排氣節(jié)流閥(7)、第二三通接頭(8)，吸氣氣路和排氣氣路末端并聯(lián)于第三三通接頭(10)，第三三通接頭(10)通過管路連接于吸針(13)，第一三通接頭(4)、第二三通接頭(8)的第三端分別設(shè)置有吸氣閥(5)和排氣閥(9)，第一換向閥(2)的第三端設(shè)置有節(jié)流閥(14)，節(jié)流閥(14)的另一端與大氣相通，第二換向閥(6)的第三端與大氣相通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)流型PCR微流控芯片簡(jiǎn)易氣動(dòng)進(jìn)樣裝置，其特征在于所述的吸針(13)和第三三通接頭(10)之間還設(shè)置有第四三通接頭(11)，第四三通接頭(11)的第三端連接有真空壓力表(12)。
專利摘要本實(shí)用新型涉及一種連續(xù)流型PCR微流控芯片簡(jiǎn)易氣動(dòng)進(jìn)樣裝置，用于基因診斷、基因識(shí)別以及新藥物開發(fā)等生物化學(xué)領(lǐng)域。該裝置包括有真空泵(1)、吸氣氣路、排氣氣路、第三三通接頭(10)、吸針(13)。真空泵(1)吸氣端依次連接第一換向閥(2)、吸氣節(jié)流閥(3)、第一三通接頭(4)，組成吸氣氣路；真空泵(1)排氣端依次連接第二換向閥(6)、排氣節(jié)流閥(7)、第二三通接頭(8)，組成排氣氣路；吸氣氣路和排氣氣路末端通過第三三通接頭(10)連接于吸針(13)。本實(shí)用新型適用于少量的試樣進(jìn)樣要求，不存在死體積，可以調(diào)節(jié)微流體流動(dòng)速度，使生物試樣的流動(dòng)更好的滿足PCR反應(yīng)的要求。
文檔編號(hào)G01N33/48GK2896284SQ20062001205
公開日2007年5月2日 申請(qǐng)日期2006年4月6日 優(yōu)先權(quán)日2006年4月6日
發(fā)明者陳濤, 何楚, 祁恒, 姚李英, 劉世炳, 左鐵釧 申請(qǐng)人:北京工業(yè)大學(xué)