[实用新型]一种微生物检测用PCR芯片

说明书

本实用新型涉及一种微生物检测用PCR芯片，结合串联分配和并联分配的优势，兼具高的液滴分配速率和低空腔率，包括控制层，能够自动感知单一输送通道内微反应腔是否已完成填充，并激活该输送通道的分配通道内的微阀，阻断液滴向该输送通道内的继续流动，加快微阀尚未激活的其他通道的液滴分配速度，不同等级分支通道内的微阀逐级激活，抵消因芯片制造工艺限制引起的通道不均匀性带来的高空腔率和因此被削减的分配速率；还包括冲洗层，在所有微阀被激活后通过冲洗液通道向所有输送通道内供给冲洗液，将残留液滴冲刷出微反应腔区，从而所述PCR芯片在填充后，微反应腔区有且仅有独立填充在每个微反应腔内的单一液滴，确保检测结果的准确性。

技术领域

本实用新型涉及一种微流控芯片，具体涉及一种微生物检测用PCR芯片。

背景技术

聚合酶链式反应(PCR)检测是一种通过对特定DNA片段的扩增进行目标核酸检测的技术，其能够基于极微量的样品实施精确的定量检测，是当前的一种重要生物检测手段。当下，将PCR技术与微流控装置将相结合的PCR芯片是行业内的研究热点，其具有所需样品和试剂量少，检测速度快，反应单元数量多，精确度高等优点。

PCR芯片相较于传统PCR实施手段的一个主要区别在于前者主要以单个微液滴作为一个微反应单元，而由于微液滴的尺寸很小，因此一块PCR芯片可以同时容纳很多微液滴，这使得基于PCR芯片执行的扩增反应相比于传统PCR实施手段具有高得多的精确性。

目前，PCR芯片检测结果的输出主要依靠于荧光测试，即对扩增反应后的微液滴阵列区域进行荧光检测，然后采用统计学手段得出有荧光信号和无荧光信号的微液滴单元的比例，再结合扩增倍率最终得出目标DNA的原始浓度。因此，PCR芯片检测结果的准确性主要取决于有荧光信号和无荧光信号的微液滴单元比例。而这一比例的准确度则取决于作为反应单元的液滴在反应区域的准确分配。而在实际的应用过程中，这样的要求往往难以得到满足。以巢式PCR芯片为例，微液滴需要被均匀的分配到众多微反应腔中，这要求每个反应腔中均包含有一个液滴，不能出现空腔；同时，阵列区域除反应腔之外的空间不应当存在残留液滴。

现有的液滴分配手段包括并联式和串联式两类，其中，串联式分配方案由于采用单一分配路径，其分配过程中的空腔率较低，但该方案完成所有微反应腔的液滴分配耗时太长，不利于实现快速检测；而并联式分配虽然分配速率快，但由于芯片制备水平的限制，多个并联分配通道的一致性通常难以保证，这使得各并联通道内实际的液滴分配量并不均衡，因此采用这类分配方案往往出现很高的空腔率，导致检测结果误差偏大。因此，亟需开发一种能够快速准确的执行微液滴分配的技术手段。

发明内容

为解决现有技术中的上述问题，本实用新型提供一种用于微生物检测的PCR芯片。本实用新型的PCR芯片能够同时实现并联式分配的高分配速率和串联式分配方案的低空腔率；同时，本实用新型的PCR芯片还能够降低反应腔阵列区域的液滴残留量。

为实现上述目标，本实用新型具体提供如下方案：

一种微生物检测用PCR芯片，其包括盖片层1和结构层4；其中，所述结构层4包括液滴分配区42、微反应腔区41和出口区43；所述液滴分配区42包括主通道44，连接于所述主通道44末端的若干级连接通道45和连接于所述连接通道45末端的分配通道46；所述微反应腔区41包括与所述分配通道46数量相同的输送通道411，每一个所述输送通道411的入口均对应连接一个分配通道46的出口；还包括交替设置在所述输送通道411两侧，用于容纳微液滴5的若干微反应腔412；所述出口区43包括与所述输送通道411数量相同且一一对应连接的排出通道415；所述盖片层1至少对应于微反应腔区41的部分为透明材质。

优选的，所述微反应腔412的尺寸仅允许容纳单个微液滴5，其前侧壁414(指靠近液体来流方向的一侧壁)和后侧壁均为相对于输送通道411内液体流动方向以锐角倾斜的斜面，所述锐角的角度优选不超过30度。