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CN118201710A - 试剂预埋与注样装置、及其注样方法和用途 - Google Patents

试剂预埋与注样装置、及其注样方法和用途 Download PDF

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CN118201710A
CN118201710A CN202280072166.7A CN202280072166A CN118201710A CN 118201710 A CN118201710 A CN 118201710A CN 202280072166 A CN202280072166 A CN 202280072166A CN 118201710 A CN118201710 A CN 118201710A
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CN
China
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reagent
sample injection
reagent container
burying
cavity
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CN202280072166.7A
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王秋平
苏阳
张研
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Jiangsu Drop Logic Biotechnology Co ltd
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Jiangsu Drop Logic Biotechnology Co ltd
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Abstract

提供一种试剂预埋与注样装置、及其注样方法和用途。所述试剂预埋与注样装置包括用于封存试剂的试剂容器以及注样座。所述注样座具有空腔结构、底部出液端和注液柱。所述试剂容器设置于所述空腔结构的顶部敞口端。所述底部出液端用于伸入数字微流控芯片的间隙腔内。所述注液柱设置于所述空腔结构的底部，所述注液柱的靠近所述试剂容器的一端设置有针刺部件，所述针刺部件用于刺破所述试剂容器，使所述试剂容器内的试剂由所述注样座的底部出液端流入数字微流控芯片的间隙腔内。

Description

试剂预埋与注样装置、及其注样方法和用途 技术领域
本公开属于微流控芯片技术领域，涉及一种试剂预埋与注样装置、及其注样方法和用途。
背景技术
微流控芯片是把生物、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具有微尺度结构的芯片上，该芯片采用电润湿技术原理，通过电势调控固、液表面能，并利用表面能的不平衡状态驱动液体产生移动，从而达到对微液体的精确操控。
在微流控芯片的注液过程中，通常需要操作人员使用移液枪吸取一定量的液体样本，对准进样口，将液体完全注入反应腔内，但使用移液枪注样增加了使用成本，且对操作人员的操作精准度有较高的要求。
CN209406357U公开了一种方便注液的微流控芯片，包括基板及盖板，基板上设有多个微流通道，基板及盖板键合形成整体，微流通道位于基板及盖板之间，还包括导接管，盖板上设有至少一个导接孔，导接孔与微流通道连通，导接管的一端可拆卸地连接于导接孔内。
CN204583216U公开了一种微流体自律运动的微流控芯片，包括芯片基板、盖板，所述芯片基板上设置有横截面呈V槽形的微流道，所述微流道的入口深度10～800微米，流道出口深度20～800微米，同时，所述微流道从入口到出口深度逐渐变深，且变化规律为ΔH＝ΔLtanβ，ΔH为流道深度增量，ΔL为流道长度增量，0<β<10度。
CN108148752A公开了一种基于微流控芯片的集成化药物筛选与染色方法，所述微流控芯片构成如下：上层为液路控制层，下层为气路控制层，底面为空白玻璃底板。基于微流控芯片的集成化药物筛选与染色方法的步骤依次如下：芯片预处理；细胞的接种与培养；药物刺激；荧光染色。所有液路层入口均由一个气路层的阀单独控制，可同时进行不同种类细胞培养、不同药物刺激以及不同抗体染色。该发明利用微流控芯片中的微流体与微型阀技术实现了在微流控芯片上的药物筛选与荧光染色，为细胞培养、细胞原位 荧光染色以及药物筛选研究提供全新的技术平台，操作简便、细胞与试剂用量少、高度集成化、应用范围广泛。
发明内容
根据本公开实施例的第一方面，提供了一种试剂预埋与注样装置。试剂预埋与注样装置包括：试剂容器，用于封存试剂；以及注样座。注样座具有：空腔结构，试剂容器设置于空腔结构的顶部敞口端；底部出液端，底部出液端用于伸入数字微流控芯片的间隙腔内；以及注液柱，注液柱设置于空腔结构的底部。注液柱的靠近试剂容器的一端设置有针刺部件，针刺部件用于刺破试剂容器，使试剂容器内的试剂由注样座的底部出液端流入数字微流控芯片的间隙腔内。
根据本公开实施例的第二方面，提供了一种第一方面所述的试剂预埋与注样装置的注样方法，所述注样方法包括：挤压试剂容器，针刺部件刺破试剂容器，试剂容器内的试剂由注样座的底部出液端流入数字微流控芯片的间隙腔内。
根据本公开实施例的第三方面，提供了一种第一方面所述的试剂预埋与注样装置的用途，所述试剂预埋与注样装置用于数字微流控芯片领域。
本公开实施例提供的试剂预埋与注样装置主要用于数字微流控芯片，检测所需的试剂及其他物质(相关液体、固体、或固液混合液等)预先封存于试剂容器内，并将试剂容器提前预埋在注样座中，能够有效防止人为操作失误带来的不便与失效浪费等。
附图说明
下面参照附图详细阐述本公开的实施例及其特征和优点。附图中：
图1示出了根据本公开的一些实施例的试剂预埋与注样装置的结构示意图；
图2示出了根据本公开的一些实施例的试剂容器的结构示意图；
图3A和图3B分别示出了根据本公开的另一些实施例的试剂容器的从顶部看和从底部看的结构示意图；
图4A和图4B示出了根据本公开的一些实施例的注样方法的流程示意图；以及
图5A和图5B示出了根据本公开的另一些实施例的注样方法的流程示意图。
其中，1-注样座；11-空腔结构；12-底部出液端；13-注液柱；131-凹陷；15-注液孔； 2-试剂容器；21-试剂空腔；22-外壁；23-凹部；24-凹槽；23’-凹部；231’-凸起；232’-沟槽；3-薄膜；4-卡勾结构；5-加强件；6-针刺部件；61-针刺部件的尖端；49-通孔；59-通孔；7-封口薄膜；10-间隙腔。
各个附图中相同的附图标记表示相同或相似的元素。
具体实施方式
需要理解的是，在本公开的描述中，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”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公开和简化描述，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公开的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，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”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
需要说明的是，在本公开的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是机械连接，也可以是电连接；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。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本公开中的具体含义。
数字微流控芯片能够将生物、化学、医学等领域中常常需要的操作过程，如采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成于一块数字微流控芯片上，较传统操控手段而言，该技术能够实现更少的样品消耗，同时具有高灵敏度、高精确度、高通量、高集成度等优势，能够用较低的成本快速实现生化反应的全流程自动一体化，且全流程反应中全封闭无交叉污染，可一键操作，大大解放操作人员的双手。
根据本公开实施例的第一方面，提供一种试剂预埋与注样装置。下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本公开实施例的技术方案。
图1示出了根据本公开的一些实施例的试剂预埋与注样装置的结构示意图。
在一些实施例中，如图1所示，试剂预埋与注样装置包括注样座1和试剂容器2，试剂容器2用于预先封存试剂。注样座1具有空腔结构11、底部出液端12以及注液柱13。 试剂容器2设置于空腔结构11的顶部敞口端。底部出液端12用于伸入数字微流控芯片的间隙腔内。注液柱13设置于空腔结构11的底部。注液柱13的靠近试剂容器2的一端设置有针刺部件6，针刺部件6用于刺破试剂容器2，使试剂容器2内的试剂由注样座的底部出液端流入数字微流控芯片的间隙腔内。
本公开实施例提供的试剂预埋与注样装置主要用于数字微流控芯片，检测所需的试剂及其他物质(相关液体、固体、或固液混合液等)预先封存于试剂容器2内，并将试剂容器2提前预埋在注样座1中，而且可与数字微流控芯片一体封存，能够有效防止人为操作失误带来的不便与失效浪费等。
需要说明的是，本领域技术人员可根据以上设计原理，在数字微流控芯片上预埋油包并进行自动注油。
在如图1所示的实施例中，针刺部件6呈尖刺状。此外，对于本领域技术人员来说可理解的是，针刺部件6可以是单独的尖刺结构，针刺部件6也可以是其他可以刺破试剂容器2的结构，本公开对针刺部件6的结构形状不作具体要求。针刺部件6可以与注样座1通过其他连接件固定或与注样座1形成一体式结构。
在一些实施例中，如图1所示，试剂容器2具有薄膜3，薄膜3设置于试剂容器2的底部，用于封闭试剂容器的用于容纳试剂的试剂空腔21。薄膜例如贴合于试剂容器2的表面，如贴合于底部表面或贴合于底部表面和至少部分周向表面。薄膜3例如可以是诸如铝膜的硬膜或者可以是具有较大弹性的薄膜，其不会轻易地被尖刺结构6刺破，由此防止在运输或保存过程误将薄膜3刺破。
在一些实施例中，注样座1的顶部开口处设置有封口薄膜7，封口薄膜7覆盖预埋于注样座1中的试剂容器2，紧贴试剂容器2。通过封口薄膜7，使试剂容器2保持在注样座1中，此外避免因误操作或其他外力施加给试剂容器2导致封闭试剂空腔21的薄膜3被刺破。封口薄膜7例如可以通过热熔或胶贴固定于注样座1的顶部开口处。例如，可以对封口薄膜7进行热封装处理，使得封口薄膜7贴合于试剂容器2表面。
在一些实施例中，注样座1装配于数字微流控芯片上，定量封装好的试剂容器2放置在注样座1中，封口薄膜7通过热熔或胶贴等方式固定在注样座1的顶部开口处，通过热封装处理，使得固定后的封口薄膜7贴合于试剂容器2表面。
封口薄膜7可以具有弹性，也可以不具有弹性。在下压前，试剂容器2为圆鼓状，封口薄膜7也顺势鼓起。下压后，试剂容器2被刺破，封口薄膜7被按压凹陷。
在一些实施例中，试剂预埋与注样装置还包括下压装置(图中未示出)，下压装置位于注样座1上方，在注样过程中，下压装置持续挤压试剂容器2。需要说明的是，下压装置按压在封口薄膜7上，如果封口薄膜7具有很好的弹性，则在封口薄膜7下压形变后不会破裂。若封口薄膜7在下压装置上升后回弹，则下压装置需在注液阶段全程下压封口薄膜7；若封口薄膜7在下压装置上升后不回弹，维持凹陷形态，则下压装置完成一次下压后即可上升复位。
在一些实施例中，注样座1包括容置段和针刺段，容置段和针刺段例如可一体成型，试剂容器2位于容置段内，针刺部件6位于针刺段内。
在一些实施例中，注样座1的底部(例如底部出液端12)设置有注液孔15，注液孔15的出液端伸入数字微流控芯片的间隙腔内。注液孔15从注样座1的底部延伸贯穿注液柱13并且通向注液柱13的顶面，注液孔15设置于针刺部件6的旁侧。注液孔15例如可为竖直的，也可为倾斜的。
在一些实施例中，试剂容器2具有用于容纳试剂的试剂空腔21，试剂空腔21与注液柱13对准，并且在试剂容器2被下压至注液柱13至少部分位于试剂空腔21时，试剂空腔21的内壁与所述注液柱13的外壁密封配合。
在一些实施例中，注液柱13的顶部设有凹陷131，用于容纳在针刺部件6刺破试剂容器2时从试剂容器2流出的试剂，避免在试剂容器被刺破而注液柱尚未封堵试剂空腔21时，试剂直接流到注样座1的空腔结构11中。
在一些实施例中，试剂空腔21的底部设有凹部23，凹部23用于容纳针刺部件6的尖端61。通过这种方式，在试剂容器2被下压至极限位置时，注液柱6的顶部可以相对平整地与试剂空腔21的底部相接触。此外，凹部23可以与针刺部件6完全契合从而将试剂容器中的试剂全部通过注液孔15挤压至数字微流控芯片中。
结合图1所示的试剂预埋与注样装置，阐述试剂流入数字微流控芯片的过程。在注样过程中，试剂容器2被向下挤压，当针刺部件6刺破试剂容器2时，从试剂容器2流出的试剂首先流到凹陷131中，由此避免试剂直接流到注样座1的空腔结构中；当试剂容器2被继续向下挤压时，注液柱13配合到试剂容器2的容纳试剂的试剂空腔中，并且注液柱13的外壁与试剂空腔的内壁密封配合，试剂从注液孔15流入数字流控芯片的间隙腔中。由此，避免了试剂的外溢，使得试剂能够全部通过注液孔15流入数字微流控芯片的间隙空腔中。
图2示出了根据本公开的一些实施例的试剂容器的结构示意图。
在一些实施例中，如在图2所示的实施例中，试剂容器2具有用于容纳试剂的试剂空腔21(见图1)以及环绕试剂空腔且与试剂空腔相间隔的外壁22。试剂容器2设置有卡勾结构4，卡勾结构4用于固定试剂容器2。优选地，试剂容器2还可设置有加强件5。
如图2所示，外壁22设有至少一个卡勾结构4，卡勾结构4用于将试剂容器2固定在注样座1的顶部开口处，例如，使试剂容器2的底部与针刺部件6间隔一个距离。由此，在芯片运输过程中，薄膜3不易因为颠簸等原因提前误被针刺部件6刺破。
优选地，在每个卡勾结构4的两侧，外壁22分别设置有一个凹槽24。在下压试剂容器时，卡勾结构4由于侧面为凹槽，可向内弯曲，从而试剂容器可容易地被压下。
优选地，外壁22上设置有加强件5。如图2所示，沿着凹槽24的延伸方向，在凹槽24的至少一侧设置有加强件5。通过加强件，可增强外壁22的强度，特别是由于设置凹槽而减弱的强度。
在一些实施例中，试剂容器2由例如聚丙烯材质通过注塑制成，具有较为硬挺的结构，不易变形。试剂容器2的试剂空腔的容积可以是固定的，可用于容纳定量的试剂。由此，可将检测所需的试剂及其他物质(相关液体、固体、或固液混合液等)预先定量地封存于试剂容器2内。
在一些实施例中，试剂容器2的容积为50～100μL，例如可以是50μL、60μL、70μL、80μL、90μL、100μL，但并不仅限于所列举的数值，该数值范围内其他未列举的数值同样适用，可以根据实际需求将固定容量的试剂封装至试剂容器2。本公开实施例提供的试剂预埋与注样装置可通过调整试剂容器2的尺寸实现某一体系范围内不同体系的储液需求。
图3A和图3B分别示出了根据本公开的另一些实施例的试剂容器的从顶部看和从底部看的结构示意图。在如图3A和图3B所示的实施例中，试剂空腔21的底部设有凹部23’，凹部23’用于容纳针刺部件的尖端。在试剂空腔21底部的与凹部23’相对的另一侧，设有与凹部23’相对应的凸起231’，并且设有环绕凸起231’的沟槽232’。
根据本公开实施例的另一方面，提供一种试剂预埋与注样装置的注样方法。所述注样方法包括：挤压试剂容器2，针刺部件6刺破试剂容器2，试剂容器2内的试剂由注样座1底部出液端(例如注液孔)流入数字微流控芯片的间隙腔内。在挤压试剂容器2的过程中，例如可采用下压装置自动挤压试剂容器2。根据本公开实施例的试剂预埋与注样装置的注样方法，在注样过程中无需用户手动操作，能够有效防止人为操作失误带来的不便与失效浪费等。
图4A和图4B示出了根据本公开的一些实施例的注样方法流程示意图，其中箭头方向代表的是下压方向。
在一些实施例中，如图4A和图4B所示出的，注样座1的底部出液端12可以经由开设在数字微流控芯片上部的通孔49伸入数字微流控芯片的间隙腔10中。
如图4A所示，试剂容器2被下压，当针刺部件6刺破薄膜3时，试剂容器中的试剂首先流入注液柱13顶部的凹陷131。如图4B所示，随着试剂容器2被继续下压，试剂容器2的内壁与注液柱13的外壁紧密配合，使得试剂流向注液孔15。经由注液孔15，试剂流入数字微流控芯片的间隙腔10中。
图5A和图5B示出了根据本公开的另一些实施例的注样方法流程示意图，其中箭头方向代表的是下压方向。为了清楚起见，图5A和图5B中与图4A和图4B中相同的元素省略了附图标记。
在一些实施例中，如图5A和图5B所示出的，注样座的底部出液端可以经由开设在数字微流控芯片一侧的通孔59伸入数字微流控芯片的间隙腔中。
如图5A所示，试剂容器被下压，当针刺部件刺破薄膜时，试剂容器中的试剂首先流入注液柱顶部的凹陷。如图5B所示，随着试剂容器被继续下压，试剂容器的内壁与注液柱的外壁紧密配合，使得试剂流向注液孔，经由开设在芯片一侧的通孔59从出液端向芯片注液。
根据本公开实施例的另一方面，提供一种上述任一实施例的试剂预埋与注样装置的用途，其中，所述试剂预埋与注样装置用于数字微流控芯片领域。
申请人声明，以上所述仅为本公开的具体实施方式，但本公开的保护范围并不局限于此，所属技术领域的技术人员应该明了，任何属于本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，均落在本公开的保护范围和公开范围之内。

Claims (18)

  1. 一种试剂预埋与注样装置，包括：
    试剂容器，用于预先封存试剂；以及
    注样座，所述注样座具有：
    空腔结构，所述试剂容器设置于所述空腔结构的顶部敞口端；
    底部出液端，所述底部出液端用于伸入数字微流控芯片的间隙腔内；以及
    注液柱，所述注液柱设置于所述空腔结构的底部，所述注液柱的靠近所述试剂容器的一端设置有针刺部件，所述针刺部件用于刺破所述试剂容器，使所述试剂容器内的试剂由所述注样座的底部出液端流入数字微流控芯片的间隙腔内。
  2. 根据权利要求1所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述试剂容器具有薄膜，所述薄膜设置于所述试剂容器的底部，用于封闭所述试剂容器的用于容纳试剂的试剂空腔。
  3. 根据权利要求1或2所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述注样座的顶部开口处设置有封口薄膜，所述封口薄膜紧贴所述试剂容器；
    优选地，所述封口薄膜通过热熔或胶贴固定于所述注样座的顶部开口处；
    优选地，所述封口薄膜通过热封装处理贴合于所述试剂容器表面。
  4. 根据权利要求1-3任一项所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述的注样座包括容置段和针刺段，所述容置段和针刺段一体成型，所述试剂容器位于所述容置段内，所述针刺部件位于所述针刺段内。
  5. 根据权利要求1-4任一项所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述注样座的底部设置有注液孔，所述注液孔的出液端伸入数字微流控芯片的间隙腔内。
  6. 根据权利要求1-5任一项所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述试剂预埋与注样装置还包括下压装置，所述下压装置位于注样座上方，用于在注样过程中持续挤压试剂容器。
  7. 根据权利要求1-6任一项所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述试剂容器的容积为50～100μL。
  8. 根据权利要求1-7任一项所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述试剂容器设置有卡勾结构，所述卡勾结构用于固定所述试剂容器；
    优选地，所述卡勾结构将所述试剂容器固定在所述注样座的顶部开口处，并且所述试剂容器的底部与所述针刺部件间隔一个距离；
    优选地，所述试剂容器设置有加强件。
  9. 根据权利要求1-8任一项所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述试剂容器由聚丙烯材质注塑制成。
  10. 根据权利要求1-9任一项所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述试剂容器具有用于容纳试剂的试剂空腔以及环绕所述试剂空腔且与所述试剂空腔相间隔的外壁。
  11. 根据权利要求10所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述试剂空腔与所述注液柱对准，并且在所述试剂容器被下压至所述注液柱至少部分位于所述试剂空腔时，所述试剂空腔的内壁与所述注液柱的外壁密封配合。
  12. 根据权利要求10或11所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述试剂空腔的底部设有凹部，所述凹部用于容纳所述针刺部件的尖端。
  13. 根据权利要求10-12任一项所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述外壁设有至少一个卡勾结构，所述卡勾结构用于将所述试剂容器固定在所述注样座的顶部开口处；
    优选地，在所述卡勾结构的两侧，所述外壁分别设置有凹槽；
    优选地，所述外壁上设置有加强件；
    优选地，沿着所述凹槽的延伸方向，在所述凹槽的至少一侧设置有所述加强件。
  14. 根据权利要求1-13任一项所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述注液柱的顶部设有凹陷，用于容纳在所述针刺部件刺破所述试剂容器时从所述试剂容器流出的试剂。
  15. 根据权利要求5所述的试剂预埋与注样装置，其中，所述注液孔从所述注样座的底部延伸贯穿所述注液柱并且通向所述注液柱的顶面，所述注液孔设置于所述针刺部件的旁侧。
  16. 一种根据权利要求1-15任一项所述的试剂预埋与注样装置的注样方法，包括：
    挤压试剂容器，针刺部件刺破所述试剂容器，所述试剂容器内的试剂由注样座的底部出液端流入数字微流控芯片的间隙腔内。
  17. 根据权利要求16所述的试剂预埋与注样方法，其中，所述挤压试剂容器的过程采用下压装置自动挤压试剂容器。
  18. 一种根据权利要求1-17任一项所述的试剂预埋与注样装置的用途，其中，所述试剂预埋与注样装置用于数字微流控芯片领域。
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