用于生物pcr熒光定量的微流控芯片的制作方法
【專利摘要】用于生物PCR熒光定量的微流控芯片屬于生物學，分析化學及醫學檢測領域。其特征在于：依次包括內部刻有微流道的PMMA基板A，長金屬管A，PMMA隔熱板A，長金屬管B，PMMA隔熱板B，短金屬管，內部刻有微流道的PMMA基板B，內部刻有微流道的PMMA基板B帶有進樣口與出樣口，隔熱板，長金屬管A，PMMA隔熱板A，長金屬管B，PMMA隔熱板B，短金屬管，由隔熱板分為上下兩排；每一排包括多列，每列都連接到內部刻有微流道的PMMA基板A，內部刻有微流道的PMMA基板B上；整個芯片形成一個通路。由于金屬管的導熱性較好，每個溫區的溫度會更加均勻，不同溫區之間的熱影響小，有利于PCR的擴增；PCR擴增效率與普通相比提高為2倍。
【專利說明】用于生物PCR熒光定量的微流控芯片【技術領域】
[0001]本發明提出一種全新的立體式PCR微流控芯片，主要用于生物樣品熒光定量檢測中PCR的擴增，屬于生物學，分析化學及醫學檢測領域。
【背景技術】 [0002]隨著上世紀90年代初微全分析系統(Miniaturized Total AnalysisSystems, U -TAS)概念被首次提出，近幾年來，在微全分析系統概念基礎上的各類生物分析和化學分析芯片(包括:微流控生物PCR芯片)的研究迅猛發展，微全分析系統技術已成為創新式分析測試儀器及技術的最重要的研究發展方向，深受世界各國的關注。
[0003]所謂的微全分析系統(y -TAS)是在微型化的基礎上實現全部分析過程的功能集成化和結構縮微化的分析實驗室系統。通俗地講，它把整個實驗室的功能，即生物化學分析的許多過程與步驟，包括采樣、稀釋、加試劑、反應、分離、檢測等集成到盡可能小的操作平臺上，目前這種縮微化操作平臺為100平方毫米左右的芯片(結構縮微的尺寸正在向幾十平方毫米發展)。y -TAS具有檢測速度快、試樣用量少、通量高等顯著的特點，廣泛用于各類生物化學分析芯片的研究。在U-TAS中，芯片體積非常小，其進樣量僅為微升級，檢測池體積非常小，而且分析檢測多在秒級內完成，故對PCR擴增的效率要求很高，這就對微流控芯片的制作提出了嚴格的要求。
[0004]目前微流控芯片的制作大多是在一塊平面基板上刻蝕或腐蝕出微通道，然后再進行鍵合另一半。進行PCR擴增時使樣品溶液在微通道中進行往復的流動，同時將芯片設置成三個溫區，使得目的基因在流動過程中完成擴增。受平面結構限制，樣品溶液在依次經過95°C, 540C，72°C三個溫區完成一個循環后還要依次經過72°C，54°C，95°C后才能進入下一個擴增循環，這樣延長了樣品溶液的流動距離，也會造成部分試劑的浪費。本發明設計了一種立體式微流控芯片的結構，它可以使樣品溶液在經過95°C，54°C，72°C三個溫區后直接進入下一個擴增循環，PCR擴增效率可以提高一倍，并且首次采用內壁進行改性的金屬管做微通道，由于金屬的導熱性較好，可以增加每個溫區溫度的均勻性，進一步提高了 PCR擴增效率。

【發明內容】

[0005]本發明提出一種立體式微流控芯片，其中微通道不再采用常規的對平面基板的刻蝕腐蝕及鍵合的工藝，而是采用金屬管作為微通道，同時微通道可以不再局限于一個平面。整套系統的示意圖如圖1所示
[0006]用于生物PCR熒光定量的微流控芯片，其特征在于:
[0007]該微流控芯片依次包括內部刻有微流道的PMMA基板A，長金屬管A，PMMA隔熱板A，長金屬管B，PMMA隔熱板B，短金屬管，內部刻有微流道的PMMA基板B，內部刻有微流道的PMMA基板B帶有進樣口與出樣口，隔熱板，
[0008]長金屬管A，PMMA隔熱板A，長金屬管B，PMMA隔熱板B，短金屬管，由隔熱板分為上下兩排；每一排包括多列長金屬管A, PMMA隔熱板A,長金屬管B, PMMA隔熱板B,短金屬管，每列都依次包括一根長金屬管A, —個PMMA隔熱板A, —根長金屬管B, —個PMMA隔熱板B,一根短金屬管形成一個通路，每列都連接到內部刻有微流道的PMMA基板A，內部刻有微流道的PMMA基板B上；整個芯片形成一個通路；
[0009]其中長金屬管B和長金屬管A長度相等并與短金屬管的長度比例為3:1。
[0010]圖2為進樣口單列的剖面圖，樣品溶液從上面左側的進樣口按箭頭指示方向進入由金屬管組成的微通道，并一直流動至右側，然后在內部刻有微流道的PMMA基板B中流向下面的微通道，待溶液到達下面左側時，通過內部刻有微流道的PMMA基板A流向下一列，通過16列后就可以完成PCR的32個循環。下面結合圖3、圖4分別說明樣品溶液在內部刻有微流道的PMMA基板A和內部刻有微流道的PMMA基板B中是如何流動的，圖3為內部刻有微流道的PMMA基板B的剖面圖，圖4為內部刻有微流道的PMMA基板A的剖面圖。
[0011]每列上面的溶液流到內部刻有微流道的PMMA基板B時，通過基板中微流道流入同列的下面微通道中，16列均是如此。
[0012]在另一側的內部刻有微流道的PMMA基板A中，從A2’處流過來的溶液斜著流向相鄰列的上面微通道，圖4中左下角及右上角的微通道即為出樣口與進樣口。這樣設計的目的是使樣品溶液在完成一個擴增循環后直接進入下個擴增循環(溶液從上個循環的72度溫區直接進入下個循環的92度溫區)，這樣既節省了溶液的流動時間，提高了 PCR擴增效率，同時由于與普通微流控芯片相比縮短了溶液的流動距離，故減少了試劑用量。
[0013]要想使PCR順利完成擴增，樣品溶液在每個溫區的流動時間是固定的，由于金屬管都是拉伸制作同時利用N0A81紫外固化膠對其內壁進行改性，粗糙度相對可控，這樣溶液在微通道中的流速的可 控性就比較好，而通過在不同溫區采用不同長度的金屬管來控制樣品溶液在每個溫區的流動時間，因此樣品溶液在每個溫區的時間具有可控性，同時由于粗糙度相對較好，微通道中大分子的掛壁現象也可以得到改善，最終有利于PCR的順利擴+?
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[0014]此結構的優點在于:1.由于金屬管的導熱性較好，每個溫區的溫度會更加均勻，由于同列的金屬管之間與上下面之間均有隔熱板，所以不同溫區之間的熱影響會很小，有利于PCR的擴增2.樣品溶液在通過上平面微通道的三個溫區后可以直接進入下平面，可以直接進入下個擴增循環，與普通為流控芯片相比提高了 PCR擴增效率(每兩個循環PCR擴增效率與普通微流控芯片相比為其2倍)3.由于設置了金屬管的長短和比例，當樣品溶液在微通道中勻速運動時就可以達到在不同的溫區流動不同的時間，有利于PCR的擴增反應。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0015]圖1是本發明結構示意圖。
[0016]圖2為進樣口單列的剖面圖。
[0017]圖3為內部刻有微流道的PMMA基板B的剖面圖，
[0018]圖4為內部刻有微流道的PMMA基板A的剖面圖。
[0019]圖5整個系統實施示意圖。需修改標號
【具體實施方式】[0020]下面結合下圖說明整個系統實施案例進行說明[0021]本實施案例采用的金屬管為外徑Imm,內徑0.3mm的銅管,長銅管長度為4.28mm,短銅管的長度為1.44mm, PMMA隔熱板A與PMMA隔熱板B的尺寸相等都為1.[0022]該實施案例由整套微流控芯片，由步進電機驅動的注射器11，微流控芯片進樣口9，微流控芯片出樣口 10，第一加熱膜12，第二加熱膜13，第三加熱膜14組成，工作時，由步進電機驅動注射器11將樣品溶液經微流控芯片進樣口 9注入微流控芯片中，然后通過第一加熱膜12，第二加熱膜13，第三加熱膜14將三個區域溫度分別控制在94°C，55°C，72°C,這樣，當樣品溶液在三個溫區中不斷流動時PCR就可以完成擴增，經32個循環后廢液經微流控芯片出樣口 10流出微流控芯片。
【權利要求】
1.用于生物PCR熒光定量的微流控芯片，其特征在于: 該微流控芯片依次包括內部刻有微流道的PMMA基板A，長金屬管A，PMMA隔熱板A，長金屬管B，PMMA隔熱板B，短金屬管，內部刻有微流道的PMMA基板B，內部刻有微流道的PMMA基板B帶有進樣口與出樣口，隔熱板， 長金屬管A,PMMA隔熱板A,長金屬管B, PMMA隔熱板B,短金屬管，由隔熱板分為上下兩排；每一排包括多列長金屬管A, PMMA隔熱板A,長金屬管B, PMMA隔熱板B,短金屬管,每列都依次包括一根長金屬管A, —個PMMA隔熱板A, —根長金屬管B, —個PMMA隔熱板B, —根短金屬管形成一個通路，每列都連接到內部刻有微流道的PMMA基板A，內部刻有微流道的PMMA基板B上；整個芯片形成一個通路； 其中長金屬管B和長金屬管A長度相`等并與短金屬管的長度比例為3:1。
【文檔編號】C12M1/38GK103614292SQ201310576763
【公開日】2014年3月5日 申請日期:2013年11月17日 優先權日:2013年11月17日
【發明者】吳堅, 郭威, 陳濤 申請人:北京工業大學