[实用新型]一种用于PCR的微流控芯片

说明书

技术领域

本实用新型属于生物医学领域，涉及微流控芯片系统结构设计，具体涉及一种可用于PCR的微流控芯片。本实用新型主要应用于科研、临床诊断、免疫学和动、植物学等多个领域。 

背景技术

聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，PCR)因其展现了前所未有的灵敏度和特异性，受到人们的高度重视，已成为基因研究的关键技术，广泛应用于生物科学各个领域[1，2]。现有技术公开了PCR是一种对指定基因片段实现扩增的方法，其基本原理是依据体内细胞分裂中的DNA半保留复制机理，通过控制体外合成系统的温度，促使双链DNA解链成为单链DNA。单链DNA与人工制定的引物复性，随后在一定dNTP浓度下，耐高温的DNA聚合酶根据引物位置沿单链模版延伸成为双链DNA。高温变性、低温复性和适温延伸三步反应循环进行，使目的DNA得以迅速扩增。 

在PCR扩增设备的制作中，对于温度的控制至关重要。PCR热循环仪是目前被广泛使用的PCR扩增仪。其工作方式为，在微机控制的温度循环其中置入扩增混合物的反应容器，加入模板或试样DNA，进行20-30次温度循环，即可完成扩增过程。 

常规PCR扩增仪，存在着热容大、加热速度和冷却速度慢、样品 耗用高等缺点。通常完成一个扩增循环通常需要几到几十分钟，因此对于24个循环的扩增过程需要花费数个小时，而且对于反应物的需求量大。于是随着PCR技术的广泛应用以及MEMS技术、微流控芯片技术的发展，微缩PCR芯片的研制得到了越来越多的关注和发展。微缩PCR芯片具有很多优点例如能降低热容量、缩短扩增和分析时间、提高分析速度、对于样品的消耗量小、以及低廉的造价和可抛弃性。 

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术常规PCR扩增仪之不足，提供一种用于PCR的微流控芯片。本实用新型设计了一种连续流式的PCR微流控芯片的应用封装结构，能实现快速的热循环，简化实验装置，提高扩增速度和扩增效率。 

本实用新型采用具有光学透明的PDMS和ITO导电玻璃，设计制作了温度可控全透明PDMS微流控芯片。使样品流经三个不同地方恒定温度的温区。这种方式能够大大提高反应速度，仅需十几分钟实现快速PCR反应，此外也可通过注射泵改变流速也扩大了样品容量的选择范围。 

具体而言，本实用新型提供了一种可用于PCR的微流控芯片，其特征在于，其由与外部注射泵相连的过孔(1)、微流控单元(3)和与外部温控仪相连的ITO导电玻璃(7)组成；该芯片留有用于入射和出射液体的过孔(1)的用软光刻方法实现的具有微流路结构(2)的微流路单元(3)的基片(4)和刻蚀有三个加热带(5)和两个隔热带(6)的ITO导电玻璃(7)，每个加热带(5)的侧面留有与外部温控仪相连的引脚(8)，嵌在基 片(4)的微槽(9)内的温度传感器(10)与引脚(8)相连。 

本实用新型所述的温度传感器(10)嵌在基片(4)的微槽(9)内。 

本实用新型中，所述的用于PCR热循环的三个加热带(5)通过在ITO导电玻璃(7)图形刻蚀实现。 

本实用新型中，所述的具有所述的有微流路单元(3)的基片与导电ITO玻璃(7)通过热键合实现全透明PCR微流控芯片。 

本实用新型中，所述的在ITO导电玻璃(7)上的每个加热带(5)上通过引脚(8)与外部温控仪进行加热。 

本实用新型中，所述微流控芯片的材料可以为硅、石英、玻璃、塑料，如聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、聚碳酸酯(PC)、硅胶如聚二甲基硅氧烷(PDMS)等，芯片通道内表面可以是修饰或未修饰的。 

本实用新型中，微流路结构(2)采用逶迤形连续流式PCR芯片构型。 

本实用新型用于PCR的微流控芯片的工作过程为：通过外部温控仪将温控单元上的三个加热带(5)分别设定为PCR反应所需的三个不同的温度，从而使得其所接触的微流路部分分别处于不同的温区。通过外部注射泵将PCR反应物通过由过孔(1)固定的毛细管(11)注入到微流路单元(3)，并在注射泵的驱动下在微流路结构(11)中流动，随着PCR反应物在微流路单元(3)内流动而相应经过了不同的温区，实现了温度循环，完成了PCR扩增。 

本实用新型简化了PCR反应装置，只需将该结构与外部温控仪相 连，并与注射泵相连，即可进行PCR反应。并可实现三个温区见的相互独立以及每一温区内部的分布均匀。