[发明专利]用于生物PCR荧光定量的微流控芯片

说明书

技术领域

本发明提出一种全新的立体式PCR微流控芯片，主要用于生物样品荧光定量检测中PCR的扩增，属于生物学，分析化学及医学检测领域。

背景技术

随着上世纪90年代初微全分析系统(Miniaturized Total Analysis Systems,μ-TAS)概念被首次提出，近几年来，在微全分析系统概念基础上的各类生物分析和化学分析芯片(包括:微流控生物PCR芯片)的研究迅猛发展，微全分析系统技术已成为创新式分析测试仪器及技术的最重要的研究发展方向,深受世界各国的关注。

所谓的微全分析系统(μ-TAS)是在微型化的基础上实现全部分析过程的功能集成化和结构缩微化的分析实验室系统。通俗地讲,它把整个实验室的功能,即生物化学分析的许多过程与步骤，包括采样、稀释、加试剂、反应、分离、检测等集成到尽可能小的操作平台上，目前这种缩微化操作平台为100平方毫米左右的芯片(结构缩微的尺寸正在向几十平方毫米发展)。μ-TAS具有检测速度快、试样用量少、通量高等显著的特点，广泛用于各类生物化学分析芯片的研究。在μ-TAS中，芯片体积非常小，其进样量仅为微升级,检测池体积非常小，而且分析检测多在秒级内完成，故对PCR扩增的效率要求很高，这就对微流控芯片的制作提出了严格的要求。

目前微流控芯片的制作大多是在一块平面基板上刻蚀或腐蚀出微通道，然后再进行键合另一半。进行PCR扩增时使样品溶液在微通道中进行往复的流动，同时将芯片设置成三个温区，使得目的基因在流动过程中完成扩增。受平面结构限制，样品溶液在依次经过95℃，54℃,72℃三个温区完成一个循环后还要依次经过72℃,54℃,95℃后才能进入下一个扩增循环，这样延长了样品溶液的流动距离，也会造成部分试剂的浪费。本发明设计了一种立体式微流控芯片的结构，它可以使样品溶液在经过95℃,54℃,72℃三个温区后直接进入下一个扩增循环，PCR扩增效率可以提高一倍，并且首次采用内壁进行改性的金属管做微通道，由于金属的导热性较好，可以增加每个温区温度的均匀性，进一步提高了PCR扩增效率。

发明内容

本发明提出一种立体式微流控芯片，其中微通道不再采用常规的对平面基板的刻蚀腐蚀及键合的工艺，而是采用金属管作为微通道，同时微通道可以不再局限于一个平面。整套系统的示意图如图1所示

用于生物PCR荧光定量的微流控芯片，其特征在于：

该微流控芯片依次包括内部刻有微流道的PMMA基板A，长金属管A，PMMA隔热板A，长金属管B，PMMA隔热板B，短金属管，内部刻有微流道的PMMA基板B，内部刻有微流道的PMMA基板B带有进样口与出样口，隔热板，

长金属管A，PMMA隔热板A，长金属管B，PMMA隔热板B，短金属管，由隔热板分为上下两排；每一排包括多列长金属管A，PMMA隔热板A，长金属管B，PMMA隔热板B，短金属管，每列都依次包括一根长金属管A，一个PMMA隔热板A，一根长金属管B，一个PMMA隔热板B，一根短金属管形成一个通路，每列都连接到内部刻有微流道的PMMA基板A，内部刻有微流道的PMMA基板B上；整个芯片形成一个通路；

其中长金属管B和长金属管A长度相等并与短金属管的长度比例为3:1。

图2为进样口单列的剖面图，样品溶液从上面左侧的进样口按箭头指示方向进入由金属管组成的微通道，并一直流动至右侧，然后在内部刻有微流道的PMMA基板B中流向下面的微通道，待溶液到达下面左侧时，通过内部刻有微流道的PMMA基板A流向下一列，通过16列后就可以完成PCR的32个循环。下面结合图3、图4分别说明样品溶液在内部刻有微流道的PMMA基板A和内部刻有微流道的PMMA基板B中是如何流动的，图3为内部刻有微流道的PMMA基板B的剖面图，图4为内部刻有微流道的PMMA基板A的剖面图。

每列上面的溶液流到内部刻有微流道的PMMA基板B时，通过基板中微流道流入同列的下面微通道中，16列均是如此。

在另一侧的内部刻有微流道的PMMA基板A中，从A2’处流过来的溶液斜着流向相邻列的上面微通道，图4中左下角及右上角的微通道即为出样口与进样口。这样设计的目的是使样品溶液在完成一个扩增循环后直接进入下个扩增循环（溶液从上个循环的72度温区直接进入下个循环的92度温区），这样既节省了溶液的流动时间，提高了PCR扩增效率，同时由于与普通微流控芯片相比缩短了溶液的流动距离，故减少了试剂用量。