[发明专利]一种数字PCR芯片及其使用方法

说明书

技术领域

本发明属于生物化学与分子生物学技术应用领域，具体涉及一种分散微量核酸或细胞 溶液的装置及使用方法。

背景技术

在生物、化学检测分析中，聚合酶链式反应(PCR，polymerschainreaction)技术是 针对核酸的一种强有力的研究技术和手段。自1985年KaryMullis发明PCR方法以来， PCR仪便出现在世界各地大大小小的实验室中，从第一代的常规半定量终点式PCR技术 到第二代的实时定量PCR技术(Real-timePCR)，再发展到现在的第三代绝对定量化的数 字PCR技术，PCR技术突飞猛进，朝着绝对定量化、高精确度、高通量以及易检测性的 方向发展。早期的绝对定量PCR是通过微流体芯片流路将核酸溶液分散成为成千上万个 纳升级别的微液滴，并通过油包水的结构将每个液滴分离开来，然后通过荧光探针标记的 核酸扩增，放大目标分子的信号，最终通过光电倍增管(PMT，photomultiplier)进行逐 个检测。油包水技术路线存在一些难以避免的问题，譬如微液滴破裂造成的污染，微液滴 发生器复杂的流路设计，逐一检测的耗时性等。新一代的绝对定量数字PCR基于微孔芯 片和高分辨率感光元件(CCD，ChargeCoupledDevice)成像技术，省去了复杂的芯片流 路设计和漫长的检测分析过程，保证了每一个微反应体系之间具有良好的隔离，PCR扩 增反应的结果通过CCD拍摄一张荧光照片，就能够进行快速分析，确定目标分子的有无 和数量。

目前市场上的基于微孔PCR的芯片存在的问题就是加样过程难以准确控制，需要专 业的训练和仪器的辅助才能达到理想的样品分散效果。而且作为耗材的芯片本身和配套的 检测仪器的价格也十分昂贵。因此，发明成本低廉、使用简单甚至无需培训的绝对定量化 数字PCR芯片具有重要意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种使用方便、可以自动分散核酸或细胞溶液的数字PCR芯 片及其使用方法。

为达到上述目的，本发明采用了以下技术方案：

该PCR芯片包括硅质微孔芯片以及内部具有流道的芯片壳体，所述硅质微孔芯片表 面疏水而硅质微孔芯片的微孔内壁亲水，所述芯片壳体内设置有与所述流道连通的空腔， 所述芯片壳体的上侧表面设置有与所述空腔连通的通气孔以及与所述流道连通的加样孔， 硅质微孔芯片固定于所述空腔内靠近所述流道一侧且位于所述流道下方，硅质微孔芯片与 所述空腔之间留有用于连通所述空腔位于硅质微孔芯片上下两侧的空间的间隙，所述芯片 壳体的下侧表面设置有作为所述空腔下侧壁面的导热层，所述空腔的上侧壁面与硅质微孔 芯片之间存在100～200μm间隙，硅质微孔芯片的微孔朝向所述空腔的上侧壁面。

所述芯片壳体的上侧表面设置有用于控制所述流道开闭的阀门(即PDMS薄膜截止 阀)。

所述硅质微孔芯片表面的尺寸为A×B，其中，A≥10mm，B≥10mm，所述微孔的数 量为20000个以上，单个微孔的容积为0.8～1.5nL。

所述PCR芯片具体包括依次层叠的第一PMMA板、第一双面胶、第二PMMA板、 若干层中间双面胶、第三PMMA板以及铝质导热基座，硅质微孔芯片位于第三PMMA 板上的第三PMMA板镂空窗口中，所述若干层中间双面胶上具有与所述第三PMMA板 镂空窗口位置对应的中间双面胶镂空窗口，与第二PMMA板邻接的一层中间双面胶上设 置有与中间双面胶镂空窗口连接的镂空流道，硅质微孔芯片部分边缘与中间双面胶镂口窗 口边缘接触，铝质导热基座将第三PMMA板镂空窗口盖住，第一PMMA板上设置有通 气孔、与所述镂空流道相应位置点对应的加样孔以及PDMS薄膜截止阀安装孔，通气孔 位于第三PMMA板镂空窗口覆盖区域外，且位于铝质导热基座覆盖区域内，第一双面胶 以及第二PMMA板上设置有与所述安装孔以及加样孔位置对应的连通孔，连通孔的尺寸 小于第一PMMA板上对应的孔结构的尺寸3～4mm，所述安装孔中设置有PDMS薄片， 第一双面胶、第二PMMA板、所述若干层中间双面胶以及第三PMMA板上设置有与通 气孔位置对应的连通气孔。

上述数字PCR芯片的使用方法，包括以下步骤：

1)将亲水性样品溶液注入加样孔中，并利用外压使所述样品溶液沿所述流道流至硅 质微孔芯片，然后分散至所述微孔内；