[发明专利]一种集成DNA提取及PCR扩增的微流控芯片

说明书

本发明提供了一种集成DNA提取及PCR扩增的微流控芯片，基于二元制技术在片上同时实现了DNA提取和PCR扩增的功能。

技术领域

本发明涉及微流控技术领域，尤其涉及一种集成DNA提取及PCR扩增的微流控芯片。

背景技术

DNA检测是生物医学研究的重要组成部分，也是进行基因诊断和遗传学研究的重要途径。实现DNA检测有两个必要的步骤，DNA提取及PCR扩增。现阶段一般采用常规仪器设备分别完成这两个的操作过程。近年来也有采用微流控技术的DNA提取和扩增芯片，主要是常规操作过程的微型化和规模集成，或者是少数功能单元的组合，可实现不同的样品处理，反应和检测功能，已部分体现了微流控芯片分析技术微型化、集成化等特点。

DNA提取和PCR扩增步骤复杂，现有微流控芯片都是在单芯片上实现DNA提取或者扩增功能，很难将DNA的提取和扩增集成到一块芯片上。

在我们之前申请获得授权的发明专利（1）“CN201410432846 .2 ，一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置”，及（2）“CN201410433196 .3 ，一种微流控芯片上的多态操控装置”的基础上，本发明结合二元制技术，在芯片上集成了DNA提取和PCR扩增，实现了高度集成。

发明内容

本发明旨在提供一种用于DNA提取及PCR扩增的微流控芯片，基于二元制技术，该芯片能够完成DNA提取及PCR扩增的集成。

本发明基于二元制技术，二元制技术是一种微流控芯片上的多态操控技术，包括可调节转动速度的转动平台、微流控芯片和至少一条微流管道，其特征在于，还包括副转轴和限位结构（如图6所示），微流控芯片能围绕副转轴转动，通过转动平台的转动加速度来调整微流管道方向与转动平台径向之间夹角，使得微流管道中的液滴流向发生变化；限位结构用于使微流控芯片锁定在预设的至少 2 个不同角度状态。限位结构为两个锁位阀，两个锁位阀分别设置在微流控芯片的两侧，当微流控芯片围绕副转轴转动时，微流控芯片被锁位阀锁定在两个状态上，如图6所示左态、右态两个状态。

离心力方向为芯片主轴指向芯片副轴的方向，定义芯片顶端为芯片靠近芯片主轴的一端，芯片方向为芯片顶端指向芯片副轴的方向。当芯片方向逆时针旋转一个锐角与离心力方向相同时，芯片的状态为右态；当芯片方向顺时针旋转一个锐角与离心力方向相同时，芯片的状态为左态。

根据我们之前申请获得授权的发明专利“CN201410432846 .2 ，一种微流控芯片上的液滴逻辑控制装置”中的图2、图3所示：

α定义为射线O 'O逆时针旋转至射线O 'C的夹角，表示管道相对于副转轴的摆角。β定义为射线OO '顺时针旋转至射线OC的夹角，表示相对于主轴的转角。θ₀定义为射线AB顺时针旋转至射线O 'C的夹角，表示管道方向与芯片径向的夹角。θ定义为射线BA顺时针旋转至射线OC的夹角，离心力方向与管道方向的夹角。当θ∈(0 ,π/2)∪(3π/2 ,2π)时，管道中液体的流向为B→A，当θ∈(π/2 ,3π/2)时，管道中液体的流向为A→B，当θ=π/2或3π/2时，管道中液体不流动。因此，可以得到离心力方向与管道方向的夹角θ＝θ₀+α+β。当芯片在不同的状态切换时，α+β发生变化，因此θ也随之发生变化，从而液体在管道中的流向也可能发生变化。在两种状态下，根据θ的取值不同或者管道中液体流向的不同可以分为三类管道，分别是径向常通管道、横向可逆管道和单通管道。其中单通管道又存在两个流动规律相反的两种管道。

本发明采用以下技术方案：