CN103614292A - 用于生物pcr荧光定量的微流控芯片 - Google Patents

用于生物pcr荧光定量的微流控芯片 Download PDF

Info

Publication number
CN103614292A
CN103614292A CN201310576763.6A CN201310576763A CN103614292A CN 103614292 A CN103614292 A CN 103614292A CN 201310576763 A CN201310576763 A CN 201310576763A CN 103614292 A CN103614292 A CN 103614292A
Authority
CN
China
Prior art keywords
pmma
micro
long metal
metal tubes
pcr
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN201310576763.6A
Other languages
English (en)
Inventor
吴坚
郭威
陈涛
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Beijing University of Technology
Original Assignee
Beijing University of Technology
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Beijing University of Technology filed Critical Beijing University of Technology
Priority to CN201310576763.6A priority Critical patent/CN103614292A/zh
Publication of CN103614292A publication Critical patent/CN103614292A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
    • B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
    • B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
    • B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
    • B01L3/50273—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by the means or forces applied to move the fluids
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • B01L7/525—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples with physical movement of samples between temperature zones

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Clinical Laboratory Science (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Molecular Biology (AREA)
  • Dispersion Chemistry (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Hematology (AREA)
  • Automatic Analysis And Handling Materials Therefor (AREA)

Abstract

用于生物PCR荧光定量的微流控芯片属于生物学，分析化学及医学检测领域。其特征在于：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，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。由于金属管的导热性较好，每个温区的温度会更加均匀，不同温区之间的热影响小，有利于PCR的扩增；PCR扩增效率与普通相比提高为2倍。

Description

用于生物PCR荧光定量的微流控芯片
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 AnalysisSystems,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。
要想使PCR顺利完成扩增，样品溶液在每个温区的流动时间是固定的，由于金属管都是拉伸制作同时利用NOA81紫外固化胶对其内壁进行改性，粗糙度相对可控，这样溶液在微通道中的流速的可控性就比较好，而通过在不同温区采用不同长度的金属管来控制样品溶液在每个温区的流动时间，因此样品溶液在每个温区的时间具有可控性，同时由于粗糙度相对较好，微通道中大分子的挂壁现象也可以得到改善，最终有利于PCR的顺利扩增。
此结构的优点在于：1.由于金属管的导热性较好，每个温区的温度会更加均匀，由于同列的金属管之间与上下面之间均有隔热板，所以不同温区之间的热影响会很小，有利于PCR的扩增2.样品溶液在通过上平面微通道的三个温区后可以直接进入下平面，可以直接进入下个扩增循环，与普通为流控芯片相比提高了PCR扩增效率（每两个循环PCR扩增效率与普通微流控芯片相比为其2倍）3.由于设置了金属管的长短和比例，当样品溶液在微通道中匀速运动时就可以达到在不同的温区流动不同的时间，有利于PCR的扩增反应。
附图说明
图1是本发明结构示意图。
图2为进样口单列的剖面图。
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。
图5整个系统实施示意图。需修改标号
具体实施方式
下面结合下图说明整个系统实施案例进行说明
本实施案例采用的金属管为外径1mm，内径0.3mm的铜管，长铜管长度为4.28mm，短铜管的长度为1.44mm，PMMA隔热板A与PMMA隔热板B的尺寸相等都为1.4mm*1mm*2mm。
该实施案例由整套微流控芯片，由步进电机驱动的注射器11,微流控芯片进样口9，微流控芯片出样口10，第一加热膜12,第二加热膜13,第三加热膜14组成，工作时，由步进电机驱动注射器11将样品溶液经微流控芯片进样口9注入微流控芯片中，然后通过第一加热膜12,第二加热膜13,第三加热膜14将三个区域温度分别控制在94℃,55℃,72℃，这样，当样品溶液在三个温区中不断流动时PCR就可以完成扩增，经32个循环后废液经微流控芯片出样口10流出微流控芯片。

Claims (1)

1.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。
CN201310576763.6A 2013-11-17 2013-11-17 用于生物pcr荧光定量的微流控芯片 Pending CN103614292A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310576763.6A CN103614292A (zh) 2013-11-17 2013-11-17 用于生物pcr荧光定量的微流控芯片

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN201310576763.6A CN103614292A (zh) 2013-11-17 2013-11-17 用于生物pcr荧光定量的微流控芯片

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN103614292A true CN103614292A (zh) 2014-03-05

Family

ID=50165012

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN201310576763.6A Pending CN103614292A (zh) 2013-11-17 2013-11-17 用于生物pcr荧光定量的微流控芯片

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN103614292A (zh)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104549590A (zh) * 2015-01-26 2015-04-29 北京工业大学 一种金属微流控芯片微通道内壁改性工艺
CN104815710A (zh) * 2015-04-10 2015-08-05 重庆医科大学附属永川医院 微流控芯片及其微通道内温度梯度场的建立方法和应用
CN107619781A (zh) * 2016-07-15 2018-01-23 中国检验检疫科学研究院 一种单反应控温高通量微流控芯片核酸扩增装置
CN111346685A (zh) * 2020-03-10 2020-06-30 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 可实现快速温控的装置和方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101609088A (zh) * 2008-06-16 2009-12-23 索尼株式会社 微流控芯片和微流控芯片中的送流方法
CN102604824A (zh) * 2012-02-29 2012-07-25 北京工业大学 面向空间的微型微流控实时荧光pcr工作系统
CN102768203A (zh) * 2012-07-03 2012-11-07 北京工业大学 一种面向空间的微型圆柱式微流控pcr实时荧光检测系统

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101609088A (zh) * 2008-06-16 2009-12-23 索尼株式会社 微流控芯片和微流控芯片中的送流方法
CN102604824A (zh) * 2012-02-29 2012-07-25 北京工业大学 面向空间的微型微流控实时荧光pcr工作系统
CN102768203A (zh) * 2012-07-03 2012-11-07 北京工业大学 一种面向空间的微型圆柱式微流控pcr实时荧光检测系统

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104549590A (zh) * 2015-01-26 2015-04-29 北京工业大学 一种金属微流控芯片微通道内壁改性工艺
CN104815710A (zh) * 2015-04-10 2015-08-05 重庆医科大学附属永川医院 微流控芯片及其微通道内温度梯度场的建立方法和应用
CN107619781A (zh) * 2016-07-15 2018-01-23 中国检验检疫科学研究院 一种单反应控温高通量微流控芯片核酸扩增装置
CN107619781B (zh) * 2016-07-15 2022-01-25 中国检验检疫科学研究院 一种单反应控温高通量微流控芯片核酸扩增装置
CN111346685A (zh) * 2020-03-10 2020-06-30 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 可实现快速温控的装置和方法

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN103861668B (zh) 一种基于气动微泵和微混合器的微流控芯片
EP2786019B1 (en) Microfluidic device with deformable valve
CN105296349A (zh) 一种用于dna快速检测的微流控芯片、检测系统和装置
CN108771884B (zh) 一种复合式混合萃取装置及方法
CN103103120A (zh) 一种集成温度控制pcr-ce微流控芯片及其制作方法
CN103614292A (zh) 用于生物pcr荧光定量的微流控芯片
CN102899238A (zh) 连续流pcr与毛细管电泳功能集成的微流控芯片装置
Park et al. Titer plate formatted continuous flow thermal reactors for high throughput applications: fabrication and testing
CN103191792B (zh) 一种用于微球多元生物检测的微流控芯片
CN205170857U (zh) 一种用于dna快速检测的微流控芯片、检测系统和装置
CN209646393U (zh) 一种非同心圆o形通道微流体混合器
KR101389369B1 (ko) 미세 유체 유동 블럭 및 미세 유체 밀봉 블럭, 그리고 이들을 이용한 미세 유체 유동장치 결합방법
Münchow et al. Automated chip-based device for simple and fast nucleic acid amplification
CN104561286A (zh) 一种新型聚合酶链反应微流体芯片控制系统及其制备方法
CN205152235U (zh) 一种用于基因分型检测的微流控芯片、检测系统和装置
CN110052299A (zh) 一种用于微流控芯片预设层的阵列结构
CN202951486U (zh) 微腔室动态pcr与毛细管电泳ce功能集成微流控芯片
KR101113727B1 (ko) 수직 적층식 마이크로 믹서 및 그 제조방법
CN102899246A (zh) 微腔室动态pcr与毛细管电泳ce功能集成微流控芯片
CN101716473B (zh) 芯片内微混合器及其制作方法
KR101515403B1 (ko) 갈고리 형상 구조물을 이용한 마이크로유동 혼합채널, 그 제작방법, 및 마이크로 유동 혼합채널을 포함하는 분석시스템
CN110841728B (zh) 一种3d微通道的制作方法
CN108373962B (zh) 一种双重捕获式核酸提取微流控芯片
CN104525031B (zh) 一种被动式多内肋结构环形微混合器
CN109865539A (zh) 集成电化学传感器的微流控芯片及其制作方法与应用

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C05 Deemed withdrawal (patent law before 1993)
WD01 Invention patent application deemed withdrawn after publication

Application publication date: 20140305