CN104862224B - 一种内嵌导轨的滑动数字pcr芯片及数字pcr方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种内嵌导轨的滑动数字PCR芯片及数字PCR方法，该内嵌导轨的滑动数字PCR芯片包括：一基板，其一侧面设置多个导轨滑槽，每个导轨滑槽的底面凹入形成有一PCR反应池，每个导轨滑槽的一对侧壁上分别设置有一第一流道；多个第二流道，形成于基板上，第二流道分别与第一流道连通而将导轨滑槽依次连通；一盖板其一侧面设有多个与导轨滑槽一一对应的滑块突起，滑块突起对应卡合于导轨滑槽中而使盖板与基板紧密贴合，每个滑块突起上设置有一第三流道；每个PCR反应池注入待测样液后，滑动盖板使得滑块突起封闭PCR反应池。本发明操作简单，采用滑动方式即可实现待测样液的封闭，样液密闭效果好，隔绝了气溶胶污染，结果可靠。

Description

一种内嵌导轨的滑动数字PCR芯片及数字PCR方法

技术领域

本发明涉及生化领域试验用仪器，具体涉及一种内嵌导轨的滑动数字PCR芯片及数字PCR方法。

背景技术

聚合酶链式反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)，或称无细胞克隆技术(Freebacteria cloning technique)，作为分子生物学和基因工程的一项重要技术，其是一种在引物引导下选择性扩增DNA和RNA片段的方法，具有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等突出优点。现阶段生物工程采用的PCR扩增仪可对所需要的目的基因片段进行连续多次扩增，并可以复制到几百万倍数量级的数目，广泛应用于以获得目的基因或基因片段为目的的生命科学，医学工程，遗传功臣，疾病诊断等许多领域。

现有技术中，用玻璃为基材设计芯片执行数字聚合酶链式反应(Digital PCR)。通过两个带有孔道结构的玻璃滑块重叠加载，使两面孔道合并成为一条完整流道，然后通过滑动使流道分隔独立成为均匀小室。原流道的聚合酶链式反应试液随之即被分布在提前浸润矿物油的1280个反应隔间(每个2.6纳升)内。经过一定次数的热循环后,通过检测终点荧光亮点的数目来换算核酸的绝对量。现有技术中，玻璃基底加工制作困难，加工工时长且成本较高；非玻璃基材密闭性能不好，在循环加热过程中液体损失严重，达不到设计要求；芯片制作复杂，操作精度要求高。

发明内容

本发明实施例提供一种内嵌导轨的滑动数字PCR芯片，其待测样液封闭方式简单、密闭效果好，测量结果可靠。

本发明实施例采用以下技术方案：

第一方面，本技术方案提供一种内嵌导轨的滑动数字PCR芯片，包括：

一基板，所述基板的一侧面设置有多个导轨滑槽，每个所述导轨滑槽的底面凹入形成有一PCR反应池，每个所述导轨滑槽的一对侧壁上分别设置有一第一流道；

多个第二流道，形成于所述基板上，所述第二流道分别与所述第一流道连通而将所述导轨滑槽依次连通；

一盖板，所述盖板的一侧面设有多个与所述导轨滑槽一一对应的滑块突起，所述滑块突起对应卡合于所述导轨滑槽中而使所述盖板与所述基板紧密贴合，每个所述滑块突起上设置有一第三流道；

当注入待测样液时，所述滑块突起沿所述导轨滑槽滑动使得所述第三流道与所述第一流道连通使得待测样液流入所述PCR反应池中，每个所述PCR反应池注入待测样液后，滑动所述盖板使得所述滑块突起封闭所述PCR反应池。

其进一步技术方案为，所述导轨滑槽呈矩阵排列。

其进一步技术方案为，所述导轨滑槽为长方体形，所述第一流道设置于所述导轨滑槽的长侧壁上，所述滑块突起为与所述导轨滑槽相卡合的长方体形，所述滑块突起包括第一滑块及第二滑块，所述第二滑块的长度小于所述第一滑块的长度，所述第三流道设于所述第一滑块及第二滑块之间；当所述第一滑块位于所述导轨滑槽顶部的一端时，所述第三流道与所述第一流道连通，所述盖板向所述第二滑块的方向滑动至所述导轨滑槽顶部的另一端时，所述第一滑块覆盖所述PCR反应池使其封闭。

其进一步技术方案为，所述滑块突起的截面形状为圆形、椭圆形及梯形中的一种，所述PCR反应池为长方体、圆柱体或不规则立体结构中的一种。

其进一步技术方案为，所述第一流道的深度等于或小于所述导轨滑槽的深度。

其进一步技术方案为，所述导轨滑槽的长度为450微米，宽度为200微米，深度为50微米；所述第一流道及第三流道的宽度均为60微米，深度为25微米；所述PCR反应池的长度及宽度均为150微米，深度为50微米；所述第一滑块的长度和宽度均为198微米，高度为48微米；所述第二滑块的长度为54微米，宽度为198微米，高度为48微米。

其进一步技术方案为，所述基板为聚合物基板或玻璃基板；所述盖板为聚合物基板或玻璃基板。

其进一步技术方案为，所述基板及盖板均为聚合物基板，通过热压或者注塑制成。

第二方面，本技术方案提供一种数字PCR方法，包括上述所述内嵌导轨的滑动数字PCR芯片；

将盖板上的滑块突起与基板上的导轨滑槽对应卡合，使得第一流道与第三流道连通；

向所述内嵌导轨的滑动数字PCR芯片注入待测样液，待测样液经由第一流道、第二流道及第三流道注满所述内嵌导轨的滑动数字PCR芯片上的所有PCR反应池；

向所述内嵌导轨的滑动数字PCR芯片注入矿物油，矿物油将第一流道、第二流道及第三流道中的待测样液排出；

推动盖板沿导轨滑槽滑动至导轨滑槽的顶端使得第一滑块覆盖PCR反应池，将待测样液封闭于PCR反应池中；

固定盖板与基板的位置，放入平板扩增仪进行预设次数的热循环；

检测荧光亮点的数目得到脱氧核糖核酸的绝对量。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果：

本技术方案中，内嵌导轨的滑动数字PCR芯片的盖板与基板卡合，第一流道与第三流道导通，在内嵌导轨的滑动数字PCR芯片的入口处注入待测样液，待测样液经由第二流道、第一流道及第三流道注满所有的PCR反应池，滑动盖板使得滑块突起覆盖PCR反应池而将待测样液封闭。本发明实施例操作简单，采用滑动方式即可实现待测样液的封闭，样液密闭效果好，隔绝了气溶胶污染，结果可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对本发明实施例描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据本发明实施例的内容和这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片的结构示意图。

图2是图1所示内嵌导轨的滑动数字PCR芯片的局部放大图。

图3是图1所示内嵌导轨的滑动数字PCR芯片注入待测样液时盖板与基板卡合的状态示意图。

图4是图1所示内嵌导轨的滑动数字PCR芯片的PCR反应池封闭时盖板与基板卡合的状态示意图。

图5是本发明实施例提供的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片的单个导轨滑槽的结构示意图。

图6是本发明实施例提供的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片中单个滑块突起与导轨滑槽卡合的状态示意图。

图7a是内嵌导轨的滑动数字PCR芯片注入待测样液时的状态结构示意图。

图7b是内嵌导轨的滑动数字PCR芯片封闭状态时的结构示意图。

图8是本发明实施例提供的数字PCR方法流程图。

具体实施方式

为使本发明解决的技术问题、采用的技术方案和达到的技术效果更加清楚，下面将结合附图对本发明实施例的技术方案作进一步的详细描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1是本发明实施例提供的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片的结构示意图。图2是图1所示内嵌导轨的滑动数字PCR芯片的局部放大图。结合图1、图2所示，该内嵌导轨的滑动数字PCR芯片包括基板10、多个第二流道11及盖板20，所述基板10的一侧面设置有多个导轨滑槽12，每个所述导轨滑槽12的底面凹入形成有一PCR反应池120，每个所述导轨滑槽12的一对侧壁上分别设置有一第一流道121；多个第二流道11形成于所述基板10上，所述第二流道11分别与所述第一流道121连通而将所述导轨滑槽12依次连通；所述盖板20的一侧面设有多个与所述导轨滑槽12一一对应的滑块突起21，所述滑块突起21对应卡合于所述导轨滑槽12中而使所述盖板20与所述基板10紧密贴合，每个所述滑块突起21上设置有一第三流道22；

图3是图1所示内嵌导轨的滑动数字PCR芯片注入待测样液时盖板与基板卡合的状态示意图。图4是图1所示内嵌导轨的滑动数字PCR芯片的PCR反应池封闭时盖板与基板卡合的状态示意图。结合图3、图4所示，当注入待测样液时，所述滑块突起21沿所述导轨滑槽12滑动使得所述第三流道22与所述第一流道121连通使得待测样液流入所述PCR反应池120中，每个所述PCR反应池120注入待测样液后，滑动所述盖板20使得所述滑块突起21封闭所述PCR反应池120。

本发明实施例提供的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片盖板20与基板10卡合，第一流道121与第三流道22导通，在内嵌导轨的滑动数字PCR芯片的入口处注入待测样液，待测样液经由第二流道11、第一流道121及第三流道22注满所有的PCR反应池120，滑动盖板20使得滑块突起21覆盖PCR反应池120而将待测样液封闭。本发明实施例操作简单，采用滑动方式即可实现待测样液的封闭，样液密闭效果好，隔绝了气溶胶污染，结果可靠。

优选地，所述导轨滑槽12呈矩阵排列，成行成列的排列方式有利于待测样液的注入及待测样液中脱氧核糖核酸分子数目的统计。

优选地，图5是本发明实施例提供的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片的单个导轨滑槽的结构示意图。图6是本发明实施例提供的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片中单个滑块突起与导轨滑槽卡合的状态示意图。图7a是内嵌导轨的滑动数字PCR芯片注入待测样液时的状态结构示意图。图7b是内嵌导轨的滑动数字PCR芯片封闭状态时的结构示意图。如图5、图6所示，所述导轨滑槽12为长方体形，所述第一流道121设置于所述导轨滑槽12的长侧壁上，所述滑块突起21为与所述导轨滑槽12相卡合的长方体形，结合图2所示，所述滑块突起21包括第一滑块210及第二滑块211，所述第二滑块211的长度L4小于所述第一滑块210的长度L3，所述第三流道22设于所述第一滑块210及第二滑块211之间；结合图7a、图7b所示，当所述第一滑块210位于所述导轨滑槽12顶部的一端时，所述第三流道22与所述第一流道121连通，所述盖板20向所述第二滑块211的方向X滑动至所述导轨滑槽12顶部的另一端时，所述第一滑块210覆盖所述PCR反应池120使其封闭。结合图5、图6所示，具体地，所述导轨滑槽12的长度L1为450微米，宽度W1为200微米，深度H1为50微米；所述第一流道121及第三流道22的宽度W5均为60微米，深度为25微米；所述PCR反应池120的长度L2及宽度W2均为150微米，深度H2为50微米；所述第一滑块210的长度L3和宽度W3均为198微米，高度(图中未示出)为48微米；所述第二滑块211的长度L4为54微米，宽度W4为198微米，高度H4为48微米。本实施例中，盖板20与基板10卡合，第一滑块210位于其所在侧的导轨滑槽12的顶端时，第三流道22与第一流道121连通，用于注入待测样液；当滑动盖板20使第二滑块211位于导轨滑槽12的另一顶端时，第一滑块210覆盖于PCR反应池120的上方，将待测样液封闭于PCR反应池120中，向PCR反应池120注入待测样液及封闭PCR反应池120方式简单，盖板20沿滑动方向推动到卡死状态即完成待测样液的封闭，无需显微镜观察，不需要精密操作。此处仅为本技术方案的优选实施例，所有尺寸皆可在此基础上上下浮动50％，或者其他可行的尺寸。

在其他一些实施例中，所述滑块突起21的截面形状为圆形、椭圆形及梯形中的一种，所述PCR反应池120为长方体、圆柱体或不规则立体结构中的一种。只要滑块突起21滑动后可以封闭PCR反应池120即可，并不对滑块突起21和PCR反应池120的形状做限制。

本实施例中，所述第一流道121的深度等于或小于所述导轨滑槽12的深度。优选为第一流道121的深度等于所述导轨滑槽12的深度，有利于使用矿物油排出第一流道121中的待测样液。

本实施例中，所述基板10为聚合物基板或玻璃基板；所述盖板20为聚合物基板或玻璃基板。优选地，所述基板10及盖板20均为聚合物基板，通过热压或者注塑制成，无需复杂的玻璃加工工艺，制作工艺简单，降低了成本。

图8是本发明实施例提供的数字PCR方法流程图。如图8所示，该数字PCR方法包括如上述所述内嵌导轨的滑动数字PCR芯片，包含以下步骤：

S100、将盖板20上的滑块突起21与基板10上的导轨滑槽12对应卡合，使得第一流道121与第三流道22连通。

S101、向所述内嵌导轨的滑动数字PCR芯片注入待测样液，待测样液经由第一流道121、第二流道211及第三流道22注满所述内嵌导轨的滑动数字PCR芯片上的所有PCR反应池120。

S102、结合图7a、图7b所示，向所述内嵌导轨的滑动数字PCR芯片注入矿物油30，矿物油30将第一流道121、第二流道211及第三流道22中的待测样液排出。

S103、推动盖板20沿导轨滑槽12滑动至导轨滑槽12的顶端使得第一滑块210覆盖PCR反应池120，将待测样液封闭于PCR反应池120中。

S104、固定盖板20与基板10的位置，放入平板扩增仪进行预设次数的热循环。

通常热循环的次数为25～30个循环，具体内容不再详述，可参考相关现有资料。

S105、检测荧光亮点的数目得到脱氧核糖核酸的绝对量。

对每个PCR反应池120进行荧光检测，统计PCR反应池120的明暗个数，并经相应换算即可得到待测样液中核酸含量的绝对值。换算的方法为现有技术，此处不再详述，请参考相关资料。

本发明实施例提供的获取脱氧核糖核酸分子数目的方法步骤简单，易于操作，提高了脱氧核糖核酸分子数目检测的效率。

以上内容仅为本发明的较佳实施例，对于本领域的普通技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。

Claims (9)

1.一种内嵌导轨的滑动数字PCR芯片，其特征在于，包括：

一基板，所述基板的一侧面设置有多个导轨滑槽，每个所述导轨滑槽的底面凹入形成有一PCR反应池，每个所述导轨滑槽的一对侧壁上分别设置有一第一流道；

多个第二流道，形成于所述基板上，所述第二流道分别与所述第一流道连通而将所述导轨滑槽依次连通；

一盖板，所述盖板的一侧面设有多个与所述导轨滑槽一一对应的滑块突起，所述滑块突起对应卡合于所述导轨滑槽中而使所述盖板与所述基板紧密贴合，每个所述滑块突起上设置有一第三流道；

当注入待测样液时，所述滑块突起沿所述导轨滑槽滑动使得所述第三流道与所述第一流道连通使得待测样液流入所述PCR反应池中，每个所述PCR反应池注入待测样液后，滑动所述盖板使得所述滑块突起封闭所述PCR反应池。

2.根据权利要求1所述的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片，其特征在于，所述导轨滑槽呈矩阵排列。

3.根据权利要求1或2所述的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片，其特征在于，所述导轨滑槽为长方体形，所述第一流道设置于所述导轨滑槽的长侧壁上，所述滑块突起为与所述导轨滑槽相卡合的长方体形，所述滑块突起包括第一滑块及第二滑块，所述第二滑块的长度小于所述第一滑块的长度，所述第三流道设于所述第一滑块及第二滑块之间；当所述第一滑块位于所述导轨滑槽顶部的一端时，所述第三流道与所述第一流道连通，所述盖板向所述第二滑块的方向滑动至所述导轨滑槽顶部的另一端时，所述第一滑块覆盖所述PCR反应池使其封闭。

4.根据权利要求1或2所述的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片，其特征在于，所述滑块突起的截面形状为圆形、椭圆形及梯形中的一种，所述PCR反应池为长方体、圆柱体中的一种。

5.根据权利要求3所述的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片，其特征在于，所述第一流道的深度等于或小于所述导轨滑槽的深度。

6.根据权利要求5所述的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片，其特征在于，所述导轨滑槽的长度为450微米，宽度为200微米，深度为50微米；所述第一流道及第三流道的宽度均为60微米，深度为25微米；所述PCR反应池的长度及宽度均为150微米，深度为50微米；所述第一滑块的长度和宽度均为198微米，高度为48微米；所述第二滑块的长度为54微米，宽度为198微米，高度为48微米。

7.根据权利要求6所述的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片，其特征在于，所述基板为聚合物基板或玻璃基板；所述盖板为聚合物基板或玻璃基板。

8.根据权利要求7所述的内嵌导轨的滑动数字PCR芯片，其特征在于，所述基板及盖板均为聚合物基板，通过热压或者注塑制成。

9.一种数字PCR方法，其特征在于，利用权利要求6所述内嵌导轨的滑动数字PCR芯片进行数字PCR；

将盖板上的滑块突起与基板上的导轨滑槽对应卡合，使得第一流道与第三流道连通；

向所述内嵌导轨的滑动数字PCR芯片注入待测样液，待测样液经由第一流道、第二流道及第三流道注满所述内嵌导轨的滑动数字PCR芯片上的所有PCR反应池；

向所述内嵌导轨的滑动数字PCR芯片注入矿物油，矿物油将第一流道、第二流道及第三流道中的待测样液排出；

推动盖板沿导轨滑槽滑动至导轨滑槽的顶端使得第一滑块覆盖PCR反应池，将待测样液封闭于PCR反应池中；

固定盖板与基板的位置，放入平板扩增仪进行预设次数的热循环；

检测荧光亮点的数目得到脱氧核糖核酸的绝对量。