專利名稱：一種實(shí)現(xiàn)pcr的微流控芯片及實(shí)時(shí)pcr的病毒快速檢測(cè)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種實(shí)現(xiàn)聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase Chain Reaction，PCR)的微流控芯片及實(shí)時(shí)PCR的病毒快速檢測(cè)裝置。
背景技術(shù)：
自1990年提出微全分析系統(tǒng)概念以來(lái)，微流控芯片技術(shù)在化學(xué)、生命科學(xué)、環(huán)境科學(xué)和食品科學(xué)等領(lǐng)域開(kāi)辟了廣闊的發(fā)展空間。微流控芯片技術(shù)以微流體控制技術(shù)為基礎(chǔ)，引導(dǎo)分析儀器向小型化、集成化、自動(dòng)化、高通量快速定量分析方向發(fā)展，為生化環(huán)境樣品的實(shí)時(shí)檢測(cè)、現(xiàn)場(chǎng)分析提供了一種可能的策略，其在醫(yī)療診斷與農(nóng)業(yè)養(yǎng)殖系統(tǒng)疫情監(jiān)測(cè)方面具有廣闊的市場(chǎng)前景。聚合酶鏈反應(yīng)(Polymease Chain Reaction, PCR)又稱無(wú)細(xì)胞分子克隆或特異性 DNA序列體外引物定向酶促擴(kuò)增技術(shù)，是體外酶促合成特異DNA片段的一種方法，由高溫變性、低溫退火及適溫延伸等幾步反應(yīng)組成一個(gè)周期，循環(huán)進(jìn)行，使目的DNA得以迅速擴(kuò)增， 具有特異性強(qiáng)、靈敏度高、操作簡(jiǎn)便、省時(shí)等特點(diǎn)。它不僅可用于基因分離、克隆和核酸序列分析等基礎(chǔ)研究，還可用于疾病的診斷、動(dòng)物病毒與疫情快速檢測(cè)或任何有DNA、RNA的地方。在臨床醫(yī)學(xué)和動(dòng)物疫情監(jiān)測(cè)系統(tǒng)中，PCR被用于鑒別遺傳疾病和快速檢測(cè)病毒、病菌感染。用傳統(tǒng)的方法，要檢測(cè)病毒、病菌的感染需要把病原體培養(yǎng)數(shù)周才能鑒定，而采用本發(fā)明成果，可以快速判斷人體與動(dòng)物細(xì)胞(比如血液細(xì)胞)中是否存在病毒、病菌的DNA而確診。實(shí)時(shí)PCR(real-time PCR)，屬于定量PCR^j-PCR)的一種，以一定時(shí)間內(nèi)DNA的增幅量為基礎(chǔ)進(jìn)行DNA的定量分析。實(shí)時(shí)PCR定量使用熒光色素，目前有二種方法。一種是在DNA中插入特異的熒光色素；另一種使用能與增幅DNA序列中特定寡核酸序列相結(jié)合的一種熒光探針。Real time PCR與Reverse Transcription PCR相結(jié)合，能用微量的RNA來(lái)找出特定時(shí)間、細(xì)胞、組織內(nèi)的特別表達(dá)的遺傳基因。這兩種RT-PCR的組合被稱之為“定量 RT-PCR(quantitative RT-PCR)。由于該技術(shù)不僅實(shí)現(xiàn)了 PCR從定性到定量的飛躍，而且與常規(guī)PCR相比，具有特異性更強(qiáng)、有效解決PCR污染、自動(dòng)化程度高等特點(diǎn)。實(shí)時(shí)定量PCR 是指在PCR指數(shù)擴(kuò)增期間通過(guò)連續(xù)監(jiān)測(cè)熒光信號(hào)強(qiáng)弱的變化來(lái)即時(shí)測(cè)定特異性產(chǎn)物的量， 并據(jù)此推斷目的基因的初始量，不需要取出PCR產(chǎn)物進(jìn)行分離。目前實(shí)時(shí)定量PCR作為一個(gè)極有效的實(shí)驗(yàn)方法，已被廣泛地應(yīng)用于分子生物學(xué)研究的各個(gè)領(lǐng)域。TaqMan探針是在PCR擴(kuò)增時(shí)在加入一對(duì)引物的同時(shí)加入一個(gè)特異性的熒光探針， 該探針為一寡核苷酸，兩端分別標(biāo)記一個(gè)報(bào)告熒光基團(tuán)和一個(gè)淬滅熒光基團(tuán)。探針完整時(shí)， 報(bào)告基團(tuán)發(fā)射的熒光信號(hào)被淬滅基團(tuán)吸收；PCR擴(kuò)增時(shí)，Taq酶的5’ _3’外切酶活性將探針酶切降解，使報(bào)告熒光基團(tuán)和淬滅熒光基團(tuán)分離，從而熒光檢測(cè)系統(tǒng)可接收到熒光信號(hào)，即每擴(kuò)增一條DNA鏈，就有一個(gè)熒光分子形成，可實(shí)現(xiàn)熒光信號(hào)的累積與PCR產(chǎn)物形成完全同步。
傳統(tǒng)的PCR擴(kuò)增儀存在著熱容量大、加熱和冷卻速度慢、樣品消耗量高等缺點(diǎn)。通常完成一次擴(kuò)增過(guò)程需要花費(fèi)數(shù)個(gè)小時(shí)，而且對(duì)于反應(yīng)物的需求量大。隨著MEMS和微流控芯片技術(shù)的發(fā)展，基于微流控芯片和實(shí)時(shí)PCR的病毒快速檢測(cè)裝置具有熱容量低、擴(kuò)增速度快、樣品消耗量小、制作成本低、可拋棄和實(shí)時(shí)檢測(cè)擴(kuò)增產(chǎn)物等優(yōu)點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明技術(shù)解決問(wèn)題克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種實(shí)現(xiàn)PCR的微流控芯片及實(shí)時(shí)PCR的病毒快速檢測(cè)裝置，可以在微流控環(huán)境下進(jìn)行小樣本量快速、準(zhǔn)確檢測(cè)，減少 PCR試劑用量和縮短實(shí)現(xiàn)一次PCR擴(kuò)增所需溫度循環(huán)的時(shí)間，并對(duì)PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行實(shí)時(shí)檢測(cè)。本發(fā)明的技術(shù)解決方案如下一種實(shí)現(xiàn)PCR的微流控芯片，其特征在于所述微流控芯片由集成了微閥的三層聚二甲基硅氧烷(Polydimethylsiloxane，PDMS)材料鍵合封接而成，包括上層的氣體控制通道，中間層的PDMS薄膜，下層的微流體通道；其中上層氣體控制通道由四個(gè)微閥組成，其中兩個(gè)微閥分別位于與反應(yīng)腔對(duì)應(yīng)的上層氣體控制通道中的兩端，另兩個(gè)微閥與一端的一個(gè)微閥平行，所述三個(gè)平行的微閥組成一個(gè)微泵；每個(gè)微閥均由閥座和微閥氣路通道組成，閥座與微閥氣路通道之間垂直相連；當(dāng)外界氣體通過(guò)閥座進(jìn)入微閥氣路通道后，擠壓中間層的PDMS薄膜，中間層的PDMS薄膜突起堵塞下層微流體通道，通過(guò)控制氣體的壓力，可以控制四個(gè)微閥的開(kāi)啟和關(guān)閉，微泵中的三個(gè)平行的微閥依次開(kāi)啟和關(guān)閉，可以驅(qū)動(dòng)下層微流體通道中的流體；下層的微流體通道包括兩個(gè)樣品注入通道、微混合通道、PCR反應(yīng)腔和廢液排出通道；所述的兩個(gè)樣品注入通道分別用來(lái)注入樣品和PCR反應(yīng)液；所述的微混合通道用來(lái)對(duì)注入通道加入的樣品和PCR反應(yīng)液進(jìn)行充分混合，以利于進(jìn)行PCR反應(yīng)；所述的PCR反應(yīng)腔用來(lái)存儲(chǔ)PCR反應(yīng)液，完成PCR反應(yīng)后，所述的廢液排出通道用來(lái)排出PCR反應(yīng)結(jié)束后的廢液。 實(shí)驗(yàn)時(shí)，將PCR反應(yīng)試劑和待擴(kuò)增DNA樣品分別從兩個(gè)樣品注入通道注入，在數(shù)據(jù)處理及控制單元的控制下，上層氣體控制通道中的三個(gè)平行的微閥依次開(kāi)啟和關(guān)閉，驅(qū)動(dòng) PCR反應(yīng)液和待擴(kuò)增DNA樣品分別通過(guò)兩個(gè)樣品注入通道進(jìn)入微混合通道，在微混合通道中進(jìn)行充分混合，流入PCR反應(yīng)腔，此時(shí)關(guān)閉兩端的兩個(gè)微閥，使PCR反應(yīng)液在溫度控制單元的控制下完成PCR反應(yīng)，反應(yīng)完成后，打開(kāi)兩個(gè)微閥，開(kāi)啟微泵，將反應(yīng)液從廢液排出通道排出。一種實(shí)時(shí)PCR的病毒快速檢測(cè)裝置，包括微流控芯片、溫度控制單元、信號(hào)探測(cè)單元和數(shù)據(jù)處理及控制單元，其中所述溫度控制單元由半導(dǎo)體溫控片和溫度傳感器組成，半導(dǎo)體溫控片用來(lái)改變 PCR反應(yīng)腔的溫度，溫度傳感器用于檢測(cè)PCR反應(yīng)腔的溫度并將溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)預(yù)先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理及控制單元中的電信號(hào)和溫度之間的相互關(guān)系，來(lái)確定PCR反應(yīng)腔的溫度并對(duì)半導(dǎo)體溫控片進(jìn)行反饋控制，可以實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制；所述信號(hào)探測(cè)單元由激發(fā)光源、光學(xué)傳輸單元和光電探測(cè)器組成；激發(fā)光源發(fā)出的激發(fā)光照射PCR反應(yīng)腔中PCR反應(yīng)液的熒光染料或熒光探針，使熒光染料或熒光探針受激發(fā)產(chǎn)生熒光；光學(xué)傳輸單元用來(lái)傳輸激發(fā)光和收集樣品的熒光；所述光電探測(cè)器用來(lái)探測(cè)熒光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理及控制單元進(jìn)行處理；所述數(shù)據(jù)處理及控制單元實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度控制單元和信號(hào)探測(cè)單元數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)和顯示；數(shù)據(jù)處理及控制單元首先向溫度控制單元發(fā)出命令，使半導(dǎo)體溫控片對(duì) PCR反應(yīng)腔中的PCR反應(yīng)試劑進(jìn)行加熱，溫度傳感器實(shí)時(shí)測(cè)量PCR反應(yīng)腔中的PCR反應(yīng)試劑的溫度；當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制單元發(fā)出命令停止加熱，從而實(shí)現(xiàn)高精度溫度控制；當(dāng)一次PCR擴(kuò)增循環(huán)完成后，數(shù)據(jù)處理及控制單元向信號(hào)探測(cè)單元發(fā)出命令，打開(kāi)激發(fā)光源，照射PCR反應(yīng)腔，產(chǎn)生的熒光傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器，經(jīng)光電探測(cè)器轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送到數(shù)據(jù)處理及控制單元進(jìn)行處理和保存。本發(fā)明中只要能發(fā)出特定波長(zhǎng)的激發(fā)光，激發(fā)光源可以是氙燈或發(fā)光二極管等光源。光學(xué)傳輸單元可以是自由空間或光波導(dǎo)，如光纖，采用全光纖傳輸結(jié)構(gòu)可以大大減小探測(cè)系統(tǒng)體積，易于集成。光電探測(cè)器可以是光電倍增管、光電二極管、電荷耦合器件 (Charge-coupled Device, CCD)等。本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比的優(yōu)點(diǎn)在于本發(fā)明創(chuàng)造性設(shè)計(jì)了集成微閥的用于病毒檢測(cè)的三層PDMS結(jié)構(gòu)的微流控芯片及實(shí)時(shí)熒光PCR檢測(cè)裝置。本發(fā)明與傳統(tǒng)方法相比，具有進(jìn)樣時(shí)間短、樣品用量少、檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)便和集成化等優(yōu)點(diǎn)。


圖1本發(fā)明檢測(cè)裝置框圖，1微流控芯片，2溫度控制單元，3信號(hào)探測(cè)單元，4數(shù)據(jù)處理及控制單元；圖2為本發(fā)明的集成微閥的三層PDMS微流控芯片結(jié)構(gòu)圖，11是上層氣體控制通道，12是中間層的PDMS薄膜，13是下層微流體通道，111是閥座，112是微閥氣路通道，131、 132是樣品注入通道，133是微混合通道，134是PCR反應(yīng)腔，135是廢液排出通道；圖3為本發(fā)明的集成微閥的三層PDMS微流控芯片結(jié)構(gòu)圖，141、142、143、144是微閥，三個(gè)平行的微閥142、143、144組成一個(gè)微泵15 ；圖4為本發(fā)明中的微閥開(kāi)啟和關(guān)閉示意圖，11上層氣路控制層，12中間層PDMS薄膜，13微流體通道；圖5為信號(hào)探測(cè)單元結(jié)構(gòu)圖，31激發(fā)光源，32光電探測(cè)器，33光學(xué)傳輸單元，1微流控芯片；圖6為本發(fā)明中微閥開(kāi)啟和閉合的照片；圖7為FITC熒光光譜圖。
具體實(shí)施例方式下面的實(shí)例對(duì)本發(fā)明做出進(jìn)一步說(shuō)明，但并不因此而限制本發(fā)明，支持多種應(yīng)用系統(tǒng)的技術(shù)創(chuàng)新與開(kāi)發(fā)。如圖2、3所示，本發(fā)明中的微流控芯片1由集成了微閥的PDMS材料鍵合封接而成，包括上層的氣體控制通道11，中間層的PDMS薄膜12，下層的微流體通道13 ；中間層的 PDMS薄膜12厚度是80-120um，本發(fā)明此實(shí)施例中為lOOum。上層氣體控制通道11由四個(gè)微閥141、142、143、144組成，其中兩個(gè)微閥141、142 分別位于與反應(yīng)腔134對(duì)應(yīng)的上層氣體控制通道11中的兩端，另兩個(gè)微閥143、144與一端的一個(gè)微閥142平行，三個(gè)平行的微閥142、143、144組成一個(gè)微泵15。每個(gè)微閥均由閥座 111、微閥氣路通道112組成，閥座111與微閥氣路通道112之間垂直相連。當(dāng)外界氣體通過(guò)閥座111進(jìn)入微閥氣路通道112后，擠壓中間層的PDMS薄膜12，中間層的PDMS薄膜12突起堵塞下層微流體通道13，通過(guò)控制氣體的壓力，可以控制四個(gè)微閥141、142、143、144的開(kāi)啟和關(guān)閉，微泵15中的三個(gè)平行的微閥142、143、144依次開(kāi)啟和關(guān)閉，可以驅(qū)動(dòng)下層微流體通道13中的流體。下層的微流體通道13包括兩個(gè)樣品注入通道131、132、微混合通道133、PCR反應(yīng)腔134和廢液排出通道135，兩個(gè)樣品注入通道131、132分別用來(lái)注入樣品和PCR試劑。PCR 反應(yīng)腔134用來(lái)存儲(chǔ)PCR反應(yīng)液。廢液排出通道35用來(lái)排出PCR反應(yīng)結(jié)束后的廢液。實(shí)驗(yàn)時(shí)，將PCR反應(yīng)試劑和待擴(kuò)增DNA樣品分別從樣品注入通道131、132注入芯片中，在數(shù)據(jù)處理及控制單元4的控制下，上層氣體控制通道11中的微閥142、143、144依次開(kāi)啟和關(guān)閉，驅(qū)動(dòng)PCR反應(yīng)試劑盒和待擴(kuò)增DNA樣品進(jìn)入微混合通道133，在微混合通道 133中進(jìn)行充分混合，流入PCR反應(yīng)腔134，此時(shí)關(guān)閉微閥141、142，使PCR反應(yīng)液在溫度控制單元2的控制下完成PCR反應(yīng)，反應(yīng)完成后，打開(kāi)微閥141、142，開(kāi)啟微泵15，將反應(yīng)液從廢液排出通道135排出。如圖4所示，微流控芯片1上的微閥包括上層氣路控制層11，中間層PDMS薄膜12， 下層的微流體通道13。當(dāng)氣體進(jìn)入氣路控制層11，中間層PDMS薄膜12受壓向下突起阻塞下層的微流體通道13，繼續(xù)增加氣壓，可完全切斷下層的微流體通道13，此時(shí)微閥處于關(guān)閉狀態(tài)。如圖1所示，微流控芯片和實(shí)時(shí)熒光PCR病毒快速檢測(cè)裝置由微流控芯片1、溫度控制單元2、信號(hào)探測(cè)單元3和數(shù)據(jù)處理及控制單元4構(gòu)成。如圖5所示，信號(hào)檢測(cè)單元由激發(fā)光源31，光電探測(cè)器32，光學(xué)傳輸單元33組成， 激發(fā)光源發(fā)出的光通過(guò)光學(xué)傳輸單元照射到微流控芯片1中的PCR反應(yīng)腔134，產(chǎn)生的熒光由光學(xué)傳輸單元33傳送到光電探測(cè)器32進(jìn)行檢測(cè)。微流控通道寬度lOOum，深度75um，氣體控制通道寬度200um，深度75um，范圍寬度與深度比小于20即可。本發(fā)明的工作過(guò)程PCR反應(yīng)試劑和待擴(kuò)增樣品分別從微流控芯片入口 131、132 注入微流體通道，數(shù)據(jù)處理及控制單元4發(fā)出命令使微泵15開(kāi)始工作，在數(shù)據(jù)處理及控制單元4的控制下，上層氣體控制通道11中的微閥142、143、144依次開(kāi)啟和關(guān)閉，驅(qū)動(dòng)PCR反應(yīng)試劑盒和待擴(kuò)增DNA樣品進(jìn)入微混合通道133，在微混合通道133中進(jìn)行充分混合，流入 PCR反應(yīng)腔134，此時(shí)數(shù)據(jù)處理及控制單元4發(fā)出命令關(guān)閉微閥141、142，溫度控制單元2開(kāi)始工作，半導(dǎo)體溫控片21通電加熱，首先將PCR反應(yīng)液加熱到95°C變性，保持一定時(shí)間后， 通過(guò)改變半導(dǎo)體溫控片21的輸入電流方向?qū)囟冉档?5°C退火，然后再加熱到72°C進(jìn)行延伸，這樣一個(gè)循環(huán)完成目標(biāo)DNA片段的一次擴(kuò)增，整個(gè)PCR過(guò)程需要完成約30 35次循環(huán)，反應(yīng)完成后，反應(yīng)液從廢液排出通道135排出。在每個(gè)PCR循環(huán)完成后，數(shù)據(jù)處理及控制單元4發(fā)出命令使信號(hào)探測(cè)單元3工作，打開(kāi)激發(fā)光源31，激發(fā)光通過(guò)光學(xué)傳輸單元32 照射到PCR擴(kuò)增產(chǎn)物，產(chǎn)生的熒光由光學(xué)傳輸單元32傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器33，光電探測(cè)器33 將光信號(hào)轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，電信號(hào)傳送到數(shù)據(jù)處理及控制單元4進(jìn)行數(shù)據(jù)處理、存儲(chǔ)和顯示。實(shí)施例1 三層PDMS微流控芯片的制作
微流控芯片是由上層控制通道11、中間的PDMS薄膜層12和下層微流體通道層13 可逆封接而成。PDMS薄膜厚度lOOum，微流體通道的寬度和深度分別為IOOum和75um，氣路控制通道的寬度和深度分別為200um，75um。微流控芯片在潔凈室中顯微鏡下進(jìn)行對(duì)準(zhǔn)封接，并保證微閥141、142、143、144和微泵15正常工作。通過(guò)數(shù)據(jù)處理與控制單元4控制組成微泵15的三個(gè)微閥142、143、144的開(kāi)啟和關(guān)閉來(lái)實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)微流體的功能，圖6是在顯微鏡下拍攝的微閥開(kāi)啟和閉合的照片，左邊一幅圖是微閥開(kāi)啟時(shí)顯微鏡下拍攝的上層氣路通道和下層微流體通道照片，右邊是微閥關(guān)閉時(shí)顯微鏡下拍攝的上層氣路通道和下層微流體通道照片，可見(jiàn)此時(shí)上層通道向下突起已經(jīng)關(guān)閉了微閥。實(shí)施例2 微流控芯片通道中異硫氰酸熒光素(Fluoresceinisothiocyanate， FITC)熒光信號(hào)的探測(cè)將加有異硫氰酸熒光素(Fluoresceinisothiocyanate，F(xiàn)ITC)的待測(cè)樣品從樣品入口 131、132注入微流控芯片1，數(shù)據(jù)處理與控制單元4控制微泵15中的三個(gè)微閥142、 143、144依次開(kāi)啟或閉合驅(qū)動(dòng)樣品流動(dòng)進(jìn)入微混合器133，在微混合器133中進(jìn)行充分混合后，樣品進(jìn)入PCR反應(yīng)室134，數(shù)據(jù)處理與控制單元4發(fā)出命令打開(kāi)信號(hào)探測(cè)單元3，信號(hào)探測(cè)單元3中的激發(fā)光源31發(fā)出激發(fā)光，通過(guò)光學(xué)傳輸單元32照射PCR反應(yīng)室134，在480nm 的激發(fā)光照射下，F(xiàn)ITC將產(chǎn)生520nm為中心波長(zhǎng)的熒光，熒光仍然由光學(xué)傳輸單元收集傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器33進(jìn)行探測(cè)，熒光光譜如圖7所示，可見(jiàn)FITC的熒光發(fā)射峰值在520nm附近，結(jié)果證明信號(hào)探測(cè)單元3可成功探測(cè)到PCR反應(yīng)腔內(nèi)的熒光。
權(quán)利要求
1.一種實(shí)現(xiàn)PCR的微流控芯片，其特征在于所述微流控芯片(1)由集成了微閥的 PDMS材料鍵合封接而成，包括上層的氣體控制通道(11)，中間層的PDMS薄膜(12)，下層的微流體通道(1 ；其中上層氣體控制通道(11)由四個(gè)微閥(141、142、143、144)組成，其中兩個(gè)微閥(141、 142)分別位于與反應(yīng)腔(134)對(duì)應(yīng)的上層氣體控制通道(11)中的兩端，另兩個(gè)微閥(143、 144)與一端的一個(gè)微閥(142)平行，所述三個(gè)平行的微閥(142、143、144)組成一個(gè)微泵 (15)；每個(gè)微閥均由閥座(111)、微閥氣路通道(112)組成，閥座(111)與微閥氣路通道 (112)之間垂直相連；當(dāng)外界氣體通過(guò)閥座(111)進(jìn)入微閥氣路通道(112)后，擠壓中間層的PDMS薄膜(12)，中間層的PDMS薄膜(12)突起堵塞下層微流體通道(13)，通過(guò)控制氣體的壓力，可以控制四個(gè)微閥(141、142、143、144)的開(kāi)啟和關(guān)閉，微泵(15)中的三個(gè)平行的微閥(142、143、144)依次開(kāi)啟和關(guān)閉，可以驅(qū)動(dòng)下層微流體通道(13)中的流體；下層的微流體通道(13)包括兩個(gè)樣品注入通道(131、132)、微混合通道(133)、PCR反應(yīng)腔(134)和廢液排出通道(13 ；所述兩個(gè)樣品注入通道(131、13幻分別用來(lái)注入樣品和PCR反應(yīng)液；所述的微混合通道(13 用來(lái)對(duì)注入通道加入的樣品和PCR反應(yīng)液進(jìn)行充分混合，以利于進(jìn)行PCR反應(yīng)；所述的PCR反應(yīng)腔(134)用來(lái)存儲(chǔ)PCR反應(yīng)液，完成PCR反應(yīng)后，所述的廢液排出通道(35)用來(lái)排出PCR反應(yīng)結(jié)束后的廢液。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的實(shí)現(xiàn)PCR的微流控芯片，其特征在于所述中間層的PDMS薄膜(12)厚度是 80-120um。
3.一種實(shí)時(shí)PCR的病毒快速檢測(cè)裝置，其特征在于包括權(quán)利要求1所述的微流控芯片(1)、溫度控制單元O)、信號(hào)探測(cè)單元C3)和數(shù)據(jù)處理及控制單元，其中所述溫度控制單元O)由半導(dǎo)體溫控片和溫度傳感器0 組成，半導(dǎo)體溫控片 (21)用來(lái)改變PCR反應(yīng)腔(134)的溫度，溫度傳感器02)用于檢測(cè)PCR反應(yīng)腔(134)的溫度并將溫度轉(zhuǎn)換為電信號(hào)，通過(guò)預(yù)先存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)處理及控制單元中的電信號(hào)和溫度之間的相互關(guān)系，來(lái)確定PCR反應(yīng)腔(134)的溫度并對(duì)半導(dǎo)體溫控片進(jìn)行反饋控制，可以實(shí)現(xiàn)高精度的溫度控制；所述信號(hào)探測(cè)單元⑶由激發(fā)光源(31)、光學(xué)傳輸單元(32)和光電探測(cè)器(33)組成； 激發(fā)光源(31)發(fā)出的激發(fā)光照射PCR反應(yīng)腔(134)中PCR反應(yīng)液中的熒光染料或熒光探針，使熒光染料或熒光探針受激發(fā)產(chǎn)生熒光；光學(xué)傳輸單元(3 用來(lái)傳輸激發(fā)光和收集樣品的熒光；所述光電探測(cè)器(3 用來(lái)探測(cè)熒光信號(hào)，并將光信號(hào)轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳輸?shù)綌?shù)據(jù)處理及控制單元(4)進(jìn)行處理；所述數(shù)據(jù)處理及控制單元(4)實(shí)現(xiàn)對(duì)溫度控制單元和信號(hào)探測(cè)單元數(shù)據(jù)的采集、處理、存儲(chǔ)和顯示；數(shù)據(jù)處理及控制單元(4)首先向溫度控制單元( 發(fā)出命令，使半導(dǎo)體溫控片對(duì)PCR反應(yīng)腔(134)中的PCR反應(yīng)液進(jìn)行加熱，溫度傳感器Q2)實(shí)時(shí)測(cè)量PCR 反應(yīng)腔(134)中的PCR反應(yīng)液的溫度；當(dāng)達(dá)到設(shè)定值時(shí)，數(shù)據(jù)處理及控制單元(4)發(fā)出命令停止加熱，從而實(shí)現(xiàn)高精度溫度控制；當(dāng)一次PCR擴(kuò)增循環(huán)完成后，數(shù)據(jù)處理及控制單元 (4)向信號(hào)探測(cè)單元(3)發(fā)出命令，打開(kāi)激發(fā)光源(31)，照射PCR反應(yīng)腔(134)，產(chǎn)生的熒光傳輸?shù)焦怆娞綔y(cè)器(33)，經(jīng)光電探測(cè)器(3 轉(zhuǎn)換成電信號(hào)傳送到數(shù)據(jù)處理及控制單元(4) 進(jìn)行處理和保存。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述實(shí)時(shí)PCR的病毒快速檢測(cè)裝置，其特征在于所述光電探測(cè)器(33)為光電倍增管、光電二極管或CCD探測(cè)器。
全文摘要
一種實(shí)現(xiàn)PCR的微流控芯片由集成了微閥的PDMS材料鍵合封接而成，包括上層的氣體控制通道、中間層的PDMS薄膜和下層的微流體通道；實(shí)時(shí)PCR的病毒快速檢測(cè)裝置包括微流控芯片、溫度控制單元、信號(hào)探測(cè)單元和數(shù)據(jù)處理及控制單元。本發(fā)明設(shè)計(jì)了集成微閥的用于病毒檢測(cè)的三層PDMS結(jié)構(gòu)的微流控芯片及實(shí)時(shí)熒光PCR檢測(cè)裝置，與傳統(tǒng)方法相比，具有進(jìn)樣時(shí)間短、樣品用量少、檢測(cè)速度快、操作簡(jiǎn)便和集成化等優(yōu)點(diǎn)。
文檔編號(hào)C12M1/38GK102286358SQ20111014466
公開(kāi)日2011年12月21日 申請(qǐng)日期2011年5月31日 優(yōu)先權(quán)日2011年5月31日
發(fā)明者劉勇, 張弓, 張龍, 朱靈, 李志剛, 王貽坤 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院合肥物質(zhì)科學(xué)研究院