集核酸扩增和微阵列检测于一体的微流控装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种集核酸扩增和微阵列检测于一体的微流控装置。该装置的特征在于，包括：用于核酸扩增反应的扩增室，所述的扩增室设在反应管内；用于杂交检测的检测室，所述检测室包括形成在平面基底上的微阵列和形成在所述微阵列周围的杂交腔体；以及连接扩增室和检测室并控制流体流路的微流控芯片；所述微流控芯片包括：用于放置样品和试剂的储液池，用于接受扩增产物和杂交试剂并使其混合的混合池，混合后的溶液被输送至杂交检测室，控制流体流路的阀结构，连接流路的微流体通道，以及与外围流路连接的通孔。所述装置与外围流路连接后形成相对闭合的体系。本装置能实现核酸扩增，杂交检测功能于一体；简化了操作流程，避免了操作过程中生物试剂对环境的污染。

【技术实现步骤摘要】
集核酸扩增和微阵列检测于一体的微流控装置
本专利技术涉及生物分析领域中一种用于核酸分析芯片的微流控装置，特别是一种集核酸扩增和微阵列检测于一体的微流控装置。
技术介绍
随着生物技术的发展，对于核酸的检测和分析被越来越多的应用于各种检测目标，包括医疗诊断、司法鉴定、食品检测、学术研究等。通常，用于核酸分析的样品都是微量的，所以需要将含有目标核酸分子的基因片段进行扩增，然后再用于定性和定量检测。聚合酶链反应(PCR)是核酸扩增反应最常见的一种。扩增产物的检测通常有实时荧光检测、凝胶电泳、毛细管电泳以及微阵列检测。其中微阵列技术能够同时检测多个核酸目标序列，为实施样品的复杂分析提供了很好的平台。通常微阵列分析有如下步骤：核酸扩增，将扩增产物与杂交试剂混合，将杂交混合物转移到微阵列系统，孵化杂交反应，洗液清洗，检测。传统的方法中每一步操作都需要相配套的仪器，以及人工操作来完成试剂的转移和添加。在打开反应管的过程中会将反应试剂暴露在空气中，极易造成样品与环境的交叉污染。这对检测环境及操作人员都提出了要求。目前，很多公司推出了集成核酸扩增和杂交检测的产品。一类平台利用大型设备中的机械手完成各个反应步骤间的操作，包括核酸扩增、杂交检测以及扩增前的核酸提取。如TruSentryTMSystem(AkonniBiosystems)，Prove-itTMStripArray(Mibidiag)，但仍然在开放的体系中实现溶液的转移，无法解决体系封闭的问题。另一类平台是在封闭的卡盒或芯片中设置不同的反应腔室，借助外部设备及卡盒或芯片的特殊设计操纵液体在不同反应腔室之间的转移。如iCubateSystem(Icubate)利用卡盒内部的移液枪转移液体；UnyveroTMSolution(CuretisAG)将微阵列探针固定在PCR反应室上端的特殊的多孔膜上，通过气压控制液体上下移动；RheonixCARDTM(Rheonix)借助于气动阀和气动泵完成试剂的添加和反应室间的溶液转移。这些设备都需要复杂的泵阀设计以完成液体的转移，且卡盒式装置难以借助微流控系统内密闭的流体环境实现流体往复运动以加快杂交反应的进程，而微流控芯片装置中设置核酸扩增室则需要复杂的加工工艺使装置能够承受PCR反应过程中的热压。因此，仍需要改进技术使诊断装置在保证检测灵敏度的同时，具有更短的检测时间以及更低的成本。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种集核酸扩增和微阵列检测于一体的微流控装置，本专利技术将核酸扩增反应设在外置的扩增反应管内减少了对微流控芯片加工的要求，且配合微流控体系内动态杂交的技术，能够大大缩短检测的时间。本专利技术所提供的一种集核酸扩增和微阵列检测于一体的微流控装置，包括微流控芯片、扩增反应管和杂交检测室；所述微流控芯片上设有若干个样品池、若干个杂交试剂池和若干个混合池，所述样品池和所述杂交试剂池均通过盖子进行密封；所述扩增反应管的数量与所述样品池相同，所述扩增反应管设于所述微流控芯片的上部，所述扩增反应管的一端通过接头装置和设于所述微流控芯片内的流体通道Ⅰ相连接，且所述流体通道Ⅰ和所述样品池相连通，另一端通过所述接头装置和设于所述微流控芯片内的流体通道Ⅱ相连接，且所述流体通道Ⅱ与所述混合池相连通；所述混合池的顶部设有一通孔Ⅰ；所述杂交检测室设于所述微流控芯片内，所述杂交检测室包括2个流体入口和1个流体出口，一个所述流体入口通过设于所述微流控芯片内的流体通道Ⅲ与设于所述微流控芯片上的一通孔Ⅱ相连通，另一个所述流体入口通过设于所述微流控芯片内的流体通道Ⅳ与所述混合池相连通；所述流体出口通过设于所述微流控芯片上的流体通道Ⅴ与设于所述微流控芯片上的一通孔Ⅲ相连通；所述杂交试剂池通过设于所述微流控芯片内的流体通道Ⅵ与所述混合池相连通。上述的微流控装置中，所述盖子上设有一气孔，所述气孔靠近所述样品池和所述杂交试剂池一侧贴附有一疏水透气膜，所述气孔能够保证所述微流控装置内的气压与外界保持相对平衡，所述疏水透气膜则能够防止核酸扩增的污染物进入大气中。上述的微流控装置中，所述流体通道Ⅰ、所述流体通道Ⅱ、流体通道Ⅳ和流体通道Ⅵ上均设有一阀结构；所述阀结构可分别控制所述流体通道Ⅰ、所述流体通道Ⅱ、流体通道Ⅳ和流体通道Ⅵ的开闭。上述的微流控装置中，所述扩增反应管的材质可为玻璃、石英、橡胶或塑料等。上述的微流控装置中，所述扩增反应管通过硅胶软管与所述接头装置相连接。上述的微流控装置中，所述微流控装置还包括一支撑平台，所述支撑平台上设有金属板，所述金属板上设有若干个凹槽，所述扩增反应管设于所述凹槽内；使用本专利技术时，所述金属板与加热冷却元件紧密贴合，借助于所述金属板良好的导热性能够实现所述扩增反应管内溶液温度的快速升降。上述的微流控装置中，所述混合池的容积大于所述样品池和所述杂交试剂池的总容积，以避免所述混合池内溶液通过其顶部设置的通孔进入外围流路。上述的微流控装置中，所述接头装置为螺纹接头或套管接头；所述阀结构为膜片阀、相变阀或扭矩阀。本专利技术微流控装置应用于核酸扩增和杂交检测中。本专利技术微流控装置应用时，所述核酸为DNA或RNA。使用本专利技术的微流控装置进行试验时，将微流体芯片上的通孔与外围流路相连通。所述外围流路上设有至少一个驱动流体流动的泵，至少一个控制外围流体流路的阀。所述泵可以为柱塞泵或蠕动泵。所用泵连接有步进电机，可以精密地控制微升级单位体积。芯片内液体的位置可通过泵的步进距离精确控制，所用阀可以为夹管阀。外围流路连接至少一个清洗液室和一个废液室，用于杂交孵育完成后，检测室的清洗操作。所述微流体装置上的通孔与外围流路的连接可以通过接口装置实现紧密贴合，接口装置内有O型圈以增强密封效果。连接后的整个流路系统形成相对闭合的体系，以避免分析检测过程中的污染问题。本专利技术微流体装置与上述外围流路连接好后，与检测仪器进行配合工作。使用时，用户只需要将样品和试剂加入样品池和杂交试剂池中，然后将该装置插入仪器中。仪器经过预先设定好的工作流程完成指令，给出实验结果。本专利技术提供的微流控装置实现了自动化的核酸扩增和杂交检测，减少了对操作人员的要求并且整体实验环境密封，避免了环境污染问题；该装置将核酸扩增反应设在外置的扩增反应管内，从而减少了对微流控芯片加工的要求，降低制作成本。且配合微流控体系内动态杂交的技术，能够大大缩短检测的时间。附图说明图1为本专利技术微流控装置的结构示意图。图2为本专利技术微流控装置使用时的系统控制示意图。图3为本专利技术微流控装置检测的耳聋基因的实验结果，其中图3(a)为微阵列芯片探针排布图，图3(b)为完成操作后采集的图像。图中各标记如下：1微流控芯片、11样品池、111盖子、112气孔、113疏水透气膜、12杂交试剂池、13接头装置、14支撑平台、15混合池、2核酸扩增反应平台、21扩增反应管、22硅胶软管、23金属板、3微阵列检测平台、31杂交检测室、32流体入口、33流体入口、34流体出口、40阀结构、51通孔Ⅰ、52通孔Ⅱ、53通孔Ⅲ。具体实施方式下面结合附图对本专利技术做进一步说明，但本专利技术并不局限于以下实施例。如图1所示，本专利技术提供的微流控装置包括微流控芯片1、核酸扩增反应平台2和微阵列检测平台3。微流控芯片1上设有2个样品池11、1个杂交试剂池12和1个混本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种集核酸扩增和微阵列检测于一体的微流控装置，其特征在于：所述微流控装置包括微流控芯片、扩增反应管和杂交检测室；所述微流控芯片上设有若干个样品池、若干个杂交试剂池和若干个混合池，所述样品池和所述杂交试剂池均通过盖子进行密封；所述扩增反应管的数量与所述样品池相同，所述扩增反应管设于所述微流控芯片的上部，所述扩增反应管的一端通过接头装置和设于所述微流控芯片内的流体通道Ⅰ相连接，且所述流体通道Ⅰ和所述样品池相连通，另一端通过所述接头装置和设于所述微流控芯片内的流体通道Ⅱ相连接，且所述流体通道Ⅱ与所述混合池相连通；所述混合池的顶部设有一通孔Ⅰ；所述杂交检测室设于所述微流控芯片内，所述杂交检测室包括2个流体入口和1个流体出口，一个所述流体入口通过设于所述微流控芯片内的流体通道Ⅲ与设于所述微流控芯片上的一通孔Ⅱ相连通，另一个所述流体入口通过设于所述微流控芯片内的流体通道Ⅳ与所述混合池相连通；所述流体出口通过设于所述微流控芯片上的流体通道Ⅴ与设于所述微流控芯片上的一通孔Ⅲ相连通；所述杂交试剂池通过设于所述微流控芯片内的流体通道Ⅵ与所述混合池相连通。

【技术特征摘要】
2014.03.31 CN 20141012651561.一种集核酸扩增和微阵列检测于一体的微流控装置，其特征在于：所述微流控装置包括微流控芯片、扩增反应管和杂交检测室；所述微流控芯片上设有若干个样品池、若干个杂交试剂池和若干个混合池，所述样品池和所述杂交试剂池均通过盖子进行密封；所述盖子上设有一气孔，所述气孔靠近所述样品池和所述杂交试剂池一侧贴附有一疏水透气膜；所述扩增反应管的数量与所述样品池相同，所述扩增反应管设于所述微流控芯片的上部，所述扩增反应管的一端通过接头装置和设于所述微流控芯片内的流体通道Ⅰ相连接，且所述流体通道Ⅰ和所述样品池相连通，另一端通过所述接头装置和设于所述微流控芯片内的流体通道Ⅱ相连接，且所述流体通道Ⅱ与所述混合池相连通；所述混合池的顶部设有一通孔Ⅰ，与外围流路的泵相连接，通过所述泵的往复运动使核酸扩增后的产物与杂交试剂充分混合；所述接头装置为套管接头；所述扩增反应管通过硅胶软管与所述接头装置相连接，所述硅胶软管的内径比所述接...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘燕，张国豪，朱疆，冯政德，郭红菊，高健，邢婉丽，程京，
申请(专利权)人：博奥生物集团有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：北京;11