一种多通道实时荧光定量PCR微流控芯片系统技术方案

一种多通道实时荧光定量PCR微流控芯片系统，结构片包括多个独立反应腔，反应腔可存储针对不同检测靶标的固态反应试剂。辅助进样模块包括进样柱和进样对接模块，既能够实现一对多分时进样，又能够在反应过程中封闭芯片进样孔。配套检测装置包括温度控制与荧光检测两大模块，两者在结构整合与功能实现上相互配合，其中，温控模块采用内模PID控制算法，能够对微流控芯片实施高精度双面温控加热；荧光检测模块采用光纤检测模式，能够对微流控芯片中的多个独立反应腔实施双波长荧光采集。借助该多通道实时荧光定量PCR微流控芯片系统，既可以对单个相同样品进行多靶标同时检测，也可以对多个不同样品实施并行检测，提高疾病检测效率。

A multi-channel real-time quantitative PCR microfluidic chip system

A multi-channel real-time fluorescent quantitative PCR microfluidic chip system comprises a plurality of independent reaction chambers, wherein the reaction chamber can store solid reaction reagents for different detection targets. The auxiliary injection module includes a sample injection column and a sample docking module, which can realize one to many time-sharing sampling, and also block the chip sampling hole in the reaction process. Matching detection device comprises a temperature control and fluorescence detection of two modules, both in structure and function realization on integration with each other, wherein, the temperature control module using internal model PID control algorithm can implement high precision double temperature control heating of the microfluidic chip; fluorescence detection module uses optical fiber detection mode, to implement the dual wavelength fluorescence collection of multiple independent reaction cavity in microfluidic chip. Using real-time fluorescence quantitative PCR the multi-channel microfluidic chip system, which can be the same for a single sample of multi target detection at the same time, can also implement parallel detection of multiple samples, improve the efficiency of detection of disease.

【技术实现步骤摘要】
一种多通道实时荧光定量PCR微流控芯片系统
本专利技术涉及微流控芯片和生命医学检测领域，尤其涉及一种多通道实时荧光定量PCR微流控芯片系统。
技术介绍
PCR(polymerasechainreaction)技术，即聚合酶链式反应，通过对检测模板进行快速高效的扩增复制，达到基因分析的目的。PCR技术是分子诊断的重要基础，作为一种灵敏度高、特异性好的检测方法，广泛应用于生命科学、医学诊断、食品安全、检验检疫等诸多领域。荧光定量PCR技术通过对与扩增产物浓度相关的荧光信号进行实时检测，实现了对原始检测模板浓度的定量分析，一方面既降低了传统凝胶电泳带来的假阳性风险，缩短了检测总时间，另一方面也通过定量检测，提高了诊断分析的准确度。随着微流控芯片技术的不断进步，基于微流控芯片的荧光定量PCR系统也日益受到大家的关注。通过微流控芯片上集成的微型化PCR反应腔，可以有效减少PCR反应试剂体积，降低检测成本，而且，由于微流控PCR芯片能够获取快速的升降温速率，因此，总检测时间也能够被大大缩短。尤其是，基于微流控芯片的一体化微流体网络结构，集成多个允许同时反应的PCR反应腔，则能够实现并行检测，进一本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多通道实时荧光定量PCR微流控芯片系统，其特征在于：该系统包括微流控芯片(1)及配套的检测装置(2)；微流控芯片(1)包括盖片(a)、结构片(b)、底片(c)、进样柱(d)和进样对接模块(e)；上盖片(a)上设有注样孔(a1)和气孔(a2)，结构片(b)中设有流体沟道(b1)、反应腔(b2)和固定台(b3)，各个反应腔(b2)并列布置在结构片(b)的中间，流体沟道(b1)设置在结构片(b)的端部，固定台(b3)设置在结构片(b)的一侧；盖片(a)与底片(c)分别封闭结构片(b)的上表面和下表面，使封闭结构片(b)构成一个封闭式的芯片反应器；进样柱(d)为阶梯状，进样柱(d)包括前置进样孔(...

【技术特征摘要】
1.一种多通道实时荧光定量PCR微流控芯片系统，其特征在于：该系统包括微流控芯片(1)及配套的检测装置(2)；微流控芯片(1)包括盖片(a)、结构片(b)、底片(c)、进样柱(d)和进样对接模块(e)；上盖片(a)上设有注样孔(a1)和气孔(a2)，结构片(b)中设有流体沟道(b1)、反应腔(b2)和固定台(b3)，各个反应腔(b2)并列布置在结构片(b)的中间，流体沟道(b1)设置在结构片(b)的端部，固定台(b3)设置在结构片(b)的一侧；盖片(a)与底片(c)分别封闭结构片(b)的上表面和下表面，使封闭结构片(b)构成一个封闭式的芯片反应器；进样柱(d)为阶梯状，进样柱(d)包括前置进样孔(d1)、进样选择通道(d2)、气孔选择通道(d3)、按压限位台(d4)和密封斜凸(d5)，气孔选择通道(d3)为L形，前置进样孔(d1)与进样选择通道(d2)连接后组成L形，密封斜凸(d5)设置在进样柱(d)的阶梯连接处，按压限位台(d4)设置在进样柱(d)的底部，气孔选择通道(d3)的进口和前置进样孔(d1)设置在进样柱(d)的上表面；进样对接模块(e)包括进样柱嵌槽(e1)、注样分选通道(e2)、气孔分选通道(e3)、按压限位槽(e4)和密封斜面(e5)，进样柱嵌槽(e1)设置在进样对接模块(e)的中间，按压限位槽(e4)设置在进样柱嵌槽(e1)的底部，气孔分选通道(e3)、注样分选通道(e2)沿上下位置顺次设置在进样柱嵌槽(e1)的侧面，密封斜面(e5)设置在进样柱嵌槽(e1)的顶部；上盖片(a)与进样对接模块(e)对接，使注样孔(a1)和气孔(a2)分别与注样分选通道(e2)和气孔分选通道(e3)对接；进样柱(d)插在进样对接模块(e)的进样柱嵌槽(e1)中，通过旋转进样柱(d)，使进样选择通道(d2)和气孔选择通道(d3)同时对接不同的注样分选通道(e2)和气孔分选通道(e3)，构成完整的注样通道和气体流通通道；旋转进样柱(d)，达到分时一对多注样的目的，同时，当进样柱(d)旋转到适当角度时，按压限位台(d4)与按压限位槽(e4)相互配合，使进样柱(d)能够被按压，按压后密封斜凸(d5)和密封斜面(e5)的紧密配合，起到在反应过程中密封微流控芯片(1)，隔离各个反应腔(b2)；所述微流控芯片(1)有多组独立的反应腔(b2)，允许检测的微流控芯片反应腔(b2)的体积范围为25μL-100μL，内部能预先保存不同的固态PCR反应试剂，既能够对单个相同样品进行多靶标同时检测，也能够对多个不同样品实施并行检测；反应腔(b2)在检测装置中竖直加热，使反应过程产生的气泡上浮到反应腔顶部，克服气泡对荧光检测的干扰，确保荧光检测的稳定性和可靠性；进样对接模块(e)中，对注样孔与气孔实施一体化统一控制，通过对不同工作位置的分时切换操作，实现微流控芯片中各个反应腔的扩增模板样品注入，同时，采用旋转和按压的方式实现PCR扩增反应时，各个独立反应腔的完全封闭，避免交叉污染；检测装置(2)包括温度控制和荧光检测两大功能模块，具体包括半导体制冷片(f)、导热铝板(g)和光纤(h)；温度控制模块采用四片半导体制冷片(f)对微流控芯片实现双面加热，单侧各包括两片半导体制冷片(f)，且两片半导体制冷片(f)之间留有一个一定宽带的间隙；每片半导体制冷片(f)的加热面均贴在导热铝板(g)上，导热铝板(g)在间隙处凸起，并在该凸起上设置多个光纤斜孔g1，用于插入光纤(h)；荧光检测采用透射方法，一侧光纤激发，另一侧接收，两侧的光纤(h)呈90度夹角；两侧的光纤(h)形成多组独立的荧光激发和接收通道，实现了多通道并行检测。2.根据权利要求1所述的一种多通道实时荧光定量PCR微流控芯片系统，其特征在于：温控装置采用内模PID控制。3.根据权利要求2所述的一种多通道实时荧光定量PCR微流控芯片系统，其特征在于：PID控制系统包括被控对象，检测模块，主控模块，PID控制器和执行器，五大部分节节串联构成闭合控制回路，检测模块采集被控对象的被控参数值传递给主控模块，主控模块将人为设定的目标参数值与采集的被控参数值处理后传给PID控制器，PID控制器通过控制算法计算出控制参数后，通过执行器控制被控对象，使被控参数朝着目标参数方向变化，达成控制目的；PID控制器需要进行参数整定，通过调整PID控制器参数，可使上述控制回路的动态特性满足目标要求，达到理想的控制目标；IMC-PID简化了PID参数整定方法，使PID参数整定较传统方法简单，使温控系统更易获得理想的升降温速率与温度控制精度，进一步提高了PCR扩增反应效率。4.根据权利要求1所述的一种多通道实时荧光定量PCR微流控芯片系统，其特征在于：将微流控芯片(1)水平放置，将进样柱(d)插入进样对接模块(e)上的进样柱嵌槽(e1)，旋转进样柱(d)，使进样选择通道(d2)、气孔选择通道(d3)旋转到指定位置，与某一通道的注样分选通道(e2)和气孔分选通道(e3)对接，使该通道的注样孔(a1)和气孔(a2)，均与外界环境导通，此时，进样柱的侧壁会将未被选择通道的注样分选通道(e2)和气孔分选通道(e3)暂时封闭，注样时液体不会流入其他通道，这时使用移液枪向进样柱(d)上的前置注样孔(d1)加入已提取的DNA样本，样本通过上述结构的注样通道，分别经过进样选择通道(d2)、被选择通道的注样分选通道(e2)、注样孔(a1)、流体沟道(b1)，到达反应腔(b2)，排出的空气顺序经过气孔(a2)、气孔分选通道(e3)和气孔选择通道(...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱宪波，郭琦，
申请(专利权)人：北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11