一种基于微孔阵列芯片的数字PCR扩增装置及其使用方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种基于微孔阵列芯片的数字PCR扩增装置及使用方法。装置包括上层的密封盖、中层的微孔阵列、和下层的生化传感器芯片。使用时，注入微孔中的待测液体接触孔内下方的传感器，且不同微孔中的液体被密封盖密封而相互隔离。本发明专利技术可以将PCR反应分隔在上万个微小单元，微孔内进行单分子样本的PCR扩展反应，通过检测PCR过程中释放出的氢离子、磷酸根离子或焦磷酸根离子的浓度变化来检测阳性反应单元的数量，进而准确对DNA样品进行定量。本发明专利技术采用高度集成的半导体芯片来完成数字PCR的检测，不仅将反应体系大幅缩小，仪器小型化，并克服了对荧光激发和检测装置的依赖，且避免了荧光染料或荧光探针的使用，大幅降低了数字PCR的仪器及试剂成本。

A digital PCR amplification device based on microporous array chip and its application method

【技术实现步骤摘要】
一种基于微孔阵列芯片的数字PCR扩增装置及其使用方法
本专利技术属于核酸检测领域，尤其涉及一种基于微孔阵列芯片的数字PCR检测方法。
技术介绍
现代生物学研究，特别是医学研究时常涉及对核酸定量分析的需求。比如检测血液中某些游离DNA及其含量，可以指导某些癌症的临床诊断，以及监控癌症的治疗效果。以往的定量主要采取荧光定量PCR进行相对定量，即选取一个表达稳定的基因的转录物作为参照，来评判目的核酸的量的高低。但这种方法易受非目的核酸分子(背景噪音)的干扰，只适用于定性或者低精度检测，无法满足某些含量特别稀少的目标核酸分子的检测。数字PCR(dPCR)则能通过大规模的平行PCR扩增，将微弱的扩增信号从背景噪音中提炼出来，以“终点信号的有或无”来统计被扩增的分子的个数。到目前为止，已经发展出了各式各样的dPCR装置，主要有孔板式和液滴式。孔板式dPCR就是在足够数量的同尺寸微孔阵列排布的平板上离散化核酸分子，实现数字化扩增。例如：ThermoFisher公司推出的QuantStudioTM3DdPCR系统就是采用这种方式。它在一块10m本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于微孔阵列芯片的数字PCR扩增装置，其特征在于：包括微孔阵列芯片本体，所述微孔阵列芯片本体包括密封盖、微孔阵列以及生化传感器，所述密封盖置于所述微孔阵列上方，用于密封微孔阵列的微孔并使各个微孔之间相互隔离，所述生化传感器置于微孔底部，所述密封盖或生化传感器上设有用于向微孔内溶液提供电压的电极。/n

【技术特征摘要】
1.一种基于微孔阵列芯片的数字PCR扩增装置，其特征在于：包括微孔阵列芯片本体，所述微孔阵列芯片本体包括密封盖、微孔阵列以及生化传感器，所述密封盖置于所述微孔阵列上方，用于密封微孔阵列的微孔并使各个微孔之间相互隔离，所述生化传感器置于微孔底部，所述密封盖或生化传感器上设有用于向微孔内溶液提供电压的电极。


2.根据权利要求1所述的基于微孔阵列芯片的数字PCR扩增装置，其特征在于：所述微孔阵列中含有0.1万~1000万个微孔，每个微孔的容积为1fL~10pL。


3.根据权利要求1所述的基于微孔阵列芯片的数字PCR扩增装置，其特征在于：所述生化传感器的表面涂有氢离子敏感材料、磷酸根离子或焦磷酸根离子敏感材料。


4.根据权利要求3所述的基于微孔阵列芯片的数字PCR扩增装置，其特征在于：所述氢离子敏感材料为SiO2、Al2O3、HfO2、TiO2、Ta2O5、(3-氨丙基)三乙氧基硅烷、三乙氧基硅基十一醛中的一种或多种叠层。


5.根据权利要求3所述的基于微孔阵列芯片的数字PCR扩增装置，其特征在于：所述磷酸根离子或焦磷酸根离子敏感材料为磷酸离子有机膜ISM或分子探针。


6.根据权利要求1所述的基于微孔阵列芯片的数字PCR扩增装置，其特征在于：所述生化传感器为离子敏感场效应晶体管，纳米线、石墨烯或二硫化钼晶体管传感器中的一种，或微型电化学传感器。


7.根据权利要求1所述的基于微孔阵列芯片的数字PCR扩增装置，其特征在于：还包括一读取装置，用于和计算机电气连接实现微孔阵列芯片本体PCR扩增后微孔内生化传感器电信号的读取。


8.根据权利要求7所述的基于微孔阵列芯片的数字PCR扩增装置，其特征在于：所述读取装置包括底座和上盖，所述底座内设有用于容纳微孔阵列芯片本体的凹槽，所述上盖的一侧边缘铰接在所述底座边缘处，所述底座内设有与微孔阵列芯片本体的生化传感器引脚pad形成电气连接的探针，所述底座下方设有电路板，用于连接探针，从而实现对微孔阵列芯片本体的供电及生化传感器电信号的数据读取；
所述电路板包括数据采集模块、ADC芯片和处理器，所述数据采集模块采集微孔底部生化传感器的电信号，由ADC芯片进行模数转换后，输送给处理器进行数字信号处理并计算出扩增后DNA的浓度；所述处理器为FPGA、DSP、或ARM。


9.根据权利要求7所述的基于微孔阵列芯片的数字PCR扩增装置，其特征在于：所述读取装置包括插卡电路板和数据处理电路板；
所述插卡电路板包括用于容纳微孔芯片的容纳仓、置于容纳仓仓口的压盖、用于放大微孔芯片上生化传感器信号的信号放大器芯片以及和数据处理电路板进行通信的插头；
所述数据处理电路板包括插槽、ADC模数转换芯片、微处理器MCU和通信端口，所述插槽与所述插头相配，通过插头与插槽的连接实现插卡电路板与数据处理电路板的通信，...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳耀斐，王晓飞，张志峰，
申请(专利权)人：成都万众壹芯生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川;51