一种核酸扩增装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种核酸扩增装置及方法，该核酸扩增装置包括温控部件、挤压部件和反应部件。以柔性微流控芯片作为反应部件，其设有封闭环形通道，并在通道上间隔设置多个反应腔；温控部件和挤压部件分别设置于所述反应部件的相对两侧；挤压部件包括多个挤压件，通过挤压可将对应反应腔中的液体挤压至相邻反应腔，从而实现了液体试剂在不同腔体间的循环移动。在上述技术方案中，温区位置固定，液体试剂在不同温区间循环流动，对应温区可提前提供相应的温度条件，从而避免了因加热装置升降温过程带来的耗时问题。该核酸扩增装置具有传热快、体积小、成本低的优点。应用该装置进行核酸扩增，可显著减少核酸扩增所需的时间。

【技术实现步骤摘要】
一种核酸扩增装置及方法
本专利技术涉及聚合酶链式反应实验设备
，具体涉及一种核酸扩增装置及方法。
技术介绍
聚合酶链式反应简称PCR(PolymeraseChainReaction)，以PCR为代表的核酸扩增和检测是目前体外诊断发展最快的一个领域。为了实现目标分子的检测，需要对其进行扩增以实现足够的检测信号。常规的分子扩增过程包括变性、退火、延伸三个阶段，每个阶段对应温度在50-95℃，且时间各不相同，扩增需要重复上述循环20-50次之间。液体反应体系在达到设定温度时，1s内就能够实现变性、退火或者延伸过程，决定反应总时长的不是反应过程，而是设备的升降温速率，目前商业化PCR仪多以帕尔贴作为升降温元器件，升降温平均速度多数在2-5℃/s，因此分子扩增目前通常耗时30-90min。为了缩短扩增时间，专利文献CN102768203A公开了一种面向空间的微型圆柱式微流控PCR实时荧光检测系统，该系统采用连续流PCR方式，通过固定温区和样本流动的方式，避免了加热装置的升降温过程，极大的缩短了扩增时间。为了达到检测要求，样本量通常在5-20微升，然而，该方案采用毛细管作为液体样本载体，由于毛细管直径较小，容纳液体体积有限，因此需要将液体样本连续注入毛细管，涉及到流体驱动设备，成本高、体积大。此外毛细管具有一定的硬度，难以实现和加热元器件紧密贴合，影响传热速度。此外，为避免交叉污染，每次反应均需要更换耗材，毛细管成本高昂，因此上述方案不适合作为商业化产品。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术的目的在于提供一种核酸扩增装置及方法，该核酸装置采用柔性微流控芯片作为样本载体，在温区固定的情况下，通过挤压柔性微流控芯片实现液体样本的循环移动，具有热传递速度快、体积小、成本低的优点。为此，本专利技术的第一方面提供了一种核酸扩增装置，包括：反应部件、温控部件和挤压部件；所述反应部件为柔性微流控芯片，其包括芯片主体，所述芯片主体设有通道和多个反应腔，所述通道为封闭环形，所述反应腔间隔设置于所述通道上；所述温控部件和所述挤压部件分别设置于所述反应部件的相对两侧；所述挤压部件包括多个与所述反应腔对应设置的挤压件，所述挤压件能够将对应反应腔中的液体挤压至相邻反应腔。进一步，所述柔性微流控芯片为筒形，所述通道同心设置于筒形柔性微流控芯片。进一步，所述筒形柔性微流控芯片的径向截面为圆形或多边形。多边形可以为n边形，n等于所述反应腔的数量，且每条边上设置一个反应腔；优选地，所述n边形的邻边夹角为圆角；进一步优选地，所述n等于3。进一步，所述芯片主体还设有加样口，所述加样口与所述通道或所述反应腔相连通。进一步，所述加样口在加样完成后密封。进一步，所述密封方式为通过机械挤压、胶粘、超声焊接或激光封合中的一种或两种以上组合的方式进行密封。进一步，所述芯片主体还设有可破坏封口，所述可破坏封口设于相邻反应腔之间的通道；进一步，所述可破坏封口可通过挤压被破坏，且被破坏后不影响通道内流体的流动。进一步，所述柔性微流控芯片的侧壁厚度为1-20mm，优选为1-5mm。进一步，所述反应腔和/或所述通道的内壁经镀层处理，所述镀层可减少核酸的吸收和/或增强所述芯片主体的机械强度或弹性模量。进一步，所述镀层处理为硅烷化处理，经硅烷化处理后可显著减少芯片材料对核酸的吸附。在具体的实施方式中，所述硅烷化处理可选用微流控芯片加工领域常用的硅烷化试剂，例如二甲基二氯硅烷。进一步，所述反应腔的形状为两头小中间大的纺锤形，所述反应腔的两头与所述通道相连通。进一步，所述反应腔的容积为1-100μL，优选为2-20μL。进一步，所述反应腔的数量为大于等于3个，优选为3个，对应于聚合酶链式反应中的三个反应阶段：高温变性、退火、延伸。进一步，所述反应腔的深度大于等于所述通道的深度，所述通道的深度为0.2-10mm，优选为0.2-2mm。进一步，所述通道的宽度为0.1-2mm，优选为0.1-0.5mm。进一步，所述温控部件包括多个与所述反应腔对应设置的加热件。进一步，所述温控部件还包括隔热件，所述隔热件设于相邻的加热件之间。进一步，所述加热件为恒温加热件。进一步，所述加热件为贴片式加热薄膜、帕尔贴或加热棒。在优选的实施方式中，所述温控部件的形状为柱体，其紧密贴合地容纳于所述筒形柔性微流控芯片的中空部，所述加热件和隔热件沿柱体周向间隔分布。进一步，所述隔热件将所述温控部件均分为若干扇形柱。进一步，所述挤压部件中的每个挤压件可分别在控制程序下实现运动。进一步，所述柔性微流控芯片的材料选自PE、PET、PC、PP、PS、PDMS、树脂玻璃、聚合物纤维中的一种或两种以上的混合材料。所述柔性微流控芯片具有两层或三层以上结构，其加工方式可选自热压、吸塑、吹塑等常见软质塑料制品的加工方式。本专利技术的第二方面，提供一种利用所述核酸扩增装置进行核酸扩增的方法，包括：使所述温控部件为各所述反应腔提供温度条件；通过改变挤压件位置，使试剂在依次相邻的反应腔中依次分别进行变性反应、退火反应、延伸反应；重复上述步骤20-35次；所述改变挤压件位置的具体步骤包括：使目标反应腔对应的挤压件为非挤压位，其余挤压件为挤压位，从而使试剂容纳于目标反应腔。进一步，在首次变性反应之前还包括预变性反应。进一步，在末次延伸反应之后还包括终延伸反应。进一步，当所述反应腔内含有预置试剂，和/或所述芯片主体还设有可破坏封口时，在首次变性反应之前还包括：通过交替改变所述挤压件的位置状态，使所述预置试剂与反应试剂混合均匀，和/或使可破坏封口被破坏。进一步，所述预置试剂为DNA聚合酶、缓冲溶液、dNTPs中的一种或多种。在具体的实施方式中，所述核酸扩增装置含有3个反应腔，所述核酸扩增的方法包括以下步骤：(1)变性反应：使第一挤压件为非挤压位，其余挤压件为挤压位，从而使试剂容纳于第一反应腔，所述试剂在第一加热件提供的温度下进行变性反应；(2)退火反应：变性反应完成后，使第二挤压件变更为非挤压位，其余挤压件为挤压位，从而使所述试剂转移至第二反应腔，所述试剂在第二加热件提供的温度下进行退火反应；(3)延伸反应：退火反应完成后，使第三挤压件变更为非挤压位，其余挤压件为挤压位，从而使所述试剂转移至第三反应腔，所述试剂在第三加热件提供的温度下进行延伸反应；(4)重复步骤(1)-(3)，重复次数为20-35次。进一步，步骤(2)之前，还包括以下步骤：预变性反应：同步骤(2)，反应时间可与步骤(2)不同。进一步，步骤(5)之后，还包括以下步骤：终延伸反应：同步骤(4)，反应时间可与步骤(4)不同。与现有技术相比，本专利技术的技术方案具有以下优势：本专利技术采用柔性微流控芯片代替毛细管，柔性微流控芯片可更紧密地贴合于加热件表面本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核酸扩增装置，其特征在于，包括反应部件、温控部件和挤压部件；/n所述反应部件为柔性微流控芯片，其包括芯片主体，所述芯片主体设有通道和多个反应腔，所述通道为封闭环形，所述反应腔间隔设置于所述通道上；/n所述温控部件和所述挤压部件分别设置于所述反应部件的相对两侧；/n所述挤压部件包括多个与所述反应腔对应设置的挤压件，所述挤压件能够将对应反应腔中的液体挤压至相邻反应腔。/n

【技术特征摘要】
1.一种核酸扩增装置，其特征在于，包括反应部件、温控部件和挤压部件；
所述反应部件为柔性微流控芯片，其包括芯片主体，所述芯片主体设有通道和多个反应腔，所述通道为封闭环形，所述反应腔间隔设置于所述通道上；
所述温控部件和所述挤压部件分别设置于所述反应部件的相对两侧；
所述挤压部件包括多个与所述反应腔对应设置的挤压件，所述挤压件能够将对应反应腔中的液体挤压至相邻反应腔。


2.如权利要求1所述的核酸扩增装置，其特征在于，所述柔性微流控芯片为筒形，所述通道同心设置于筒形柔性微流控芯片；
所述筒形柔性微流控芯片的径向截面为圆形或多边形。


3.如权利要求1或2所述的核酸扩增装置，其特征在于，所述芯片主体还设有加样口，所述加样口与所述通道或所述反应腔相连通，和/或，
所述芯片主体还设有可破坏封口，所述可破坏封口设于相邻反应腔之间的通道。


4.如权利要求1或2所述的核酸扩增装置，其特征在于，所述反应腔和/或所述通道的内壁经镀层处理；和/或，
所述反应腔的数量为大于等于3个；和/或，
所述反应腔的形状为两头小中间大的纺锤形，所述反应腔的两头与所述通道相连通；和/或，
所述反应腔的容积为1-100μL。


5.如权利要求1或2所述的核酸扩增装置，其特征在于，所述柔性微流控芯片的侧壁厚度为1-20mm；和/或，
所述反应腔的深度大于等于所述通道的深度，所述通道的深度为0.2...

【专利技术属性】
技术研发人员：顾志鹏，李达，周侗，潘林伟，王伟，刘仁源，
申请(专利权)人：东莞市东阳光诊断产品有限公司，
类型：发明
国别省市：广东;44