一种芯片式核酸扩增装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种芯片式核酸扩增装置，包括：机箱；样品台，设置在机箱顶部；加热单元，包括至少三个恒温加热块和至少三个温控器，每个恒温加热块由独立的温控器控制；机械控制单元，包括水平导杆、垂直导轨和驱动电机，每个恒温加热块可在驱动电机的驱动下沿水平导杆进行水平运动，水平导杆可在驱动电机的驱动下沿垂直导轨进行垂直运动，使得每个恒温加热块均能在驱动电机的驱动下移动到样品台下方对样品台加热；控制单元，与温控器和驱动电机电连接，根据控制程序控制每个恒温加热块的加热温度、位置移动以及每个恒温加热块对样品台的加热时间。本发明专利技术的装置结构简单，不需要升降温程序，减少核酸扩增的反应时间和样品的消耗量。量。量。

【技术实现步骤摘要】
一种芯片式核酸扩增装置


[0001]本专利技术涉及核酸扩增
，尤其涉及一种芯片式核酸扩增装置。

技术介绍

[0002]核酸是所有形式的生命体存在的基础，包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)。目前，核酸体外扩增及检测技术是基因克隆、基因分型、基因诊断和核酸测序等生物及医学领域的基础，发挥着相当重要的作用。核酸扩增技术可以大致分为变温扩增技术(常见的为PCR技术)和等温扩增技术(常见的为滚环扩增技术)。
[0003]核酸扩增仪(PCR仪)是一种温度控制仪，其中变温扩增技术所使用的温度控制仪还需满足热循环的要求，一般PCR仪根据PCR技术的原理，将温度设定为三个区间，分别是双链DNA变性即双链解链(90℃
‑
96℃)、引物与模板DNA复性即退火(25℃
‑
65℃)和引物延伸(70℃
‑
75℃)，进行循环多次的升降温，但由于温差大会造成能源浪费，同时升降温时间过长会造成总体反应时间增加。
[0004]等温扩增技术是在恒定温度下操作的一种核酸扩增技术，有很高的灵敏度和特异性，与PCR技术相比，等温扩增技术在仪器上具有极大的优势，不需要使用复杂、昂贵的仪器，反应时间也明显缩短。核酸等温扩增技术由于可以满足快速、准确、低成本、操作简单等要求而有着广阔的应用前景，一般PCR仪都可进行等温扩增。
[0005]公开号为CN2464731Y的中国专利文献公开了一种圆柱型PCR扩增装置，由缠绕于圆截面柱心上的n匝毛细管、加热单元、流速控制单元和与加热单元相连的温度控制单元构成，加热单元由m块或m对相互独立的弧形恒温块组成闭合圆。但是该技术的圆柱型设计所需的毛细管的长度较长，样品的消耗量较大，而且该系统只能够作为毛细管PCR反应器，对于平板微流控芯片系统并不适用。
[0006]公开号为CN106434280A的中国专利文献也公开了一种圆柱型PCR扩增装置，以水为传热液体，通过加热水来控制不同温区的温度，采用步进电机控制圆盘控温模块旋转来实现对微流控芯片的加热，以及在不同温度之间进行切换。该装置系统由步进电机加上液体传热等，结构比较复杂。其实液滴体积小，金属加热块足够满足其热量需求，而且其技术细节描述不够详细准确，也缺少实际应用的数据，因此很难判断其实用性。

技术实现思路

[0007]本专利技术提供一种芯片式核酸扩增装置，该装置结构简单，不需要升降温程序，减少核酸扩增的反应时间和样品的消耗量，同时可以应用于传统PCR和等温扩增等核酸扩增反应。
[0008]本专利技术的技术方案如下：
[0009]一种芯片式核酸扩增装置，包括：
[0010]机箱；
[0011]样品台，设置在机箱顶部，用于承载芯片液滴反应器；
[0012]加热单元，包括至少三个恒温加热块和至少三个温控器，每个恒温加热块由独立的温控器控制；
[0013]机械控制单元，包括水平导杆、垂直导轨和驱动电机，每个恒温加热块可在驱动电机的驱动下沿水平导杆进行水平运动，水平导杆可在驱动电机的驱动下沿垂直导轨进行垂直运动，使得每个恒温加热块均能在驱动电机的驱动下移动到样品台下方对样品台加热；
[0014]控制单元，与温控器和驱动电机电连接，根据控制程序控制每个恒温加热块的加热温度、位置移动以及每个恒温加热块对样品台的加热时间。
[0015]使用本专利技术的芯片式核酸扩增装置进行核酸扩增时，将芯片液滴反应器置于样品台上固定，控制单元根据相应的控制程序控制恒温加热块的温度以位置移动，从而对样品台上的芯片液滴反应器执行特定的加热反应程序以进行核酸扩增。
[0016]所述的芯片式核酸扩增装置还包括控制面板，通过控制面板向控制单元输入控制程序。
[0017]每个恒温加热块的温度均能被单独温控调节至核酸扩增变性/退火/延伸温度区的温度。
[0018]恒温加热块的尺寸不做特殊要求，保证恒温加热块可以加热整个样品台即可。
[0019]所述的恒温加热块为金属材质(如铜、铝等)，内部嵌有电热丝和温度传感器；所述的温度传感器检测恒温加热块的温度并传输给温控器，温控器根据温度传感器的检测值来控制电热丝的通电或断电。对样品台进行加热时，恒温加热块紧贴样品台底部。
[0020]所述的机箱的侧壁开设有出风口和电源开关。
[0021]所述的样品台为金属薄板或硅片。
[0022]所述的芯片液滴反应器为表面设有亲水点阵列的二氧化硅单晶硅片，亲水点阵列的外周设有围堰。
[0023]本专利技术的恒温加热块独立控温，当恒温加热块的温度一致时，可以进行等温扩增反应；当三个恒温加热块的温度分别调节为变性、退火和延伸温度时，本专利技术的核酸扩增装置可进行三步法和两步法PCR反应。
[0024]与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：
[0025](1)采用多个恒温加热块分别对样品台进行加热控温，省去了升降温过程，可缩短反应时间；
[0026](2)每个恒温加热块进行恒温控制，提高了反应温度的精度；
[0027](3)样品台热容小，导热系数高，能够有效提高芯片微反应器的传热效率，加速反应进行。样品的消耗量减少，从而节约了时间、人力和资源成本。
附图说明
[0028]图1为本专利技术芯片式核酸扩增装置的一种实施方式的结构示意图；
[0029]图2为图1的俯视图；
[0030]图3为本专利技术芯片式核酸扩增装置的一种实施方式的内部结构示意图；
[0031]图4为实施例中所用芯片液滴反应器的示意图；
[0032]图5为应用例1中核酸等温扩增反应的产物的凝胶电泳图；
[0033]图6为应用例2中PCR扩增反应产物的凝胶电泳图。
具体实施方式
[0034]下面结合附图和实施例对本专利技术作进一步详细描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本专利技术的理解，而对其不起任何限定作用。
[0035]如图1
‑
3所示，芯片式核酸扩增装置包括机箱1及设置在机箱1顶部的样品台2，样品台2用于承载如图4所示的芯片液滴反应器。
[0036]机箱1侧面设有控制面板3、出风口4和电源开关5。
[0037]机箱1内部设有3个恒温加热块6，每个恒温加热块6由独立的温控器控制。机箱1内还设有机械控制单元，机械控制单元包括水平导杆7、垂直导轨8以及驱动电机，3个恒温加热块6在驱动电机的驱动下可以沿水平导杆7进行水平运动，水平导杆7在驱动电机的驱动下可以沿垂直导轨8进行上下运动，3个恒温加热块6均能在驱动电机的带动下移动到样品台2下方加热样品台2。恒温加热块6移动到样品台2下方对样品台2进行加热时，恒温加热块6与样品台2紧密接触。为了使样品台2加热均匀，恒温加热块6的截面大于样品台2，以保证恒温加热块6可以加热整个样品台2。
[0038]机箱1内还设有控制单元，可以通过控制面板3向控制单元输入控制程序，控制单元可以根据相应的控制程序来控制每个恒温加热块6的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种芯片式核酸扩增装置，其特征在于，包括：机箱；样品台，设置在机箱顶部，用于承载芯片液滴反应器；加热单元，包括至少三个恒温加热块和至少三个温控器，每个恒温加热块由独立的温控器控制；机械控制单元，包括水平导杆、垂直导轨和驱动电机，每个恒温加热块可在驱动电机的驱动下沿水平导杆进行水平运动，水平导杆可在驱动电机的驱动下沿垂直导轨进行垂直运动，使得每个恒温加热块均能在驱动电机的驱动下移动到样品台下方对样品台加热；控制单元，与温控器和驱动电机电连接，根据控制程序控制每个恒温加热块的加热温度、位置移动以及每个恒温加热块对样品台的加热时间。2.根据权利要求1所述的芯片式核酸扩增装置，其特征在于，所述的芯片式核酸扩增装置还包括控制面板，通过控制面板向控制单元输入控制程序。3.根据权利要求1所述的芯片式核酸扩增装置，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：姚波，孙丹阳，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：