一种往复式多流道PCR芯片及其使用方法和应用技术

本申请涉及生物学、分析化学及医学检测领域，具体而言涉及一种往复式多流道微流控PCR芯片及其使用方法和应用。本申请的往复式多流道微流控PCR芯片包括多个直线型反应流道、位于每个直线型反应流道两端并与各自的直线型反应流道流体连通的气体腔室、布置在所述气体腔室外围的气体腔室控温装置、荧光检测装置；多个直线型反应流道并列布置，每个直线型反应流道包括第一温区、第二温区和荧光检测区，荧光检测区位于第一温区和第二温区之间，反应体系通过在第一温区、荧光检测区和第二温区之间往复移动来完成PCR的多个热循环，荧光检测器配置为与荧光检测区对准，当反应体系经过荧光检测区时荧光检测装置对反应体系进行荧光检测。测。

【技术实现步骤摘要】
一种往复式多流道PCR芯片及其使用方法和应用


[0001]本申请涉及生物学、分析化学及医学检测领域，具体而言涉及一种往复式多流道微流控PCR芯片及其使用方法和应用。

技术介绍

[0002]聚合酶链式反应（PCR）拥有广阔的应用，它能指数级扩增核酸，被应用在生物和医学中，尤其是核酸检测领域。当前核酸检测为了方便快捷，一般使用的是96孔/384孔板的实时荧光PCR，但仪器笨重，功耗很大，很难移动部署，并且需要有专门的PCR洁净实验室和专业人员操作，成本很高。同时，由于PCR需要95℃变性，使得其无法在高原环境直接运行（高原气压低，水的沸点不到95℃）。
[0003]微流控芯片将反应放在流道中进行，解决了易受环境污染的问题，因此有一些片上PCR的方案被提出来。其中较容易实现且成本较低的是专利申请公开号CN 112680341A中公开的弯曲流道型片上PCR方案，该方案由高压气瓶的气压驱动反应液体流过弯曲流道，在95℃温区和60℃温区之间反复经过，以此完成扩增热循环。用较高的气压可以保证整个反应体系有足够的压强，进而可以在高原上直接运行。然而这种方法也有其弊病：(1)需要激发光同时照亮所有循环，摄像头进行成像来拍摄每一个循环的荧光亮度，这需要较复杂的光学系统，增大系统的体积和成本，且需要经常性的校准，使用上较为不便。(2) 难以进行并行检测，难以同时检测多个标志物。(3) 由于温区固定，如果需要做RT
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PCR检测RNA（例如新冠病毒的检测），反转录(RT)步骤通常需要37
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45℃，与PCR温度差异较大，需要在芯片外完成，会增加人工操作步骤；或者增大芯片安排专门的RT区域。(4) 需使用高压气瓶作为耗材，使用上较为麻烦，使用不当有爆裂的风险，可能造成人身损害。

技术实现思路

[0004]为了解决相关技术中存在的问题，本申请提供一种往复式多流道微流控PCR芯片及其使用方法和应用。
[0005]本申请提供的往复式多流道微流控PCR芯片，解决了上述问题，能在温区统一设置的多个直线型短流道内完成多个样品的实时荧光PCR，并且无需额外空间就能支持全自动反转录酶
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聚合酶链反应（RT
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PCR）步骤。可以实现数个甚至上百个流道并行检测。
[0006]第一方面，本申请提供了一种往复式多流道微流控PCR芯片，包括多个直线型反应流道、位于每个直线型反应流道两端并与各自的直线型反应流道流体连通的气体腔室、布置在所述气体腔室外围的气体腔室控温装置、荧光检测装置；每个直线型反应流道上设置有加样口，多个直线型反应流道并列布置，每个直线型反应流道包括第一温区、第二温区和荧光检测区，荧光检测区位于第一温区和第二温区之间，反应体系通过在第一温区、荧光检测区和第二温区之间往复移动来完成PCR的多个热循环，荧光检测装置包括激发光发射器和荧光检测器，荧光检测器配置为与荧光检测区对准，当反应体系经过荧光检测区时荧光检测装置对反应体系进行荧光检测。
[0007]反应体系由两边腔室的气压差驱动，在第一温区、荧光检测区和第二温区之间往复移动。而两边腔室的气压由控温装置所控制的温度来决定。当需要在高原运行时，可同时提高两边气体腔室的温度以增加反应流道中的气压，从而升高沸点至95
°
C以上，保证可以进行正常的变性步骤。
[0008]在一些实施方式中，多个直线型反应流道配置为两层，其中第一层中的每个直线型反应流道的中心轴线与第二层中的每个直线型反应流道的中心轴线在垂直于所述多个直线型反应流道的延伸方向上偏移一定距离。
[0009]在一些实施方式中，两层直线型反应流道之间的间距为0.5~2mm在一些实施方式中，第一层中的每个直线型反应流道的中心轴线与第二层中的每个直线型反应流道的中心轴线偏移直线型反应流道的外直径的长度。
[0010]在一些实施方式中，激发光发射器和所述荧光检测器位于所述直线型反应流道一侧或相对的两侧。
[0011]在一些实施方式中，直线型反应流道的数量为大于2个。
[0012]在一些实施方式中，直线型反应流道的数量为大于10个、大于50个、大于100个、大于150个、大于200个、大于300个、大于400个、大于500个、大于1000个；或2
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100个、2
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1000个、100
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500个、1000
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10000个、10000
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50000个，包括其间的任何值和范围。
[0013]在一些实施方式中，第一温区的温度为50
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72℃，所述第二温区的温度为85
‑
98℃。
[0014]在一些实施方式中，第一温区的温度为50
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72℃、51
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71℃、52
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70℃、53
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69℃、54
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68℃、55
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67℃、56
‑
66℃、57
‑
65℃、58
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64℃、59
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63℃、60
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62℃或61℃，包括其间的任何值和范围。
[0015]在一些实施方式中，第二温区的温度为85
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98℃、86
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97℃、87
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96℃、88
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95℃、89
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94℃、90
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93℃或91
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92℃，包括其间的任何值和范围。
[0016]在一些实施方式中，多个直线型反应流道中的每个还包括第三温区，反应体系通过在第一温区、第二温区和第三温区之间往复移动来完成PCR的多个热循环。
[0017]在一些实施方式中，第三温区的温度为50
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72℃。
[0018]在一些实施方式中，第三温区的温度为50
‑
72℃、51
‑
71℃、52
‑
70℃、53
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69℃、54
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68℃、55
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67℃、56
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66℃、57
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65℃、58
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64℃、59
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63℃、60
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62℃或61℃，包括其间的任何值和范围。
[0019]在一些实施方式中，直线型反应流道的制作材料为选自下列的一种或多种的组合：聚碳酸酯、聚乙烯、环烯烃类共聚物和环烯烃多聚物。
[0020]在一些实施方式中，直线型反应流道的横截面选自圆形或矩形，所述横截面的面积为0.005
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0.15mm2。
[0021]在一些实施方式中，多个直线型反应流道之间的间距为0.5
‑
3mm。
[0022]在一些实施方式中，第一温区的长度和所述第二温区的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种往复式多流道微流控PCR芯片（100），其特征在于：包括多个直线型反应流道（2）、位于每个直线型反应流道两端并与各自的直线型反应流道（2）流体连通的气体腔室（3）、布置在所述气体腔室（3）外围的气体腔室控温装置（4）、荧光检测装置（5）；每个直线型反应流道（2）上设置有加样口（6），所述多个直线型反应流道（2）并列布置，每个直线型反应流道（2）包括第一温区（7）、第二温区（8）和荧光检测区（9），所述荧光检测区（9）位于所述第一温区（7）和所述第二温区（8）之间，反应体系（10）通过在所述第一温区（7）、所述荧光检测区（9）和所述第二温区（8）之间往复移动来完成PCR的多个热循环，所述荧光检测装置（5）包括激发光发射器（11）和荧光检测器（12），所述荧光检测器（12）配置为与所述荧光检测区（9）对准，当所述反应体系（10）经过所述荧光检测区（9）时所述荧光检测装置（5）对所述反应体系（10）进行荧光检测。2.根据权利要求1所述的往复式多流道微流控PCR芯片（100），其特征在于：所述多个直线型反应流道（2）配置为在一层中并列布置。3.根据权利要求1所述的往复式多流道微流控PCR芯片（100），其特征在于：所述多个直线型反应流道（2）配置为两层，其中第一层中的每个直线型反应流道（2）的中心轴线与第二层中的相邻直线型反应流道（2）的中心轴线在垂直于所述多个直线型反应流道的延伸方向上偏移一定距离。4.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的往复式多流道微流控PCR芯片（100），其特征在于：所述激发光发射器（11）和所述荧光检测器（12）位于所述直线型反应流道（2）一侧或相对的两侧。5.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的往复式多流道微流控PCR芯片（100），其特征在于：所述直线型反应流道（2）的数量为大于2个。6.根据权利要求1
‑
3中任一项所述的往复式多流道微流控PCR芯片（100），其特征在于：所述多个直线型反应流道（2）中的每个还包括第三温区（13），反应体系（10）通过在第一温区（7...

【专利技术属性】
技术研发人员：张弓，余卓，
申请(专利权)人：深圳承启生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：