一种宽测量范围的数字PCR芯片、使用方法及制作方法技术

本发明专利技术提供一种宽测量范围的数字PCR芯片、使用方法及制作方法，涉及PCR芯片领域，芯片包括：芯片本体，芯片本体设置有储液孔、通油孔、出液孔、第一腔室区、第二腔室区、第一连通结构以及第二连通结构；第一腔室区设置有多个体积相等的第一腔室；第一连通结构分别与储液孔、通油孔以及第一腔室连通；第二腔室区设置有多个体积相等的第二腔室；第二连通结构分别与第一连通结构、第二腔室以及出液孔连通；第一腔室与第二腔室的体积以及数量均不相等。通过设置有第一腔室区以及第二腔室区，第一腔室区的第一腔室与第二腔室区的第二腔室两者体积、数量不同，能够增大整体的测量范围，有利于提高对未知样本浓度的适应性，令使用更加便捷。捷。捷。

【技术实现步骤摘要】
一种宽测量范围的数字PCR芯片、使用方法及制作方法


[0001]本专利技术涉及PCR芯片
，尤其涉及一种宽测量范围的数字PCR芯片、使用方法及制作方法。

技术介绍

[0002]PCR芯片是一种集成了PCR（聚合酶链式反应）技术的微流控芯片，用于在微尺度上进行PCR反应，实现高通量、快速检测、低成本的PCR分析。与实时定量PCR（qPCR）相比，数字PCR（dPCR）因其在核酸绝对定量方面的优势，在生物医学领域引起了广泛的关注。在数字PCR中，测试样本被分成数万个单独的反应分区，在反应扩增后，通过统计阴性分区和阳性分区数，处理后可以得到原始样本的浓度。数字PCR具有独立于外部参考的高精度DNA定量能力，因此在癌症早期检测、胎儿遗传病诊断等生物医学领域具有广阔的应用前景。
[0003]现有的数字PCR平台可分为两大类：基于液滴的数字PCR（ddPCR）和基于腔室的数字PCR（cdPCR）。通常，ddPCR平台具有更灵活的DNA定量测量范围，因为它们可以实现不同设定数量的分区而不需要大幅改变芯片及分析设备，然而，ddPCR平台通常需要复杂的设备和工作流程，这大大增加了检测的成本，更严重的是，稳定性差的油包水液滴在操作和热循环过程中可能会碰撞和融合，这可能会影响定量结果的准确性，此外，在液滴转移过程中可能会发生交叉污染，这也会影响检测结果的可靠性。与ddPCR平台相比，cdPCR平台通过物理腔室将样品分成相等的体积，避免了操作过程中碰撞引起的液滴融合，并且cdPCR平台采用全封闭芯片，也可避免交叉污染，此外cdPCR可以在荧光显微镜下轻松获得视觉上的核酸扩增结果，这使得测量结果更加直观和有效。
[0004]然而，虽然cdPCR芯片具有避免交叉污染、直观获取测量结果等优点，但是现有的cdPCR芯片的测量范围，即能够可靠地测量样本浓度的范围较窄，在使用过程对未知浓度的样本适应性较差，并且操作复杂，导致使用不便。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供一种宽测量范围的数字PCR芯片、使用方法及制作方法，用以解决现有技术中基于腔室的数字PCR芯片测量范围较窄和操作复杂的缺陷。
[0006]本专利技术提供一种宽测量范围的数字PCR芯片，包括：芯片本体，所述芯片本体设置有储液孔、通油孔、出液孔、第一腔室区、第二腔室区、第一连通结构以及第二连通结构；所述第一腔室区设置有多个体积相等的第一腔室；所述第一连通结构分别与所述储液孔、所述通油孔以及所述第一腔室连通；所述第二腔室区设置有多个体积相等的第二腔室；所述第二连通结构分别与所述第一连通结构、所述第二腔室以及所述出液孔连通；所述第一腔室与所述第二腔室的体积以及数量均不相等。
[0007]根据本专利技术提供的一种宽测量范围的数字PCR芯片，所述芯片本体还设置有进水孔、出水孔以及储水区，所述储水区的竖直投影区域覆盖所述第一腔室区以及所述第二腔室区，所述储水区设置有储水通道，所述储水通道呈连续U型弯曲状，所述储水通道连通所
述进水孔以及所述出水孔。
[0008]根据本专利技术提供的一种宽测量范围的数字PCR芯片，所述芯片本体包括第一基片、第二基片以及第三基片，所述第一腔室、所述第二腔室、所述第一连通结构、所述第二连通结构设置于所述第一基片与所述第二基片之间，所述储水通道设置于所述第二基片与所述第三基片之间，所述储液孔、所述通油孔、所述出液孔、所述进水孔以及所述出水孔均设置于所述第三基片上。
[0009]根据本专利技术提供的一种宽测量范围的数字PCR芯片，所述第一连通结构包括第一分流结构以及至少两条相互平行的第一通道，所述第一通道位于所述第一腔室区，所述第一腔室排列于所述第一通道的两侧并且所述第一腔室与所述第一通道连通，所述储液孔以及所述通油孔均通过所述第一分流结构与全部所述第一通道连通。
[0010]根据本专利技术提供的一种宽测量范围的数字PCR芯片，所述第二连通结构包括第二分流结构、汇流结构以及至少四条相互平行的第二通道，所述第二通道位于所述第二腔室区，所述第二腔室排列于所述第二通道的两侧并且所述第二腔室与所述第二通道连通，所述第一通道通过所述第二分流结构与至少两条所述第二通道连通，每条所述第一通道连通所述第二通道的数量相同，全部所述第二通道通过所述汇流结构与所述出液孔连通。
[0011]根据本专利技术提供的一种宽测量范围的数字PCR芯片，所述第一腔室排成多列，相邻两列的所述第一腔室之间错位设置；和/或，所述第二腔室排成多列，相邻两列的所述第二腔室之间错位设置。
[0012]根据本专利技术提供的一种宽测量范围的数字PCR芯片，所述第一分流结构包括第一满二叉树状通道，所述储液孔以及所述通油孔均与所述第一满二叉树状通道的顶端连通，所述第一满二叉树状通道的底端与所述第一通道一一对应连通；和/或，所述第二分流结构包括与所述第一通道一一对应的第二满二叉树状通道，所述第一通道与对应的所述第二满二叉树状通道的顶端连通，所述第二满二叉树状通道的底端与所述第二通道一一对应连通；和/或，所述汇流结构包括第三满二叉树状通道，所述第三满二叉树状通道的底端与所述第二通道一一对应连通，所述第三满二叉树状通道的顶端与所述出液孔连通。
[0013]根据本专利技术提供的一种宽测量范围的数字PCR芯片，所述第一腔室的长度为210微米、宽度为180微米以及高度为150至200微米；所述第二腔室的长度为45微米、宽度为45微米以及高度为35至45微米；所述第一腔室区的面积与所述第二腔室区的面积比为7：3；所述第一通道的宽度为45微米以及高度为35至40微米；所述第二通道的宽度为10微米以及高度为8至12微米；所述储水通道的宽度为500至800微米、高度为50至500微米以及相邻通道段之间的间隔为300至500微米，所述储水通道的宽度大于相邻通道段之间的间隔。
[0014]本专利技术还提供应用于上述一种宽测量范围数字的PCR芯片的使用方法，所述第二基片由透气材料制成，使用步骤包括：将含样本的反应液注入所述储液孔，密封所述通油孔以及所述出液孔，所述进水孔与所述出水孔其中之一施加负压并且另一密封，使反应液填充所述第一腔室以及所述第二腔室；将水注入所述进水孔并且在所述进水孔处施加正压，使水填充所述储水通道；将油相物质注入所述通油孔，在所述通油孔处施加正压，在所述出液孔施加负压，使油相物质填充所述第一连通结构以及所述第二连通结构，令所述第一腔室之间以及所述
第二腔室之间相互隔离；加热所述芯片本体至第一预设温度值，维持第一预设温度值持续第一预设时间值；统计存在荧光的所述第一腔室的数量以及存在荧光的所述第二腔室的数量，利用泊松分布公式处理得到样本中目标核酸分子数量计算值。
[0015]本专利技术还提供应用于上述一种宽测量范围数字的PCR芯片的制作方法，包括：打印第一图案层在第一掩膜上，打印第二图案层在第二掩膜上；将光刻胶设置在第一硅片以及第二硅片上；加热所述第一硅片与所述第二硅片至第二预设温度值并维持第二预设时间值；使用所述第一掩膜对所述第一硅片上的所述光刻胶进行曝光，使用所述第二掩膜对所述第本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种宽测量范围的数字PCR芯片，其特征在于，包括：芯片本体（100），所述芯片本体（100）设置有储液孔（101）、通油孔（102）、出液孔（103）、第一腔室区（200）、第二腔室区（300）、第一连通结构以及第二连通结构；所述第一腔室区（200）设置有多个体积相等的第一腔室（210）；所述第一连通结构分别与所述储液孔（101）、所述通油孔（102）以及所述第一腔室（210）连通；所述第二腔室区（300）设置有多个体积相等的第二腔室（310）；所述第二连通结构分别与所述第一连通结构、所述第二腔室（310）以及所述出液孔（103）连通；所述第一腔室（210）与所述第二腔室（310）的体积以及数量均不相等。2.根据权利要求1所述的一种宽测量范围的数字PCR芯片，其特征在于：所述芯片本体（100）还设置有进水孔（104）、出水孔（105）以及储水区（600），所述储水区（600）的竖直投影区域覆盖所述第一腔室区（200）以及所述第二腔室区（300），所述储水区（600）设置有储水通道（610），所述储水通道（610）呈连续U型弯曲状，所述储水通道（610）连通所述进水孔（104）以及所述出水孔（105）。3.根据权利要求2所述的一种宽测量范围的数字PCR芯片，其特征在于：所述芯片本体（100）包括第一基片（110）、第二基片（120）以及第三基片（130），所述第一腔室（210）、所述第二腔室（310）、所述第一连通结构、所述第二连通结构设置于所述第一基片（110）与所述第二基片（120）之间，所述储水通道（610）设置于所述第二基片（120）与所述第三基片（130）之间，所述储液孔（101）、所述通油孔（102）、所述出液孔（103）、所述进水孔（104）以及所述出水孔（105）均设置于所述第三基片（130）上。4.根据权利要求3所述的一种宽测量范围的数字PCR芯片，其特征在于：所述第一连通结构包括第一分流结构（410）以及至少两条相互平行的第一通道（420），所述第一通道（420）位于所述第一腔室区（200），所述第一腔室（210）排列于所述第一通道（420）的两侧并且所述第一腔室（210）与所述第一通道（420）连通，所述储液孔（101）以及所述通油孔（102）均通过所述第一分流结构（410）与全部所述第一通道（420）连通。5.根据权利要求4所述的一种宽测量范围的数字PCR芯片，其特征在于：所述第二连通结构包括第二分流结构（510）、汇流结构（520）以及至少四条相互平行的第二通道（530），所述第二通道（530）位于所述第二腔室区（300），所述第二腔室（310）排列于所述第二通道（530）的两侧并且所述第二腔室（310）与所述第二通道（530）连通，所述第一通道（420）通过所述第二分流结构（510）与至少两条所述第二通道（530）连通，每条所述第一通道（420）连通所述第二通道（530）的数量相同，全部所述第二通道（530）通过所述汇流结构（520）与所述出液孔（103）连通。6.根据权利要求5所述的一种宽测量范围的数字PCR芯片，其特征在于：所述第一腔室（210）排成多列，相邻两列的所述第一腔室（210）之间错位设置；和/或，所述第二腔室（310）排成多列，相邻两列的所述第二腔室（310）之间错位设置。7.根据权利要求5所述的一种宽测量范围的数字PCR芯片，其特征在于：所述第一分流结构（410）包括第一满二叉树状通道，所述储液孔（101）以及所述通油孔（102）均与所述第一满二叉树状通道的顶端连通，所述第一满二叉树状通道的底端与所述第一通道（420）一
一对应连通；和/或，所述第二分流结构（510）包括与所述第一通道（420）一一对应的第二满二叉树状通道，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：罗春雄，陈凯悦，荣楠，杨薇，
申请(专利权)人：国科温州研究院温州生物材料与工程研究所，
类型：发明
国别省市：