微芯片制造技术

本发明专利技术涉及一种包含多个ＬＴＣＣ层的微芯片，其中反应室在多个顶层中形成以装载样品。加热器嵌入在位于反应室之下的至少一层中且温度传感器嵌入在加热器和反应室之间的至少一层中以用于分析样品。温度传感器可以放置在芯片外部以测量芯片温度。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开涉及一种包含由低温共烧陶瓷(LTCC)制成的多层的微PCR(聚合酶链反 应)芯片。本公开还提供具有用后可丢弃的LTCC微PCR芯片的便携式实时PCR装置。
技术介绍
由于快速且高效的分析技术的发展，在分子和细胞生物学中已经获得了最新的进 步。由于微型化和倍增，像基因芯片或生物芯片这样的技术能够在单个实验布置中实现全 部基因组的特征化。PCR是用于核酸分子体内扩增的分子生物方法。PCR技术正快速代替 用于识别法医、环境、临床和工业样品中的生物种和病原体的其他耗时和较不敏感的技术。 在生物技术中，对于大量分子和临床诊断，PCR已经成为生命科学实验室中最重要的分析步 骤。像实时PCR这样的PCR技术的重大发展已经导致相比于常规方法更快速的反应过程。 在过去的几年里，微制造技术已经扩展到诸如PCR分析之类的反应和分析系统的微型化， 旨在进一步减小分析时间和试剂消耗。若干研究小组已经研究了“芯片上实验室”装置，且 已经促进了微型化分离和反应系统领域中的很多进步。在当前可用的大多数PCR中，因为样品、容器和循环器热容量以及2至6小时的延 长扩增时间，瞬时温度变化是不可能的。在样品温度从一个温度过渡到另一温度的过程中， 会发生消耗重要试剂且产生多余干扰化合物的不期望的额外反应。
技术实现思路
本专利技术的一个目的是提供一种允许更快PCR性能的微芯片。本专利技术的另一目的是提供一种改善的微芯片。本专利技术的主要目的之一在于发展一种包含多个LTCC层的微芯片。本专利技术的又一目的在于发展一种制造微芯片的方法。本专利技术的另一目的在于发展一种包含微芯片的微PCR装置。本专利技术的再一目的在于发展一种使用微PCR装置诊断疾病状态的方法。因此，本专利技术提供一种微芯片，包含由低温共烧陶瓷(LTCC)制成的多个层，其中 反应室在多个反应室层中形成用以装载样品，导体嵌入在位于该反应室之下的至少一个导 体层中，且加热器嵌入在位于(一个或多个)导体层之下的至少一个加热器层中；一种制造 微芯片的方法，该方法包含以下步骤(a)布置由低温共烧陶瓷(LTCC)制成的多个层且具 有阱以形成反应室，(b)将包含加热器的至少一个LTCC层放置在该室下，(c)将一个或若干 导体层放置在加热器和反应室之间，以及(d)互连这些层以形成微芯片；一种微PCR装置， 包含(a)包含多个LTCC层的微芯片，其中反应室在多个层中形成用以装载样品，导体嵌入 在位于反应室之下的至少一个层中且加热器嵌入在位于(一个或多个)导体层之下的至少 一个层中；(b)温度传感器，嵌入在微芯片中或放置在芯片外用以测量芯片温度，(c)控制 电路，基于温度传感器输入控制加热器；以及(d)光学系统，检测来自样品的荧光信号；以 及一种使用微PCR装置检测样品中的分析物或者诊断疾病状态的方法，该方法包含以下步骤(a)将包含核酸的样品装载到包含多个LTCC层的微芯片中，(b)通过运行微PCR装置扩 增核酸；以及(c)基于扩增的核酸的荧光读数确定分析物的存在与否，或者基于扩增的核 酸的荧光读数确定病原体的存在与否以诊断疾病状态。附图说明现在将参考附图描述本专利技术图1示出LTCC微PCR芯片的实施例的正投影图。图2示出LTCC微PCR芯片的实施例的横截面图。图3示出LTCC微PCR芯片的实施例的逐层设计。图4示出控制加热器和热敏电阻器的电路的一个实施例的框图。图5示出制造的芯片反应室设计的模型。图6示出使用由手持单元控制的集成加热器/热敏电阻器的芯片上的\ -636DNA 片段的熔解。图7示出芯片上X-311DNA片段的PCR扩增。(a)来自芯片的实时荧光信号；(b) 确认扩增产物的凝胶的图像。图8示出用于16S核醣体单位的沙门氏菌的经处理血液和血浆PCR的凝胶的图像。图9示出用于16S核醣体单位的沙门氏菌的直接血液PCR的凝胶的图像。图10示出用于16S核醣体单位的沙门氏菌的直接血浆PCR的凝胶的图像。图11示出使用微芯片的沙门氏菌的基因的PCR扩增。(a)来自芯片的实时荧光信 号；(b)确认扩增产物的凝胶的图像。图12示出使用LTCC芯片扩增乙型肝炎病毒DNA花费的时间。图13示出用于熔解X -311DNA的荧光信号的微分的LTCC芯片的熔解曲线。具体实施例方式本专利技术涉及一种包含由低温共烧陶瓷(LTCC)制成的多个层的微芯片，其中反应 室在多个反应室层中形成以用于装载样品，导体嵌入在位于反应室之下的至少一个导体层 中，且加热器嵌入在位于(一个或多个)导体层之下的至少一个加热器层中。在本专利技术的一个实施例中，该反应室覆盖有透明密封帽。在本专利技术的一个实施例中，芯片包含温度传感器。在本专利技术的一个实施例中，温度传感器嵌入在该芯片的至少一个传感器层中。在本专利技术的一个实施例中，温度传感器是热敏电阻器。在本专利技术的一个实施例中，芯片提供接触焊盘以将外部控制电路连接到温度传感 器和加热器。 在本专利技术的一个实施例中，温度传感器布置在芯片外部以测量芯片温度。在本专利技术的一个实施例中，反应室由导体环围绕。在本专利技术的一个实施例中，导体环由柱连接到(一个或多个)导体层。在本专利技术的一个实施例中，导体由从包括金、银、钼和钯或其合金的组中选出的材 料制成。在本专利技术的一个实施例中，在反应室底部与该加热器之间存在间隙，且所述间隙 的范围约为0. 2mm至0. 7mm。在本专利技术的一个实施例中，样品是食品或从包括血液、血清、血浆、组织、唾液、痰 和尿的组中选出的生物样品。在本专利技术的一个实施例中，反应室具有1 ill至25 ill的体积。本专利技术还涉及一种制造微芯片的方法，该方法包含以下步骤(a)布置由低温共烧陶瓷(LTCC)制成的多个层且具有阱以形成反应室，(b)将包含加热器的至少一个LTCC层放置在反应室下，(c)将一个或若干导体层放置在加热器和反应室之间，以及(d)互连各层以形成该微芯片。在本专利技术的一个实施例中，其中在加热器和反应室之间或在加热器之下布置包含 温度传感器的至少一个LTCC层。在本专利技术的一个实施例中，反应室由导电环围绕。本专利技术的一个实施例提供柱子来连接该导电环和(多个)导体层。本专利技术还涉及一种微PCR装置，该装置包含a)包含多个LTCC层的微芯片，其中反应室在多个层中形成以用于装载样品，导体 嵌入在位于反应室之下的至少一个层中且加热器嵌入在位于(一个或多个)导体层之下的 至少一个层中；(b)温度传感器，嵌入在微芯片中或放置在芯片之外用以测量芯片温度，(c)控制电路，基于温度传感器输入控制加热器；以及(d)光学系统，检测来自该样品的荧光信号。 在本专利技术的一个实施例中，装置是手持装置。在本专利技术的一个实施例中，装置由便携式计算平台控制。在本专利技术的一个实施例中，装置布置成阵列以实现多个PCR。在本专利技术的一个实施例中，微芯片可从装置释放。本专利技术还涉及一种使用微PCR装置检测样品中的分析物或者诊断疾病状态的方 法，该方法包含以下步骤(a)将包含核酸的样品装载到包含多个LTCC层的微芯片上，(b)通过运行该微PCR装置扩增核酸；以及(c)基于扩增的核酸的荧光读数确定分析物的存在与否，或者基于扩增的核酸的 荧光读数确定病原体的存在与否，从而诊断疾病状态。在本专利技术的一个实施例中，核酸是DNA或RNA。在本专利技术的一个实施例中，方法提供扩增产物的定性和定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种包含由低温共烧陶瓷（ＬＴＣＣ）制成的多个层的微芯片，其中反应室在多个反应室层中形成以用于装载样品，导体嵌入在位于所述反应室之下的至少一个导体层中，并且加热器嵌入在位于一个或多个导体层之下的至少一个加热器层中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】IN 2007-10-12 02314/CHE/2007;IN 2007-10-12 02313/C一种包含由低温共烧陶瓷(LTCC)制成的多个层的微芯片，其中反应室在多个反应室层中形成以用于装载样品，导体嵌入在位于所述反应室之下的至少一个导体层中，并且加热器嵌入在位于一个或多个导体层之下的至少一个加热器层中。2.根据权利要求1所述的微芯片，其中所述反应室覆盖有透明密封帽。3.根据权利要求1所述的微芯片，其中所述芯片包含温度传感器。4.根据权利要求3所述的微芯片，其中所述温度传感器嵌入在所述芯片的至少一个传 感器层中。5.根据权利要求4所述的微芯片，其中所述温度传感器是热敏电阻器。6.根据权利要求1和4所述的微芯片，其中所述芯片提供将外部控制电路连接到温度 传感器和加热器的接触焊盘。7.根据权利要求3所述的微芯片，其中所述温度传感器放置在所述芯片外部以测量芯 片温度。8.根据权利要求1所述的微芯片，其中所述反应室由导体环围绕。9.根据权利要求1和8所述的微芯片，其中所述导体环由柱连接到一个或多个导体层。10.根据权利要求1、8和9所述的微芯片，其中所述导体由从包括金、银、钼和钯或其合 金的组中选出的材料制成。11.根据权利要求1所述的微芯片，其中在反应室底部与加热器之间存在间隙，并且所 述间隙的范围在约0. 2mm至约0. 7mm之间。12.根据权利要求1所述的微芯片，其中该样品是食品或从包括血液、血清、血浆、组 织、唾液、痰和尿的组中选出的生物样品。13.根据权利要求1所述的微芯片，其中是反应室具有约1μ 1至约25 μ 1的体积。14.一种制造微芯片的方法，包含以下步骤(a)布置由低温共烧陶瓷(LTCC)制成的多个层并且制备阱以形成反应室，(b)将包含加热器的至少一个LTCC层放置在该室下，(c)将一个或若干导体层放置在加热器和反应室之...

【专利技术属性】
技术研发人员：K库马尔，R贾亚拉曼，SK纳拉希姆哈，RM拉德哈克里什南，S维斯瓦纳桑，CB纳伊尔，PV苏巴拉奥，M贾甘纳斯，S钱纳克里什纳埃赫，
申请(专利权)人：比格科技私人有限公司，
类型：发明
国别省市：IN[印度]