專利名稱：一種集成溫度控制pcr-ce微流控芯片及其制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及生物醫(yī)學(xué)應(yīng)用儀器領(lǐng)域，具體地，涉及一種集成溫度控制PCR-CE微流控芯片及其制作方法。
背景技術(shù)：
聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase Chain Reaction, PCR),或稱無細(xì)胞克隆技術(shù)(Freebacteria cloning technique),作為分子生物學(xué)和基因工程的一項重要技術(shù),其是一種在引物引導(dǎo)下選擇性擴(kuò)增DNA和RNA片段的方法。具有特異、敏感、產(chǎn)率高、快速、簡便、重復(fù)性好、易自動化等突出優(yōu)點，現(xiàn)階段生物工程采用的PCR擴(kuò)增儀可對所需要的目的基因片段進(jìn)行連續(xù)多次擴(kuò)增，并可以復(fù)制到幾百萬倍數(shù)量級的數(shù)目，廣泛應(yīng)用于以獲得目的基因或基因片段為目的的生命科學(xué)，醫(yī)學(xué)工程，遺傳功臣，疾病診斷等許多領(lǐng)域。DNA片段的兩條鏈的兩端序列分別互補，由高溫?zé)嶙冃?，低溫?fù)性和適溫延伸這三個反應(yīng)溫度區(qū)組成一個周期，循環(huán)進(jìn)行，使得DNA片段得以迅速擴(kuò)增，并在溫度可以循環(huán)控制的前提下，此反應(yīng)可以充分利用反應(yīng)底物與原料，得到數(shù)目可觀的基因片段。CE毛細(xì)管電泳分離技術(shù)是一類以毛細(xì)管為分離通道、以高壓直流電場為驅(qū)動力的新型液相分離技術(shù)。帶電粒子在直流電場作用下于一定介質(zhì)(溶劑)中發(fā)生的定向運動，帶電粒子收到外界所加的高壓直流電場作用，同時還會受到溶劑阻力作用，一定時間后，此兩種力會產(chǎn)生平衡，荷質(zhì)比達(dá)到所需要求的粒子就會做勻速運動，得以沿流體通道運動。我們通過調(diào)節(jié)高電壓與流速之間關(guān)系，使得目的基因片段達(dá)到此種關(guān)系，即可使得其他物質(zhì)通過高電壓作用分離到通道的管壁上，收集并進(jìn)入到廢液池中集中處理，而目的基因片段通過CE電泳手段得以分離。經(jīng)檢索發(fā)現(xiàn)，新型設(shè)計的一種PCR反應(yīng)管(專利號CN201990663U)，此專利設(shè)計的PCR反應(yīng)管事通過 PCR熱循環(huán)儀對放入其中的PCR管進(jìn)行反復(fù)的升降溫完成，實現(xiàn)溫度控制的PCR擴(kuò)增。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種集成溫度控制PCR-CE微流控芯片及其制作方法，即能夠制作集成PCR反應(yīng)和CE毛細(xì)管電泳為一體的便攜式芯片，方便DNA片段以及目的基因的擴(kuò)增，具有溫控精確，反應(yīng)速度快，用量小，集成度高的特點，制作成本相對低廉，并可以得到迅速而可靠的PCR反應(yīng)數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供一種集成溫度控制PCR-CE微流控芯片，該芯片采用上下雙層設(shè)計，上層為PDMS蓋片，下層為鉬電極基板，上下兩層封裝成整體芯片；整體芯片集成了溫度控制，PCR擴(kuò)增反應(yīng)和CE分離三個流程。所述芯片具體包括:注入口，儲液池，混合通道，PCR反應(yīng)腔，CE分離通道，加熱電極，溫度傳感電極以及CE電極；其中注入口、儲液池、混合通道、PCR反應(yīng)腔和CE分離通道在PDMS蓋片上實現(xiàn)；加熱電極、溫度傳感電極和CE電極在鉬電極基板上實現(xiàn)；所述混合通道由相通的流體通道、交叉的十字通道、波浪型混合通道三部分組成，所述芯片的外部管道與三個注入口鍵合連接，其中兩個注入口進(jìn)液后分別與儲液池相接，另一個注入口進(jìn)入的樣本與所述儲液池儲存的溶液分別經(jīng)過各自的流體通道流經(jīng)交叉十字通道時混合在一起，最后經(jīng)過波浪型混合通道充分混合均勻，混合完成后進(jìn)入到PCR反應(yīng)腔，在PCR反應(yīng)腔的下部為鉬電極基板上的加熱電極與溫度傳感電極，分別對PCR反應(yīng)進(jìn)行溫度控制與實時溫度檢測，PCR反應(yīng)完成后進(jìn)入CE分離通道，在CE分離通道處有緩沖液儲液池、廢液池和CE儲液池三個液體儲存室，其中在緩沖液儲液池與廢液池的下部為CE電極，該電極與外界高壓電源相連接，在CE分離通道的兩端分別由插入光纖通道的光纖從外界引入激發(fā)電源，并將激發(fā)的熒光信號引到外界進(jìn)行熒光檢測；在CE分離通道的盡頭連接CE儲液池，在該儲液池中得到最后的目的產(chǎn)品。所述的混合通道存在一些尺寸縮小的通道部分為毛細(xì)管閥，由于制作材料為PDMS是憎水材料，由于毛細(xì)現(xiàn)象的存在，縮小通道的尺寸可以起到阻流來控制流體流動方向的作用，兩個儲液池中的液體用注射泵按照相同的速度從兩端泵入交叉通道，由于上部流體通道有毛細(xì)管閥阻流，兩相流會相遇后共同流入波浪混合通道混合，波浪型混合通道通過_■次流加強(qiáng)對流，提聞混合效率。所述PCR反應(yīng)腔，與波浪型混合通道的容積相近或相同，因此可以從中央通道外部通過注射泵緩慢壓入非溶性氣體進(jìn)入通道，同時因為氣體的壓力作用，可將反應(yīng)液以一定速度緩慢推入PCR反應(yīng)腔中，進(jìn)行DNA擴(kuò)增。PCR反應(yīng)腔的菱形-矩形反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)可以保證減緩進(jìn)樣速度，充分利用腔室，減少內(nèi)部氣泡的生成。所述與PCR反應(yīng)腔連接的CE分離通道，CE分離通道的結(jié)構(gòu)同樣為十字結(jié)構(gòu)，十字通道的作用是給方便進(jìn)樣與分離，樣品交叉部分有岔開，整體形成雙T型結(jié)構(gòu)，在進(jìn)樣過程中通過加載偏壓，壓縮樣品以減小樣品帶寬寬度，同時在分離過程中，通過對進(jìn)樣口兩端施加電壓，將進(jìn)樣口管道內(nèi)的樣品清空，有效的去除了樣品的拖尾情況，同時清空管道后還能實現(xiàn)多次重復(fù)進(jìn)樣，有效的提高試驗的重復(fù)性和分離度。所述光纖通道 ，光纖將會使外部激發(fā)光源信號從其中一根光纖引入照射到CE分離通道中激發(fā)熒光，另一端對準(zhǔn)CE分離通道相同位置的光纖會將激發(fā)的熒光傳遞到外部設(shè)備進(jìn)行信號的收集與處理。所述加熱電極、溫度傳感電極和CE電極分布在玻璃基板上，加熱電極為蛇形，集中在PCR反應(yīng)腔下面分布，中央比兩端稀疏，保證中心溫度不至于過高。在PCR反應(yīng)腔正中心下方對應(yīng)位置有溫度傳感電極，用于檢測PCR反應(yīng)腔中的溫度變化并將信號輸出到外部控制系統(tǒng)進(jìn)行溫度反饋調(diào)節(jié)。由于鉬具有溫度隨電阻成線性變化的特點，所以電極采用鉬金屬，濺射圖形化在玻璃基片上。加熱與溫度傳感電極都用電極引腳與外部設(shè)備相連。CE分離通道部分需要外接高壓電源進(jìn)行電泳分離，CE電極直接用導(dǎo)線與外接高壓電源連接即可。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供一種集成溫度控制PCR-CE微流控芯片的制備方法，該方法包括如下步驟:步驟一，上層PDMS蓋片是采用微加工技術(shù)在基片上加工出凸起陽膜，然后在模具中使用聚合物材料對微通道圖形進(jìn)行復(fù)制，將復(fù)制材料剝離后可以得到具有通道形狀的蓋片；
步驟二，下層的鉬電極基板的加工過程為:首先在清潔的玻璃基底上濺射鉬金屬層，然后在金屬層上甩正膠、光刻、顯影圖形化，在濺射刻蝕機(jī)中以等離子體轟擊基片表面，光刻膠未覆蓋住部分的金屬將被刻蝕掉，露出基底玻璃面；最終將光刻膠用丙酮酒精去除光刻膠即可露出圖形化的鉬電極。步驟三，待PDMS蓋片與鉬電極基片制作完成后，在鉬電極基板上甩一層PDMS層，在烘箱里烘到PDMS成為半固態(tài)時取出，然后利用等離子體去膠機(jī)對PDMS蓋片和剛剛拿出的鉬電極基板去膠，改變表面的化學(xué)特性。步驟四，最后將PDMS蓋片與鉬電極基片封裝起來，這種方法既將兩部分封裝合成為完整的一片芯片，又能保護(hù)PDMS通道會因為溫度改變而改變其化學(xué)性質(zhì)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:本發(fā)明設(shè)計制作的上述溫度控制的PCR-CE微流控芯片微型化，成本低廉，方便，快捷的對相關(guān)DNA片段進(jìn)行合成與分離。同時在此設(shè)計與制作過程中利用了很多前沿的MEMS工藝，并可以對以后的芯片改進(jìn)和制作過程的創(chuàng)新提供了很大的空間。


通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細(xì)描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:圖1為本發(fā)明的設(shè)計PCR-CE微流控芯片的分解圖。圖2為本發(fā)明的PCR-CE微流控芯片的俯視圖。圖3為PCR反應(yīng)腔部分示意圖。圖4為PDMS蓋片的混合通道示意圖。圖5為CE檢測部分通道示意圖。圖6為微流控芯片的基板整體電極分布圖。圖中:注入口 1，儲液池2，毛細(xì)管閥3，十字通道4，波浪型混合通道5，PCR反應(yīng)腔6，CE儲液池7，緩沖液儲液池8，廢液池9，光纖通道10，CE分離通道11，CE電極12，加熱電極13，溫度傳感電極14。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。以下實施例將有助于本領(lǐng)域的技術(shù)人員進(jìn)一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應(yīng)當(dāng)指出的是，對本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在不脫離本發(fā)明構(gòu)思的前提下，還可以做出若干變形和改進(jìn)。這些都屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。如圖1所示， 本實施例提供一種集成溫度控制PCR-CE微流控芯片，該芯片采用雙層設(shè)計，上層為以PDMS材料制作的PCR與CE反應(yīng)通道，下層為采用微加工工藝得到的鉬電極基板，從而檢測與控制PCR反應(yīng)所需的溫度，并進(jìn)行循環(huán)控制，上下兩層采用PDMS半固化和等離子體去膠封裝而成，整體芯片集成了溫度控制，PCR擴(kuò)增反應(yīng)和CE分離三個流程。如圖2所示，本實施例所述芯片包括:注入口 I，儲液池2，混合通道，PCR反應(yīng)腔6，CE分離通道11，加熱電極13，溫度傳感電極14，CE電極12。其中注入口 1，儲液池2，混合通道，PCR反應(yīng)腔，CE分離通道在PDMS蓋片上實現(xiàn)，加熱電極，溫度傳感電極，CE電極在鉬電極基板上實現(xiàn)。本實施例中,所述芯片制作成型為54_X25.4mm的矩形構(gòu)造,外部直徑為1_的塑膠管道與3個注入口 I鍵合連接，左右兩個注入口 I進(jìn)液后各自與直徑為3mm的儲液池2相接，保證PCR反應(yīng)的進(jìn)液量與反應(yīng)所需底物和樣本量，之后由流體通道、交叉的十字通道4、波浪型混合通道5三部分組成的混合通道將兩個儲液池2所儲存的溶液與樣本(通過中間的注入口 I注入)均勻混在一起，混合完成后即進(jìn)入到PCR反應(yīng)腔6，PCR的反應(yīng)腔為一個菱形-矩形的結(jié)構(gòu)，在PCR反應(yīng)腔6的下部為鉬電極基板上的加熱電極與溫度傳感電極，分別對PCR反應(yīng)進(jìn)行溫度控制與實時溫度檢測，既可以完成PCR反應(yīng)的三個階段的連續(xù)循環(huán)控制，PCR反應(yīng)完成后，進(jìn)入CE分離通道11，在CE分離通道11處有緩沖液儲液池、廢液池和CE儲液池7三個液體儲存室，其中在緩沖液儲液池與廢液池的下部為CE電極12，與外界高壓電源相連接，提供CE毛細(xì)管電泳分離所需電壓信號，并在后面的寬度為IOOum的CE分離通道中進(jìn)行合成DNA與廢液的分離，在CE分離通道11的兩端分別由插入光纖通道的光纖從外界引入激發(fā)電源，并將激發(fā)的熒光信號引到外界進(jìn)行熒光檢測。在CE分離通道11的盡頭連接CE儲液池7，在該儲液池中可得到最后的DNA合成的目的基因。如圖4所示，本實施例中，所述的混合通道存在一些50um的通道部分為毛細(xì)管閥3，由于制作材料為PDMS是憎水材料，由于毛細(xì)現(xiàn)象的存在，縮小通道的尺寸可以起到阻流來控制流體流動方向的作用，與注入口 I連接的兩個儲液池中的液體用注射泵按照相同的速度從兩端泵入交叉通道，由于流體通道有毛細(xì)管閥3阻流，兩相流會相遇后共同流入波浪混合通道5混合，波浪型混合通道5通過二次流加強(qiáng)對流，提高混合效率。如圖3所示，本實施例中，所述PCR反應(yīng)腔6室，整體容積為10.4ul，與波浪型混合通道5的容積相近，因此可以從中央通道外部通過注射泵緩慢壓入非溶性氣體進(jìn)入通道，同時因為氣體的壓力作用，可將反應(yīng)液以一定速度緩慢推入PCR反應(yīng)腔6中，進(jìn)行DNA擴(kuò)增。PCR反應(yīng)腔6腔室的菱形-矩形反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)可以保證減緩進(jìn)樣速度，充分利用腔室，減少內(nèi)部氣泡的生成。

如圖5所示，本實施例中，所述CE分離通道11為十字結(jié)構(gòu)，十字通道的作用是給方便進(jìn)樣與分離，樣品交叉部分有300um的岔開，整體形成雙T型結(jié)構(gòu)，在進(jìn)樣過程中通過加載偏壓，壓縮樣品以減小樣品帶寬寬度，同時在分離過程中，通過對CE分離通道11進(jìn)樣口兩端施加電壓，將CE分離通道11進(jìn)樣口管道內(nèi)的樣品清空，有效的去除了樣品的拖尾情況，同時清空管道后還能實現(xiàn)多次重復(fù)進(jìn)樣，有效的提高試驗的重復(fù)性和分離度。本實施例中，所述光纖通道距離CE分離通道11約400um，CE分離通道11長度為22mm，光纖將會使外部激發(fā)光源信號從其中一根光纖引入照射到CE分離通道11中激發(fā)熒光，另一端對準(zhǔn)CE分離通道11相同位置的光纖會將激發(fā)的熒光傳遞到外部設(shè)備進(jìn)行信號的收集與處理。如圖6所示，本實施例中，所述CE電極12，加熱電極13，溫度傳感電極14分布在玻璃基板上，加熱電極13為蛇形，集中在PCR反應(yīng)腔6下面分布，中央比兩端稀疏，保證中心溫度不至于過高。在PCR反應(yīng)腔6正中心下方對應(yīng)位置有溫度傳感電極14，用于檢測PCR反應(yīng)腔6中的溫度變化并將信號輸出到外部控制系統(tǒng)進(jìn)行溫度反饋調(diào)節(jié)。由于鉬具有溫度隨電阻成線性變化的特點，所以CE電極12，加熱電極13，溫度傳感電極14采用鉬金屬，濺射圖形化在玻璃基片上。加熱電極13、溫度傳感電極14都用電極引腳與外部設(shè)備相連。CE分離通道11部分需要外接高壓電源進(jìn)行電泳分離，CE電極12直接用導(dǎo)線與外接高壓電源連接即可。其中加熱電極13電阻為120歐左右，檢測電阻為60歐左右。本實施上述的芯片，上層PDMS蓋片是采用微加工技術(shù)在基片上加工出凸起陽膜，然后在模具中使用聚合物材料對微通道圖形進(jìn)行復(fù)制，將復(fù)制材料剝離后可以得到具有通道形狀的蓋片。下層的鉬電極基板的加工過程為首先在清潔的玻璃基底上濺射鉬金屬層，然后在金屬層上甩正膠、光刻、顯影圖形化，在濺射刻蝕機(jī)中以等離子體轟擊基片表面，光刻膠未覆蓋住部分的金屬將被刻蝕掉，露出基底玻璃面。最終將光刻膠用丙酮酒精去除光刻膠即可露出圖形化的鉬電極。待PDMS蓋片與鉬電極基片制作完成后，在鉬電極基板上甩一層很薄(約0.1mm厚)的PDMS層，在烘箱里烘到PDMS成為半固態(tài)時取出，然后利用等離子體去膠機(jī)對PDMS蓋片和剛剛拿出的鉬電極基板去膠，改變表面的化學(xué)特性，最后將PDMS蓋片與鉬電極基片封裝起來，這種方法既將兩部分封裝合成為完整的一片芯片，又能保護(hù)PDMS通道會因為溫度改變而改變其化學(xué)性質(zhì)。本實施例PCR-CE芯片的原理是從起始的液體混或到最終的分離檢測都能在同一塊芯片中進(jìn)行。將待擴(kuò)增檢測的PCR樣本從注入口 I注入，并進(jìn)入到相應(yīng)的儲液池中，另外一個儲液池中注入引物、酶、Mg2+、dNTP緩沖液，熒光標(biāo)定劑等PCR與CE檢測所需的底物與溶液。最后一個注入口則通過注射泵通入外界氣體，保持和控制內(nèi)部反應(yīng)壓強(qiáng)。兩個儲液池的液體通過混合通道進(jìn)行均勻融合，并利用毛細(xì)管閥3起到控制液體流動速度，阻礙其迅速流動而不能混合均勻的目的，只有當(dāng)外界泵體給予的液壓增大到一定程度才能導(dǎo)通。當(dāng)兩個液體流在十字通道4混合均勻后，關(guān)閉儲液池對應(yīng)的泵體，打開流體通道的注入口，利用注射泵泵入無菌空氣，空氣將在十字通道混合的反應(yīng)液全部壓入PCR反應(yīng)腔6。由于設(shè)計的PCR反應(yīng)腔6和混合通道體積基本一致或相同，則充分混合的反應(yīng)液可一次性全部進(jìn)入PCR反應(yīng)腔6。使用加熱電極13與溫度傳感電極14進(jìn)行PCR循環(huán)擴(kuò)增，加熱電極13采用外部控制電路控制，在高溫?zé)嶙冃?90° C左右)，低溫復(fù)性(60° C左右)和適溫延伸(72° C左右)三個溫度段循環(huán)，大約30個周期即可完成PCR擴(kuò)增，繼續(xù)用延伸通道注入CE儲液池7，并充滿CE儲液池與廢液池9之間的十字CE分離通道11，在CE電極12上外接高壓電源，進(jìn)行CE電泳分離，這樣最終的產(chǎn)物通過十字CE分離通道11，而廢液被分離到廢液池中。在CE分離通道11的兩端插入光纖進(jìn)入光纖通道10，光纖從外界引入激發(fā)光源并將激光的熒光信號引入到外部進(jìn)行熒光檢測，進(jìn)而得到分離與DNA純度數(shù)據(jù)。這樣此芯片便可以實現(xiàn)樣本混合，PCR擴(kuò)增反應(yīng)，CE分 離并檢測等一體的功能。以上對本發(fā)明的具體實施例進(jìn)行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以在權(quán)利要求的范圍內(nèi)做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質(zhì)內(nèi)容。
權(quán)利要求
1.一種集成溫度控制PCR-CE微流控芯片，其特征在于，該芯片采用上下雙層設(shè)計，上層為PDMS蓋片，下層為鉬電極基板，上下兩層封裝成整體芯片； 所述芯片具體包括:注入口，儲液池，混合通道，PCR反應(yīng)腔，CE分離通道，加熱電極，溫度傳感電極以及CE電極；其中注入口、儲液池、混合通道、PCR反應(yīng)腔和CE分離通道在上層PDMS蓋片上實現(xiàn)；加熱電極、溫度傳感電極和CE電極在下層鉬電極基板上實現(xiàn)；所述混合通道由相通的流體通道、交叉的十字通道、波浪型混合通道三部分組成，所述芯片的外部管道與三個注入口鍵合連接，其中兩個注入口進(jìn)液后分別與儲液池相接，另一個注入口的樣本與所述儲液池儲存的溶液分別經(jīng)過各自的流體通道流經(jīng)交叉十字通道時混合在一起，最后經(jīng)過波浪型混合通道充分混合均勻，混合完成后進(jìn)入到PCR反應(yīng)腔；在PCR反應(yīng)腔的下部為鉬電極基板上的加熱電極與溫度傳感電極，分別對PCR反應(yīng)進(jìn)行溫度控制與實時溫度檢測，PCR反應(yīng)完成后進(jìn)入CE分離通道，在CE分離通道處有緩沖液儲液池、廢液池和CE儲液池三個液體儲存室，其中在緩沖液儲液池與廢液池的下部為CE電極，該電極與外界高壓電源相連接，在CE分離通道的兩端分別由插入光纖通道的光纖從外界引入激發(fā)電源，并將激發(fā)的熒光信號引到外界進(jìn)行熒光檢測；在CE分離通道的盡頭連接CE儲液池，在該儲液池中得到最后的目的產(chǎn)品。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成溫度控制PCR-CE微流控芯片，其特征在于，所述的混合通道中的流體通道存在毛細(xì)管閥，與注入口相連的所述儲液池中的液體用注射泵按照相同的速度從兩端泵入交叉的十字通道，所述混合通道中的流體通道有毛細(xì)管閥阻流，兩相流會相遇后共同流入波浪型混合通道混合，波浪型混合通道通過二次流加強(qiáng)對流，提高混合效率。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成溫度控制PCR-CE微流控芯片，其特征在于，所述PCR反應(yīng)腔是菱形-矩形反應(yīng)腔結(jié)構(gòu)，該PCR反應(yīng)腔與所述波浪型混合通道的容積相同。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成溫度控制PCR-CE微流控芯片，其特征在于，所述CE分離通道為方便進(jìn)樣與分離的十字結(jié)構(gòu)，樣品交叉部分有岔開，整體形成雙T型結(jié)構(gòu)，在進(jìn)樣過程中通過加 載偏壓，壓縮樣品以減小樣品帶寬寬度，同時在分離過程中，通過對該通道進(jìn)樣口兩端施加電壓，將該通道進(jìn)樣口管道內(nèi)的樣品清空。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成溫度控制PCR-CE微流控芯片，其特征在于，所述光纖通道，其中光纖將會使外部激發(fā)光源信號從其中一根光纖引入照射到CE分離通道中激發(fā)熒光，另一端對準(zhǔn)CE分離通道相同位置的光纖會將激發(fā)的熒光傳遞到外部設(shè)備進(jìn)行信號的收集與處理。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的集成溫度控制PCR-CE微流控芯片，其特征在于，所述加熱電極，溫度傳感電極以及CE電極分布在鉬電極基板上，加熱電極為蛇形，集中在PCR反應(yīng)腔下面分布，中央比兩端稀疏；在PCR反應(yīng)腔正中心下方對應(yīng)位置有溫度傳感電極，用于檢測PCR反應(yīng)腔中的溫度變化并將信號輸出到外部控制系統(tǒng)進(jìn)行溫度反饋調(diào)節(jié)；加熱電極與溫度傳感電極都用電極引腳與外部設(shè)備相連。
7.—種權(quán)利要求1所述的集成溫度控制PCR-CE微流控芯片的制備方法，其特征在于，該方法包括如下步驟: 步驟一，上層PDMS蓋片是采用微加工技術(shù)在基片上加工出凸起陽膜，然后在模具中使用聚合物材料對微通道圖形進(jìn)行復(fù)制，將復(fù)制材料剝離后可以得到具有通道形狀的蓋片；步驟二，下層的鉬電極基板的加工過程為:首先在清潔的玻璃基底上濺射鉬金屬層，然后在金屬層上甩正膠、光刻、顯影圖形化，在濺射刻蝕機(jī)中以等離子體轟擊基片表面，光刻膠未覆蓋住部分的金屬將被刻蝕掉，露出基底玻璃面；最終將光刻膠用丙酮酒精去除光刻膠即可露出圖形化的鉬電極； 步驟三，待PDMS蓋片與鉬電極基片制作完成后，在鉬電極基板上甩一層PDMS層，在烘箱里烘到PDMS成為半固態(tài)時取出，然后利用等離子體去膠機(jī)對PDMS蓋片和剛剛拿出的鉬電極基板去膠，改變表面的化學(xué)特性； 步驟四，最后將PDMS蓋 片與鉬電極基片封裝起來。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種集成溫度控制PCR-CE微流控芯片及其制備方法，該芯片采用雙層設(shè)計，上層為以PDMS材料制作的PCR與CE反應(yīng)通道，下層為采用微加工工藝得到的鉑電極基板，從而檢測與控制PCR反應(yīng)所需的溫度，并進(jìn)行循環(huán)控制，上下兩層采用PDMS半固化和等離子體去膠封裝而成，整體芯片集成了溫度控制，PCR擴(kuò)增反應(yīng)和CE分離三個流程。本發(fā)明能夠制作集成PCR反應(yīng)和CE毛細(xì)管電泳為一體的便攜式芯片，方便DNA片段以及目的基因的擴(kuò)增，具有溫控精確，反應(yīng)速度快，用量小，集成度高的特點，制作成本相對低廉，并可以得到迅速而可靠的PCR反應(yīng)數(shù)據(jù)。
文檔編號C12M1/36GK103103120SQ20131002028
公開日2013年5月15日 申請日期2013年1月18日 優(yōu)先權(quán)日2013年1月18日
發(fā)明者張衛(wèi)平, 姜川, 駱健, 陳文元, 吳校生, 崔峰, 劉武 申請人:上海交通大學(xué)