本發(fā)明涉及核酸擴(kuò)增技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種在微流控芯片內(nèi)進(jìn)行核酸擴(kuò)增的裝置。

背景技術(shù)：

聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)(Polymerase Chain Reaction，簡(jiǎn)稱(chēng)為PCR)是一種用于放大擴(kuò)增特定的DNA片段的分子生物學(xué)技術(shù)，它可看作是生物體外的特殊DNA復(fù)制，PCR的最大特點(diǎn)，是能將微量的DNA大幅增加。目前，用于進(jìn)行聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的設(shè)備叫做PCR儀。目前，市面上的PCR儀種類(lèi)繁多，主要分為普通的PCR儀、梯度PCR儀、原位PCR儀、實(shí)時(shí)熒光定量PCR儀等。

PCR由變性--退火--延伸三個(gè)基本反應(yīng)步驟構(gòu)成，PCR儀就是通過(guò)控制樣品達(dá)到不同溫度，對(duì)被擴(kuò)增的DNA片段進(jìn)行變性、退火和聚合處理，以達(dá)到將DNA片段的量成倍擴(kuò)增的目的。因此，溫度控制的精度，尤其是各個(gè)溫度值的時(shí)間控制，直接影響DNA片段擴(kuò)增的效率。

微流控芯片技術(shù)(Microfluidics)是把生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)分析過(guò)程的樣品制備、反應(yīng)、分離、檢測(cè)等基本操作單元集成到一塊微米尺度的芯片上，自動(dòng)完成分析全過(guò)程。由于它在生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域的巨大潛力，已經(jīng)發(fā)展成為一個(gè)生物、化學(xué)、醫(yī)學(xué)、流體、電子、材料、機(jī)械等學(xué)科交叉的嶄新研究領(lǐng)域。

在微流控芯片上進(jìn)行PCR擴(kuò)增，能夠有效降低熱容量、縮短擴(kuò)增所需時(shí)間、降低樣品和試劑消耗。目前已經(jīng)存在相關(guān)的技術(shù)，如公開(kāi)號(hào)為CN102154261A的專(zhuān)利文獻(xiàn)公開(kāi)了一種在微流控芯片內(nèi)進(jìn)行核酸擴(kuò)增的裝置，并具體公開(kāi)了該裝置設(shè)有微流控芯片、步進(jìn)電機(jī)、轉(zhuǎn)盤(pán)、溫控器和均布在轉(zhuǎn)盤(pán)同一半徑圓周上的至少2個(gè)試管；轉(zhuǎn)盤(pán)與步進(jìn)電機(jī)輸出軸連接，各試管固于轉(zhuǎn)盤(pán)上，各試管內(nèi)均設(shè)有加熱件和溫度探頭，溫控器設(shè)于試管外部，加熱件和溫度探頭均與溫控器連接，微流控芯片的微通道入口端插入試管中?？刹捎盟鲅b置在微流控芯片內(nèi)進(jìn)行核酸擴(kuò)增。

然而，在上述方案中，微流控芯片的微通道入口內(nèi)的PCR反應(yīng)溶液在試管內(nèi)受熱的時(shí)間受到步進(jìn)電機(jī)轉(zhuǎn)速的影響，并且在一個(gè)試管內(nèi)受熱之后，轉(zhuǎn)至下一個(gè)試管的過(guò)程中，PCR反應(yīng)溶液的溫度會(huì)發(fā)生變化，這將影響核酸擴(kuò)增的效率。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題在于現(xiàn)有技術(shù)中由于在不同溫度的受熱時(shí)間和在不同溫度之間切換過(guò)程溫度變化導(dǎo)致核酸擴(kuò)增效率低，從而提供一種在微流控芯片內(nèi)進(jìn)行核酸擴(kuò)增的裝置。

本發(fā)明的一方面，提供了一種在微流控芯片內(nèi)進(jìn)行核酸擴(kuò)增的裝置，包括：微流控芯片、步進(jìn)電機(jī)、轉(zhuǎn)盤(pán)和溫控器，所述轉(zhuǎn)盤(pán)與所述步進(jìn)電機(jī)的輸出軸連接，所述裝置還包括固定在所述轉(zhuǎn)盤(pán)上的環(huán)形溫控槽，所述環(huán)形溫控槽包括第一溫區(qū)、第二溫區(qū)和第三溫區(qū)，每個(gè)溫區(qū)內(nèi)設(shè)有加熱件和溫度探頭，所述加熱件和所述溫度探頭與所述溫控器連接，所述微流控芯片的微通道入口端插入所述環(huán)形溫控槽。

可選地，所述第一溫區(qū)、所述第二溫區(qū)和所述第三溫區(qū)相互隔離。

可選地，所述第一溫區(qū)、所述第二溫區(qū)和所述第三溫區(qū)中各溫區(qū)之間設(shè)置有絕熱層。

可選地，每個(gè)溫區(qū)內(nèi)均填充有傳熱液體。

可選地，所述傳熱液體為水。

可選地，每個(gè)溫區(qū)的溫控槽構(gòu)成一個(gè)密閉的內(nèi)腔，所述傳熱液體置于所述內(nèi)腔中。

可選地，所述微流控芯片包括第一微流控芯片、第二微流控芯片和第三微流控芯片，所述第一微流控芯片、所述第二微流控芯片和所述第三微流控芯片的微通道入口端在同一時(shí)刻分別插入不同的溫區(qū)。

可選地，所述微通道為玻璃微通道、石英微通道、硅微通道或高聚物微通道。

可選地，所述微流控芯片的微通道入口處填充有有機(jī)相。

可選地，所述有機(jī)相為醇、酯或礦物油。

根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，通過(guò)在轉(zhuǎn)盤(pán)上設(shè)置環(huán)形溫控槽，步進(jìn)電機(jī)在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)上的環(huán)形溫控槽轉(zhuǎn)動(dòng)，微流控芯片的微通道入口端在其轉(zhuǎn)動(dòng)一周過(guò)程中分別經(jīng)過(guò)三個(gè)溫區(qū)。每旋轉(zhuǎn)一周，完成一次PCR循環(huán)，步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，PCR反應(yīng)液滴依舊在相應(yīng)的溫區(qū)中，并且不同溫度之間平滑切換，微流控芯片的微通道入口端的PCR液滴無(wú)需暴露在外面，核酸擴(kuò)增的效率相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)得到了提升。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)具體實(shí)施方式或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖是本發(fā)明的一些實(shí)施方式，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例1中在微流控芯片內(nèi)進(jìn)行核酸擴(kuò)增的裝置的一個(gè)具體示例的示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例1中環(huán)形溫控槽的一個(gè)具體示例的原理框圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，術(shù)語(yǔ)“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“豎直”、“水平”、“內(nèi)”、“外”等指示的方位或位置關(guān)系為基于附圖所示的方位或位置關(guān)系，僅是為了便于描述本發(fā)明和簡(jiǎn)化描述，而不是指示或暗示所指的裝置或元件必須具有特定的方位、以特定的方位構(gòu)造和操作，因此不能理解為對(duì)本發(fā)明的限制。此外，術(shù)語(yǔ)“第一”、“第二”、“第三”僅用于描述目的，而不能理解為指示或暗示相對(duì)重要性。

在本發(fā)明的描述中，需要說(shuō)明的是，除非另有明確的規(guī)定和限定，術(shù)語(yǔ)“安裝”、“相連”、“連接”應(yīng)做廣義理解，例如，可以是固定連接，也可以是可拆卸連接，或一體地連接；可以是機(jī)械連接，也可以是電連接；可以是直接相連，也可以通過(guò)中間媒介間接相連，還可以是兩個(gè)元件內(nèi)部的連通，可以是無(wú)線(xiàn)連接，也可以是有線(xiàn)連接。對(duì)于本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員而言，可以具體情況理解上述術(shù)語(yǔ)在本發(fā)明中的具體含義。

此外，下面所描述的本發(fā)明不同實(shí)施方式中所涉及的技術(shù)特征只要彼此之間未構(gòu)成沖突就可以相互結(jié)合。

實(shí)施例1

本實(shí)施例提供一種在微流控芯片內(nèi)進(jìn)行核酸擴(kuò)增的裝置，如圖1所示，包括：微流控芯片10、步進(jìn)電機(jī)20、轉(zhuǎn)盤(pán)30和溫控器40，轉(zhuǎn)盤(pán)30與步進(jìn)電機(jī)20的輸出軸連接，還包括固定在轉(zhuǎn)盤(pán)30上的環(huán)形溫控槽50，如圖2所示，環(huán)形溫控槽50包括第一溫區(qū)501、第二溫區(qū)502和第三溫區(qū)503，每個(gè)溫區(qū)內(nèi)設(shè)有加熱件和溫度探頭(圖中未示出)，加熱件和溫度探頭與溫控器40連接，微流控芯片10的微通道入口端插入環(huán)形溫控槽50。

本實(shí)施例中，第一溫區(qū)501、第二溫區(qū)502和第三溫區(qū)503可以分別設(shè)置三種不同的溫度，分別用于控制PCR的三個(gè)步驟所需的溫度(如93℃、52℃和72℃)。各自的溫度可由溫控器40來(lái)控制，由加熱件實(shí)現(xiàn)加熱，溫度探頭實(shí)現(xiàn)溫度反饋，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)溫度閉環(huán)控制。

PCR反應(yīng)液滴在微流控芯片10的微通道入口端，步進(jìn)電機(jī)20在轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中，帶動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)30上的環(huán)形溫控槽50轉(zhuǎn)動(dòng)，微流控芯片10的微通道入口端在其旋轉(zhuǎn)一周的過(guò)程中依次經(jīng)過(guò)三個(gè)溫區(qū)。每旋轉(zhuǎn)一周，完成一次PCR循環(huán)，步進(jìn)電機(jī)20旋轉(zhuǎn)的過(guò)程中，PCR反應(yīng)液滴依舊在相應(yīng)的溫區(qū)中，并且不同溫度之間平滑切換，微流控芯片10的微通道入口端的PCR液滴無(wú)需暴露在外面，核酸擴(kuò)增的效率相對(duì)于現(xiàn)有技術(shù)得到提升。

可選地，本實(shí)施例中第一溫區(qū)、第二溫區(qū)和第三溫區(qū)相互隔離。具體地，第一溫區(qū)、第二溫區(qū)和第三溫區(qū)中各溫區(qū)之間設(shè)置有絕熱層，從而避免不同溫區(qū)之間的溫度干擾。

可選地，每個(gè)溫區(qū)內(nèi)均填充有傳熱液體。加熱件加熱傳熱液體，由傳熱液體實(shí)現(xiàn)溫度保持，并向PCR反應(yīng)液滴傳熱。由于水的比熱容比較大，本實(shí)施例優(yōu)選水作為傳熱液體。

本實(shí)施例中，每個(gè)溫區(qū)的溫控槽構(gòu)成一個(gè)密閉的內(nèi)腔，上述傳熱液體置于內(nèi)腔中。密閉的內(nèi)腔使得傳熱液體封閉在腔內(nèi)，避免傳熱液體漏出。

需要說(shuō)明的是，上述實(shí)施例中的環(huán)形溫控槽50可以包括更多的溫區(qū)，也即是第一溫區(qū)可以有多個(gè)，第二溫區(qū)有多個(gè)，第三溫區(qū)有多個(gè)，其中，一個(gè)第一溫區(qū)、一個(gè)第二溫區(qū)和一個(gè)第三溫區(qū)構(gòu)成一組，各組內(nèi)的溫區(qū)相鄰設(shè)置，這樣，是的步進(jìn)電機(jī)每旋轉(zhuǎn)一周，完成次PCR循環(huán)，進(jìn)一步提高核酸擴(kuò)增的效率。

圖1所示的裝置包含一個(gè)微流控芯片，這種情況下，當(dāng)微流控芯片處于一個(gè)溫區(qū)內(nèi)時(shí)，其它溫區(qū)實(shí)際上沒(méi)有起到相應(yīng)的作用，本實(shí)施例中微流控芯片包括第一微流控芯片、第二微流控芯片和第三微流控芯片，第一微流控芯片、第二微流控芯片和第三微流控芯片的微通道入口端在同一時(shí)刻分別插入不同的溫區(qū)。這樣，不同微流控芯片分別處于不同的溫區(qū)，當(dāng)步進(jìn)電機(jī)旋轉(zhuǎn)一周時(shí)，每個(gè)微流控芯片的微通道入口端的PCR反應(yīng)液滴均完成至少一次PCR循環(huán)，充分利用各溫區(qū)。

可選地，本實(shí)施例的微通道為玻璃微通道、石英微通道、硅微通道或高聚物微通道等，所述高聚物可為聚二甲基硅氧烷、聚碳酸酯、聚甲基丙烯酸甲酯等可用于制作微流控芯片的高聚物。

可選地，微流控芯片的微通道入口處填充有有機(jī)相。所述有機(jī)相為與水不互溶或部分互溶的有機(jī)溶液，可為醇、酯或礦物油等。所述醇可為丁醇或己醇等，所述酯可為乙酸乙酯或甘油三乙酸酯等。

顯然，上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說(shuō)明所作的舉例，而并非對(duì)實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，在上述說(shuō)明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無(wú)需也無(wú)法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而由此所引伸出的顯而易見(jiàn)的變化或變動(dòng)仍處于本申請(qǐng)的保護(hù)范圍之中。