疊層結構腔室內溫度傳感pcr芯片的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及PCR生物技術領域的PCR芯片，具體地，涉及一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片。
【背景技術】
[0002]聚合酶鏈式反應PCR是生物科學以及醫(yī)學領域中常用的一種體外高速大量擴增特定DNA片段的分子生物學技術。PCR中一個循環(huán)分為三段區(qū)域，高溫變性(95°C左右)、低溫退火(55°C左右)、中溫延伸(70°C左右)，在常規(guī)的PCR儀器上，一個循環(huán)大約需要3min左右，且這段時間中有相當一部分用于溫度的升降，時間利用率較低。影響PCR反應成敗及擴增效率的主要因素包括溫度均勻性、控溫精度、升降溫速率?，F(xiàn)有的常規(guī)PCR芯片，擴增效率低，采用MEMS技術實現(xiàn)的微流控PCR芯片存在溫度均勻性不好、測溫不準確等問題。

【發(fā)明內容】

[0003]針對現(xiàn)有技術中的缺陷，本發(fā)明的目的是提供一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，能夠直接測量反應液溫度，同時縮小反應體結構，減少能源和試劑的消耗，提高溫度均勻性和升降溫速率。
[0004]為實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明提供一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，包括從上往下依次排布的上襯底、測溫電極、反應腔室、下襯底、加熱電極，其中:測溫電極沉積于上襯底臨近反應腔室的一面；反應腔室刻蝕于下襯底的上表面，反應腔室用于盛放反應液；加熱電極沉積于下襯底的下表面；沉積有測溫電極的上襯底一面與刻蝕有反應腔室的下襯底一面相結合形成一整體；反應腔室的左右兩側分別設置有進樣口和出樣口直接與外界相連通，進樣口用于反應前注樣，出樣口用于反應后抽取樣品。
[0005]優(yōu)選地，所述測溫電極伸入到反應腔室內部與反應腔室內的反應液接觸，直接測量反應液溫度。
[0006]優(yōu)選地，所述上襯底與下襯底的材料為玻璃，上襯底與下襯底的結合處通過襯底鍵合層密閉。
[0007]更優(yōu)選地，所述襯底鍵合層的材質為PDMS材料。
[0008]優(yōu)選地，所述測溫電極表面沉積測溫電極保護層，測溫電極伸入反應液后測溫電極保護層使測溫電極與反應液隔離，防止測溫電極被破壞。
[0009]更優(yōu)選地，所述測溫保護層的材質為二氧化硅材料。
[0010]優(yōu)選地，所述測溫電極有焊點暴露在外以便于與外圍電路相連接。
[0011]優(yōu)選地，所述反應腔室為無上蓋的六邊形結構。
[0012]優(yōu)選地，所述加熱電極的面積大于反應腔室，以保證整個反應腔室溫度均勻。
[0013]優(yōu)選地，所述加熱電極采用蛇形結構，加熱電極段寬度與間隙寬度比大于10:1，以保證溫度均勻性。
[0014]優(yōu)選地，所述加熱電極上沉積有一層加熱電極保護層。
[0015]與現(xiàn)有技術相比，本發(fā)明具有如下的有益效果:
[0016]本發(fā)明所述的PCR芯片體積小，耗用試劑較少，以玻璃做襯底，可以減少高溫反應時液體的溢出和氣泡的產(chǎn)生；電極分布均勻，非加熱區(qū)域小，溫度分布更均勻；測溫電極伸入反應液中，可以直接測量液體溫度，測量更準確。
【附圖說明】
[0017]通過閱讀參照以下附圖對非限制性實施例所作的詳細描述，本發(fā)明的其它特征、目的和優(yōu)點將會變得更明顯:
[0018]圖1是本發(fā)明的疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片的整體圖；
[0019]圖2是本發(fā)明的疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片的俯視圖；
[0020]圖3是本發(fā)明的疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片的仰視圖；
[0021]圖4是本發(fā)明的疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片的剖面圖；
[0022]圖5是本發(fā)明的疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片的溫度測控系統(tǒng)原理框圖；
[0023]圖中:1上襯底，2襯底鍵合層，3測溫電極，4測溫電極保護層，5反應腔室，6下襯底，7加熱電極，8加熱電極保護層，9進樣口，10出樣口。
【具體實施方式】
[0024]下面結合具體實施例對本發(fā)明進行詳細說明。以下實施例將有助于本領域的技術人員進一步理解本發(fā)明，但不以任何形式限制本發(fā)明。應當指出的是，對本領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明構思的前提下，還可以做出若干變形和改進。這些都屬于本發(fā)明的保護范圍。
[0025]如圖1、2、3、4所示，本實施例提供一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，包括從上往下依次排布的上襯底1、測溫電極3、反應腔室5、下襯底6、加熱電極7，其中:測溫電極3沉積于上襯底I臨近反應腔室5的的一面；反應腔室5刻蝕于下襯底6的上表面，反應腔室5用于盛放反應液；加熱電極7沉積于下襯底6的下表面；沉積有測溫電極3的上襯底I一面與刻蝕有反應腔室5的下襯底6 —面相結合形成一整體；反應腔室5的左右兩側分別設置有進樣口 9和出樣口 10直接與外界相連通，進樣口 9用于反應前注樣，出樣口 10用于反應后抽取樣品。
[0026]作為一優(yōu)選的實施方式，所述測溫電極3伸入到反應腔室5內部，直接與反應腔室5內的反應液接觸，直接測量反應液溫度。
[0027]作為一優(yōu)選的實施方式，所述上襯底I與下襯底6的結合處通過襯底鍵合層2密閉(如圖4所示)。
[0028]作為一優(yōu)選的實施方式，所述襯底鍵合層2的材質為PDMS材料。
[0029]作為一優(yōu)選的實施方式，所述測溫電極3表面沉積測溫電極保護層4(如圖4所示)，測溫電極3伸入反應液后測溫電極保護層4使測溫電極3與反應液隔離，防止測溫電極3被破壞。
[0030]作為一優(yōu)選的實施方式，所述測溫保護層4的材質為二氧化硅。
[0031]作為一優(yōu)選的實施方式，所述測溫電極3有焊點暴露在外以便于與外圍電路相連接。
[0032]作為一優(yōu)選的實施方式，所述反應腔室5為無上蓋的六邊形結構(如圖1、2、3所示)O
[0033]作為一優(yōu)選的實施方式，所述加熱電極7的面積大于反應腔室5，以保證整個反應腔室5溫度均勻。
[0034]作為一優(yōu)選的實施方式，所述加熱電極7采用蛇形結構(如圖3所示)，加熱電極7段寬度與間隙寬度比大于10:1，以保證溫度均勻性。
[0035]作為一優(yōu)選的實施方式，所述加熱電極7上沉積有一層加熱電極保護層8，測溫電極3上表面沉積有測溫電極保護層4(如圖4所示)，材料均為二氧化硅，用于保護加熱電極7及測溫電極3在工作或者放置過程中不被氧化，以及防止發(fā)生機械刮蹭或其它化學物質的腐蝕。
[0036]如圖5所示為本發(fā)明的溫度測控系統(tǒng)原理框圖，先在人機交互界面上設置好反應中需要的參數(shù)，然后啟動控制程序，使芯片開始工作。由溫度傳感單元將采集到的溫度數(shù)據(jù)傳輸給數(shù)據(jù)采集卡，將實際溫度傳送給人機交互界面進行顯示。同時，溫度控制模塊判斷當前溫度和目標溫度的差異，向數(shù)據(jù)采集卡發(fā)送加熱或降溫信號，啟動加熱或者冷卻執(zhí)行模塊，最終使得實際溫度與目標溫度保持一致。
[0037]以上對本發(fā)明的具體實施例進行了描述。需要理解的是，本發(fā)明并不局限于上述特定實施方式，本領域技術人員可以在權利要求的范圍內做出各種變形或修改，這并不影響本發(fā)明的實質內容。
【主權項】
1.一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，其特征在于，包括從上往下依次排布的上襯底、測溫電極、反應腔室、下襯底、加熱電極，其中:測溫電極沉積于襯底的一面；反應腔室刻蝕于下襯底的上表面，反應腔室用于盛放反應液；加熱電極沉積于下襯底的下表面；沉積有測溫電極的上襯底一面與刻蝕有反應腔室的下襯底一面相結合形成一整體；反應腔室的左右兩側分別設置有進樣口和出樣口直接與外界相連通，進樣口用于反應前注樣，出樣口用于反應后抽取樣品。2.根據(jù)權利要求1所述的一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，其特征在于，所述上襯底與下襯底的材料為玻璃，上襯底與下襯底的結合處通過襯底鍵合層密閉。3.根據(jù)權利要求2所述的一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，其特征在于，所述襯底鍵合層的材質為PDMS材料。4.根據(jù)權利要求1所述的一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，其特征在于，所述測溫電極伸入到反應腔室內部與反應腔室內的反應液接觸，直接測量反應液溫度。5.根據(jù)權利要求4所述的一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，其特征在于，所述測溫電極表面沉積測溫電極保護層，測溫電極伸入反應液后測溫電極保護層使測溫電極與反應液隔離，防止測溫電極被破壞。6.根據(jù)權利要求5所述的一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，其特征在于，所述測溫保護層的材質為二氧化硅。7.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，其特征在于，所述測溫電極有焊點暴露在外以便于與外圍電路相連接。8.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，其特征在于，所述反應腔室為無上蓋的六邊形結構。9.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，其特征在于，所述加熱電極的面積大于反應腔室，以保證整個反應腔室溫度均勻。10.根據(jù)權利要求1-6任一項所述的一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，其特征在于，所述加熱電極采用蛇形結構，加熱電極段寬度與間隙寬度比大于10:1，以保證溫度均勻性；所述加熱電極上沉積有一層加熱電極保護層。
【專利摘要】本發(fā)明提供了一種疊層結構腔室內溫度傳感PCR芯片，包括從上往下依次排布的上襯底、測溫電極、反應腔室、下襯底、加熱電極，其中：測溫電極沉積于襯底的一面；反應腔室刻蝕于下襯底的上表面，反應腔室用于盛放反應液；加熱電極沉積于下襯底的下表面；沉積有測溫電極的上襯底一面與刻蝕有反應腔室的下襯底一面相結合形成一整體；反應腔室的左右兩側分別設置有進樣口和出樣口直接與外界相連通。本發(fā)明的PCR芯片體積小，耗用試劑較少，以玻璃做襯底，可以減少高溫反應時液體的溢出和氣泡的產(chǎn)生；電極分布均勻，非加熱區(qū)域小，溫度分布更均勻；測溫電極伸入反應液中，可以直接測量液體溫度，測量更準確。
【IPC分類】C12M1/34, C12M1/38, C12M1/00
【公開號】CN104946511
【申請?zhí)枴緾N201510290092
【發(fā)明人】吳校生, 郭兆鑫, 陳文元, 張衛(wèi)平, 崔峰, 劉武, 陳偉
【申請人】上海交通大學
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年5月29日