一種用于基因分型檢測的微流控芯片、檢測系統(tǒng)和裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及生物醫(yī)藥儀器，特別是涉及一種用于基因分型檢測的微流控芯片，及包含該芯片的基因分型檢測系統(tǒng)和檢測裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]基因分型技術(shù)以其出色的生物識別分辨能力和近乎痕量的檢測靈敏度，已廣泛應(yīng)用于動(dòng)植物物種鑒定、病原菌分子分型、人身份識別(法醫(yī)學(xué)鑒定、親子鑒定等）、疾病相關(guān)基因型分析等領(lǐng)域。目前，基于電泳技術(shù)的基因分型檢測過程包括DNA提取與定量、多重PCR擴(kuò)增以及電泳分離與檢測等三個(gè)主要步驟，常規(guī)分析流程需要多個(gè)不同的儀器和反應(yīng)體系，大部分步驟以及反應(yīng)體系之間的轉(zhuǎn)移均涉及手工操作，且一般只能在專業(yè)實(shí)驗(yàn)室中由專業(yè)人員來完成，費(fèi)時(shí)、費(fèi)力、費(fèi)錢。微流控技術(shù)的發(fā)展為基因分型檢測的微型化、自動(dòng)化和便捷化提供了有效途徑，如在高效芯片DNA提取、快速芯片PCR擴(kuò)增、高通量芯片電泳等單元技術(shù)及其集成方面已經(jīng)取得了明顯進(jìn)展，出現(xiàn)了一批各有特色的工作，體現(xiàn)了微流控芯片體積小、樣品消耗少、分析成本低、反應(yīng)速度快等特點(diǎn)。
[0003]盡管用于基因分型的微流控芯片研究發(fā)展快速，但已有方法多數(shù)僅能完成基因分型檢測流程中的一個(gè)或兩個(gè)步驟，仍需考慮與常規(guī)實(shí)驗(yàn)流程的銜接等問題，對整個(gè)分析流程的改進(jìn)并不顯著，限制了其實(shí)際應(yīng)用。近年來，先后出現(xiàn)了幾款全自動(dòng)的基因分型檢測儀器，如RapidHIT? 200、MiDAS系統(tǒng)、DNAScan等。這些產(chǎn)品都以微流控技術(shù)為核心，通過與傳統(tǒng)流體操作和自動(dòng)化技術(shù)相結(jié)合，將核酸提取、擴(kuò)增和電泳整合在一臺儀器上完成。但這些系統(tǒng)多為部分利用微流控技術(shù)，沒有充分發(fā)揮微全分析系統(tǒng)的優(yōu)勢，從而導(dǎo)致檢測系統(tǒng)自動(dòng)化程度不高、可靠性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂，不利于大規(guī)模推廣與應(yīng)用。
[0004]因此，需要提供一種新型的檢測方法，以滿足隨著用戶對分析平臺的要求日益提高，對基因分型系統(tǒng)微型化、自動(dòng)化、快速、高效的需求。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0005]本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種用于基因分型檢測的微流控芯片，及包含該芯片的基因分型檢測系統(tǒng)和檢測裝置，以解決現(xiàn)有技術(shù)中基因分型檢測系統(tǒng)自動(dòng)化程度不高、可靠性差、結(jié)構(gòu)復(fù)雜、成本高昂等問題。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本實(shí)用新型采用下述技術(shù)方案：
[0007]—種用于基因分型檢測的微流控芯片，該芯片包括
[0008]儲液單元，用于存儲檢測過程中使用或產(chǎn)生的液體；
[0009]至少一個(gè)核酸提取單元，基于微結(jié)構(gòu)表面改性處理，提取樣本流體中的核酸物質(zhì)；
[0010]至少一個(gè)核酸PCR擴(kuò)增單元，基于獲取的核酸物質(zhì)，進(jìn)行PCR擴(kuò)增，獲得PCR產(chǎn)物；
[0011 ] 至少一個(gè)電泳單元，對PCR擴(kuò)增產(chǎn)物進(jìn)行電泳分析，獲得PCR分離產(chǎn)物；
[0012]流體控制單元，基于微擠壓推動(dòng)的方式，對檢測過程中的流體進(jìn)行方向控制。
[0013]優(yōu)選的，所述儲液單元包括核酸提取緩沖液儲液池、樣品儲液池、沖洗液儲液池、洗脫液儲液池、PCR反應(yīng)液儲液池、電泳進(jìn)樣池、電泳緩沖液儲液池和廢液池；
[0014]所述核酸提取緩沖液儲液池、樣品儲液池、沖洗液儲液池和洗脫液儲液池通過微通道與所述核酸提取單元連通；
[0015]所述PCR反應(yīng)液儲液池和電泳進(jìn)樣池通過微通道與所述核酸提取單元和PCR擴(kuò)增單元連通。
[0016]優(yōu)選的，所述微通道的深度為20?60μηι。
[0017]優(yōu)選的，所述核酸提取單元采用具有經(jīng)表面改性處理的微柱陣列的流體通道。
[0018]優(yōu)選的，所述具有微柱陣列的流體通道為“S”型流體通道。
[0019]優(yōu)選的，所述微柱陣列的流體通道上沉積有50?IOOnm厚的氧化娃。
[0020]優(yōu)選的，所述流體控制單元采用集成式微流控組件進(jìn)行流體控制。
[0021 ]優(yōu)選的，所述微流控組件為彈性薄膜微閥組或彈性薄膜微栗組。
[0022]優(yōu)選的，所述微流控組件包括第一微流控件、第二微流控件、第三微流控件、第四微流控件、第五微流控件、第六微流控件、第七微流控件、第八微流控件、第九微流控件、第十微流控件和第十一微流控件；
[0023]所述第一微流控件分別與核酸提取緩沖液儲液池和樣品儲液池連接；
[0024]所述第二微流控件和第三微流控件依次設(shè)置在第一微流控件和核酸提取單元之間；
[0025]所述第六微流控件分別與核酸提取單元、核酸PCR擴(kuò)增單元和電泳進(jìn)樣池連接；
[0026]所述第四微流控件和第五微流控件依次設(shè)置在PCR反應(yīng)液儲液池和第六微流控件之間；
[0027]所述第七微流控件分別與核酸PCR擴(kuò)增單元和廢液池連接；
[0028]所述第八微流控件分別與第二微流控件、第九微流控件和沖洗液儲液池連接；
[0029]所述第九微流控件分別與第二微流控件、第八微流控件和洗脫液儲液池連接；
[0030]所述第十微流控件分別與廢液池、核酸提取單元和第六微流控件連接；
[0031 ]所述第^^一微流控件分別與廢液池、核酸PCR擴(kuò)增單元和第七微流控件連接。
[0032]優(yōu)選的，所述核酸提取單元、核酸PCR擴(kuò)增單元和電泳單元分別為兩個(gè)。
[0033]優(yōu)選的，所述樣品儲液池、PCR反應(yīng)液儲液池和芯片電泳進(jìn)夜池為兩組。
[0034]—種包括如上所述微流控芯片的基因分型檢測系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括
[0035]如上所述的微流控芯片；
[0036]用于為流體控制單元提供擠壓動(dòng)力的動(dòng)力控制單元；
[0037]用于為PCR擴(kuò)增單元提供反應(yīng)溫度的溫度控制單元；
[0038]用于為電泳單元提供反應(yīng)電壓的電壓控制單元;和
[0039]用于對PCR分離產(chǎn)物進(jìn)行熒光檢測分析的熒光檢測單元。
[0040]—種包括如上所述微流控芯片的基因分型檢測裝置，該裝置包括設(shè)置在載體上的多組如上所述的微流控芯片。
[0041 ]優(yōu)選的，所述多組微流控芯片環(huán)形陣列設(shè)置在所述載體上。
[0042]優(yōu)選的，所述多組微流控芯片共用一個(gè)電泳緩沖液儲液池。
[0043]優(yōu)選的，該裝置進(jìn)一步包括
[0044]用于為多組微流控芯片的PCR擴(kuò)增單元提供反應(yīng)溫度的溫度控制單元；
[0045]用于為多組微流控芯片的電泳單元提供反應(yīng)電壓的電壓控制單元;和
[0046]用于為多組微流控芯片的PCR分離產(chǎn)物進(jìn)行熒光檢測分析的熒光檢測單元。
[0047]本實(shí)用新型的有益效果如下：
[0048]本實(shí)用新型所述技術(shù)方案優(yōu)點(diǎn)在于：
[0049]I、以帶有微柱陣列、并經(jīng)表面改性的微通道作為核酸提取單元，該結(jié)構(gòu)可采用標(biāo)準(zhǔn)的微加工工藝制作，可有效提高加工過程的可控性和穩(wěn)定性，從而顯著改善核酸提取方法的可靠性和重復(fù)性；
[0050]2、基于微通道結(jié)構(gòu)的核酸提取單元可采用集成式微閥/微栗作為流體控制單元，便于將核酸提取、PCR擴(kuò)增、電泳分離與檢測等基因分型操作的基本單元集成于同一芯片，并易于平行分析多個(gè)樣品，從而有效提高了芯片系統(tǒng)的集成度和自動(dòng)化程度。
【附圖說明】
[0051]下面結(jié)合附圖對本實(shí)用新型的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步詳細(xì)的說明；
[0052]圖I示出本實(shí)用新型所述微流控芯片的示意圖；
[0053]圖2示出本實(shí)用新型所述微流控芯片中所述儲液單元的示意圖；
[0054]圖3示出本實(shí)用新型所述微流控芯片中所述流體控制單元的示意圖；
[0055]圖4示出本實(shí)用新型所述基因分型檢測系統(tǒng)的示意圖；
[0056]圖5示出本實(shí)用新型所述基因分型檢測裝置的示意圖；
[0057]附圖標(biāo)號
[0058]1-1:第一樣品的核酸提取單元，1-2:第二樣品的核酸提取單元，2-1:第一樣品的核酸PCR擴(kuò)增單元，2-2:第二樣品的核酸PCR擴(kuò)增單元，3-1:第一樣品擴(kuò)增產(chǎn)物芯片電泳單元，3-2:第二樣品擴(kuò)增產(chǎn)物芯片電泳單元；
[0059]Rl ：核酸提取緩沖液儲液池，R2 ：第一樣品的儲液池，R3 ：第二樣品的儲液池，R4:沖洗液儲液池，R5 ：洗脫液儲液池，R6-1:第一樣品的PCR反應(yīng)液儲液池，R6-2 ：第二樣品的PCR反應(yīng)液儲液池，R8-1:第一樣品的芯片電泳進(jìn)樣池，R8-2:第二樣品的芯片電