微液滴式PCR芯片及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种微液滴式PCR芯片及其制造方法。所述微液滴式PCR芯片包括相贴合的盖片和基片；盖片朝向基片的表面设有油相试剂流道、PCR反应液流道、混合流道、PCR反应腔和排液流道；混合流道的相对两端分别设有混合入口和液滴出口；油相试剂流道和PCR反应液流道的一端均交汇于混合入口，油相试剂流道和PCR反应液流道的另一端分别设有油相试剂注入口和PCR反应液注入口，油相试剂流道的流道内径由油相试剂注入口到混合入口逐渐减小，PCR反应液流道的流道内径由PCR反应液注入口到混合入口逐渐减小；PCR反应腔的两侧各设有一个填充腔，一个填充腔连通PCR反应腔填充腔及液滴出口，另一个填充腔连通PCR反应腔填充腔与排液流道；每个填充腔中填充有热膨胀颗粒。

Micro droplet type PCR chip and manufacturing method thereof

The invention provides a micro liquid drop type PCR chip and a manufacturing method thereof. The micro droplet type PCR chip includes a cover plate and the substrate is attached to the cover plate; toward surface of the substrate is provided with an oil phase flow, fluid flow, mixing flow of PCR reaction and PCR reaction chamber and the liquid discharge passage; the opposite ends are respectively provided with a mixture of mixed flow and droplet entrance exit; one end of the oil phase reagent flow channel and PCR channel interchange reaction liquid mixed oil phase flow entrance, reagent and PCR reaction liquid channel and the other end are respectively provided with an oil phase reagent injection port and PCR reaction liquid injection channel entrance, diameter of oil phase flow of oil phase by reagent reagent injection port to the mixed entrance gradually decreased, decreased channel diameter PCR the reaction fluid flow by PCR reaction liquid injection to the entrance entrance mixed PCR on both sides of the reaction chamber; each has a filling cavity and a filling cavity communicated with the reaction cavity and PCR cavity filling liquid outlet, another filling cavity connected PCR The reaction chamber fills the cavity and the drain channel; each filled cavity is filled with thermal expansion particles.

【技术实现步骤摘要】
微液滴式PCR芯片及其制造方法
本专利技术涉及生物医学应用仪器领域，尤其涉及一种微液滴式PCR芯片，及所述微液滴式PCR芯片的制造方法。
技术介绍
聚合酶链式反应(PolymeraseChainReaction，简称PCR)，作为分子生物学和基因工程的一项重要技术，其是一种在引物引导下选择性扩增DNA和RNA片段的方法，设有特异、敏感、产率高、快速、简便、重复性好、易自动化等突出优点。现阶段生物工程采用的PCR扩增仪可对所需要的目的基因片段进行连续多次扩增，并可以复制到几百万倍数量级的数目，广泛应用于以获得目的基因或基因片段为目的的生命科学，医学工程，遗传功臣，疾病诊断等许多领域。微液滴技术在生物化学领域迅速发展。基于微液滴技术可以操控微小体积的液滴，并可以实现微液滴的稳定生成、表面处理、破裂、融合及多层液滴制备，因此微液滴可用于容器进行微生物培养、反应酶分析、微球颗粒的形成等。微液滴式PCR芯片产出的微液滴粒径稳定、均一，并且可操控性强，能够较为方便快捷地与反应酶、反应物与催化剂等物质融合。微液滴式PCR芯片将PCR反应液与油相试剂混合以生成微液滴并储存在PCR反应区，后续微液滴将进行PCR反应。但是，常规的微液滴式PCR芯片无法有效隔离PCR反应区的微液滴，在PCR反应过程中，微液滴容易脱离PCR反应区，导致PCR反应异常。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术提供了一种微液滴式PCR芯片，及所述微液滴式PCR芯片的制造方法，能够在微液滴式PCR芯片中形成封闭阀门，防止微液滴容易脱离PCR反应区。一种微液滴式PCR芯片，包括相贴合的盖片和基片；所述盖片朝向所述基片的表面设有油相试剂流道、PCR反应液流道、混合流道、PCR反应腔和排液流道；所述混合流道的相对两端分别设有混合入口和液滴出口；所述油相试剂流道和所述PCR反应液流道的一端均交汇于所述混合入口，所述油相试剂流道和所述PCR反应液流道的另一端分别设有油相试剂注入口和PCR反应液注入口，所述油相试剂流道的流道内径由所述油相试剂注入口到所述混合入口逐渐减小，所述PCR反应液流道的流道内径由所述PCR反应液注入口到所述混合入口逐渐减小；所述PCR反应腔的两侧各设有一个填充腔，一个所述填充腔连通所述PCR反应腔填充腔及所述液滴出口，另一个填充腔连通所述PCR反应腔填充腔与所述排液流道；每个所述填充腔中填充有热膨胀颗粒。其中，所述油相试剂流道在所述油相试剂注入口处分为第一分流道和第二分流道，所述第一分流道与所述第二分流道汇聚于所述混合入口。其中，所述油相试剂流道与所述PCR反应液流道的内壁上均设有用于过滤杂质的凸起。一种微液滴式PCR芯片的制造方法，用于制造权利要求1-3中任一项所述的微液滴式PCR芯片，包括：提供基片和衬底，并制备具有第一图案的第一掩膜板和具有第二图案的第二掩膜板；使用所述第一掩膜板和所述第二掩膜板，通过光刻工艺在所述衬底上形成并排拼接的第一阳模和第二阳模，其中，所述第一阳模上与所述第一图案对应的区域形成有所述油相试剂流道的图形、所述PCR反应液流道的图形，以及所述混合流道的图形，所述第二阳模上与所述第二图案对应的区域形成有两个所述填充腔的图形、所述PCR反应腔的图形，以及所述排液流道的图形；以所述第一阳模和所述第二阳模为模板形成盖片基体，所述盖片基体的表面设有未开设所述PCR反应液注入口的PCR反应液流道、未开设有所述油相试剂注入口的所述油相试剂流道、所述混合流道、所述PCR反应腔、所述排液流道，及两个所述填充腔；在两个所述填充腔内填充热膨胀颗粒，并在所述盖片基体的表面加工出所述油相试剂注入口、所述PCR反应液注入口及所述排液流道的排液口，形成包含所述油相试剂流道、所述PCR反应液流道、所述排液流道、所述混合流道、所述PCR反应腔，及两个所述填充腔的所述盖片；对所述盖片与所述基片进行清洗，之后将所述盖片与所述基片对准贴合，得到所述微液滴式PCR芯片。其中，所述使用所述第一掩膜板和所述第二掩膜板，通过光刻工艺在所述衬底上形成并排拼接的第一阳模和第二阳模包括：在所述衬底上涂覆第一光刻胶层并进行烘烤；通过曝光将所述第一掩膜板上的所述第一图案转印到所述第一光刻胶层上，以在所述第一光刻胶层上形成与所述第一图案对应的所述油相试剂流道的图形、所述PCR反应液流道的图形，以及所述混合流道的图形，之后除去所述第一掩膜板；在所述衬底上涂覆第二光刻胶层并进行烘烤，所述第二光刻胶层与所述第一光刻胶层并排拼接；通过曝光将所述第二掩膜板上的所述第二图案转印到所述第二光刻胶层上，以在所述第二光刻胶层上形成与所述第二图案对应的所述PCR反应腔的图形、所述排液流道的图形，以及两个所述填充腔的图形，之后除去所述第二掩膜板；去除未固化的光刻胶并做坚膜处理，得到所述第一阳模和所述第二阳模。其中，所述以所述第一阳模和所述第二阳模为模板形成盖片基体包括：在所述第一阳模和所述第二阳模上浇注模型胶，经脱气泡、固化后揭膜，得到所述盖片基体。其中，在步骤使用所述第一掩膜板和所述第二掩膜板，通过光刻工艺在所述衬底上形成并排拼接的第一阳模和第一阳模，与步骤以所述第一阳模和所述第二阳模为模板形成盖片基体之间，还包括：使用脱模剂处理所述第一阳模和所述第二阳模的步骤。其中，所述热膨胀颗粒占据所述填充腔的容积的30％。其中，所述脱模剂为三氯甲基硅氧烷。其中，所述模型胶包括聚二甲基硅氧烷。由此，本专利技术的微液滴式PCR芯片，通过在PCR反应腔的两侧分别设置填充热膨胀颗粒的填充腔，使用填充热膨胀颗粒的填充腔作为封闭阀门，将PCR反应腔完全隔离，避免了微液滴脱离PCR反应腔，保证了PCR反应腔内的PCR反应正常进行。本专利技术的微液滴式PCR芯片的制造方法，使用光刻工艺能够方便快捷地成型具有微通道结构的盖片，且成本低廉；通过使用两个掩膜板分别进行光刻，便于形成不同厚度的光刻胶图案层、最终成型盖片的不同厚度区域；通过形成两个填充腔，并在两个填充腔中填充热膨胀颗粒，能够使得微液滴式PCR芯片具有封闭阀门。附图说明为更清楚地阐述本专利技术的构造特征和功效，下面结合附图与具体实施例来对其进行详细说明。图1是本专利技术实施例的盖片的截面结构示意图；图2是图1中I处的局部放大结构示意图；图3是本专利技术实施例的微液滴式PCR芯片的制造方法的流程框图；图4是图3中的S220步骤的具体流程框图；图5是本专利技术实施例的微液滴式PCR芯片的制造方法的又一个流程框图。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本专利技术的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本专利技术保护的范围。本专利技术实施例提供了一种微液滴式PCR芯片，用于生成PCR微液滴和进行PCR反应。如图1所示，微液滴式PCR芯片包括盖片10。微液滴式PCR芯片还包括基片(图未示)，基片与盖片10相贴合，封装成完整的芯片。基片的材料包括但不限于玻璃，盖片10的材料包括但不限于为聚二甲基硅氧烷(PDMS)，基片与盖片10的贴合形式包括但不限于采用真空氧等离子体进行键合封装。如图1所示，盖片10朝向基片的表面设有油相试剂流道11、PC本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种微液滴式PCR芯片，其特征在于，包括相贴合的盖片和基片；所述盖片朝向所述基片的表面设有油相试剂流道、PCR反应液流道、混合流道、PCR反应腔和排液流道；所述混合流道的相对两端分别设有混合入口和液滴出口；所述油相试剂流道和所述PCR反应液流道的一端均交汇于所述混合入口，所述油相试剂流道和所述PCR反应液流道的另一端分别设有油相试剂注入口和PCR反应液注入口，所述油相试剂流道的流道内径由所述油相试剂注入口到所述混合入口逐渐减小，所述PCR反应液流道的流道内径由所述PCR反应液注入口到所述混合入口逐渐减小；所述PCR反应腔的两侧各设有一个填充腔，一个所述填充腔连通所述PCR反应腔填充腔及所述液滴出口，另一个填充腔连通所述PCR反应腔填充腔与所述排液流道；每个所述填充腔中填充有热膨胀颗粒。

【技术特征摘要】
1.一种微液滴式PCR芯片，其特征在于，包括相贴合的盖片和基片；所述盖片朝向所述基片的表面设有油相试剂流道、PCR反应液流道、混合流道、PCR反应腔和排液流道；所述混合流道的相对两端分别设有混合入口和液滴出口；所述油相试剂流道和所述PCR反应液流道的一端均交汇于所述混合入口，所述油相试剂流道和所述PCR反应液流道的另一端分别设有油相试剂注入口和PCR反应液注入口，所述油相试剂流道的流道内径由所述油相试剂注入口到所述混合入口逐渐减小，所述PCR反应液流道的流道内径由所述PCR反应液注入口到所述混合入口逐渐减小；所述PCR反应腔的两侧各设有一个填充腔，一个所述填充腔连通所述PCR反应腔填充腔及所述液滴出口，另一个填充腔连通所述PCR反应腔填充腔与所述排液流道；每个所述填充腔中填充有热膨胀颗粒。2.根据权利要求1所述的微液滴式PCR芯片，其特征在于，所述油相试剂流道在所述油相试剂注入口处分为第一分流道和第二分流道，所述第一分流道与所述第二分流道汇聚于所述混合入口。3.根据权利要求1或2所述的微液滴式PCR芯片，其特征在于，所述油相试剂流道与所述PCR反应液流道的内壁上均设有用于过滤杂质的凸起。4.一种微液滴式PCR芯片的制造方法，用于制造权利要求1-3中任一项所述的微液滴式PCR芯片，其特征在于，包括：提供基片和衬底，并制备具有第一图案的第一掩膜板和具有第二图案的第二掩膜板；使用所述第一掩膜板和所述第二掩膜板，通过光刻工艺在所述衬底上形成并排拼接的第一阳模和第二阳模，其中，所述第一阳模上与所述第一图案对应的区域形成有所述油相试剂流道的图形、所述PCR反应液流道的图形，以及所述混合流道的图形，所述第二阳模上与所述第二图案对应的区域形成有两个所述填充腔的图形、所述PCR反应腔的图形，以及所述排液流道的图形；以所述第一阳模和所述第二阳模为模板形成盖片基体，所述盖片基体的表面设有未开设所述PCR反应液注入口的PCR反应液流道、未开设有所述油相试剂注入口的所述油相试剂流道、所述混合流道、所述PCR反应腔、所述排液流道，及两个所述填充腔；在两个所述填充腔内填充热...

【专利技术属性】
技术研发人员：舒伟良，陈艳，
申请(专利权)人：深圳先进技术研究院，
类型：发明
国别省市：广东,44