扩增多核苷酸的仪器和方法技术

本发明专利技术提供一种扩增多核苷酸的仪器，包括基片，在基片中的微流通道系统，并且包括样品进口，自样品进口延伸的样品流通道，和与样品流通道流体连通的多核苷酸聚合反应室，在反应室周围形成的第一绝缘槽，调控反应室温度的工具。因此，可以制造扩增多核苷酸的多室装置，它包含基片中形成的多个聚合反应室。（*该技术在2022年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及扩增多核苷酸的仪器，更具体的是，涉及在单基片(substrate)中具有多室的扩增多核苷酸的仪器和扩增多核苷酸的方法。
技术介绍
扩增多核苷酸的常规装置包括至少一个0.2ml或0.5ml反应管，通过使该管进行相同温度循环而实施PCR。在这种情况下，不能扩增扩增的具有不同的温度循环的靶多核苷酸。而且，由于样品体积至少为0.2ml，因而在制备样品时也存在困难。大多数扩增多核苷酸的常规仪器包括如USP5955029和6126804中所公开的一个聚合反应管。因此，在通过利用这些装置扩增多个多核苷酸时存在困难。而且，在常规的装置中，聚合反应室与该装置的其它部分不是热绝缘的。因此，在包含扩增多核苷酸的装置的芯片-上-实验室(lab-on-a-chip)中，各室的温度影响其它部分的温度。结果，聚合反应室的温度对样品预处理的工具和检测工具有影响。因此，在扩增多核苷酸的具有多个反应室和芯片-上-实验室的装置中，各室应该是绝缘的。否则，由于温度干扰，很难控制各室的温度。Daniel等将绝缘的概念引入扩增多核苷酸的装置(J.H.Daniel et al.，Sensor and Actuator，A471，pp.81-88，1998)。Daniel的装置具有网孔结构，其中反应室周围被蚀刻并且具有网样形状。该装置在绝缘和冷却方面具有优点，而在装配(fabricate)该装置的多流通道和电极上存在困难。因此，将该结构用于芯片-上-实验室很困难。专利技术公开本专利技术的目的是提供一种具有热绝缘的工具的扩增多核苷酸的仪器。本专利技术的另一目的是提供一种具有热绝缘的工具的扩增多核苷酸的多室仪器。本专利技术的另一目的是提供一种利用本专利技术扩增多核苷酸的仪器扩增多核苷酸的方法。本专利技术提供扩增多核苷酸的仪器，包括基片；基片中排列的微流通道系统和包含样品进口，自样品进口延伸的样品流通道，和与样品流通道流体连通(liquid communication)的多核苷酸聚合反应室；在反应室周围形成的第一绝缘槽；和用于调控反应室温度的工具。本专利技术提供一种扩增多核苷酸的仪器，包括基片和在基片上配置的扩增多核苷酸的多个单元装置。每个单元装置包括基片上的配置微流通道系统和包含样品进口，自样品进口延伸的样品流通道，和与样品流通道流体连通的多核苷酸聚合反应室；在反应室周围形成的第一绝缘槽；和用于调控反应室温度的工具。本专利技术还提供一种通过PCR扩增样品中包含的多核苷酸的方法，包括制备反应室和绝缘槽包含在基片中的生物芯片；传递用于聚合反应的样品多核苷酸和试剂；和控制用于PCR的反应室温度。而且，本专利技术提供一种通过实施PCR扩增样品中包含的多核苷酸的方法，包括(a)制备包含基片和多个单元扩增装置的生物芯片，每个单元扩增装置包括一；基片中配置的微流通道系统并包含样品进口，自样品进口延伸的样品流通道，和与样品流通道流体连通的多核苷酸聚合反应室；在反应室周围形成的第一绝缘槽；和用于调控反应室温度的工具，(b)将用于聚合反应的样品多核苷酸和试剂传递到各反应室；和(c)独立控制用于PCR反应室的温度。附图简述附图说明图1是阐明根据本专利技术一实施方案扩增多核苷酸的仪器的顶部示意图(schematic top view)。图2是阐明根据本专利技术一实施方案扩增多核苷酸的仪器的横截面示意图。图3是阐明根据本专利技术另一实施方案扩增多核苷酸的多室仪器的顶部示意图。图4是根据反应槽宽度的反应室温度升高的模式图。图5是示波器，阐明本专利技术另一实施方案扩增多核苷酸的多室仪器的温度传感器电势(potential)的变化。图6是示波器，阐明与根据图5中温度传感器电势变化对应，由控制器读取的信号。图7是阐明本专利技术另一实施方案在仪器热调控过程中产生的最大的过冲量(overshoot)的图表。图8是阐明本专利技术另一实施方案在仪器热调控期间中产生的稳定状态的误差的图表。图9显示本专利技术另一实施方案使用多室仪器扩增PCR产物的凝胶电泳结果的照片。实施本专利技术的最佳模式参考附图进一步详述本专利技术的仪器。图1和图2是阐明本专利技术一实施方案扩增多核苷酸的仪器的顶部和横截面示意图。根据图1，所述仪器包括基片4；微流通道系统；第一槽14；和调控室的温度的温度控制器(未显示)。微流通道系统和第一槽14被装配在基片4中。微流通道系统由样品进口10，样品流通道6和聚合反应室8组成。第一槽14在聚合反应室周围微型装配。温度控制器被配置在基片4的较低表面上。根据图2，基片由较上的基片2和较低的基片4组成。进口10，第一槽14和出口12被装配在较上的基片2中。样品流通道6，第一槽14和聚合反应室8被装配在较低的基片4中。该仪器通过将较上的基片2与较低的基片4结合制成。将包含靶多核苷酸的样品注射到进口10并通过样品流通道6传递到聚合反应室8。PCR在聚合反应室8内实施。通过温度控制器控制PCR温度循环。反应获得的PCR产物通过样品流通道6被释放到出口12。基片材料的实施例包括硅，玻璃，聚碳酸酯，聚二甲基硅氧烷和聚甲基丙烯酸甲酯。微流通道系统所具有的宽度，深度和高度分别约为0.1μm到500μm。优选的是聚合反应室的宽度，深度和高度约2.0μm到500μm，更优选分别为3.0μm到500μm。但是室的大小并不限于这些具体的范围，可以使用具有宽度，深度，和高度分别约为1到500mm的相当大的室。反应室可以具有各种形状，包括管状，矩形平行六面体，圆筒形。第一槽可以具有约0.3mm到3mm的宽度。并且在硅基片具有的深度为300μm时，第一槽具有的深度可以约为200μm到290μm，或在硅基片具有的深度为500μm时，第一槽具有的深度可以约为200到490mm。但是第一槽的大小并不限于这些具体的范围。调控所述室的温度的温度控制器可包括用于热调控杂交和脱杂交(dehybridization)所需的PCR温度循环的热源和温度传感器。该室的温度可以通过在该室周围补充一种或多个电热源而得以控制，或通过将脉冲激光或其它电磁能用到该室。此外，扩增多核苷酸的仪器可以包括冷却装置，该冷却装置可以是常规用于冷却目的而使用的任何结构。热源的电极可以被配置在该室下或该室周围。优选的是，电极被配置在具有该室的基片的较低表面上。仪器可以进一步包括检测扩增多核苷酸的检测器或释放扩增多核苷酸的出口12。检测器可用常规工具检测多核苷酸，例如，测定液体流阻力的工具，和荧光或光谱测定检测装置。出口可以制成本专利技术微流通道系统的一部分，并且可以和该室流体连通。扩增多核苷酸的仪器还可包括细胞裂解工具。将细胞裂解用作样品的该细胞裂解工具可以与反应室流体连通。图3是本专利技术另一实施方案扩增多核苷酸的多室仪器的顶部示意图。如图3所示，扩增多核苷酸的多室仪器包括扩增多核苷酸的四单元装置。四单元装置被微型装配在单基片上。扩增多核苷酸的各单元装置包括基片4；微流通道系统，第一槽14，和温度控制器(未显示)。该微流通道系统由样品出口10，样品流通道6和聚合反应室8组成。第一槽14被装配在聚合反应室8周围。温度控制器可被配置在基片4较低表面上。或者，该温度控制器可以被配置在基片4中聚合反应室之下。由于多室仪器被装配在单基片中，包含在样品中的多个多核苷酸可以同时在分别的被独立控制的室的温度中同时扩增。本专利技术本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种扩增多核苷酸的仪器，包括：基片；在基片中配置的微流通道系统并且包含样品进口，自样品进口延伸的样品流通道，和与样品流通道流体连通的多核苷酸聚合反应室；在反应室周围形成的第一绝缘槽；和调控反应室温度的工具。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：尹大成，李有燮，林根培，李在昌，郑文赫，
申请(专利权)人：三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：KR[韩国]