[實用新型]熒光PCR微流控芯片微通道中微流體熒光測速控速裝置

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 200720187378.2
• 申請日: 2007-12-21
• 公開（公告）號: CN201130152Y
• 公開（公告）日: 2008-10-08
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 吳堅;任藝;李海亮
• 申請（專利權(quán)）人: 北京工業(yè)大學
• 主分類號: G01N21/64
• 分類號: G01N21/64;G01P5/26;G05D13/00
• 代理公司: 北京思海天達知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司
• 代理人: 張慧

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種熒光PCR微流控芯片微通道中微流體熒光測速控速裝置，主要用于測量生物熒光PCR微流控芯片的微通道中的工作微流體流速，達到控制實際微流體流速的目的，屬于生物學和分析化學及醫(yī)學檢測領(lǐng)域。

背景技術(shù)

微全分析系統(tǒng)(Miniaturized?Total?Analysis?System，μ-TAS)的概念，于20世紀90年代初首次提出，在此后十余年中該領(lǐng)域已發(fā)展為當前世界上最前沿的科技領(lǐng)域之一。μ-TAS概念是，將目前現(xiàn)代宏觀實驗室中的生物化學分析技術(shù)的許多過程與步驟，在生物化學分析技術(shù)的功能縮微化的基礎(chǔ)上，實現(xiàn)生物化學分析技術(shù)全分析過程結(jié)構(gòu)集成化，即將傳統(tǒng)成熟的生物化學分析技術(shù)實驗室各種器具和儀器的結(jié)構(gòu)進行縮微，同時將現(xiàn)代宏觀實驗室中的生物化學分析技術(shù)實驗室各種器具和儀器具有的功能進行集成，在100平方毫米左右(甚至更小的面積)的芯片上，實現(xiàn)微型化的全過程與步驟的生物化學分析系統(tǒng)，達到生物化學分析目的。微全分析系統(tǒng)具有檢測速度快、試樣用量少、通量高等顯著的特點，因此深受世界各國的極為關(guān)注，并開展了大量相關(guān)研究。

微流控技術(shù)很快成為實現(xiàn)μTAS的理念的實用技術(shù)。已涉及到了許多方面，如日常的打印機墨水噴頭、化工反應(yīng)過程、燃料電池直等。同時，與生命科學應(yīng)用密切相關(guān)的生物工程、臨床檢驗醫(yī)學、衛(wèi)生防疫、國防防化、農(nóng)業(yè)、林業(yè)、畜牧獸醫(yī)、海洋漁業(yè)、法醫(yī)、運動醫(yī)學、食品監(jiān)督檢驗、制藥、化工、環(huán)境監(jiān)測、生化反恐等，更是其應(yīng)用最為密切和緊密的領(lǐng)域。在產(chǎn)業(yè)化方面，全球基于微流控技術(shù)的產(chǎn)品的年利潤以每年20％的增長率迅速突破150億歐元。

微流控技術(shù)是在微米級結(jié)構(gòu)中操控納升和皮升體積流體的技術(shù)和科學。微流控技術(shù)在實現(xiàn)μ-TAS整套理念和目標的過程中，主要是以實現(xiàn)現(xiàn)代宏觀實驗室中的生物和化學分析檢驗系統(tǒng)的“功能縮微和結(jié)構(gòu)集成”為具體目的的。其特征是，其各類導流和容納流體的有效結(jié)構(gòu)(包括微通道，反應(yīng)室和其他某些功能部件)至少在一個維度上為微米尺度。與現(xiàn)代實驗室宏觀尺度全過程與步驟的實驗裝置相比，微米級結(jié)構(gòu)的流體環(huán)境的面積/體積比例顯著增加，也就是說，連接各類有效結(jié)構(gòu)(包括反應(yīng)室和其他某些功能部件)完成分析檢驗全過程與步驟的主要方式是，以微通道為各類功能部件連接微結(jié)構(gòu)，以微通道中微體積流體的流動為各類功能部件產(chǎn)生功能作用基本條件的。

因此，從技術(shù)層面看，在承載微流動液體的微通道中，對微流動液體進行實際流速測速，按需要進行調(diào)控流速，是在微米級結(jié)構(gòu)中操控納升和皮升體積流體，完成分析檢驗全過程與步驟的核心之一，也是微流控技術(shù)的核心之一。

目前，據(jù)有關(guān)文獻報道的微流體流速測量技術(shù)有：化學標記物測速方法，流體溫度差異量標記方法測速方法，示蹤微粒子成像測速方法和共焦熒光示蹤物檢測測速方法等。但是上述的測速方法，存在以下缺陷：

1)測速方法中都需顯示蹤跡的物質(zhì)來進行測速，也就是說，這些方法對理論和實驗研究有一定的作用，但對在微通道中的具體微流動液體實際工作的監(jiān)測，并沒有更多的作用。不能實現(xiàn)對微流動液體在微通道中實際的工作流體和介質(zhì)流速情況進行實時反饋和流速控制。

這是因為在上述的測速方法中，使用一些非實際工作流體和介質(zhì)，并在微通道中對這些非實際的工作流體和介質(zhì)，進行非實際工作狀況模擬測速和調(diào)控流速。實際上，微米級結(jié)構(gòu)微通道中操控納升和皮升體積流體的技術(shù)和科學，已經(jīng)有一系列與物體表面有關(guān)的特有效應(yīng)，影響分析性能：如，層流效應(yīng)，表面張力及毛細效應(yīng)，快速熱導效應(yīng)和擴散效應(yīng)等。因此，只有對微通道中實際的工作流體和介質(zhì)，進行實際工作狀況測速和調(diào)控流速，才能對在微米級結(jié)構(gòu)微通道中的納升和皮升體積流體，進行有實際意義的操控，才能保障具體實際的工作微流體流完成分析檢驗全過程與步驟。

2)實現(xiàn)上述測速方法的外圍設(shè)備，由于其體積大，很難在將來的器件發(fā)展過程中，實現(xiàn)功能縮微結(jié)構(gòu)集成的微型全分析系統(tǒng)理念。

實用新型內(nèi)容

本實用新型的目的在于克服了現(xiàn)有的微流體流速測量方法都需附加顯示蹤跡的物質(zhì)，從而不能實現(xiàn)對微通道中的實際工作流體和介質(zhì)流速情況進行實時反饋和流速控制的缺陷，提供了一種熒光PCR微流控芯片微流體熒光測速控速裝置及方法，本裝置能夠?qū)ξ⑼ǖ乐形⒘黧w的實際工作流速進行實時測量，并能根據(jù)測量結(jié)果對流速進行控制，使其盡可能與理論設(shè)計流速相吻合，從而保障分析檢驗全過程與步驟的順利完成。