[發(fā)明專利]一種基于場效應(yīng)管的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置及其使用方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710604650.0
• 申請日: 2017-07-24
• 公開（公告）號: CN107460118B
• 公開（公告）日: 2021-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 宋磊
• 申請（專利權(quán)）人: 成都奇璞生物科技有限公司
• 主分類號: C12M1/36
• 分類號: C12M1/36;C12M1/34
• 代理公司: 北京中索知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11640
• 代理人: 霍春月

1.一種基于場效應(yīng)管的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置，其特征在于，包括基板、設(shè)置于基板上的多個樣品孔、場效應(yīng)管、印刷電路、轉(zhuǎn)換接口及控制器；所述場效應(yīng)管包括設(shè)置于每個樣品孔底端中心位置的用于檢測離子濃度的第一場效應(yīng)管，以及底端邊緣位置的至少兩個用于加熱的第二場效應(yīng)管；所述第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管通過印刷電路連接到轉(zhuǎn)換接口，轉(zhuǎn)換接口與控制器連接。

2.如權(quán)利要求1所述的基于場效應(yīng)管的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置，其特征在于，所述第二場效應(yīng)管有兩個，對稱設(shè)置于第一場效應(yīng)管的兩側(cè)。

3.如權(quán)利要求2所述的基于場效應(yīng)管的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置，其特征在于，所述第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管的結(jié)構(gòu)相同，具體由襯底、絕緣層、源極、漏極和柵極構(gòu)成；所述襯底下表面設(shè)置柵極，上表面設(shè)置絕緣層，絕緣層上設(shè)置源極和漏極。

4.如權(quán)利要求1所述的基于場效應(yīng)管的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置，其特征在于，所述控制器為計算機(jī)。

5.如權(quán)利要求3所述的基于場效應(yīng)管的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置，其特征在于，所述第一場效應(yīng)管和第二場效應(yīng)管的制備方法相同，包括如下步驟：

S1、選擇目標(biāo)襯底，目標(biāo)襯底為Cu、Ni、Pt及Si材料中的一種；

S2、在所述目標(biāo)襯底上表面生成一層薄膜絕緣層；

S3、利用光刻工藝擴(kuò)散兩個高摻雜的區(qū)域，并從中分別引出漏極和源極；

S4、在所述目標(biāo)襯底的下表面沉積金屬層形成柵極，即得到場效應(yīng)管。

6.如權(quán)利要求3所述的基于場效應(yīng)管的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置，其特征在于，所述絕緣層為SiO₂涂層或石墨烯涂層。

7.一種如權(quán)利要求3所述的基于場效應(yīng)管的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置的使用方法，其特征在于，包括如下步驟：

S1、將需要進(jìn)行擴(kuò)增的DNA樣品、設(shè)計引物、Taq DNA聚合酶、脫氧核糖核苷三磷酸按照一定比例配好加入到樣品孔內(nèi)，得到混合溶液；

S2、將場效應(yīng)管通過轉(zhuǎn)換接口以及數(shù)據(jù)線連接至控制器；

S3、在所述第二場效應(yīng)管的電極之間加電壓源或電流源，通過調(diào)節(jié)背柵電壓或電流大小使場效應(yīng)管產(chǎn)生熱量將混合溶液升溫至90～96℃，使雙鏈DNA模板在熱作用下氫鍵斷裂，形成單鏈DNA；

S4、減小背柵電壓或電流，使混合溶液降溫至40～65℃，混合溶液溫度降低，引物與DNA模板結(jié)合，形成局部雙鏈；

S5、再次增大背柵電壓或電流，使混合溶液升溫至68～75℃，在Taq DNA聚合酶的作用下，以脫氧核糖核苷三磷酸為原料，從引物的5′端向3′端延伸；

S6、重復(fù)操作步驟S3～S5，共計15～25次，每一次循環(huán)經(jīng)過變性、退火和延伸，DNA含量即增加一倍，實現(xiàn)周期性的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)；

其中，在S3～S6所有步驟中，離子濃度的變化會影響到第一場效應(yīng)管的柵極電壓，因而通過檢測源極和漏極之間電流的變化來實時檢測循環(huán)后產(chǎn)物的總量。

8.如權(quán)利要求7所述的基于場效應(yīng)管的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置的使用方法，其特征在于，所述第二場效應(yīng)管加熱溫度范圍為20～120℃。

9.如權(quán)利要求7所述的基于場效應(yīng)管的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置的使用方法，其特征在于，所述場效應(yīng)管兩端施加的電流范圍為0～1A。

10.如權(quán)利要求7所述的基于場效應(yīng)管的聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng)的裝置的使用方法，其特征在于，所述步驟S5中，電阻升溫至72℃。