[發明專利]一種多層三維數字核酸擴增芯片及其制作與使用方法

在審

• 申請號: 202110327830.5
• 申請日: 2021-03-26
• 公開（公告）號: CN112920941A
• 公開（公告）日: 2021-06-08
• 發明（設計）人: 羅春雄;榮楠
• 申請（專利權）人: 北京大學
• 主分類號: C12M1/34
• 分類號: C12M1/34;C12M1/38;C12M1/00;C12Q1/686;C12Q1/6844
• 代理公司: 北京路浩知識產權代理有限公司 11002
• 代理人: 張璐

1.一種多層三維數字核酸擴增芯片，其特征在于，其包括：

層疊設置的多個微陣列芯片和一個儲水層芯片；

在每個所述微陣列芯片上設有進液口、第一分支型分配通道、若干微孔陣列、通油孔、蓄水圈和蓄水圈進出液口；其中，所述進液口和微孔陣列通過所述第一分支型分配通道連通設置；所述通油孔與微孔陣列通過所述第一分支型分配通道連接設置；所述蓄水圈進出液口通過所述蓄水圈連通設置；所述蓄水圈設置在所述微孔陣列與微陣列芯片的邊沿之間，且與所述微孔陣列不連通；所述第一分支型分配通道、微孔陣列和蓄水圈的高度小于所述微陣列芯片的厚度；而在不同層的微陣列芯片之間，所述進液口相互連通設置，所述通油孔相互連通設置，所述蓄水圈進出液口相互連通設置；

在所述儲水層芯片上設有進出水口、儲水通道和第二分支型分配通道；所述進出水口和所述儲水通道通過所述第二分支型分配通道連通設置；

所述儲水層芯片上的儲水通道與最上層微陣列芯片上的微孔陣列接觸設置，且所述儲水通道覆蓋所述微孔陣列。

2.根據權利要求1所述的多層三維數字核酸擴增芯片，其特征在于，所述微孔陣列中的微孔沿所述第一分支型分配通道的每條分支通道排列，沿分支通道軸線方向相鄰的微孔依次交錯分布于分支通道的兩側，且每個微孔均與通道連通設置。

3.根據權利要求1或2所述的多層三維數字核酸擴增芯片，其特征在于，所述微陣列芯片和所述儲水層芯片的材料為聚二甲基硅氧烷。

4.根據權利要求1-3中任一項所述的多層三維數字核酸擴增芯片，其特征在于，所述微孔陣列的高度為20-200微米，所述第一分支型分配通道的高度與所述微孔陣列的高度的比例為1：3-10；

優選所述微孔陣列中單個微孔的孔徑大于所述第一分支型分配通道中單條通道的寬度；

優選所述蓄水圈的高度與所述微孔陣列的高度的比例為1：0.5-2。

5.根據權利要求1-4中任一項所述的多層三維數字核酸擴增芯片，其特征在于，所述儲水通道和第二分支型分配通道的高度均為50-100微米，所述儲水通道的寬度為200-500微米，相鄰兩個儲水通道的間隔小于儲水通道的高度。

6.根據權利要求1-5中任一項所述的多層三維數字核酸擴增芯片，其特征在于，所述微孔陣列中微孔的俯視形狀為方形，圓形或者其他多邊形。

7.根據權利要求1-6中任一項所述的多層三維數字核酸擴增芯片，其特征在于，所述多層三維數字核酸擴增芯片還包括：

一個玻片，其固定設置在最底層的微陣列芯片的下方，且覆蓋所述微陣列芯片的底面。

8.權利要求1-7中任一項所述的多層三維數字核酸擴增芯片的制備方法，其特征在于，包括：

分別制備儲水層芯片和多個微陣列芯片的模具；

將制備材料涂布在模具上并進行固化處理；

將模具上儲水層芯片與一層微陣列芯片一起等離子處理后粘合烘烤，而后再繼續與其余的微陣列芯片粘合烘烤。

9.權利要求1-7中任一項所述的多層三維數字核酸擴增芯片在PCR中的應用；優選為在核酸定量PCR中的應用。

10.權利要求1-7中任一項所述的多層三維數字核酸擴增芯片的使用方法，其特征在于，包括：

將核酸擴增反應液通過微陣列芯片上的進液口導入所述多層三維數字核酸擴增芯片；在導入核酸擴增反應液前或導入核酸擴增反應液后，通過蓄水圈進出液口向蓄水圈注水；

通過儲水層芯片中的進水口為儲水層蓄水；

通過通油孔和進液口對所述多層三維數字核酸擴增芯片進行交替的負壓通油和正壓通油；

其中，所述負壓通油具體為：將通油孔內殘余的核酸擴增反應液吸取凈后導入油相物質，并在進液口加負壓；所述正壓通油具體為：將油相物質從進液口加正壓導入；

封裝芯片，進行恒溫擴增反應后，對反應結果進行檢測；

優選在所述負壓通油和正壓通油中所使用的油相物質為體積比為1-5：1的HFE7500和FC40的混合物。