专利名称：Dna分离微流控芯片的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及DNA或生物大分子等分离的微流控芯片设计领域的一种新结构，特别 是具体涉及一种前置圆柱体和双曲线收縮耦合微流控结构。
背景技术：
在人类基因组计划的实施中，为了绘制基因图谱，需要最大限度地拉伸DNA以提高测 序精度。借助微流控芯片的各种结构能够使DNA链产生一定程度的变形，从而实现拉伸或 分离的目的。
目前的DNA分离微流控芯片的流道结构是直流道，这种结构的DNA驱动方式单一，仅 适于采用电场驱动，并且为了达到一定的狄波拉数条件，需要增大外加电场强度，过大的电 场强度容易导致微流控芯片的变形及损坏。而且该结构对缠绕构型的DNA链无法进行有效拉 伸。
发明内容
本实用新型的目的是针对现有微流控芯片结构的不足，提供一种具有新型前置圆柱体和 双曲线收縮耦合微流控结构的DNA分离微流控芯片。
本实用新型的上述目的是这样实现，结合附图说明如下
一种DNA分离微流控芯片，它包括依次连通的进样池l、入口流道2、双曲线微收縮结 构4、狭缝流道5、突然扩增口6，出口流道7、废液池8，位于双曲线微收縮结构4之前的 入口流道2内设有圆柱形障碍物3，圆柱形障碍物3置于微流道中心线上。
所述的入口流道2的长度/, =1.5~10mm，入口流道2的宽度w, = 30 200 pm ，双曲线
微收縮结构4的长度/￡ = 10 ~ 180 pm ，狭缝流道5的长度/2 = 0.01 ~ 1.54 mm，狭缝流道5的 宽度w2=0.01~3.8 pm ，出口流道7的长度/3=1.5~10 mm ，出口流道7的宽度 w3 = 30 ~ 200 jxm 。
所述的双曲线微收縮结构4的方程为以微流道中心线与双曲线入口处的交点为坐标原
点，<formula>formula see original document page 3</formula> 其中，系数<formula>formula see original document page 3</formula>
所述的前置圆柱形障碍物3的半径可根据需要进行调整，半径变化范围5pm 75 pm。所述的前置圆柱形障碍物3的位置可根据需要进行调整，其中心距离双曲线微收縮结 构4入口处的距离变化范围为10pm~50 pm。 所述的突然扩增口 6为直角形结构。
本实用新型是通过在流场或电场力驱动作用下，DNA链从进样池进入微流控芯片，经 过入口流道，接触圆柱形障碍物前半个表面时，DNA链沿圆柱形障碍物表面进行一定程度 的拉伸；当DNA链逐渐运动到圆柱形障碍物的后半个表面时，DNA链又会有一定程度的收 缩，经过了预拉伸变形后，DNA沿双曲线形微收縮结构到达狭缝流道，经过突然扩增口进 入出口流道，最后流入废液池。
本实用新型采用圆柱形障碍物作为预拉伸结构，可以根据需要调整圆柱形障碍物的半径 大小、圆心相对双曲线微收縮结构的距离等，以实现不同长度、不同初始构型的DNA链的 拉伸及分离。本实用新型结构既可采用流场驱动又可采用电场驱动，拉伸及分离对象可扩展 到任意聚合物，具有一定的普适性。
图1表示的是前置圆柱体和双曲线收縮耦合微流控结构示意图。 图2表示的是DNA链经过圆柱形障碍物的动态变化过程模拟图。
图3表示的是DNA链经过圆柱形障碍物的拉伸与收縮主轴示意图。图中，灰色实线表 示的是DNA的拉伸主轴，黑色实线表示DNA的收縮主轴。
图4表示的是初始构型为缠绕构型的DNA链经过单一双曲线结构的动态变化过程模拟图。
图5表示的是初始构型为缠绕构型的DNA链经过前置圆柱体和双曲线收縮耦合微流控 结构的动态变化过程模拟图。
图6表示的是30组不同构型的DNA在单一双曲线结构和前置圆柱体与双曲线收縮耦 合微流控结构中平均拉伸率的对比图。
图中l.进样池2.入口流道3.前置圆柱形障碍物4.双曲线微收縮结构5.狭缝流道 6.突然扩增口 7.出口流道8.废液池
具体实施方式
以下结合附图所示实施例进一步说明本实用新型的具体内容
参阅图l:本实用新型包括进样池l、入口流道2、前置圆柱形障碍物3、双曲线微收 縮结构4、狭缝流道5、突然扩增口 6，出口流道7、废液池8。
设定流道尺寸如下入口流道2的长度/, =1.5mm，入口流道2的宽度w, = 200 pm ，双
曲线微收縮结构4的长度/￡=80^111，狭缝流道5的长度/2^1.52mm，狭缝流道5的宽度w2=3.8pm，出口流道7的长度/3=1.5 mm，出口流道7的宽度w3 = 200 pm ，系数 c = w2(. Z(2 — 2w2 / w》=155/i附2 。
在流场或电场力驱动作用下，DNA链从进样池1进入微流控芯片，经过入口流道2，到 达圆柱形障碍物的表面3，在圆柱体障碍物3的前半个区域，DNA链呈现逐渐拉伸的状态， 从原来的巻曲型结构变化到拉伸展开构型；在圆柱体的后半个区域，DNA链呈现逐渐收縮 的状态，从拉伸构型重又变化到巻曲构型。DNA链经过圆柱形障碍物时的收縮-拉伸-再收縮 的动态变化过程模拟图如图2所示，拉伸与收縮主轴如图3所示。经过了预拉伸变形后， DNA沿双曲线形微收縮结构到达狭缝流道，经过突然扩增口进入出口流道，最后流入废液 池。
初始构型为缠绕构型的DNA链经过单一双曲线结构的动态变化过程模拟图如图4所示; 初始构型为缠绕构型的DNA链经过前置圆柱体和双曲线收縮耦合微流控结构的动态变化过 程模拟图如图5所示。从图4和图5的对比图中可以看出，初始构型为缠绕构型的DNA链 在单一双曲线结构中拉伸率很小，而在前置圆柱体和双曲线收縮耦合微流控结构中能够实现 较大的有效拉伸。
30组不同构型的DNA在单一双曲线结构和前置圆柱体与双曲线收縮耦合微流控结构中 平均拉伸率的对比图如图6所示。从图6中可以明显的看出本实用新型前置圆柱体和双曲线 收縮耦合微流控结构拉伸各种构型DNA链的有效性。
权利要求1、一种DNA分离微流控芯片，其特征在于包括依次连通的进样池(1)、入口流道(2)、双曲线微收缩结构(4)、狭缝流道(5)、突然扩增口(6)，出口流道(7)、废液池(8)，位于双曲线微收缩结构(4)之前的入口流道(2)内设有圆柱形障碍物(3)，圆柱形障碍物(3)置于微流道中心线上。
2、 根据权利要求1所述的DNA分离微流控芯片，其特征在于所述的入口流道(2)的 =1.5 10mm，入口流道(2)的宽度w, =30~200 [im，双曲线微收縮结构(4)的长度(^10 180 pm ，狭缝流道(5)的长度/2 = 0.01 ~ 1.54 mm ，狭缝流道(5)的宽度 w2 =0.01-3.8 pm ，出口流道(7)的长度/3=1.5 10 mm ，出口流道(7)的宽度 w3 = 30 ~ 200 (am 。
3、 根据权利要求1或2所述的DNA分离微流控芯片，其特征在于所述的双曲线微收縮结构(4)的方程为以微流道中心线与双曲线入口处的交点为坐标原点，y = ~V，其x + —中'系数c-wA/(2 —2^2/>^)。
4、 根据权利要求1所述的DNA分离微流控芯片，其特征在于所述的前置圆柱形障碍物 (3)的半径可根据需要进行调整，半径变化范围5pm 75 pm。
5、 根据权利要求1所述的DNA分离微流控芯片，其特征在于所述的前置圆柱形障碍物 (3)的位置可根据需要进行调整，其中心距离双曲线微收缩结构(4)入口处的距离变化范围为10pm~50 pm。
6、 根据权利要求1所述的DNA分离微流控芯片，其特征在于所述的突然扩增口 (6) 为直角形结构。
专利摘要本实用新型涉及DNA或生物大分子等分离的微流控芯片设计领域的一种DNA分离微流控芯片的新结构。它包括依次连通的进样池(1)、入口流道(2)、双曲线微收缩结构(4)、狭缝流道(5)、突然扩增口(6)，出口流道(7)、废液池(8)，位于双曲线微收缩结构(4)之前的入口流道(2)内设有圆柱形障碍物(3)，圆柱形障碍物(3)置于微流道中心线上。本结构采用圆柱形障碍物作为预拉伸结构，可以根据需要调整圆柱形障碍物的半径大小、圆心相对双曲线微收缩结构的距离等，以实现不同长度、不同初始构型的DNA链的拉伸及分离。本实用新型结构既可采用流场驱动又可采用电场驱动，拉伸及分离对象可扩展到任意聚合物，具有一定的普适性。
文档编号C12M1/42GK201132835SQ2007200945
公开日2008年10月15日 申请日期2007年11月5日 优先权日2007年11月5日
发明者封 冀, 左春柽, 曹倩倩 申请人:吉林大学