玻璃管套结构PCR芯片阵列的制作方法

本发明涉及pcr生物技术领域的pcr芯片阵列，具体地，涉及一种玻璃管套结构pcr芯片阵列。

背景技术：

聚合酶链式反应(pcr)是生物医学领域中常用的体外快速扩增大量特定dna片段的分子生物学技术。pcr循环反应包括高温解链、低温退火、中温延伸三个过程。常规的pcr仪体积较大，价格高；反应试剂热容大，使得升降温速度低，长时间暴露在高温环境下的反应酶活性降低，体系反应效率较低。

影响pcr循环反应效率的主要因素包括pcr反应腔室温度均匀性、控温精度以及升降温速率等。

现有的聚合物pcr芯片存在温度均匀性不高、测温精度差、扩增效率低、反应液含大量气泡等缺陷。

因而，现阶段亟需设计一款扩增效率高的pcr芯片结构。

经检索，公开号为cn102899238a的中国发明专利申请，公开了一种连续流pcr与毛细管电泳功能集成的微流控芯片装置，包括连续流动式pcr芯片和毛细管电泳芯片。但是该专利存在的不足之处是：集成微流控芯片不可重复使用，成本高。公开号为cn104946511a的中国发明专利申请，公开了一种叠层结构腔室内温度传感pcr芯片，包括从上往下依次排布的上衬底、测温电极、反应腔室、下衬底、加热电极。但是该专利存在的不足之处是：测温电极伸入反应液中，使得反应液易被污染；整个结构不可拆卸，不可重复使用，成本高。

公开号为cn106222068a的中国发明专利申请，公开了一种玻璃毛细管微型pcr系统及其制备方法，所述pcr系统包括芯片座、pcr芯片、风扇。但是该专利存在的不足之处是：单个加热电极不能保证pcr芯片反应腔室内反应液温度的均匀性；深槽顶部开放导致测温电极测温不精确；不能同时测试多个反应体系。

技术实现要素：

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种玻璃管套结构pcr芯片阵列，该pcr芯片阵列循环反应周期短，温度均匀性高，pcr扩增效率高；温控体系控温精确度高，升降温速率快；pcr反应腔室内反应液进行循环反应时无气泡；pcr芯片可重复使用，降低使用成本；采用阵列结构可同时进行多个反应体系的测试。

为实现以上目的，本发明提供一种玻璃管套结构pcr芯片阵列，包括：支架、底座和pcr芯片阵列，其中：所述支架固定在所述底座上；所述pcr芯片阵列由多个pcr芯片组成，多个相同结构的pcr芯片并列布置并固连在所述支架上；

多个所述pcr芯片均采用管套结构，包括：玻璃套、毛细玻璃管、两个加热电极和两个测温电极，其中：所述玻璃套内嵌套所述玻璃毛细管；所述玻璃毛细管用做pcr芯片反应腔室，内部用于放置反应液；两个所述加热电极和两个所述测温电极分别对称制作在所述玻璃套的外表面；

所述加热电极流入电流时，由热阻效应产生热量以调节所述pcr反应腔室内的反应液温度；所述测温电极实时监测所述pcr反应腔室内的反应液温度；由多个相同结构pcr芯片布置在支架上形成的pcr芯片阵列，用于同时测试多种反应体系。

优选地，所述pcr芯片通过绝热模块黏合在所述支架上。

更优选地，所述绝热模块为低导热率材料制成，用于阻止所述加热电极散热至所述支架。

优选地，所述pcr芯片中，所述玻璃套与所述毛细玻璃管采用分离式结构，从而便于拆卸。

更优选地，所述玻璃套内部为圆柱或方形通道。

更优选地，所述玻璃毛细管为圆形或方形通道。

优选地，所述加热电极采用蛇形密布，两个所述加热电极对称分布在玻璃套的上下表面，以维持所述pcr反应腔室内反应液的温度均匀性，从而加快升降温速率。

优选地，所述加热电极的外表面覆盖一层绝热材料保护层，从而降低热量散失率。

优选地，所述测温电极流入定量电流，实时监测所述pcr反应腔室内的反应液温度。

优选地，所述测温电极的外表面覆盖一层绝热材料保护层，从而降低热量散失率。

本发明中，所述玻璃套、所述加热电极和所述测温电极重复循环使用，以降低成本；所述毛细玻璃管一次性使用，以避免生物污染。

本发明中，所述玻璃毛细管制作的pcr反应腔室密封性好，避免气泡的产生和蛋白吸附。

与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：

本发明玻璃管套结构pcr芯片阵列，采用分离式管套结构，实现玻璃套及加热电极和测温电极的循环使用，降低成本；

本发明采用玻璃毛细管制作的pcr反应腔室结构，密闭性好，避免气泡产生和蛋白吸附；

本发明采用pcr芯片阵列结构，可同时进行多个体系的测试；

本发明的整体结构体积小，热容小，升降温速度快。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一实施例的整体结构图，

图中：10、20、30、40为测温电极，11、21、31、41为加热电极，100、200、300、400为绝热模块；

图2为本发明一实施例的玻璃管套结构pcr芯片的结构图，

图中：101、105为测温电极焊盘，102、104为过渡互联，103为温度敏感电阻，107、110为加热电极焊盘，加热电阻108，109为玻璃套；

图3为本发明一实施例的pcr反应腔室的结构图，

图中：106为玻璃毛细管；

图4为本发明一实施例的玻璃管套结构pcr芯片的结构主视图；

10、12为测温电极，11、13为加热电极。

具体实施方式

下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。

如图1所示，一种玻璃管套结构pcr芯片阵列，由底座、支架、多个玻璃管套结构pcr芯片组成，其中：所述支架固定在所述底座上；多个所述玻璃管套结构pcr芯片并列布置形成pcr芯片阵列，并与所述支架分别采用绝热模块100、200、300、400黏合在一起。

作为一优选的实施方式，所述支架由良好的塑性材料组成。

作为一优选的实施方式，所述绝热模块100、200、300、400采用的材料导热率低，以有效阻止所述加热电极散发热量至所述支架。

多个并列分布的所述玻璃管套结构pcr芯片具体构成并无差异，细节如图2所示。

如图2-图4所示，多个所述玻璃管套结构pcr芯片的结构相同，包括：玻璃毛细管106，玻璃套109，加热电极11、13，测温电极10、12；其中：

所述玻璃毛细管106(如图3所示)嵌套在玻璃套109(如图2所示)内，玻璃毛细管106用做pcr反应腔室；所述加热电极11、13分别位于玻璃套109上、下两面呈对称分布(如图4所示)；所述测温电极10、12分别位于玻璃套109前、后两面呈对称分布(如图4所示)。

如图4所示，所述加热电极13与所述加热电极11具体构成完全相同。

以加热电极11为例，如图2所示，所述加热电极11由加热电极焊盘107、加热电极焊盘110和加热电阻108组成，其中：所述加热电极焊盘107和所述加热电极焊盘110对称分布在所述加热电阻108的两端。

作为优选的实施方式，如图2所示，所述加热电阻108呈蛇形分布，通过加热电极焊盘107、加热电极焊盘110给予所述加热电阻108恒定电流，从而实现对所述玻璃毛细管106的pcr反应腔室加热，并保证pcr反应腔室内温度的均匀分布。

当所述加热电极11、13流入不同电流时，由热阻效应，调节pcr反应腔室内反应液的温度，pcr反应腔室分别进入不同的工作区，即pcr反应腔室在不同温度区域时，玻璃管套结构pcr芯片将分别工作在高温解旋、低温吸附、中温延伸这三个工作区。

如图4所示，所述加热电极11和所述加热电极13可同时对所述玻璃毛细管106的pcr反应腔室内反应液加热，提高升温效率。

如图4所示，所述测温电极12与测温电极10具体组成完全相同，

以测温电极10为例，如图2所示，所述测温电极10由两端的测温电极焊盘101、测温电极焊盘105，过渡互联102、过渡互联104，以及温度敏感电阻103组成；其中：所述温度敏感电阻103位于测温电极10的中间位置，所述过渡互联102和所述测温电极焊盘101、所述过渡互联104和所述测温电极焊盘105依次对称分布于所述温度敏感电阻103的两边。

所述测温电极10和所述测温电极12可同时对pcr反应腔室测定温度，降低pcr芯片实时温度误差。

作为优选的实施方式，如图2所示，通过所述测温电极焊盘101、测温电极焊盘105经所述过渡互联102、过渡互联104给予所述温度敏感电阻103恒定的输入电流，由欧姆定律可以标定所述温度敏感电阻103两端的电压，进而实时测量pcr反应腔室内温度。

作为优选的实施方式，所述玻璃套109和所述玻璃毛细管106为管套结构，两者可以分离；

所述玻璃套109，所述加热电极11、加热电极13，所述测温电极10、测温电极12均可循环利用。

作为优选的实施方式，所述玻璃管套结构pcr芯片固联在所述支架上形成阵列，可以进行多个反应体系的测试。

本发明所述的玻璃管套结构pcr芯片阵列，将加热电极及测温电极分别与外电路相连接，接入数据采集单元；数字计算机控制整个体系反应进程，可实时控制和观察反应进度。

以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。