一种用于基因分型检测的微流控芯片、检测系统和装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及生物医药仪器，特别是涉及一种用于基因分型检测的微流控芯片，及包含该芯片的基因分型检测系统和检测装置。
【背景技术】
[0002]基因分型技术以其出色的生物识别分辨能力和近乎痕量的检测灵敏度，已广泛应用于动植物物种鉴定、病原菌分子分型、人身份识别(法医学鉴定、亲子鉴定等)、疾病相关基因型分析等领域。目前，基于电泳技术的基因分型检测过程包括DNA提取与定量、多重PCR扩增以及电泳分离与检测等三个主要步骤，常规分析流程需要多个不同的仪器和反应体系，大部分步骤以及反应体系之间的转移均涉及手工操作，且一般只能在专业实验室中由专业人员来完成，费时、费力、费钱。微流控技术的发展为基因分型检测的微型化、自动化和便捷化提供了有效途径，如在高效芯片DNA提取、快速芯片PCR扩增、高通量芯片电泳等单元技术及其集成方面已经取得了明显进展，出现了一批各有特色的工作，体现了微流控芯片体积小、样品消耗少、分析成本低、反应速度快等特点。
[0003]尽管用于基因分型的微流控芯片研究发展快速，但已有方法多数仅能完成基因分型检测流程中的一个或两个步骤，仍需考虑与常规实验流程的衔接等问题，对整个分析流程的改进并不显著，限制了其实际应用。近年来，先后出现了几款全自动的基因分型检测仪器，如RapidHIT?200、MiDAS系统、DNAScan等。这些产品都以微流控技术为核心，通过与传统流体操作和自动化技术相结合，将核酸提取、扩增和电泳整合在一台仪器上完成。但这些系统多为部分利用微流控技术，没有充分发挥微全分析系统的优势，从而导致检测系统自动化程度不高、可靠性差、结构复杂、成本高昂，不利于大规模推广与应用。
[0004]因此，需要提供一种新型的检测方法，以满足随着用户对分析平台的要求日益提高，对基因分型系统微型化、自动化、快速、高效的需求。
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种用于基因分型检测的微流控芯片，及包含该芯片的基因分型检测系统和检测装置，以解决现有技术中基因分型检测系统自动化程度不高、可靠性差、结构复杂、成本高昂等问题。
[0006]为解决上述技术问题，本发明采用下述技术方案:
[0007]一种用于基因分型检测的微流控芯片，该芯片包括
[0008]储液单元，用于存储检测过程中使用或产生的液体；
[0009]至少一个核酸提取单元，基于微结构表面改性处理，提取样本流体中的核酸物质；
[0010]至少一个核酸PCR扩增单元，基于获取的核酸物质，进行PCR扩增，获得PCR产物；
[0011]至少一个电泳单元，对PCR扩增产物进行电泳分析，获得PCR分离产物；
[0012]流体控制单元，基于微挤压推动的方式，对检测过程中的流体进行方向控制。
[0013]优选的，所述储液单元包括核酸提取缓冲液储液池、样品储液池、冲洗液储液池、洗脱液储液池、PCR反应液储液池、电泳进样池、电泳缓冲液储液池和废液池；
[0014]所述核酸提取缓冲液储液池、样品储液池、冲洗液储液池和洗脱液储液池通过微通道与所述核酸提取单元连通；
[0015]所述PCR反应液储液池和电泳进样池通过微通道与所述核酸提取单元和PCR扩增单元连通。
[0016]优选的，所述微通道的深度为20?60 μπι。
[0017]优选的，所述核酸提取单元采用具有经表面改性处理的微柱阵列的流体通道。
[0018]优选的，所述具有微柱阵列的流体通道为“S”型流体通道。
[0019]优选的，所述微柱阵列的流体通道上沉积有50?10nm厚的氧化娃。
[0020]优选的，所述流体控制单元采用集成式微流控组件进行流体控制。
[0021]优选的，所述微流控组件为弹性薄膜微阀组或弹性薄膜微栗组。
[0022]优选的，所述微流控组件包括第一微流控件、第二微流控件、第三微流控件、第四微流控件、第五微流控件、第六微流控件、第七微流控件、第八微流控件、第九微流控件、第十微流控件和第十一微流控件；
[0023]所述第一微流控件分别与核酸提取缓冲液储液池和样品储液池连接；
[0024]所述第二微流控件和第三微流控件依次设置在第一微流控件和核酸提取单元之间；
[0025]所述第六微流控件分别与核酸提取单元、核酸PCR扩增单元和电泳进样池连接；
[0026]所述第四微流控件和第五微流控件依次设置在PCR反应液储液池和第六微流控件之间；
[0027]所述第七微流控件分别与核酸PCR扩增单元和废液池连接；
[0028]所述第八微流控件分别与第二微流控件、第九微流控件和冲洗液储液池连接；
[0029]所述第九微流控件分别与第二微流控件、第八微流控件和洗脱液储液池连接；
[0030]所述第十微流控件分别与废液池、核酸提取单元和第六微流控件连接；
[0031]所述第十一微流控件分别与废液池、核酸PCR扩增单元和第七微流控件连接。
[0032]优选的，所述核酸提取单元、核酸PCR扩增单元和电泳单元分别为两个。
[0033]优选的，所述样品储液池、PCR反应液储液池和芯片电泳进夜池为两组。
[0034]一种包括如上所述微流控芯片的基因分型检测系统，该系统包括
[0035]如上所述的微流控芯片；
[0036]用于为流体控制单元提供挤压动力的动力控制单元；
[0037]用于为PCR扩增单元提供反应温度的温度控制单元；
[0038]用于为电泳单元提供反应电压的电压控制单元；和
[0039]用于对PCR分离产物进行荧光检测分析的荧光检测单元。
[0040]一种包括如上所述微流控芯片的基因分型检测装置，该装置包括设置在载体上的多组如上所述的微流控芯片。
[0041]优选的，所述多组微流控芯片环形阵列设置在所述载体上。
[0042]优选的，所述多组微流控芯片共用一个电泳缓冲液储液池。
[0043]优选的，该装置进一步包括
[0044]用于为多组微流控芯片的PCR扩增单元提供反应温度的温度控制单元；
[0045]用于为多组微流控芯片的电泳单元提供反应电压的电压控制单元；和
[0046]用于为多组微流控芯片的PCR分离产物进行荧光检测分析的荧光检测单元。
[0047]本发明的有益效果如下:
[0048]本发明所述技术方案优点在于:
[0049]1、以带有微柱阵列、并经表面改性的微通道作为核酸提取单元，该结构可采用标准的微加工工艺制作，可有效提高加工过程的可控性和稳定性，从而显著改善核酸提取方法的可靠性和重复性；
[0050]2、基于微通道结构的核酸提取单元可采用集成式微阀/微栗作为流体控制单元，便于将核酸提取、PCR扩增、电泳分离与检测等基因分型操作的基本单元集成于同一芯片，并易于平行分析多个样品，从而有效提高了芯片系统的集成度和自动化程度。
【附图说明】
[0051]下面结合附图对本发明的【具体实施方式】作进一步详细的说明；
[0052]图1示出本发明所述微流控芯片的示意图；
[0053]图2示出本发明所述微流控芯片中所述储液单元的示意图；
[0054]图3示出本发明所述微流控芯片中所述流体控制单元的示意图；
[0055]图4示出本发明所述基因分型检测系统的示意图；
[0056]图5示出本发明所述基因分型检测装置的示意图；
[0057]附图标号
[0058]1-1:第一样品的核酸提取单元，1-2:第二样品的核酸提取单元，2-1:第一样品的核酸PCR扩增单元，2-2:第二样品的核酸PCR扩增单元，3-1:第一样品扩增产物芯片电泳单元，3-2:第二样品扩增产物芯片电泳单元；
[0059]Rl:核酸提取缓冲液储液池，R2:第一样品的储液池，R3:第二样品的储液池，R4:冲洗液储液池，R5:洗脱液储液池，R6-1:第一样品的PCR反应液储液池，R6-2:第二样品的PCR反应液储液池，R8-1:第一样品的芯片电泳进样池，R8-2:第二样品的芯片电泳进样池，R9:废液池，RlO:电泳缓