扩增芯片以及生物分析装置

本发明涉及生物检测，尤其涉及一种扩增芯片以及生物分析装置。

背景技术：

1、聚合酶链式反应(polymerase chain reaction，pcr)技术是一种在生物科学、诊断学和法医学领域应用广泛的方法，尤其是用于基因扩增或者复制。

2、核酸扩增耗时长的原因主要来源于pcr反应中的传质传热速度限制。由于传统pcr扩增方法中存在的热容和体积大，产物的特异性低，生化样品消耗大等诸多不足，己不能满足人们对pcr反应的不同要求。其中，pcr扩增的升降温幅度通常超过20℃，样本的升降温速度是限制整个扩增环节速度的关键影响因素之一。

技术实现思路

1、本发明提供了一种扩增芯片以及生物分析装置，能够有效地提升核酸扩增速度，以提高核酸检测效率。

2、第一方面，本说明书实施例提供了一种扩增芯片，包括：扩增流道以及图案化的控温单元，其中：

3、所述控温单元用于在电信号作用下控制所述扩增流道的温度分布，以在所述扩增流道中形成变性温区、退火温区和延伸温区，其中，所述延伸温区的温度大于所述退火温区的温度且小于所述变性温区的温度；

4、所述扩增流道包括多个流道段，每个流道段位于所述变性温区、退火温区和延伸温区中的一个温区，多个所述流道段之间依次连通，每个所述流道段的横截面积根据核酸扩增样本经过相应温区所需的流速大小设置，其中至少存在一个所述流道段的横截面积不同于其他流道段；

5、当核酸扩增样本在所述扩增流道中流动时，每经过一次所述变性温区、退火温区和延伸温区，则完成一个扩增周期，待循环完成多个扩增周期后，从所述扩增流道流出。

6、进一步地，所述多个流道段分为：过渡流道段和有效流道段，其中，所述过渡流道段为所述核酸扩增样本从变性温区流动到所述退火温区之前，所经过的位于延伸温区的流道段，或者，从所述退火温区流动到所述延伸温区之前，所经过的位于变性温区的流道段，或者，从所述延伸温区流动到所述变性温区之前，所经过的位于退火温区的流道段；所述有效流道段为所在的温区对扩增有效的流道段；所述过渡流道段的横截面积大于所述过渡流道段所在温区对应的有效流道段的横截面积。

7、进一步地，所述扩增流道为s形弯折流道，沿所述扩增流道的弯折方向，所述扩增流道上形成连续排布的所述变性温区、延伸温区和退火温区。

8、进一步地，所述核酸扩增样本完成每个所述扩增周期流经的温区顺序依次为：所述变性温区、所述延伸温区、所述退火温区以及所述延伸温区，其中所述核酸扩增样本第一次流经所述延伸温区对应的流道段的横截面积大于第二次流经所述延伸温区对应的流道段的横截面积。

9、进一步地，所述扩增流道有多个，每个所述扩增流道具有各自独立的进样口和出样口，且每个所述扩增流道具有各自独立的变性温区、退火温区和延伸温区，当在各个所述扩增流道中同步进样时，不同扩增流道中的核酸扩增样本同时经过相同类型的温区。

10、进一步地，所述扩增流道有多个，每个所述扩增流道具有各自独立的进样口和出样口，多个所述扩增流道沿第一方向依次排布，且均为沿第二方向弯折的s形流道，多个所述扩增流道共用沿所述第二方向连续形成的所述变性温区、延伸温区和退火温区。

11、进一步地，所述控温单元包括加热电极，所述加热电极在电信号作用下产生的热量传导到所述扩增流道，以调整所述扩增流道中相应区域的温度。

12、进一步地，上述扩增芯片还包括回流通道，所述回流通道的两端分别与所述扩增流道的入口和出口连通；

13、从所述扩增流道流出的所述核酸扩增样本经所述回流通道回流后，再次进入所述扩增流道进行扩增。

14、进一步地，上述扩增芯片还包括测温单元，所述测温单元分布在所述扩增流道的各个温区，用于采集各温区的温度数据。

15、第二方面，本说明书实施例提供了一种生物分析装置，包括：样本控制单元以及上述第一方面所述的扩增芯片，所述样本控制单元用于控制核酸扩增样本在所述扩增芯片中的流动。

16、本说明书实施例提供的扩增芯片以及生物分析装置，通过设置控温单元以及扩增流道，将pcr反应体系的升降温过程转变为由可控驱动控制的流体连续流经不同的温区，从而形成连续流扩增的反应过程，以降低扩增反应所受的升降温速度限制，有效地提升核酸扩增速度，以提高核酸检测效率。另外，通过差异化设置扩增流道中各流道段的横截面积，能够有效地调控样本在扩增流道中的流速变化，从而调控样本通过相应温区的时间，有利于在提升核酸扩增速度的同时，保证核酸扩增效果。

技术特征：

1.一种扩增芯片，其特征在于，包括：扩增流道以及图案化的控温单元，其中：

2.根据权利要求1所述的扩增芯片，其特征在于，所述多个流道段分为：过渡流道段和有效流道段，其中，所述过渡流道段为所述核酸扩增样本从变性温区流动到所述退火温区之前，所经过的位于延伸温区的流道段，或者，从所述退火温区流动到所述延伸温区之前，所经过的位于变性温区的流道段，或者，从所述延伸温区流动到所述变性温区之前，所经过的位于退火温区的流道段；所述有效流道段为所在的温区对扩增有效的流道段；所述过渡流道段的横截面积大于所述过渡流道段所在温区对应的有效流道段的横截面积。

3.根据权利要求1所述的扩增芯片，其特征在于，所述扩增流道为s形弯折流道，沿所述扩增流道的弯折方向，所述扩增流道上形成连续排布的所述变性温区、延伸温区和退火温区。

4.根据权利要求3所述的扩增芯片，其特征在于，所述核酸扩增样本完成每个所述扩增周期流经的温区顺序依次为：所述变性温区、所述延伸温区、所述退火温区以及所述延伸温区，其中所述核酸扩增样本第一次流经所述延伸温区对应的流道段的横截面积大于第二次流经所述延伸温区对应的流道段的横截面积。

5.根据权利要求1所述的扩增芯片，其特征在于，所述扩增流道有多个，每个所述扩增流道具有各自独立的进样口和出样口，且每个所述扩增流道具有各自独立的变性温区、退火温区和延伸温区，当在各个所述扩增流道中同步进样时，不同扩增流道中的核酸扩增样本同时经过相同类型的温区。

6.根据权利要求1所述的扩增芯片，其特征在于，所述扩增流道有多个，每个所述扩增流道具有各自独立的进样口和出样口，多个所述扩增流道沿第一方向依次排布，且均为沿第二方向弯折的s形流道，多个所述扩增流道共用沿所述第二方向连续形成的所述变性温区、延伸温区和退火温区。

7.根据权利要求1所述的扩增芯片，其特征在于，所述控温单元包括加热电极，所述加热电极在电信号作用下产生的热量传导到所述扩增流道，以调整所述扩增流道中相应区域的温度。

8.根据权利要求1所述的扩增芯片，其特征在于，还包括回流通道，所述回流通道的两端分别与所述扩增流道的入口和出口连通；

9.根据权利要求1所述的扩增芯片，其特征在于，还包括测温单元，所述测温单元分布在所述扩增流道的各个温区，用于采集各温区的温度数据。

10.一种生物分析装置，其特征在于，包括：样本控制单元以及权利要求1-9中任一项所述的扩增芯片，所述样本控制单元用于控制核酸扩增样本在所述扩增芯片中的流动。

技术总结本发明公开了一种扩增芯片以及生物分析装置，该扩增芯片包括：扩增流道以及图案化的控温单元。其中，控温单元在电信号作用下控制扩增流道的温度分布，以在扩增流道中形成变性温区、退火温区和延伸温区。扩增流道包括多个流道段，每个流道段位于变性温区、退火温区和延伸温区中的一个温区，多个流道段之间依次连通，每个流道段的横截面积根据核酸扩增样本经过相应温区所需的流速大小设置，其中至少存在一个流道段的横截面积不同于其他流道段。当核酸扩增样本在扩增流道中流动时，每经过一次变性温区、退火温区和延伸温区，则完成一个扩增周期，待循环完成多个扩增周期后，从扩增流道流出。技术研发人员：解婧,刘金虎,范涛,黄文博,王欢,邢建鹏,李超波受保护的技术使用者：中国科学院微电子研究所技术研发日：技术公布日：2024/9/2