[发明专利]用于聚合酶链反应的微流系统和方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于聚合酶链反应（Polymerase Chain Reaction，PCR）的微流系统以及用于实施聚合酶链反应的方法。

背景技术

在分子诊断学中经常实施聚合酶链反应（Polymerase Chain Reaction，PCR），从而繁殖DNA链。在PCR中向DNA附加PCR主混合物，PCR主混合物包含为了实施PCR所需的物质。DNA和PCR主混合物形成了PCR溶液。PCR溶液多次先后置于三个特定的温度水平上。按标准为此使用所谓的温度循环器。由文献中公开了PCR在微流系统中流动的系统。WO 2001/007159 A2描述了微流装置，其中各个容器按顺序地置于不同的温度水平上。

Yao等人（et al.）, 生物医学微型装置（Biomedical Microdevices） 2005,7,253，在微流系统中使用较长的微流通道。在一次性流过通道时DNA溶液多次引导通过不同的温度区域。在此使用外部的泵。

Chung等人（et al.）, in IEEE MEMS 2011，865，Cancun，墨西哥（MEXICO），一月（January） 23-27，2011，在微流系统中使用带有三个温度区域的圆形通道。不使用泵，而是利用浮力。

发明内容

本发明实现了按权利要求1所述的微流系统。

按本发明提供三个微流处理室，其中每个微流处理室处于特定的对于PCR的各个步骤所需的温度水平上。PCR溶液通过泵入具有相应温度水平的处理室中而置于该温度水平上。PCR溶液包含DNA以及PCR主混合物，其中PCR主混合物包含对于实施PCR所需的物质。借助于腔室上的薄膜实现了PCR溶液在处理室之间的泵送，该薄膜相应受控地移动到腔室中并且改变腔室体积。

本发明同样实现了按权利要求10所述的相应的方法。

本发明的其它有利的实施方式由从属权利要求中获得。

根据本发明，微流腔室处于恒定的温度水平上。仅加热或者说冷却液体。由此强烈减少了系统的热量并且可以比在具有温度循环器的系统中快得多地运行PCR。

在常规的设备中要用显著的开销得以实现快速冷却，例如通过用帕尔贴元件进行冷却。与之相比，例如在使用电阻加热元件时明显更简单并且更便宜地构造本发明的用于热触发的设备。

通过在处理室上使用薄膜用于泵送，不需要额外的泵，空间需求更少了并且液体不会蒸发。

附图说明

图1示出了按本发明实施方式的带有外泵操作的微流系统的截取部分的透视图；

图2示意性示出了图1中带有流体元件的基层处于多个操作状态A到D中；

图3示出了按本发明另一集成的实施方式的带有内部泵操作的微流系统的截取部分的相互拉开的透视图；

图4示意性示出了按本发明另一实施方式的带有循环填充处理室功能的微流系统的处理室装置；

图5示意性示出了按本发明另一实施方式的带有通过往复泵填充处理室功能的微流系统的处理室装置；

图6示出了在按本发明实施方式的微流系统中实施聚合酶链反应的方法的流程图。

具体实施方式

在图1中透视地示出了按本发明实施方式的微流系统10。这里是聚合物基底的基底11在上面12包含流体结构13，其具有入口通道14、出口通道15以及三个在流体方面相互串联的腔室、也就是第一腔室16、第二腔室17和第三腔室18。第一腔室16通过较短的连接通道20与第二腔室17连接，并且第二腔室17通过较短的连接通道21与第三腔室18连接。所述入口通道14具有进入阀22并且出口通道15具有排出阀23。所述进入阀22和排出阀23在与串联腔室16、17和18的串联接合处24的端部上形成了可控制的封闭点。

所述微流系统10在基底11上具有弹性的薄膜25，例如由热塑性弹性体TPE制成。该薄膜25在上面12与基底11连接并且封闭流体结构13的空腔。在腔室16、17和18上面的弹性薄膜25可以运动到相应的腔室中从而排空腔室。

在所述实施方式中在外部借助于各个用于每个薄膜段的冲头控制薄膜段在腔室16、17和18上的位置或者说将薄膜段移动到腔室中。所述冲头例如借助于压缩空气进行驱动，然而也可以进行热磁性和/或磁性的驱动。同样从外面操作所述阀门22和23。在没有示出的替代实施方式中，所述阀门没有集成到系统中，而是作为外部的组件。