[发明专利]用于长DNA分子长度筛分的微流芯片、装置及其应用方法

权利要求书

1.一种用于长DNA分子长度筛分的微流芯片，其特征在于，其包括芯片主体、电源和磁场组件，所述芯片主体内设置有延伸至芯片主体两端的微流沟道，且微流沟道的一端设为输入端，其另一端设为输出端，所述微流沟道的输入端至输出端方向上依序设有变截面沟道和收缩通道；所述变截面沟道的截面轮廓为喇叭形，其小口端与收缩通道的一端连通；所述变截面沟道的大口端和小口端均设有电极，所述电极分别与电源连接且电极之间形成的电场覆盖变截面沟道，所述芯片主体的一侧设有磁场组件，该磁场组件与电源连接且用于生成覆盖变截面沟道的磁场；

其中，微流沟道用于注入不同长度的单分子DNA与单个磁性微球连接形成的DNA-磁性微球组合体；

微流芯片工作时，将变截面沟道的电极与电源连通，同时接通磁场组件和电源，令DNA-磁性微球组合体在途经微流沟道内设置的变截面沟道和收缩通道时，受到变截面沟道内电极产生的电场和磁场组件产生的磁场作用，使不同长度的单分子DNA组成的DNA-磁性微球组合体受电场、磁场作用而运动到对应的力平衡位置，实现DNA分子长度筛分；

另外，DNA-磁性微球组合体受到电场的作用力和受到磁场的作用力相反；所述DNA-磁性微球组合体的力平衡位置是由作用在磁性微球上的磁场力和作用在DNA分子上的电场力共同作用确定的。

2.如权利要求1所述的用于长DNA分子长度筛分的微流芯片，其特征在于，所述电极之间形成的电场强度为-100～100V/m；覆盖所述变截面沟道的磁场为匀强磁场。

3.如权利要求2所述的用于长DNA分子长度筛分的微流芯片，其特征在于，所述变截面沟道的长度为50～5000μm，高度为10～1000μm，其大口端和小口端的收缩比为5～50；所述微流沟道的宽度为600μm；所述微流沟道的高度为50μm；所述收缩通道与所述微流沟道之间的连接部形成的收缩比为100∶1～2∶1。

4.如权利要求3所述的用于长DNA分子长度筛分的微流芯片，其特征在于，所述变截面沟道的长度为300或400μm；所述收缩通道与微流沟道之间的形成的收缩比为10∶1。

5.如权利要求1所述的用于长DNA分子长度筛分的微流芯片，其特征在于，所述芯片主体为PDMS、PMMA、COC、玻璃、硅或金属材料通过紫外光刻、热压、离子束刻蚀、湿法腐蚀、3D打印、机械加工中的一种以上加工方法加工成型，所述电极为通过电化学沉积、机械装配、物理沉积、蒸镀中的一种以上方法加工成型，所述微流芯片为封闭结构，其通过热压结合、阳极键合、等离子键合中的一种以上进行封装。

6.一种用于长DNA分子长度筛分的装置，其特征在于，其包括权利要求1至5之一所述的用于长DNA分子长度筛分的微流芯片；其还包括：

驱动单元，用于提供输入动力；

注射器，用于容置溶液样品，其固定在驱动单元上，所述注射器的输出端通过样品注入管与微流芯片的微流沟道输入端连通，所述注射器的推杆端与驱动单元的动力输出端连接，由驱动单元的动力输出端推动注射器的推杆进行输出溶液样品，令溶液样品被注入到微流沟道中；

收集容器，通过收集管与微流芯片的微流沟道输出端连通，且用于收集被筛分分析后的DNA分子溶液。

7.如权利要求6所述的用于长DNA分子长度筛分的装置，其特征在于，所述长DNA分子的长度范围为10²碱基对到10⁶碱基对；

所述驱动单元包括高压注射泵驱动单元、气压驱动单元、手动驱动单元或离心力驱动单元。