CN108642569B - 核酸检测芯片 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种核酸检测芯片，包括：设置在中间位置的样本室单元，其存储加入的核酸样本，并在旋转作用下将核酸样本等分；与所述样本室单元连通，并通过虹吸现象将核酸样本引入反应室单元的第一虹吸阀；反应室单元，其设置在边缘位置，其将核酸样本与试剂混合并进行核酸反应，反应室单元的反应室还连通有第二虹吸阀；与反应室单元连通的试剂存储导入单元，其内存储有反应试剂，在反应室单元内导入核酸样本后，向反应室单元内导入反应试剂，以使反应试剂与核酸样本反应可以针对各种血液病毒进行检测。本发明设备的自动化程度高，操作人员只需单次加样即能够实现核酸的检测，控制精度高。

Description

核酸检测芯片

技术领域

本发明涉及核酸检测领域，尤其涉及一种核酸检测芯片。

背景技术

现有技术中，随着基因测序技术的迅猛发展，基因测序已从传统的基因芯片测序发展到现在的高通量基因测序。目前，基因测序系统和装置在各个方面取得了长足的进展，但其发展仍然处于起步阶段，各个方面仍然需要不断的改进和创新。

现有技术中的基因测序设备，用于测量基因序列的仪器，其包括数据处理装置和核酸检测装置。所述数据处理装置，与核酸检测装置连接，用于提供用户接口并根据控制指令控制核酸检测装置的工作，并显示核酸检测装置的工作状态；所述核酸检测装置，用于进行基因测序。其中，核酸检测装置包括：测序反应小室、液体传输组件、温控组件、位移组件和采图组件，所述测序反应小室，与液体传输组件、温控组件和位移组件分别连接，用于进行测序反应；所述液体传输组件，用于根据控制指令传输液体到测序反应小室；所述温控组件，用于调节测序反应小室的温度；所述位移组件，用于调节测序反应小室的位置；所述采图组件，用于采集测序反应小室的测序图像。该技术方案中，用户只能通过操作数据处理装置来获知核酸检测装置的各个组件的工作状态，使用不便。

然而，现有技术中的核酸检测装置仅能够对单一种类的核酸进行混合及检测，尤其不能够对不同试剂针对不同的反应温度及时间进行自动控制，以使不同的核酸根据实际的反应时序及温度进行自动反应。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核酸检测芯片，用以克服上述技术缺陷。

为实现上述目的，本发明提供一种核酸检测芯片，包括芯片上层、芯片下层和芯片中层，芯片上层、芯片中层和芯片下层顺次设置，在芯片中层内设置FTA卡，所述芯片中层包括：

设置在中间位置的样本室单元，其存储加入的核酸样本，并在旋转作用下将核酸样本等分；与所述样本室单元连通，并通过虹吸现象将核酸样本引入反应室单元的第一虹吸阀；反应室单元，其设置在边缘位置，其将核酸样本与试剂混合并进行核酸反应，反应室单元的反应室还连通有第二虹吸阀；与反应室单元连通的试剂存储导入单元，其内存储有反应试剂，在反应室单元内导入核酸样本后，向反应室单元内导入反应试剂，以使反应试剂与核酸样本反应；

其中，所述样本室单元包括设置在中间位置的样本室、与样本室连通并设置在样本室外围的样本分流通道、设置在所述样本分流通道外侧并与样本分流通道连通的若干个样本等分室，核酸样本在第一预设转速下从样本室受到离心力作用，排出到样本分流通道中，并在样本分流通道内流动，在离心力的作用下继续向外层运动，分别进入各个样本等分室内。

进一步地，所述样本室为偏心结构，核酸样本在样本室旋转过程中，向直径较大的一方汇集，核酸样本向豁口方向汇集并从此处流向样本分流通道；所述样本室的外侧壁为一弧形壁，样本室的外侧壁从豁口开始沿顺时针方向逐渐向圆心侧延伸以形成样本室的偏心结构，在弧形壁端部为最靠近样本室圆心的位置。

进一步地，核酸样本经过所述豁口向上流至所述样本分流通道，样本分流通道与样本室之间设置台阶面，样本分流通道的高度高于样本室的高度，同时，样本等分室的高度高于样本分流通道的高度。

进一步地，在每个所述样本等分室的末端连接连通有第一虹吸阀，用以将样本等分室内的核酸样本导入所述反应室，所述样本室在第一预设速度旋转时，核酸样本进入样本等分室中，多余样本进入第一废液室，所述第一废液室与样本通道连通；所述样本室停止转动，样本等分室中的样本流入第一虹吸阀中并充满第一虹吸阀。

进一步地，所述第一虹吸阀包括与所述样本等分室连通并向外侧延伸的第一虹吸段、与第一虹吸段连通并沿周向布置的第二虹吸段、与第二虹吸段并向内侧延伸的第三虹吸段、与第三虹吸段并列设置并向外侧延伸的第四虹吸段，在第三虹吸段和第四虹吸段之间为弧形段，其在第三虹吸段与第四虹吸段之间实现过渡，还包括与第四虹吸段连通倾斜向外侧延伸的第五虹吸段，与第五虹吸段连通沿径向向外侧延伸的第六虹吸段，第六虹吸段的末端与所述反应室的第一储液槽连通。

进一步地，所述装置还包括与所述反应室连通的第二虹吸阀，所述第二虹吸阀包括与反应室连通并沿径向向外层延伸的第七虹吸段、与第七虹吸段连通沿周向的第八虹吸段、与第八虹吸段连通并沿径向向内侧延伸的第九虹吸段，以及与第九虹吸段并排设置，沿径向向外侧延伸的第十虹吸段，在九虹吸段与第十虹吸段之间还设置有过渡的弧形段，第十虹吸段的末端与第二废液室连通。

进一步地，所述试剂存储导入单元包括靠近中心部位的石腊室，其内装载石蜡，在低温时作为驱动源；所述石腊室的一端还连通有第三排气通道，用以将石腊室内的气体排出。

进一步地，所述石蜡室、与并排的两个支路连接，其中第一支路上设置第一矿物油室，其内装载有矿物油，并通过第二连通管路与所述第二虹吸阀连通，在对石蜡进行加热后，矿物油沿第二连通管路流向第二虹吸阀，并充满第二虹吸阀以封堵在反应室的一端。

进一步地，第二支路上沿芯片径向方向自内向外依次设置第二矿物油室、试剂室、引物室，三者之间通过管道连通，其内分别存储矿物油、LAMP试剂和引物，在引物室一端通过第三管道与反应室连通，在石蜡加热时，推动矿油流动，进而矿物油推动LAMP试剂、引物进入反应室。

进一步地，所述第一虹吸阀设置在芯片中层底面，所述第二虹吸阀设置在芯片中层顶面。

与现有技术相比本发明的有益效果在于，本发明反应芯片包括设置在中间位置的样本室单元，其存储加入的核酸样本，并在旋转作用下将核酸样本等分；与所述样本室单元连通，并通过虹吸现象将核酸样本引入反应室单元的至少两个第一虹吸阀，其中，第一虹吸阀设置在芯片中层的下侧面上；反应室单元，其设置在芯片中层的边缘位置，与反应室单元连通的试剂存储导入单元。本发明该芯片能够实现核酸检测的功能，可以针对各种血液病毒进行检测，设备的自动化程度高，操作人员只需单次加样即能够实现核酸的检测；单个芯片能够同时检测多种病毒核酸，研究人员可以根据实际使用的需求增加或减少检测单元；芯片上集成样本前处理系统，对操作人员的技能要求低，同时对使用的环境要求低，不需要专用的核酸检测实验室；芯片上设计有石蜡阀门和毛细阀门，通过控制温度和转速能够实现阀门的开启和闭合，从而控制不同样本的次序流动；检测设备上具有温度控制系统能够针对LAMP反应和PCR反应实现温度控制，LAMP反应需要温度保持在65度，PCR反应需要实现温度的周期性变化，通知制热芯片和制冷芯片的共同作用实现温度的交替变化。

尤其，样本室侧壁通过设置渐开线形状，使样本室具有偏心结构，增强核酸样本在离心作用下的运动，尤其，通过渐开线形状的样本室侧壁的两端形成豁口，使流动中的核酸样本在极细的窄通道中迅速涌进样本分流通道，以快速对核酸样本分流。再者，样本分流通道的高度高于样本室的高度，同时，样本等分室的高度高于样本分流通道的高度，通过设置依次升高的结构，避免核酸样本在未进行旋转时产生不规则流动，而且，通过逐次升高的结构，可以方便的通过控制样本室的转速来实现指定的核酸样本流动，如通过第一预设转速将核酸样本从样本室排入样本分流通道，通过第二预设转速将样本分流通道排入样本等分室，方便控制。

进一步地，本发明的第一虹吸阀从样本等分室延伸经过向芯片径向内侧延伸、芯片径向外侧延伸，直至与反应室连通；第二虹吸阀从反应室延伸经过向芯片径向内侧延伸、外侧延伸，直至与第二废液室连通。本发明通过第一预设速度使核酸样本进入样本等分室，通过停止，使样本进入第一虹吸阀，通过第二预设速度使第一虹吸阀的样本进入反应室，通过第二预设速度使废液进入第二虹吸阀，通过停止，使废液充满第二虹吸阀，通过第三预设速度使第二虹吸阀样本排入第二废液室，因此，本发明通过间歇的旋转和停止，使核酸样本顺次达到预设位置，并且，顺次完成指定动作，控制精准连贯。

进一步地，本发明通过石蜡在低温和高温融化两种状态，分别存储封堵反应试剂及引物，并推动反应试剂及引物进入反应室反应，同时，通过反应室两端的矿物油进行封堵，确保反应室正常反应。由于仅需通过加热即可完成状态转换，自动进行反应，同时，在反应芯片中层上设置第二虹吸阀，其中一个支路的矿物油从一端通过第二虹吸阀封堵反应室，另一个支路在石蜡推动下，将反应试剂和引物推入反应室反应，并通过矿物油封堵，实现自动反应、自动密封的效果。

进一步地，在本发明中，导入核酸样本的第一虹吸阀设置在芯片中层底面，存储和导入反应试剂的试剂存储导入单元以及第二虹吸阀设置在芯片中层顶面，通过在芯片中层正反两面设置液体导入结构，节约了芯片中层空间，同时，避免了液体之间的干涉，反应控制精准。

附图说明

图1为本发明的核酸检测芯片的芯片上层的结构示意图；

图2为本发明的核酸检测芯片的芯片下层的结构示意图；

图3为本发明的芯片的整体结构示意图；

图4为本发明的核酸检测芯片的芯片中层的第一结构示意图；

图5为本发明的核酸检测芯片的带有第一虹吸阀的芯片中层的结构示意图；

图6为本发明的核酸检测芯片的芯片中层的第二结构示意图；

图7为本发明的样本室单元的结构示意图；

图8为本发明的第一虹吸阀结构示意图；

图9为本发明的芯片中层的试剂存储导入单元的结构示意图；

图10为本发明反应室的结构示意图；

图11为本发明芯片反应的第一示意图；

图12为本发明芯片反应的第二示意图；

图13为本发明芯片反应的第三示意图；

图14为本发明芯片反应的第四示意图；

图15为本发明的核酸检测装置的结构示意图；

图16为本发明的核酸检测装置的半剖结构示意图；

图17为本发明的核酸检测装置的温度控制模块的结构示意图。

具体实施方式

以下结合附图，对本发明上述的和另外的技术特征和优点作更详细的说明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非旨在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1、2、3所示，其分别为本发明的核酸检测芯片的芯片上层、芯片下层的结构示意图；以及芯片的整体结构示意图。本实施例的芯片的整体结构包括芯片上层1、芯片下层3和芯片中层2，芯片上层1、芯片中层2和芯片下层3顺次设置，并在芯片中层2内设置FTA卡4以及装载试剂、核酸的相关结构。在芯片上层1上设置上层定位孔13、在芯片下层3上设置下层定位孔33，通过定位件将三层芯片固定为一体。在芯片上层1上设置有上层排气孔12，将芯片内的气体排出。在上层芯片1的中间部位还设置有加样孔11，用以向芯片中层2内加入核酸样本，芯片通过转动将核酸与待加入试剂混合。

参阅图4、5、6所示，其为本发明的核酸检测芯片的芯片中层的第一结构示意图、带有第一虹吸阀的芯片中层的结构示意图、芯片中层的第二结构示意图。本实施例的芯片中层2包括：设置在中间位置的样本室单元21，其存储加入的核酸样本，并在旋转作用下将核酸样本等分；与所述样本室单元连通，并通过虹吸现象将核酸样本引入反应室单元的至少两个第一虹吸阀26，其中，第一虹吸阀26设置在芯片中层2的下侧面上；反应室单元，其设置在芯片中层2的边缘位置，其将核酸样本与试剂混合并进行核酸反应；与反应室单元连通的试剂存储导入单元25，其内存储有反应试剂，在反应室单元内导入核酸样本后，向反应室单元内导入反应试剂，以使反应试剂与核酸样本反应。

结合图7所示，其为本发明的样本室单元的结构示意图；样本室单元包括设置在中间位置的样本室211、与样本室连通并设置在样本室外围的样本分流通道212、设置在所述样本分流通道外侧并与样本分流通道连通的若干个样本等分室213；本实施例的核酸样本在一定的转速下从样本室211受到离心力作用，排出到样本分流通道212中，并在样本分流通道212内流动，在离心力的作用下继续向外层运动，分别进入各个样本等分室213内。当然，本实施例的样本等分室213设置至少三个，如四个、五个、六个，才能实现本实施例的样本等分的效果，也才能够实现本实施例对多种核酸样本的先后分别添加。

继续参阅图7所示，为了进一步增强样本室211在离心力作用下的运动，本实施例的样本室211为偏心结构，也即，样本室211的水平截面为椭圆形，以增强离心作用。核酸样本在样本室211旋转过程中，向直径较大的一方汇集，在本实施例中，核酸样本向豁口215的方向汇集并从此处流向样本分流通道212。样本室211的外侧壁210为一弧形壁，样本室的外侧壁从豁口215开始沿顺时针方向逐渐向圆心侧延伸以形成样本室的偏心结构，在弧形壁210的端部214为最靠近样本室圆心的位置。结合图6所示，核酸样本经过豁口215向上流至样本分流通道212，在本实施例中，样本分流通道212与样本室211之间设置台阶面216，样本分流通道212的高度高于样本室211的高度，同时，样本等分室213的高度高于样本分流通212的高度。在本实施例中，样本等分室213为具有弧形端的矩形槽，当然，也可以椭圆形槽或矩形槽，在末端设置弧形结构，一方面能够在离心作用下对核酸样本有一定缓冲，另一方面，设置弧形结构能够容纳更多的核酸样本，以满足实际需求。

在本实施例中，样本分流通道212为多半圆环，在多半圆环的末端设置有第一导液管217，结合图4所示，第一导液管217的末端与第一废液室202连通，第一废液室202用以装载废液。在第一废液室202的边缘设置第一排气通道243，由于样本室为芯片中层，上下密封，故设置第一排气通道，在核酸样本流动时，将高压气体排出，确保核酸样本顺利分散。

具体而言，本发明样本室侧壁通过设置渐开线形状，使样本室具有偏心结构，增强核酸样本在离心作用下的运动，尤其，通过渐开线形状的样本室侧壁的两端形成豁口，使流动中的核酸样本在极细的窄通道中迅速涌进样本分流通道，以快速对核酸样本分流。再者，样本分流通道的高度高于样本室的高度，同时，样本等分室的高度高于样本分流通道的高度，通过设置依次升高的结构，避免核酸样本在未进行旋转时产生不规则流动，而且，通过逐次升高的结构，可以方便的通过控制样本室的转速来实现指定的核酸样本流动，如通过第一预设转速将核酸样本从样本室排入样本分流通道，通过第二预设转速将样本分流通道排入样本等分室，方便控制。

图8为本发明的第一虹吸阀结构示意图；在每个样本等分室213的末端连接连通有第一虹吸阀，用以将样本等分室213内的核酸样本导入反应室257，芯片经过第一预设速度旋转后，核酸样本进入样本等分室213中，多余样本进入第一废液室202。芯片停止转动，样本等分室中的样本流入第一虹吸阀26中并充满第一虹吸阀，而当芯片以第一预设速度转动时，由于离心力的作用样本不能够充满第一虹吸阀。本发明芯片通过顺次转动及停止，防止样本流动紊乱。为了使第一虹吸阀26内存储的核酸样本与样本等分室213的储液量相当，也即与反应室257的反应需求相当，本实施例的第一虹吸阀26设置弯折结构，也能进一步增强虹吸效果。第一虹吸阀26包括与样本等分室213连通并向芯片外侧延伸的第一虹吸段261、与第一虹吸段261连通并沿芯片周向布置的第二虹吸段262、与第二虹吸段262连通并向芯片内侧延伸的第三虹吸段263、与第三虹吸段263并列设置并向芯片外侧延伸的第四虹吸段264，在第三虹吸段和第四虹吸段之间为弧形段，其在第三虹吸段与第四虹吸段之间实现过渡，还包括与第四虹吸段264连通倾斜向芯片外侧延伸的第五虹吸段265，与第五虹吸段265连通沿芯片径向向外侧延伸的第六虹吸段266，第六虹吸段266的末端与反应室257的第一储液槽2571连通。第一储液槽2571作为第一虹吸阀26的末端，在芯片按照第一预设转速旋转停止后，核酸样本在虹吸原理作用下充满整个第一虹吸阀26。芯片按照第二预设速度旋转，由于离心力的作用，第一虹吸阀26内的核酸样本受到离心力的作用经第一储液槽2571进入反应室257，FTA卡4提取并吸附样本中的核酸样本。芯片停止转动，反应室257中的样本流入第二虹吸阀27中，芯片以第三预设速度转动，反应室257里的液体流入第二废液室201。

继续参阅图8所示，本实施例的第二虹吸阀27包括与反应室257连通并沿径向向芯片外层延伸的第七虹吸段274、与第七虹吸段274连通沿芯片周向的第八虹吸段273、与第八虹吸段273连通并沿芯片径向向内侧延伸的第九虹吸段272，以及与第九虹吸段并排设置，沿芯片径向向外侧延伸的第十虹吸段271，在九虹吸段与第十虹吸段之间还设置有过渡的弧形段，第十虹吸段271的末端与第二废液室201连通。结合图4所示，由于本实施例的第二废液室201对提取酸样本的废液进行收集，其收集废液量较大，第二废液室201为一环形槽，在环形槽201的一端还设置有第二排气通道242，以便液体能够进入第二废液室。结合图9所示，第二废液室201与第二排气通道242的连通处还设置临时储液槽2421，以使其顺利排气。在第二虹吸阀27上还设置与试剂存储导入单元连通的第二连通管路254。

具体而言，本实施例的第一虹吸阀从样本等分室延伸经过向芯片径向内侧延伸、芯片径向外侧延伸，直至与反应室连通；第二虹吸阀从反应室延伸经过向芯片径向内侧延伸、外侧延伸，直至与第二废液室连通。发明通过第一预设速度使核酸样本进入样本等分室，芯片材质为亲水材质，芯片停止转动后，毛细力使样本进入第一虹吸阀，第一虹吸阀开启，通过第二预设速度使第一虹吸阀的样本进入反应室，通过第二预设速度使废液进入第二虹吸阀，通过停止，毛细力使废液充满第二虹吸阀，第二虹吸阀开启，之后通过第三预设速度使第二虹吸阀样本排入第二废液室，因此，本发明通过间歇的旋转和停止，使核酸样本顺次达到预设位置，并且，顺次完成指定动作，控制精准连贯。两个虹吸阀为开设在芯片中层2上、下表面的凹槽，避免相互干涉。

参阅图9所示，其为本发明的芯片中层的试剂存储导入单元的结构示意图；本实施例的试剂存储导入单元25能够存储LAMP或PCR反应试剂和引物，通过植物油密封，并通过融化的石蜡推动，在不能达到石蜡融化温度时，LAMP或PCR反应试剂和引物存储在凹槽中，在石蜡加热融化后，推动LAMP或PCR反应试剂和引物进入反应室中，并通过植物油封堵，使其在反应室中顺利反应。具体而言，试剂存储导入单元25包括靠近芯片中心部位的石腊室251，其内装载石蜡，在低温时作为驱动源；石腊室251的一端还连通有第三排气通道241，用以将石腊室251内的气体排出；石蜡室251与并排的两个支路连接，其中第一支路上设置第一矿物油室252，其内装载有矿物油，并通过第二连通管路254与第二虹吸阀27连通，在对石蜡进行加热后，矿物油沿第二连通管路254流向第二虹吸阀27，并充满第二虹吸阀27以封堵在反应室257的一端，在本实施例中，第一矿物油室252沿相对石蜡室251远离芯片中心的方向布置，第二连通管路254沿第一矿物油室252远离芯片中心的方向布置，这样，在芯片转动时，矿物油能够沿芯片径向离心力方向流动。其中，第二支路上沿芯片径向方向自内向外依次设置第二矿物油室253、试剂室255、引物室256，三者之间通过管道连通，其内分别存储矿物油、LAMP试剂和引物，在引物室256一端通过第三管道258与反应室257连通，在石蜡加热时，推动矿油流动，进而矿物油推动LAMP试剂、引物进入反应室，并且，矿物油封堵在反应室外的管道内，以确保反应室正常反应。

具体而言，本发明通过石蜡在低温和高温融化两种状态，分别存储封堵反应试剂及引物，并推动反应试剂及引物进入反应室反应，同时，通过反应室两端的矿物油进行封堵，确保反应室正常反应。由于仅需通过加热即可完成状态转换，自动进行反应，同时，在反应芯片中层上设置第二虹吸阀，其中一个支路的矿物油从一端通过第二虹吸阀封堵反应室，另一个支路在石蜡推动下，将反应试剂和引物推入反应室反应，并通过矿物油封堵，实现自动反应、自动密封的效果。

参阅图10所示，其为本发明反应室的结构示意图；反应室257通过分别与引入核酸样本的第一虹吸阀26、引入反应试剂和引物的试剂存储和导入单元、排出废液及封堵作用的第二虹吸阀27连通，将各种成分顺次引入，实现反应。

参与图11-14所示，其为本发明芯片反应的示意图；本发明实施例中芯片反应的过程为：

步骤a，在芯片上层1的加样孔11将核酸样本添加到芯片中层2内的样本室211；

步骤b，按照第一预设转速旋转芯片，将核酸样本从样本室依次排入样本分流通道、样本等分室，多余核酸样本进入到第一废液室；

步骤c，芯片停止转动，样本等分室中的样本流入第一虹吸阀，第一虹吸阀开启；

步骤d，芯片以第二预设转动，由于离心力的作用，样本等分室中的液体受离心力的作用经过第一虹吸阀进入到反应室，FTA卡提取并吸附样本中的核酸；

步骤e，芯片停止转动，反应室中的核酸样本废液流入第二虹吸阀中第二虹吸阀开启，芯片以第三预设速度转动，反应室里的核酸样本废液在离心力的作用下经第二虹吸阀废液流入第二废液室；步骤f，按照上面步骤a-e，自动在芯片中层添加第一清洗液和第二清洗液，按照样本分流通道、样本等分室、第二虹吸阀顺次流通清洗FTA卡；

步骤g，芯片按照第四预设速度转动并加热，将石蜡融化，第二支路推动LAMP或PCR反应试剂和引物流入反应室，并通过矿物油将反应室密封，第一支路推动矿物油进入第二虹吸阀中，将废液室密封；

步骤h，芯片加热到适合LAMP或PCR反应的温度，反应完成后，用荧光检测，读取反应结果。

在本发明中，导入核酸样本的第一虹吸阀设置在芯片中层底面，存储和导入反应试剂的试剂存储导入单元以及第二虹吸阀设置在芯片中层顶面，通过在芯片中层正反两面设置液体导入结构，节约了芯片中层空间，同时，避免了液体之间的干涉，反应控制精准。

参阅图15所示，其为本发明的核酸检测装置的结构示意图；本实施例装置包括：用以装载芯片的芯片室，芯片室包括芯片室上盖51、芯片室中环52、芯片室下环54，上述三者自上而下顺次连接；还包括设置在芯片室一侧的电机57、两个加样泵56，电机57驱动加样泵56动作以向反应芯片内添加核酸样本；还包括设置在芯片室一侧的散热器50，其对反应室进行降温，以控制反应室温度在预设范围内；还包括控制器6，其设置显示屏61、控制按钮62，控制器通过对反应芯片的转速、温度、以及电机的控制完成反应试验。本实施例的芯片室设置在一底座58上，底座下端设置支撑脚59，用以支撑底座。同时，在芯片室上盖51上还设置有用以对反应芯片进行记录的摄像机531，以及紫外光源53。

参阅图16所示，其为本发明的核酸检测装置的半剖结构示意图；本实施例装置还包括对反应芯片进行清洗的清洗液71，通过加样管561向反应芯片加样或添加清洗液。本实施例的电机57的输出端设置第一带轮571、通过传动带572与第二带轮573连接，第二带轮与一旋转轴576连接，旋转轴576与芯片托盘521连接并带动芯片托盘521按照预设速度旋转，本实施例的反应芯片固定在芯片托盘上。在所述旋转轴576下端设置定位传感器63，对旋转轴位置进行检测，以确保其运动的准确性和稳定性；在旋转轴上设置轴承574，用以支撑旋转轴，在旋转轴上还设置有导电滑环575，用以供导线通过。为了对反应芯片的温度进行实时监测，在芯片托盘上设置有温度传感器64，实时对反应芯片的温度进行检测。

参阅图17所示，其为本发明的核酸检测装置的温度控制模块的结构示意图；在本实施例中，反应芯片设置在芯片室中环52，在芯片室中环52与芯片室下环54之间设置支撑板，支撑板上设置有制冷模块和制热模块，用以对其上侧的反应芯片的温度进行控制。在支撑板上设置有第一热交换片82、第二热交换片84，在两个热交换片上设置制热片83；在支撑板上设置有第一制冷模块85；第一制冷模块85还通过连接管80与导热循环泵86连通，导热循环泵86与第二制冷模块88连通；还包括循环风扇81，产生空气对流，以制冷或制热。

具体而言，两个制热模块和制冷模块均与控制器连接，温度传感器将实时检测结果传输至控制器中，并通过控制制热模块和制冷模块对反应芯片温度进行控制，以实现石蜡融化等操作；同时，控制器控制电机的启停，控制样本的加入，以及反应芯片的旋转，进而控制反应过程。

本实施例为了对温度控制更佳精准，本实施例在芯片托盘上设置有一组三个温度传感器，三个温度传感器分别对反应芯片的温度进行检测并传输至控制器中，所述控制器6设置选定模块，所述选定模块按照下述均值运算公式判定第一温度传感器、第二温度传感器的第一比较值P21：

式中，P21表示第一温度传感器、第二温度传感器的位置的第一比较值，r1表示第一温度传感器的实时采样值，r2表示第二温度传感器的实时采样值；r3表示第三温度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。

其中I表示基于二次函数的任意积分运算，上述公式为获取积分的比值信息，下述两公式相同，如基于函数y＝ax2，在x取值为(a，b)内，a＜b为任意数值。

上述均值运算的基本算法为：通过获取在某个时间段内的所有采样点的位置值，对某个时间段内的各个取值进行积分运算和均方差运算，然后取比值，得出相比较的平均值。

所述的选定模块按照下述公式判定第一温度传感器、第三温度传感器的第二比较值P31：

式中，P31表示第一温度传感器、第二温度传感器的位置的第二比较值，r1表示第一温度传感器的实时采样值，r2表示第二温度传感器的实时采样值；r3表示第三温度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。

所述的选定模块按照下述公式判定第二温度传感器、第三温度传感器的第三比较值P23：

式中，P23表示第二温度传感器、第二温度传感器的第三比较值，r1表示第一温度传感器的实时采样值，r2表示第二温度传感器的实时采样值；r3表示第三温度传感器的实时采样值；T表示均方差运算，I表示积分运算。

经过上述方式获取的P21、P31、P23，获取三个比较值的差值比较，判定是否超过存储在选定模块的阈值P，若有一个差值超过阈值P，则温度出现偏差，需要对反应芯片重新进行加热及调节，以防止芯片局部加热产生偏差，尤其对石蜡融化需要精准的温度控制，以使石蜡能够在合适的温度下融化，使石蜡融化推动矿物油至适当的位置，使矿物油推动反应试剂和引物至反应室中，完成检测反应。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种核酸检测芯片，其特征在于，包括芯片上层、芯片下层和芯片中层，芯片上层、芯片中层和芯片下层顺次设置，在芯片中层内设置FTA卡，所述芯片中层包括：

设置在中间位置的样本室单元，其存储加入的核酸样本，并在旋转作用下将核酸样本等分；

与所述样本室单元连通，并通过虹吸现象将核酸样本引入反应室单元的第一虹吸阀；

反应室单元，其设置在边缘位置，其将核酸样本与试剂混合并进行核酸反应，反应室单元的反应室还连通有第二虹吸阀；

与反应室单元连通的试剂存储导入单元，其内存储有反应试剂，在反应室单元内导入核酸样本后，向反应室单元内导入反应试剂，以使反应试剂与核酸样本反应；

试剂存储导入单元包括靠近中心部位的石腊室，其内装载石蜡，在低温时作为驱动源；所述石腊室的一端还连通有第三排气通道，用以将石腊室内的气体排出，石蜡室与并排的两个支路连接，其中第一支路上设置第一矿物油室，其内装载有矿物油，并通过第二连通管路与所述第二虹吸阀连通，在对石蜡进行加热后，矿物油沿第二连通管路流向第二虹吸阀，并充满第二虹吸阀以封堵在反应室的一端；

其中，所述样本室单元包括设置在中间位置的样本室、与样本室连通并设置在样本室外围的样本分流通道、设置在所述样本分流通道外侧并与样本分流通道连通的至少三个样本等分室，核酸样本在第一预设转速下从样本室受到离心力作用，排出到样本分流通道中，并在样本分流通道内流动，在离心力的作用下继续向外层运动，分别进入各个样本等分室内。

2.根据权利要求1所述的核酸检测芯片，其特征在于，所述样本室为偏心结构，核酸样本在样本室旋转过程中，向直径较大的一方汇集，核酸样本向豁口方向汇集并从此处流向样本分流通道；

所述样本室的外侧壁为一弧形壁，样本室的外侧壁从豁口开始沿顺时针方向逐渐向圆心侧延伸以形成样本室的偏心结构，在弧形壁端部为最靠近样本室圆心的位置。

3.根据权利要求2所述的核酸检测芯片，其特征在于，核酸样本经过所述豁口向上流至所述样本分流通道，样本分流通道与样本室之间设置台阶面，样本分流通道的高度高于样本室的高度，同时，样本等分室的高度高于样本分流通道的高度。

4.根据权利要求1所述的核酸检测芯片，其特征在于，在每个所述样本等分室的末端连接连通有第一虹吸阀，用以将样本等分室内的核酸样本导入所述反应室，所述样本室在第一预设速度旋转时，核酸样本进入样本等分室中，多余样本进入第一废液室，所述第一废液室与样本分流通道连通；所述样本室停止转动，样本等分室中的样本在虹吸力的作用下流入第一虹吸阀中并充满第一虹吸阀。

5.根据权利要求4所述的核酸检测芯片，其特征在于，所述第一虹吸阀包括与所述样本等分室连通并向外侧延伸的第一虹吸段、与第一虹吸段连通并沿周向布置的第二虹吸段、与第二虹吸段连通并向内侧延伸的第三虹吸段、与第三虹吸段并列设置并向外侧延伸的第四虹吸段，在第三虹吸段和第四虹吸段之间为弧形段，其在第三虹吸段与第四虹吸段之间实现过渡，还包括与第四虹吸段连通倾斜向外侧延伸的第五虹吸段，与第五虹吸段连通沿径向向外侧延伸的第六虹吸段，第六虹吸段的末端与所述反应室的第一储液槽连通。

6.根据权利要求1所述的核酸检测芯片，其特征在于，所述芯片中层还包括与所述反应室连通的第二虹吸阀，所述第二虹吸阀包括与反应室连通并沿径向向外层延伸的第七虹吸段、与第七虹吸段连通沿周向的第八虹吸段、与第八虹吸段连通并沿径向向内侧延伸的第九虹吸段，以及与第九虹吸段并排设置，沿径向向外侧延伸的第十虹吸段，在第九虹吸段与第十虹吸段之间还设置有过渡的弧形段，第十虹吸段的末端与第二废液室连通。

7.根据权利要求1所述的核酸检测芯片，其特征在于，第二支路上沿芯片径向方向自内向外依次设置第二矿物油室、试剂室、引物室，三者之间通过管道连通，其内分别存储矿物油、LAMP试剂和引物，在引物室一端通过第三管道与反应室连通，在石蜡加热时，推动矿物油流动，进而矿物油推动LAMP试剂、引物进入反应室。

8.根据权利要求3所述的核酸检测芯片，其特征在于，所述第一虹吸阀设置在芯片中层底面，所述第二虹吸阀设置在芯片中层顶面。

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