CN111218395A - 一种全流程生物检测装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种全流程生物检测装置，属于生物检测技术领域，包括至少一个反应器，所述反应器包括至少一个加样单元、至少一个液体控释单元、至少一个萃取单元、至少一个液体控切单元、至少一个液体收纳单元、至少一个液体中转单元、至少一个液体控流单元、至少一个液体定量分散单元和多个反应池，上述各单元通过流道按照预设顺序连通，当所述反应器绕芯片旋转轴旋转时，所述反应器内的液体能够在离心力或表面张力或离心力与表面张力共同驱使下通过各个流道由上游单元流向下游单元。本方案提供的产品具有集成度高、无需额外加入试剂、操作简单、稳定可靠等特点，实现了生物检测全流程密闭目标，有效避免样本及设备间的交叉污染。

Description

一种全流程生物检测装置
技术领域
本发明涉及生物检测技术领域，尤其涉及一种全流程生物检测装置。
背景技术
微流控芯片技术是将各种生物、化学或医学分析过程的样品制备、分离、反应及检测等基本操作集成在几平方厘米到几十平方厘米的芯片之上的一种技术，由于其具有集成度高、自动化程度高、样品和试剂消耗量小等特点，目前已经广泛应用于生化检测、核酸扩增、免疫分析、细胞分选、食品安全和环境监测等诸多领域。
专利文献1（CN103831140A）提出一种基于离心驱动的核酸检测微流控芯片装置，解决了液体自动精确定量分散、物理隔离问题，通过将扩增引物预埋于多个反应池，实现了多指标并行检测，但仍需前置的核酸提取，扩增反应所需试剂外置。
专利文献2 （CN205797240U）提出了一种设置有样品池、混合池与多个反应池的集成反应单元，整合了生物颗粒裂解、核酸提取、扩增试剂预存、液体定量分配，实现了简单样本中多指标核酸检测的全流程整合。但由于不具备核酸纯化功能，该装置不能处理复杂样本，其应用受到一定限制。
专利文献3（CN103403521B）公开了一种用于测试流体中生物材料的组分的流体向心设备。其实施例中提及该装置可用于样本中核酸提取及检测，其装置具有结构简单、易于制造等优点，但其存在一定的弊端。首先，该装置不具有核酸纯化模块，其是将样本裂解后直接进行扩增，因此只能处理一些成分简单的样本，对于复杂成分的样本则不适用；其次，该装置不具有核酸提取模块，对于一些核酸浓度低的样本，由于缺乏富集功能，因此检测的灵敏度难以保证。
专利文献4（CN105316224A）公开了一种全自动核酸提取与PCR 扩增微流控芯片，包括至少一个主体，所述主体包括：核酸提取单元，用于在离心力和毛细力的驱动下顺序进行核酸的萃取、清洗、洗脱；PCR 扩增单元，用于PCR 反应扩增；废液单元，其包括废液腔体，用于存储废液。从该专利给出的具体技术方案来看，其实用性和可行性不高。首先，连接核酸提取单元和PCR扩增单元及废液单元的三叉管道只是一个简单三叉口结构，这种简单三叉口结构在实践中很容易出现液体偏离预期方向而进入对侧的情况，不论是废液进入核酸回收单元还是核酸进入废液单元，都会对后续反应产生严重影响进而导致整个实验流程失败。其次，专利中提到在较低转速1500rpm下实现核酸的吸附、洗脱，说明固相吸附基质处于虚松状态，核酸纯化和回收效率低，很容易导致无法有效回收核酸从而造成下游扩增反应失败或无效。此外，该芯片设计未包含清洗液和洗脱液在芯片上的存储，实际使用不便，且液体的顺序释放非常不可靠。
由此可见，目前现有技术方案存在以下问题：1）集成度较低，没能实现全流程整合，仍需要较多的人工操作配合才能完成完整的生物检测；2）通用性不够，只能处理特定类型的样本，不能处理成份稍微复杂的生物样本，应用范围较为局限，无法满足实际检验需求；3）可行性不高，某些设计不能通过合理推敲或无法通过实践验证；4）检测能力不佳，由于设计上的妥协或不足，导致其实际检测性能往往不能满足需求；5）其它方面的诸多不足，比如封闭性与实用性不佳，对操作人员或检测设备的要求较高，不同样本之间或样本与设备之间存在较高的交叉污染风险等。
因此，如何提供一种集成度高、通用性好、性能优良、操作简单、具有较高技术可行性与实用性的全流程一体化生物检测装置，是本领域技术人员目前需要解决的技术问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种全流程生物检测装置，具有集成度高、无需额外加入试剂、操作简单、稳定可靠等特点，以实现生物检测全流程密闭目标，有效避免样本及设备间的交叉污染。
为了实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种全流程生物检测装置，包括至少一个反应器，所述反应器包括至少一个加样单元、至少一个液体控释单元、至少一个萃取单元、至少一个液体控切单元、至少一个液体收纳单元、至少一个液体中转单元、至少一个液体控流单元、至少一个液体定量分散单元和多个反应池；
上述各单元通过流道按照预设顺序连通，其中，所述加样单元及所述液体控释单元分别连通于所述萃取单元的上游，所述萃取单元的下游连通所述液体控切单元，所述液体控切单元的下游分别连接所述液体收纳单元和所述液体中转单元，所述液体中转单元通过所述液体控流单元连通下游的所述液体定量分散单元，所述液体定量分散单元与下游的多个所述反应池之间通过多个梳齿分支管道一一对应连通；
当所述反应器绕芯片旋转轴旋转时，所述反应器内的液体能够在离心力或表面张力或离心力与表面张力共同驱使下通过各个流道由上游单元流向下游单元。
优选地，所述反应器还包括至少一个预扩增单元，所述加样单元包括加样口和加样腔，所述加样腔为裂解单元，所述裂解单元连通于所述加样口的下游，所述裂解单元的下游通过所述液体控流单元连通于所述萃取单元，所述预扩增单元连接于所述液体控切单元和所述液体中转单元之间，所述预扩增单元包括预扩增池以及位于所述预扩增池上游的一组或多组并联的定量池，所述预扩增池内设有干燥的预扩增试剂，所述定量池的上游与所述液体控切单元的一个出口相连，所述定量池的下游通过所述液体控流单元连接所述预扩增池；
所述液体中转单元包括中空腔室、产物转移定量单元、混合腔室，所述预扩增单元的下游通过所述液体控流单元连通所述中空腔室，所述中空腔室的下游连接所述产物转移定量单元，所述产物转移定量单元通过所述液体控流单元连接所述混合腔室，所述混合腔室的下游通过所述液体控流单元连通下游的所述液体定量分散单元。
优选地，所述产物转移定量单元包括中转腔室和产物定量腔室，所述中转腔室与芯片旋转中心的距离小于所述中空腔室与芯片旋转中心的距离，所述中空腔室的底端出口通过液体转移通道连接于所述中转腔室的顶端，所述中转腔室的下游连通所述产物定量腔室，所述产物定量腔室的下游通过所述液体控流单元连通所述混合腔室。
优选地，所述中转腔室内填充有用于吸附液体试剂的吸液材料。
优选地，所述产物转移定量单元包括位于所述中空腔室下游的产物定量腔室以及与所述产物定量腔室并联的产物溢流腔室，所述中空腔室的下游通过所述液体控流单元连接所述产物定量腔室，所述产物定量腔室的下游通过所述液体控流单元连接所述混合腔室。
优选地，所述产物转移定量单元包括蛇形管道，所述蛇形管道与芯片旋转中心的距离小于所述中空腔室与芯片旋转中心的距离，所述中空腔室的底端出口通过液体转移通道连接于所述蛇形管道的顶端，所述蛇形管道的底端出口连通所述混合腔室。
优选地，所述裂解单元与部分所述液体控释单元在芯片径向上重叠，并且所述裂解单元位于所述液体控释单元的下方。
优选地，所述液体控释单元包括开设于所述反应器上的导流槽和密封覆盖于所述导流槽上方的用于储存液体的可压缩的储液容器，所述储液容器包括位于所述反应器外侧的韧性上盖以及位于所述韧性上盖和所述导流槽之间的脆性底托，所述脆性底托封堵于所述导流槽的上端开口并且与所述韧性上盖包围形成用于储存液体的密闭腔体，所述脆性底托的断裂强度小于所述韧性上盖的断裂强度，当所述脆性底托受到的液体压力大于等于自身的断裂强度时，所述脆性底托发生破裂并将所述储液容器和所述导流槽连通。
优选地，所述导流槽内侧还固定有承压台，所述承压台的上端设有切割刃，所述切割刃抵接于所述脆性底托的下表面。
优选地，所述韧性上盖包括柔性聚合物膜，所述脆性底托包括金属膜。
优选地，所述韧性上盖的柔性聚合物膜的外表面覆有金属材料层，所述脆性底托的表面覆有聚合物材料层。
优选地，所述柔性聚合物膜和所述聚合物材料层的材质为PVC、PP、PE或PET，所述金属膜和所述金属材料层为铝箔或锡箔。
优选地，所述液体控释单元包括开设于所述反应器上的导流通道和密封覆盖于所述导流通道上方的滑动储液单元，所述滑动储液单元包括两端开放的筒状的滑动室，所述滑动室的下端开口包围所述导流通道的上端开口并且密封连接于所述反应器表面，所述滑动室内设置有沿其内壁上下滑动的用于储存液体的储液筒，所述储液筒的外周与所述滑动室内壁密封滑动配合，所述滑动室的上端开口设有限制所述储液筒滑出的限位结构，所述储液筒的底部为密封膜，所述导流通道的上端开口一侧固定有位于所述密封膜下方的用于刺破所述密封膜的刺锥。
优选地，所述储液筒与所述滑动室的配合面为圆柱面。
优选地，所述密封膜的层数为一层或多层，所述密封膜为聚合物膜和/或金属膜。
优选地，所述聚合物膜为PVC膜、PP膜、PE膜或PET膜，所述金属膜为铝箔或锡箔。
优选地，所述液体控释单元包括储液腔和连接于所述储液腔下游的一个所述液体控流单元。
优选地，所述加样单元与所述萃取单元之间设有一个所述液体控流单元。
优选地，所述液体控流单元为旋转通断组件，所述旋转通断组件包括固定壳体、底座和圆柱形的转子，所述固定壳体为两端开放的筒状壳体，所述固定壳体的下端固定于所述底座上，所述转子绕自身轴线转动配合于所述固定壳体内壁，所述固定壳体的上端设有限制所述转子脱出的限位结构，所述转子上端设有用于驱动所述转子转动的旋转配合结构，所述转子下端开设有一段条形沟槽，所述底座的上表面与所述转子的下端面紧贴并且分隔地开设有一个连通上游单元的上游平头管道和一个连通下游单元的下游平头管道；
当转子旋转至连通位时，所述条形沟槽将所述上游平头管道和所述下游平头管道连通；
当转子旋转至截断位时，所述转子的下端面将所述上游平头管道和所述下游平头管道截断。
优选地，所述液体控流单元为弯曲的毛细管道，所述毛细管道的管道入口与上游单元的出口相连且管道出口与下游单元的入口相连，所述管道出口与芯片旋转中心的距离大于所述管道入口与芯片旋转中心的距离，所述毛细管道的近心端与芯片旋转中心的距离小于上游单元的近心端与芯片旋转中心的距离。
优选地，所述毛细管道的横截面为矩形、梯形、半圆形或圆形，所述毛细管道的横截面的等效直径为0.05mm~0.5mm。
优选地，所述毛细管道的内壁的部分表面为经过亲和型表面处理的亲和型表面，液体与所述亲和型表面的接触角小于液体与所述毛细管道的内壁的其余部分表面的接触角；
或者
所述毛细管道的内壁的整体表面为经过亲和型表面处理的亲和型表面。
优选地，所述毛细管道的所述管道入口与所述毛细管道的近心端之间设有被动阻断器。
优选地，所述被动阻断器的内壁的部分表面为经过疏离型表面处理的疏离型表面，液体与所述疏离型表面的接触角大于液体与所述被动阻断器的内壁的区域部分表面的接触角；
或者
所述被动阻断器的内壁的整体表面为经过疏离型表面处理的疏离型表面。
优选地，所述液体控流单元包括多个首尾串联的所述毛细管道。
优选地，所述液体控流单元为一段细管道，所述细管道的局部设有局部加粗段，所述局部加粗段内封堵有热熔性材料。
优选地，所述局部加粗段位于所述细管道的后半段，所述局部加粗段与所述细管道的出口的距离小于等于所述局部加粗段自身的长度，且所述局部加粗段与所述细管道的出口之间的部分沿芯片径向延伸。
优选地，所述细管道为直管道或弯曲管道，所述细管道的横截面形状为矩形、梯形、半圆形或圆形，所述细管道的横截面的等效直径为0.2mm~2mm。
优选地，所述热熔性材料的熔点在35℃~100℃范围内。
优选地，所述热熔性材料为石蜡。
优选地，所述液体控流单元为局部设有流阻增大元件的流阻阀管道，所述流阻阀管道内的液体压力小于所述流阻增大元件的导通液压阈值时，所述流阻增大元件阻止液体通过；所述流阻阀管道内的液体压力大于等于所述流阻增大元件的导通液压阈值时，所述流阻增大元件允许液体通过。
优选地，所述流阻增大元件为等效直径在0.1mm~1mm之间且长度大于1mm的流阻增大细管道。
优选地，所述流阻增大元件为填充封堵于所述流阻阀管道内部的多孔隙材料阀。
优选地，所述多孔隙材料阀包括一块或多块带有孔隙的滤纸、织布或树脂。
优选地，所述多孔隙材料阀为带孔隙的阀块结构，所述阀块结构包括多个树脂颗粒、陶瓷颗粒或玻璃颗粒。
优选地，所述萃取单元包括串联布置的上游流体腔和下游流体腔以及填充于所述下游流体腔中的多孔隙生物大分子吸附材料，所述上游流体腔具有多个流体入口，所述下游流体腔具有一个流体出口，所述上游流体腔的容积大于上游的所述加样单元和所述液体控释单元中的容积的最大值。
优选地，所述下游流体腔的横截面由所述下游流体腔的流体入口至流体出口方向逐渐缩小。
优选地，所述萃取单元由一个或多个流体腔串联，以及填充于该流体腔中的多孔隙生物大分子吸附材料组成，其中该流体腔有一个上游流体入口和一个下游流体出口。
优选地，所述萃取单元中用于填充多孔隙生物大分子吸附材料的流体腔形状为入口截面尺寸大于出口截面尺寸，流体腔整体呈收缩结构。
优选地，其流体腔结构可以是但不限于整体或出口端为漏斗形结构，该漏斗形结构的上游具有较大横截面，漏斗形结构的下游具有较小的横截面并逐渐汇聚于流体出口。
优选地，所述多孔隙生物大分子吸附材料可以是但不限于：氧化硅纤维或颗粒或疏松膜，或离子交换树脂，或氧化硅纳米颗粒，或表面带有氧化硅的磁性颗粒材料，或表面涂敷氧化硅纳米材料的多孔隙材料，或表面涂敷壳聚糖的多孔隙材料，或表面带有硅羟基修饰的其它各种多孔隙材料。
优选地，所述多孔隙材料的形状为疏松膜状、片层状或颗粒状，其中疏松膜可为单层膜或多层膜，可包含不同尺寸的片层或不同粒径的颗粒。
优选地，所述流体腔中可填充同种多孔隙材料，也可以填充不同种多孔隙材料。
优选地，所述液体控切单元为旋转切换组件，所述旋转切换组件包括固定壳体、底座和圆柱形的转子，所述固定壳体为两段开放的筒状壳体，所述固定壳体的下端固定于所述底座上，所述转子绕自身轴线转动配合于所述固定壳体内壁，所述固定壳体的上端设有限制所述转子脱出的限位结构，所述转子上端设有用于驱动所述转子转动的旋转配合结构，所述转子下端开设有一段条形沟槽，所述底座的上表面与所述转子的下端面紧贴并且分隔地开设有一个连通上游单元的上游平头管道以及与两个下游单元分别对应连通的第一下游平头管道和第二下游平头管道；
当转子旋转至第一连通位时，所述条形沟槽将所述上游平头管道和所述第一下游平头管道连通；
当转子旋转至第二连通位时，所述条形沟槽将所述上游平头管道和所述第二下游平头管道连通；
当转子旋转至截断位时，所述转子的下端面将所述上游平头管道截断。
优选地，所述上游平头管道与所述萃取单元连通，所述第一下游平头管道与所述液体收纳单元连通，所述第二下游平头管道与所述液体中转单元连通。
优选地，所述液体控切单元包括弧形管道和位于所述弧形管道内部的铁磁小球，所述弧形管道的管道中心线为圆弧形且所述弧形管道的中部向芯片旋转中心方向凸起，所述弧形管道的横截面为圆形，所述弧形管道的近心端开设有用于连通上游单元的液体入口，所述弧形管道的两个远心端分别开设有一个液体出口，所述铁磁小球与所述弧形管道内壁密封接触并且能够在所述弧形管道两个远心端之间往复滑动以封堵所述液体出口。
其中，可通往上游的液体入口与上游萃取单元的流体出口相连，液体出口分别与下游液体收纳单元和下游液体中转单元相连。
优选地，所述液体控切单元包括一个偏转空腔，所述偏转空腔的近心端的中部设有一个连通上游单元的液体入口，所述偏转空腔的远心端的左右两侧分别设有一个连通下游单元的液体出口。
优选地，所述偏转空腔在芯片径向上的尺寸为1mm~10mm，在芯片法向上的尺寸为1mm~10mm，在垂直于反应器平面方向上的尺寸为0.2mm~5mm。
优选地，所述偏转空腔的液体入口的横截面等效直径为0.1mm~1mm。
优选地，所述偏转空腔的远离所述芯片旋转中心的一侧设有向所述偏转空腔内侧凸起的偏流结构，所述偏流结构相对两个液体出口的中点位置偏向其中一个液体出口布置。
优选地，所述偏转空腔的内表面与流经其上的液体之间的接触角大于55度。偏转空腔内表面与流经液体的接触角效果通过对空腔内表面进行适当化学处理而获得。
优选地，所述液体收纳单元包括一个储液腔室，所述储液腔室的顶端设有一个连通上游单元的储液入口，且所述储液腔室的容积大于上游的所述加样单元和所述液体控释单元的容积之和。
优选地，所述全流程生物检测装置包括反应器平板，所述反应器平板的周向固定有多个均匀分布的所述反应器。
本发明提供的全流程生物检测装置，包括至少一个反应器，反应器包括至少一个加样单元、至少一个液体控释单元、至少一个萃取单元、至少一个液体控切单元、至少一个液体收纳单元、至少一个液体中转单元、至少一个液体控流单元、至少一个液体定量分散单元和多个反应池；
上述各单元通过流道按照预设顺序连通，其中，加样单元及液体控释单元分别连通于萃取单元的上游，萃取单元的下游连通液体控切单元，液体控切单元的下游分别连接液体收纳单元和液体中转单元，液体中转单元通过液体控流单元连通下游的液体定量分散单元，液体定量分散单元与下游的多个反应池之间通过多个梳齿分支管道一一对应连通；
当反应器绕芯片旋转轴旋转时，反应器内的液体能够在离心力或表面张力或离心力与表面张力共同驱使下通过各个流道由上游单元流向下游单元。
本发明的生物检测过程如下：
该芯片的加样单元、液体控释单元、液体中转单元、液体定量分散单元和反应池中预先填埋有预设液体或与生物检测反应有关的试剂，检测开始时，将芯片安装在离心旋转设备上。通过加样单元加入待检测样品，然后封闭加样口；启动离心旋转设备，将加样单元中的液体转移至萃取单元，萃取单元将样品液体中的待检测样品进行吸附提纯，经过萃取单元后的废液经液体控切单元流入液体收纳单元回收，再通过液体控释单元依次释放清洗液和洗脱液，洗脱液经过萃取单元后得到纯化的检测样品，并利用液体控切单元将纯化的检测样品转移至液体中转单元，同样，借助离心力将液体中转单元中的纯化检测样品液体通过液体控流单元转移至液体定量分散单元，最后，配合离心旋转设备的转速控制，将液体通过梳齿分支管道转移到末端的反应池中进行反应，即可得到检测结果。
本发明具有以下有益效果：
1）本发明为高度集成化的全流程生物检测装置，将生物细胞或生物颗粒的裂解、纯化、扩增与检测集成于一体，实现了对生物大分子（如核酸）的全封闭检测分析与检测全流程的一体化整合；
2）本发明将生物检测所需试剂预先存储，检测时仅需一次进样并封口，无需进行其它移液操作，生物反应与检测过程即可全自动进行，操作简单，具有“样本进、结果出”的高效性与方便性；
3）本发明中生物反应全流程在密封容器内完成，可有效避免实验室中进行常规生物反应操作所伴随的样本及设备间的交叉污染风险或者人为操作不当带来的结果误差；当待检样品中含有细菌、病毒、支原体、衣原体等传染性病原体时，可有效降低检测过程的生物安全风险；
4）本发明以离心力作为驱动方式，通过调节不同时段的离心速率对液体进行精确控制，液体驱动方式可靠性高、仪器系统的控制原理与工作流程简单；
5）本发明装置设计简单，加工简单、成本低，便于产业化与大规模生产。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的设计图。
图1为本发明具体实施例一中的芯片结构示意图；
图2为本发明具体实施例二中的芯片结构示意图；
图3为本发明具体实施例三中的芯片结构示意图；
图4为本发明具体实施例四中的芯片结构示意图；
图5为本发明具体实施例五中的芯片结构示意图；
图6为本发明具体实施例中多个反应器集成布置的结构示意图；
图7为本发明具体实施例中的液体控释单元的储液容器结构示意图；
图8为本发明具体实施例中裂解单元位于液体控释单元下方的示意图；
图9为本发明具体实施例中的液体控释单元的储液容器结构剖视图；
图10为本发明具体实施例中的储液筒释放前结构示意图；
图11为本发明具体实施例中的储液筒释放后结构示意图；
图12为本发明具体实施例中的旋转通断组件截断结构示意图；
图13为本发明具体实施例中的旋转通断组件连通结构示意图；
图14为本发明具体实施例中的液体控流单元的一级虹吸结构示意图；
图15为本发明具体实施例中的液体控流单元的多级虹吸结构示意图；
图16为本发明具体实施例中的液体控流单元的热熔阀结构示意图；
图17为本发明具体实施例中的第一种流阻管道结构示意图；
图18为本发明具体实施例中的第二种流阻管道结构示意图；
图19为本发明具体实施例中的萃取单元第一种结构示意图；
图20为本发明具体实施例中的萃取单元第二种结构示意图；
图21为本发明具体实施例中的旋转通断组件闭合和连通状态结构示意图；
图22为本发明具体实施例中的液体控切单元的磁控阀结构示意图；
图23为本发明具体实施例中的液体控切单元的科氏阀结构示意图；
图24为本发明具体实施例中的称量池与反应池连通结构示意图。
图1至图24中：
1-加样单元、2-液体控释单元、3-萃取单元、4-液体控切单元、5-液体收纳单元、6-液体中转单元、7-液体控流单元、8-液体定量分散单元、9-反应池、91-预扩增池；
10-芯片旋转中心、100-反应器、101-反应器平板；
11-加样口、1101-加样盖、12-裂解单元、13-排气孔；
2101-韧性上盖、2102-导流槽、2103-脆性底托、2104-承压台；
2201-储液筒、2202-滑动室、2203-密封膜、2204-刺锥、2205-导流通道；
3001-上游流体腔、3002-流体入口、3003-多孔隙生物大分子吸附材料、3004-流体出口；
4101-磁控阀液体入口、4102-弧形管道、4103-磁控阀第一液体出口、4104-磁控阀第二液体出口、4105-铁磁小球；
4201-科氏阀液体入口、4202-偏转空腔、4203-科氏阀第一液体出口、4204-科氏阀第二液体出口、4205-偏流结构；
61-中空腔室、62-液体转移通道、63-中转腔室、64-产物定量腔室、65-产物溢流腔室、66-混合腔室、67-蛇形管道、68-分支气路；
7100-旋转切换组件、7101-固定壳体、7102-底座、7103-条形沟槽、7104-转子、7105-上游平头管道、7106-下游平头管道、7107-旋转配合结构、7108-第一下游平头管道、7109-第二下游平头管道；
7201-管道入口、7202-被动阻断器、7203-毛细管道近心端、7204-管道出口、7205-一级虹吸结构、7206-二级虹吸结构、7207-三级虹吸结构；
7300-热熔阀、7301-局部加粗段、7302-热熔性材料；7401-流阻增大细管道、7402-梳齿分支管道、7403-多孔隙材料阀；
8001-称量池、8002-缓冲池、82-定量池、83-溢流池、84-洗脱液收集池。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供了一种全流程生物检测装置，包括至少一个反应器100，反应器100包括至少一个加样单元1、至少一个液体控释单元2、至少一个萃取单元3、至少一个液体控切单元4、至少一个液体收纳单元5、至少一个液体中转单元6、至少一个液体控流单元7、至少一个液体定量分散单元8和多个反应池9；
上述各单元通过流道按照预设顺序连通，其中，加样单元1及液体控释单元2分别连通于萃取单元3的上游，萃取单元3的下游连通液体控切单元4，液体控切单元4的下游分别连接液体收纳单元5和液体中转单元6，液体中转单元6通过液体控流单元7连通下游的液体定量分散单元8，液体定量分散单元8与下游的多个反应池9之间通过多个梳齿分支管道7402一一对应连通；
该芯片在使用时，存在一个芯片旋转中心10和芯片旋转轴，芯片旋转轴穿过芯片旋转中心10并垂直于反应器平板101，当反应器100绕芯片旋转轴旋转时，反应器100内的液体能够在离心力或表面张力或离心力与表面张力共同驱使下通过各个流道由上游单元流向下游单元。该芯片旋转中心10可位于反应器100内，也可位于反应器100外。
所述反应器100的主体为具有一定厚度并可带有或不带有通孔、凸起及凹陷结构的平板状物体。优选地，本发明提供的全流程生物检测装置包括反应器平板101，反应器平板101的周向固定有多个均匀分布的反应器100，如图6所示，多个反应器100围绕芯片旋转中心10均匀布置，使得一个反应器平板101上同时可以进行多个样本的生物检测，提高集成度和工作效率。
为表述方便，本专利全文中将平行于反应器平板101而通过芯片旋转中心10的方向统称为径向，将平行于反应器平板101而垂直于径向的方向统称为法向；将径向上更靠近芯片旋转中心10的一方称为内，将径向上更远离芯片旋转中心10的一方称为外；将更靠近反应器平板101内侧的位置称为高，更靠近反应器平板101外侧的位置称为低；将垂直于反应器平板101而远离反应器100表面的方向称为上，将垂直于反应器平板101而指向反应器100表面的方向称为下；将更靠近上方的位置称为顶，将更靠近下方的位置称为底。
优选地，加样单元1包括加样口11和加样腔，其中加样腔12内可预先存有或在使用时加入与反应有关的试剂，试剂可以是固态或液态试剂，可以是片状、颗粒状、粉末状或膏状等各种形态；在进行核酸扩增、病毒检测等生物检测时，加样腔为裂解单元12，裂解单元12连通于加样口11的下游。
具体的，加样口11位于芯片的上表面，裂解单元12的顶端，与裂解池通过通孔连通。该加样口11包含底座和用于密封的封堵塞，当然，该底座可以与裂解单元12是一体成型的，也可以通过后期粘接或者焊接的方式固定在裂解单元12上面，它可以是任何形状，优选的，加样口11采用回转体结构密封效果最好。它可以通过旋盖拧紧的方式进行密封，也可以通过柱塞的方式进行密封，可以根据实际需求进行选择。此加样口11具有较高的通用性，对于常规样本类型能够很好的兼容。
优选地，加样口11为等效直径在0.5mm~10mm之间的圆形或类圆形、圆角矩形或其它多边形，并且加样口11可以用胶带、盖子、塞子或其它封堵塞加以封堵。
需要说明的是，裂解单元12的上游与加样口11相连，下游通过液体控流单元7与萃取单元3相接。裂解单元12由裂解腔室、氧化锆珠、永磁铁片以及预存在裂解腔室中的裂解试剂组成。裂解腔室位于加样口11的下方，裂解腔室可以是沿芯片径向排布的，也可以沿芯片圆周方向排布，裂解腔室中提前预存有氧化锆珠、永磁铁片。工作时，旋转平台也按顺序布置永磁铁，当芯片低速离心时，裂解腔室中的永磁铁片搅动腔室中的氧化锆珠对样本中的菌体进行研磨裂解。当然，裂解腔室中也可以提前预存裂解液与binging液等冻干粉。裂解腔室中永磁铁的运动轨迹与裂解腔室的排布以及旋转平台上永磁铁的布置有关，可沿着径向方向进行运动，也可沿着圆周方向进行运动，优选地，沿径向运动的研磨效果更好，因为磁珠在离心状态下可能会沉底，因此，径向方向的移动可最大限度的扰动磁珠，使得研磨更加充分。此外，裂解时离心速度不宜过大，优选地，当离心速度在200rpm~800rpm时，研磨效果更佳充分。在距离裂解腔室底端1/3至1/2处的腔室侧端开口，通过液体控流单元7连接下游的萃取单元3。此设计的目的有以下三点：一、阻止高速离心时，样本沉渣、氧化锆珠等进入管道造成堵塞；二、保证在低速研磨时，裂解样本不会提前进入到萃取单元3，确保能够得到充分研磨；三、保证在高速离心时，裂解腔室中的液体能够充分释放干净。
需要说明的是，液体控释单元2可以存储用于核酸纯化、洗脱以及稀释的各种液体试剂，包括但不限于多种清洗试剂、洗脱液以及稀释液。本方案可以通过设置多个液体控释单元2，并在每个液体控释单元2内部预先存储有一种液体试剂，在检测过程中可以通过分步释放的方式实现对检测样本的诸如清洗、洗脱、稀释等多种方式的处理。
需要说明的是，液体控释单元2可以通过多种结构形式来实现上述功能。下面介绍液体控释单元2的两种具体实现结构。
如图7和图9所示，在一种优选方案中，液体控释单元2包括开设于反应器100上的导流槽2102和密封覆盖于导流槽2102上方的用于储存液体的可压缩的储液容器，储液容器包括位于反应器100外侧的韧性上盖2101以及位于韧性上盖2101和导流槽2102之间的脆性底托2103，脆性底托2103封堵于导流槽2102的上端开口并且与韧性上盖2101包围形成用于储存液体的密闭腔体，脆性底托2103的断裂强度小于韧性上盖2101的断裂强度，当脆性底托2103受到的液体压力大于等于自身的断裂强度时，脆性底托2103发生破裂并将储液容器和导流槽2102连通。
具体的，储液容器由钟形或倒扣的碗形的韧性上盖2101和脆性底托2103密封而成，整体形成储液囊结构。韧性上盖2101在受到一定外部压力时可变形并向内塌缩，脆性底托2103在受到内部液体压力时可略微向外变形并在受到较大内部液体压力时破裂。其使用方法为，使用指向反应器100表面的外力挤压储液囊的韧性上盖2101，压缩储液囊并引起内部液体压力增加，当压力超过储液囊脆性底托2103的承受极限时将导致脆性底托2103破裂，储液囊内液体从破口处进入到下方的导流槽2102中；在一定外力尤其是离心力作用下，储液囊内绝大多数或全部液体被释放到导流槽2102内并可进入其下游。
如图9所示，优选地，导流槽2102内侧还固定有承压台2104，承压台2104的上端设有切割刃，切割刃抵接于脆性底托2103的下表面。承压台2104具体可设置在导流槽2102临近下游的一侧，且切割刃位于储液囊密封边内缘的下方并贴近脆性底托2103的下表面。其使用方法为，使用指向反应器100表面的外力挤压储液囊的韧性上盖2101，压缩储液囊并引起内部液体压力增加，脆性底托2103因受到内部液体压力而向外变形并由于受到承压台2104切割刃的切割作用而在该处破裂，储液囊内液体从破口处进入到下方的导流槽2102中；在一定外力尤其是离心力的作用下，储液囊内绝大多数或全部液体被释放到导流槽2102内并可进入其下游。
需要说明的是，储液囊所用材料对所储液体具有较好的密闭防挥发性和化学相容性，储液囊密封后可保持所储液体在相当长时间内成份和质量相对稳定；特别地，储液囊的韧性上盖2101主要由具有一定韧性的聚合物膜组成，其外表面可覆有或不覆有一层金属材料，储液囊的脆性底托2103主要由在压力作用下易于开裂的脆性金属膜组成，其内表面可覆有或不覆有一层聚合物材料。其中，聚合物膜及聚合物材料的主要成份可为PVC、PP、PE、PET等，金属膜及金属材料的主要成份可为铝箔、锡箔等。储液囊的韧性上盖2101与脆性底托2103可通过紫外胶、双面胶、热熔胶等粘合性材料密封，也可通过热压、热熔、超声焊接、光学焊接等方式直接密封。
其中，储液囊的成型方式有多种，可以采用但不限于吹塑、热冲压、冷冲压等成型工艺。其材料可以但不限于是PC膜、PS膜、铝箔膜等。储液囊中液体的封装工艺可以但不限于胶粘、热压、超声、激光等工艺。储液囊中可以存储用于核酸纯化、洗脱以及稀释的各种液体试剂，包括但不限于多种清洗试剂、洗脱液以及稀释液。储液囊通过粘接或者焊接的方式固定在基座表面，基座表面可设置有但不限于凸起、凹槽、尖状结构。当需要将储液囊中液体进行释放时，通过按压所述储液囊，储液囊封接面破口，从而将液体释放出来。
如图10和图11所示，在另一种优选方案中，液体控释单元2包括开设于反应器100上的导流通道2205和密封覆盖于导流通道2205上方的滑动储液单元，滑动储液单元包括两端开放的筒状的滑动室2202，滑动室2202的下端开口包围导流通道2205的上端开口并且密封连接于反应器100表面，滑动室2202内设置有沿其内壁上下滑动的用于储存液体的储液筒2201，储液筒2201的外周与滑动室2202内壁密封滑动配合，滑动室2202的上端开口设有限制储液筒2201滑出的限位结构，储液筒2201的底部为密封膜2203，导流通道2205的上端开口一侧固定有位于密封膜2203下方的用于刺破密封膜2203的刺锥2204。其中，上述限位结构可以设计为多种结构形式，例如将滑动室2202的上端开口设计为开放式缩口结构，利用缩口结构比储液筒2201的横截面小的特点以阻止储液筒2201向上滑出滑动室2202；或者在滑动室2202的上端开口内侧设计有限位挡块以防止储液筒2201脱出。刺锥2204具有一定的硬度和强度且顶端尖锐的凸起物。储液筒2201的底部（靠近反应器100的一端）由一层可被刺锥2204刺破的密封膜2203组成，所述储液筒2201内的液体通过导流通道2205释放到下游。
其使用方法为，使用指向反应器100表面的外力向下推动位于滑动室2202内部的储液筒2201，使其底部密封膜2203被刺锥2204刺破，储液筒2201内液体从破口处进入到滑动室2202；在一定外力尤其是离心力作用下，储液筒2201内绝大多数或全部液体被释放到滑动室2202并可通过导流通道2205进入其下游。
优选地，储液筒2201与滑动室2202的配合面为圆柱面，即，滑动室2202内腔和储液筒2201的外壁均为圆柱形，储液筒2201除可在滑动室2202内上下滑动外，还可在外力作用下在滑动室2202内绕圆柱的中心轴转动。其使用方法为，使用指向反应器100表面的外力向下推动位于滑动室2202内部的圆柱形储液筒2201，使其底部密封膜2203被刺锥2204刺破，然后转动该圆柱形储液筒2201并使其底部的密封膜2203被刺锥2204划开较大破口，储液筒2201内液体从破口处进入到滑动室2202；在一定外力尤其是离心力作用下，储液筒2201内绝大多数或全部液体被释放到滑动室2202并通过导流通道2205进入其下游。
储液筒2201底部的密封膜2203可为单层或多层薄膜组成；薄膜可主要由聚合物膜组成，其外表面可覆有或不覆有一层金属材料；薄膜也可主要由金属膜组成，其内表面可覆有或不覆有一层聚合物材料；聚合物膜的主要成份可为PVC、PP、PE、PET等，聚合物材料的主要成份可为热熔胶、双面胶、紫外胶等，金属膜的主要成份可为铝箔、锡箔等。储液筒2201与其底部的密封膜2203可通过紫外胶、双面胶、热熔胶等粘合性材料密封，也可通过热压、热熔、超声焊接、光学焊接等方式直接密封。
优选地，液体控释单元2包括储液腔和连接于储液腔下游的一个液体控流单元7。储液腔内预先储存的液体可以通过离心旋转时利用液体控流单元7的分步导流来实现在特定转速和步骤下转移到下游单元中。
优选地，加样单元1与萃取单元3之间设有一个液体控流单元7。加样单元1的加样腔中也可以预存液体试剂，加样腔内的液体和样品混合后，可以通过离心旋转时利用液体控流单元7的分步导流功能来实现在特定转速和步骤下转移到萃取单元3中。
需要说明的是，液体控流单元7可以通过多种结构形式来实现上述功能。下面介绍液体控流单元7的几种具体实现结构。
如图12和图13所示，在一种优选方案中，液体控流单元7为旋转通断组件，旋转通断组件包括固定壳体7101、底座7102和圆柱形的转子7104，固定壳体7101为两端开放的筒状壳体，固定壳体7101的下端固定于底座7102上，转子7104绕自身轴线转动配合于固定壳体7101内壁，固定壳体7101的上端设有限制转子7104脱出的限位结构，转子7104上端设有用于驱动转子7104转动的旋转配合结构7107，从而允许从外部操控转子7104的转动，转子7104下端开设有一段条形沟槽7103或沉孔结构，底座7102的上表面与转子7104的下端面紧贴并且分隔地开设有一个连通上游单元的上游平头管道7105和一个连通下游单元的下游平头管道7106，即，这两个平头管道本身互不连通，而只能通过位于转子7104底面的条形沟槽7103将其连通；
当转子7104旋转至连通位时，条形沟槽7103将上游平头管道7105和下游平头管道7106连通；
当转子7104旋转至截断位时，转子7104的下端面将上游平头管道7105和下游平头管道7106截断。
其中，上述限位结构可以设计为多种结构形式，例如，将滑动室固定壳体7101的上端开口设计为开放式缩口结构，利用缩口结构比转子7104的横截面小的特点以阻止转子7104向上滑出固定壳体7101；或者在固定壳体7101的上端开口内侧设计有限位挡块以防止转子7104脱出。
上述液体控流单元7的使用方法为，在需要将上下游液路连通时，利用外部装置（如通过电机驱动平头改锥）将所述转子7104旋转到连通位；在需要将上下游液路断开时，利用外部装置（如通过电机驱动平头改锥）将所述转子7104旋转到截断位；当转子7104处于连通位时，可以一定速度旋转反应器平板101，借助离心力驱动上游液体通过液体控流单元7进入下游。
如图14所示，在另一种优选方案中，液体控流单元7为弯曲的毛细管道，毛细管道的管道入口7201与上游单元（或液体腔）的出口相连且管道出口7204与下游单元的入口相连，管道出口7204与芯片旋转中心10的距离大于管道入口7201与芯片旋转中心10的距离，即，管道出口7204低于管道入口7201（管道出口7204比管道入口7201距离芯片旋转中心10更远），毛细管道近心端7203与芯片旋转中心10的距离小于上游单元的近心端与芯片旋转中心10的距离，即，毛细管道近心端7203（称为毛细管道的顶点）高于上游单元（或液体腔）的近心端。
毛细管道结构的液体控流单元7的使用方法为，在不希望上游液体通过所述毛细管道时，可保持一定速度（称为限流转速）旋转反应器平板从而借助离心力将上游液体限制在毛细管道入口7201与其最顶点之间；停止转动或将反应器平板的旋转速度降低到一定转速（称为自由流转速）之下，上游液体将可在表面张力的驱动下自动充满整个毛细管道并到达其管道出口7204，此后再以一定较高速度（称为虹吸流转速）旋转反应器平板，借助离心力驱动上游液体通过该液体控流单元7进入下游。
需要说明的是，上述毛细管道的横截面可为矩形、梯形、半圆形、圆形或其它形状，毛细管道的横截面的等效直径在0.05mm~0.5mm之间。
为获得更好的控流效果，可对所述毛细管道的内壁或内壁的局部位置进行亲和型表面处理；亲和型表面处理的效果是，对要通过该毛细管道的液体来说，其与被处理表面的接触角比其与未处理表面的接触角更小，处理后的表面更有利于该液体在表面张力的驱使下在毛细管道内流动。对所述毛细管道内壁进行亲和型表面处理时，可采用含有表面活性物质的溶液对管道内壁进行浸润或喷涂，所用表面活性物质可为十二烷基硫酸钠（SDS）、聚乙二醇辛基苯基醚（Triton X-100）、琼脂糖，也可为特定纳米材料等。
另外，为获得更好的阻断效果，所述毛细管道不同位置处的粗细（即等效直径）可不同；特别地，可在毛细管道的管道入口7201与其毛细管道近心端7203之间设有一段加粗管道，该加粗管道称为被动阻断器7202。被动阻断器7202作为毛细管道上的疏水打破点，其形状可以是包括圆形、方形在内的任意形状，可通过多种方式对其进行疏水处理，包括但不限于气体处理、试剂处理等。具体的，可对所述毛细管道上的被动阻断器7202的内壁或内壁的局部位置进行疏离型表面处理；疏离型表面处理的效果是，对要通过该被动阻断器7202的液体来说，其与被处理表面的接触角比其与未处理表面的接触角更大，处理后的管道表面更不利于该液体在表面张力的驱使下通过该被动阻断器7202。对所述管道内壁进行疏离型表面处理时，可采用含有氟烃或氟硅烷类物质的溶液或有机溶剂对管道内壁进行浸润或喷涂，所用氟烃或氟硅烷类物质可为聚四氟乙烯、三甲基氯硅烷等，也可为特定纳米材料。
优选地，液体控流单元7包括多个首尾串联的毛细管道，如图15所示，可以包括首尾串联的一级虹吸结构7205、二级虹吸结构7206和三级虹吸结构7207，从而组成多级虹吸控流单元。其使用方法为，按照上述液体控流单元7的使用方法，将反应器平板依次置于限流转速、自由流转速、虹吸流转速，液体即可通过其中某一级控流单元；重复以上程序，液体即可依次通过多级控流单元。
如图16所示，在另一种优选方案中，液体控流单元7设计为热熔阀结构，具体为一段细管道，细管道的局部设有局部加粗段7301，局部加粗段7301内封堵有热熔性材料7302。具体的，该液体控流单元7设计为热熔阀7300结构，其使用方法为，该液体控流单元7在初始条件下保持关闭状态，当需要将上下游流路连通时，对所述管道中预埋热熔性材料7302的位置进行加热直到热熔性材料融化，然后以一定速度旋转反应器平板，借助离心力驱动已融化的热熔性材料进入下游液体池即可。其中，可用光学手段加热该段热熔性材料7302，优选地，利用红外发光二极管或卤素灯作为光源，直接或借助凹面反射镜或凸透镜将光线照射到所述热熔性材料7302所在位置。
优选地，上述局部加粗段7301位于细管道的后半段，局部加粗段7301与细管道的出口的距离小于等于局部加粗段7301自身的长度，这样设计可以使热熔材料的量充分封闭细管道，且局部加粗段7301与细管道的出口之间的部分沿芯片径向延伸，这样设计是为了在离心力作用下，使得热熔材料更容易进入到下游的细管道中。
优选地，上述细管道为直管道或弯曲管道，细管道的横截面形状为矩形、梯形、半圆形或圆形，细管道的横截面的等效直径为0.2mm~2mm。
优选地，所述热熔性材料7302的熔点在35℃~100℃范围内。
优选地，所述热熔性材料7302采用相变材料，具体可以为石蜡。
如图17和图18所示，在另一种优选方案中，液体控流单元7为局部设有流阻增大元件的流阻阀管道，流阻阀管道内的液体压力小于流阻增大元件的导通液压阈值时，流阻增大元件阻止液体通过；流阻阀管道内的液体压力大于等于流阻增大元件的导通液压阈值时，流阻增大元件允许液体通过。其使用方法为，在反应器平板静止或以低于某一速度（称为临界速度）旋转时，该液体控流单元7保持关闭状态，当需要将上下游流路连通时，只需要提高反应器平板转速至临界速度以上，从而打开所述液体控流单元7即可。
如图17所示，优选地，流阻增大元件为等效直径在0.1mm~1mm之间且长度大于1mm的流阻增大细管道7401。在流阻阀管道的下游腔室没有通过气路与管道上游腔室连通的情况下，当芯片在较低转速（较低离心力）时，下游腔室内的气压将可阻止上游腔室内的液体通过该段流阻增大细管道7401进入下游腔室；转速升高突破一定阈值后，上游腔室液体压力增大，压缩下游腔室气体，液体从而通过该段流阻增大细管道7401进入下游腔室。这种气液交换过程可能不是连续的，就像将酒瓶口倒置后的液体流出过程。这种阀门可称为“转速控制爆破阀”，阀门打开的转速阈值与阀门所处旋转半径、毛细管截面积以及长度有关，不同的阀门有不同的开阀阈值。另外，图1中的梳齿管道7402，图5中裂解单元12与下游萃取单元3之间的液体控流单元7，均可采用这种结构设计。
如图18所示，优选地，流阻增大元件为填充封堵于所述流阻阀管道内部的多孔隙材料阀7403。具体的，所述多孔隙材料阀7403可为滤纸类、针织类、树脂类等带有孔隙的整块或多块材料，材料的形状可为块状、网状、层状或海绵状等。
优选地，多孔隙材料阀为带孔隙的阀块结构，阀块结构包括多个树脂颗粒、陶瓷颗粒或玻璃颗粒。多孔隙材料阀7403还可由小颗粒材料密集组合而成，其中小颗粒的材料可为树脂、陶瓷、玻璃等各种物质。
如图19所示，优选地，萃取单元3包括串联布置的上游流体腔3001和下游流体腔以及填充于下游流体腔中的多孔隙生物大分子吸附材料3003，上游流体腔具有多个流体入口3002，下游流体腔具有一个流体出口3004，上游流体腔3001的容积大于上游的加样单元1和液体控释单元2中的容积的最大值。具体的，上游流体腔3001作为前端的缓冲腔室，下游流体腔作为后端的纯化腔室。可选地，所述萃取单元由一个或多个串联的流体腔，以及填充于该流体腔中的多孔隙生物大分子吸附材料组成，其中该流体腔有一个上游流体入口和一个下游流体出口。
如图20所示，优选地，下游流体腔的横截面由下游流体腔的流体入口至流体出口3004方向逐渐缩小，即，下游流体腔整体呈漏斗形结构。另外，所述缓冲腔室和纯化腔室整体或者出口端可选地呈漏斗结构，此种设计更有利于液体的排出。优选地，其流体腔结构可以是但不限于整体或出口端为漏斗形结构，该漏斗形结构的上游具有较大横截面，漏斗形结构的下游具有较小的横截面并逐渐汇聚于流体出口3004。
优选地，所述多孔隙生物大分子吸附材料3003可以是但不限于：氧化硅纤维或颗粒或疏松膜，或离子交换树脂，或氧化硅纳米颗粒，或表面带有氧化硅的磁性颗粒材料，或表面涂敷氧化硅纳米材料的多孔隙材料，或表面涂敷壳聚糖的多孔隙材料，或表面带有硅羟基修饰的其它各种多孔隙材料。
优选地，所述多孔隙生物大分子吸附材料3003的形状为疏松膜状、片层状或颗粒状，其中疏松膜可为单层膜或多层膜，可包含不同尺寸的片层或不同粒径的颗粒。需要说明的是，下游流体腔中可填充同种或不同种多孔隙生物大分子吸附材料3003。
本设计的萃取单元3可以通过两种不同方式实现核酸的纯化功能。方式一：所述缓冲腔室的设计有以下两个作用：1）、裂解液通过纯化腔室时，缓冲腔室可以对裂解液进行暂存，防止裂解液窜到其他通道；2）、清洗液和洗脱液通过纯化腔室时，可以在缓冲腔室暂存，防止反向击穿液体控流单元7从而进入裂解腔室。圆形纯化腔室是通过将硅胶膜填充在腔室中间作为核酸固态吸附基质，对核酸进行有效的捕获和释放。方式二：在所述缓冲腔室中填充磁珠作为核酸固态吸附基质，进行核酸的捕获和释放，在圆形纯化腔室中填充滤网材料，防止磁珠在离心过程中流向下游。裂解液与磁珠在缓冲腔室中进行充分混匀，实现核酸的吸附过程，然后依次通过多步清洗，对目标核酸片段进行清洗，最后，通过洗脱液对磁珠表面吸附的核酸片段进行洗脱。以上两种方式均可以实现核酸的纯化功能。
萃取单元3的使用方法包含以下三个步骤：
a）、以一定速度旋转反应器平板，在离心力的驱动下让含有待萃取生物大分子（称为目标分子）及其促吸附成份的溶液a从上游加样单元1进入萃取单元3，并流过填充于下游流体腔中的多孔隙生物大分子吸附材料3003，生物大分子将被吸附于所述多孔隙生物大分子吸附材料3003的表面，而溶液中的其余成份将流向下游并在下游液体控切单元4的控制下流到液体收纳单元5；
b）、打开上游某一个液体控释单元2，然后以一定速度旋转反应器平板，在离心力的驱动下让含有清洗成份的溶液b从上游液体控释单元2进入萃取单元3，并流过填充于流体腔中的多孔隙生物大分子吸附材料3003，将可能残留在多孔隙生物大分子吸附材料3003和下游流体腔中的溶液a中的杂质成份洗去，通过多孔隙材料后的所有液体流向下游并在下游液体控切单元4的控制下流到液体收纳单元5；在必要时，可重复本步骤1-2次以获得更好的清洗效果；
c）、打开上游某一个液体控释单元2，然后以一定速度旋转反应器平板，在离心力的驱动下让含有洗脱成份的溶液c从上游液体控释单元2进入萃取单元3，并流过填充于流体腔中的多孔隙生物大分子吸附材料3003，吸附于多孔隙吸附材料表面的目标分子从材料表面解吸附并随溶液c一起流向下游，接着在下游液体控切单元4的控制下流到液体中转单元6。
需要说明的是，液体控切单元4的作用是将上游单元转移下来的液体流向进行切换，从而可以将不同的液体分别转移到不同的下游单元中。
请参照图12、图13和图21，优选地，液体控切单元4为旋转切换组件7100，旋转切换组件7100包括固定壳体7101、底座7102和圆柱形的转子7104，固定壳体7101为两段开放的筒状壳体，固定壳体7101的下端固定于底座7102上，转子7104绕自身轴线转动配合于固定壳体7101内壁，固定壳体7101的上端设有限制转子7104脱出的限位结构，转子7104上端设有用于驱动转子7104转动的旋转配合结构7107，转子7104下端开设有一段条形沟槽7103，底座7102的上表面与转子7104的下端面紧贴并且分隔地开设有一个连通上游单元的上游平头管道7105以及与两个下游单元分别对应连通的第一下游平头管道7108和第二下游平头管道7109；
当转子7104旋转至第一连通位时，条形沟槽7103将上游平头管道7105和第一下游平头管道7108连通；
当转子7104旋转至第二连通位时，条形沟槽7103将上游平头管道7105和第二下游平头管道连通7109；
当转子7104旋转至截断位时，转子7104的下端面将上游平头管道7105截断。
上述液体控切单元4的使用方法为，保持反应器平板静止，将合适的外部操控件从旋转切换组件上部的开放式收口中插入圆柱形转子7104的旋转配合结构7107，将转子7104旋转到第一连通位，利用位于转子7104底面的条形沟槽7103将通向上游的平头管道7105与通向下游的第一下游平头管道7108连通，即可完成连通一个下游单元；此后再以一定速度旋转反应器平板，上游液体将可通过该液体控切单元4进入所选定的下游通道；当需要切换下游通道时，参照上述方法将转子7104置于下游的第二下游平头管道7109连通位即可连接另一侧的下游单元。
请参照图22，在另一种优选方案中，液体控切单元4设计成磁控阀结构，具体包括弧形管道4102和位于弧形管道4102内部的由铁磁性材料制成的铁磁小球4105，弧形管道4102的管道中心线为圆弧形且弧形管道4102的中部向芯片旋转中心10方向凸起，弧形管道4102的横截面为圆形，弧形管道4102的近心端开设有用于连通上游单元的液体入口，即图22中所示的磁控阀液体入口4101，弧形管道4102的两个远心端分别开设有一个液体出口，分别为磁控阀第一液体出口4103和磁控阀第二液体出口4104，铁磁小球4105与弧形管道4102内壁密封接触并且能够在弧形管道4102两个远心端之间往复滑动以实现对液体出口的封堵截断。
上述磁控阀结构的使用方法为，将外部磁极贴近反应器平板表面，缓慢转动反应器平板让液体控切单元4弧形管道4102中的铁磁小球4105靠近外部磁极并被其吸引，继续转动反应器平板并让铁磁小球4105被磁极牵拉到弧形管道4102的磁控阀第一液体出口4103；接着沿同一方向高速转动反应器平板，铁磁小球4105将在离心力的作用下压紧并密封该出口，上游液体将在离心力的作用下进入该弧形管道4102并从磁控阀第二液体出口4104流向下游通道；当需要切换下游通道时，参照上述方法将铁磁小球4105移动到磁控阀第二液体出口4104处并旋转反应器平板即可。
请参照图23，在另一种优选方案中，液体控切单元4采用科氏阀结构，包括一个偏转空腔4202，偏转空腔4202的近心端的中部设有一个连通上游单元的液体入口，即，科氏阀液体入口4201，偏转空腔4202的远心端的左右两侧分别设有一个连通下游单元的液体出口，即，科氏阀第一液体出口4203和科氏阀第二液体出口4204。所述偏转空腔4202在反应器平板的径向、法向和垂直于反应器平板方向上均具有一定尺寸。
上述科氏阀结构的使用方法为，以一定速度顺时针（由芯片上方俯视）旋转反应器平板，上游液体将从科氏阀液体入口4201进入偏转空腔4202并在离心力和科里奥利力的共同作用下向右偏转（从上面观察），并从偏转空腔的右侧出口进入下游管道；以一定速度逆时针（由芯片上方俯视）旋转反应器平板，上游液体将从科氏阀液体入口4201进入偏转空腔4202并在离心力和科里奥利力的共同作用下向左偏转（从上面观察），并从偏转空腔4202的左侧出口进入下游管道。
优选地，偏转空腔4202在芯片径向上的尺寸为1mm~10mm，在芯片法向上的尺寸为1mm~10mm，在垂直于反应器平面方向上的尺寸为0.2mm~5mm。优选地，偏转空腔4202的液体入口的横截面等效直径为0.1mm~1mm。
优选地，偏转空腔4202的远离芯片旋转中心10的一侧设有向偏转空腔4202内侧凸起的偏流结构4205，偏流结构4205相对两个液体出口的中点位置偏向其中一个液体出口布置。偏流结构4205在偏转空腔4202的底侧形成一个中间高两边低的且左右不对称的山坡形状，如此设置，可以进一步减小外部不确定因素对液体流向的干扰，保证液体偏向指定侧，保证反应正常进行。
优选地，所述偏转空腔4202的内表面与流经其上的液体之间的接触角大于55度。偏转空腔4202内表面与流经液体的接触角效果通过对空腔内表面进行适当化学处理而获得。
需要说明的是，上述各种液体控切单元4虽然结构有所差异，但是实现功能都是一样的，其上游都是连接萃取单元3，下游可在液体收纳单元5和液体中转单元6之间切换连通，或者可以在液体收纳单元5与预扩增单元之间切换连通等。
需要说明的是，液体收纳单元5包括一个储液腔室，储液腔室的顶端设有一个连通上游单元的储液入口，且储液腔室的容积大于上游的加样单元1和液体控释单元2的容积之和。其中，储液腔室可设计为C形储液腔室。储液腔室可通过细管道与上游液体控释单元2相连，该细管道可在上游液体进入所述储液腔室时向外排气。所述储液腔室内预先填充有液体吸附材料。所述液体吸附材料可为海绵，或脱脂棉，或吸水树脂颗粒，或脱水后的琼脂糖凝胶颗粒，或其它吸水剂或多孔隙吸液材料。
所述液体中转单元6含有一个上游与液体控切单元4的一个出口相连、下游与一个液体控流单元7相连的中空腔室，并可含有或不含有与所述中空腔室并联的溢流腔室。所述液体中转单元6通过细管道与上游一个或多个液体控释单元2相连，该细管道可在上游液体进入所述中空腔室时向外排气。其使用方法为，暂存从液体控切单元4流出的液体，所述液体中转单元6中的溢流腔室可以选择性弃液或者定量液体，也可以通过改变离心转速可以使中转单元内液体与预先包埋核酸扩增试剂混匀，所述液体中转单元6通过液体控流单元7释放液体到液体定量分散单元8。
优选地，上述中空腔室内预先包埋有可用于后续反应的试剂，试剂的形态可为软膏状、干粉状、颗粒状、块状或薄膜状。所述中空腔室内预先包埋的试剂为除引物及模板以外的核酸扩增反应所需的其它有效试剂成份或其部分组份。
需要说明的是，所述液体中转单元6的结构和布置形式可以有多种形式。在需要预扩增反应的芯片上，液体中转单元6包括中空腔室61、产物转移定量单元、混合腔室66，预扩增单元的下游通过液体控流单元7连通中空腔室61，中空腔室61的下游连接产物转移定量单元，产物转移定量单元通过液体控流单元7连接混合腔室66，混合腔室66的下游通过液体控流单元7连通下游的液体定量分散单元8。如图4所示，中空腔室61、产物转移定量单元与混合腔室66沿芯片径向向外依次布置，此时，产物转移定量单元只需包括位于中空腔室61下游的产物定量腔室64以及与产物定量腔室64并联的产物溢流腔室65，中空腔室61的下游通过液体控流单元7连接产物定量腔室64，产物定量腔室64的下游通过液体控流单元7连接混合腔室66，这种布置结构的液体中转单元6需要占用芯片径向的较大空间，从而导致芯片直径较大。在一种优选方案中，为了进一步缩小芯片尺寸，使液体中转单元6充分利用芯片径向空间，该方案中的产物转移定量单元包括中转腔室63和产物定量腔室64，并将中转腔室63布置在比中空腔室61更靠近芯片旋转中心10的位置，如图3所示，同时，中空腔室61的底端出口通过液体转移通道62连接于中转腔室63的顶端，并且此处的液体转移通道62采用虹吸管道，中空腔室61中的液体在毛细力作用下全部转移至中转腔室63，从而能够完成液体从芯片远心端到近心端的转移，进而大大缩小了芯片圆盘的尺寸，提高芯片径向空间利用率。
在另一种优选方案中，如图5所示，产物转移定量单元包括蛇形管道67，蛇形管道67与芯片旋转中心10的距离小于中空腔室61与芯片旋转中心10的距离，即，蛇形管道67布置在比中空腔室61更靠近芯片旋转中心的位置，中空腔室61的底端出口通过液体转移通道62连接于蛇形管道67的顶端，蛇形管道67的底端出口连通混合腔室66，其中，中空腔室61中的部分液体在液体转移通道62的毛细力作用下转移至蛇形管道67，从而能够完成液体从芯片远心端到近心端的转移，进而大大缩小了芯片尺寸，提高芯片空间利用率，同时，液体在蛇形管道67中可以完成转移和定量，并进入到混合腔室66中，再在混合腔室66中与预存的试剂进行混合。
需要说明的是，蛇形管道67较毛细管道的横截面更大一些，不仅充当液体转移通道，同时兼具液体定量的功能。其具体工作原理为，在液体与表面具有一定亲和性的情况下，表面张力将驱动液体从上游的中空腔室61进入液体转移通道62及蛇形管道67并一直前进到蛇形管道67的另一端。通过预先设计好蛇形管道67的长度与截面，即可确定进入蛇形管道67的液体体积。液体转移通道62与蛇形管道67的交界处位于整条管道的最高点，并设有一个三岔口，其中一个岔口与气路相连通并经过疏水处理以避免液体进入。液体充满液体转移通道62及蛇形管道67后，再通过高速离心，液体将从蛇形管道67最高点的三岔口处断开，其中蛇形管道67内定量的液体在离心力的驱动下进入下游的混合腔室66，此时，蛇形管道67即完成了液体定量和转移的功能。
为了进一步缩小芯片的直径尺寸，在一种优选方案中，裂解单元12与部分液体控释单元2在芯片径向上重叠，并且裂解单元12位于液体控释单元2的下方，如图8所示，加样口11的上方设有加样盖1101，加样盖1101的结构参照上文所述的加样单元1的有关介绍，加样盖1101优选通过卡扣锁紧的方式密封加样口11，加样盖1101的下方连通裂解单元12，并且裂解单元12设置在反应器平板101的内部，同时位于部分液体控释单元2的下方，如此布置，裂解单元12与液体控释单元2在反应器平板101的垂直方向上形成上下布置的关系，两者的重叠部分可以使得芯片径向尺寸进一步缩小，提高空间利用率。
所述液体定量分散单元8为一段外侧带有多个首尾相连的凸-凹-凸结构且整体沿圆周方向分布的液体分配腔室，其中除第一个和最后一个之外的其余每个凸-凹-凸结构的凹部都通过一段梳齿分支管道7402与反应池9连通；所述各凸-凹-凸结构形成的凹型结构称为称量池8001，与收尾称量池相连通过梳齿分支管道7402相连的称为废液池。
另一种结构为，所述液体定量分散单元8为一段带有多个首尾相连的峰-谷-峰结构且整体呈弧形弯曲的波浪形液体分配定量腔室8001，其中除最后一个之外的其余每个峰-谷-峰结构的谷部都与一个梳齿分支管道7402相连，并通过该梳齿分支管道7402与一个反应池9连通；所述各峰-谷-峰结构也称为称量池8001。
所述液体分配腔室的前端通过一个液体控流单元7与上游液体中转单元6的液体出口连通，并且其末端通过一段排气管道最终与上游液体中转单元6连通，以实现排气的目的。
所述液体分配腔室的最后一个称量池8001的容积与其它称量池8001的容积之比大于2。所述液体分配腔室的最后一个称量池8001可通过一段管道与一储液池相连，用于存储多余的液体。
优选地，所述梳齿分支管道7402与所述反应池9的连接点位于所述反应器100的芯片旋转中心10与所述反应池9中心的连线上，即，梳齿分支管道7402沿芯片径向延伸布置，这样更加有助于液体顺利转移。
优选地，所述梳齿分支管道7402的横截面可为矩形、梯形、半圆形、圆形或其它任何形状，其横截面尺寸在0.05mm~1mm之间。
如图24所示，所述梳齿分支管道7402上设有一个称为缓冲池8002的液体池，该缓冲池8002的横截面积大于梳齿分支管道7402的横截面积且被梳齿分支管道7402贯穿。所述缓冲池8002的最大横截面尺寸为所述梳齿分支管道7402横截面尺寸的3倍~10倍。
优选地，所述一个反应器上至少有3个反应池9，并且这些反应池9等间距分布在一个以芯片中心为圆心的圆弧上；每个反应池9只有一个液体入口，并经该入口与一个梳齿分支管道7402相连。
优选地，所述反应池9的容积在0.1微升~10微升之间。所述反应池9内预先包埋有与反应相关的试剂，试剂的形态可为软膏状、干粉状、颗粒状、块状或薄膜状。所述反应池9内预先包埋的试剂为与核酸扩增反应相关的引物，并可含有或不含有其它辅助成份。
另外，需要说明的是，本方案提供的全流程生物检测装置中，通过离心力驱动液体在上游单元和下游单元中进行转移的同时，为了保证上下游单元之间的气路平衡，本方案还在上下游单元之间设计了多种气路平衡管路，例如图5中所示的裂解单元12顶端的排气孔13，以及蛇形管道67顶端的分支气路68等结构，其余气路平衡管路及排气孔可根据具体需要进行设计，本文不再一一赘述。
下面结合四个实施例来介绍本方案提供的全流程生物检测装置的使用过程。
实施例一：基于全流程生物检测装置的核酸提取与恒温扩增检测
核酸是遗传信息的载体，是最重要的生物信息分子，是分子生物学研究的主要对象。目前，核酸恒温扩增技术作为一类分子生物学检测技术，具有高特异性、高敏感性、反应速度快及仪器成本低等特点，已广泛用于临床疾病的诊断、流行性细菌或病毒的定性定量检测及基因芯片开发等领域。各领域对LAMP应用增加，同时对核酸提取、纯化、检测一体集成化装置需求也更高。本发明提供了一种对核酸提取、纯化、恒温扩增与结果检测为一体微流控生物芯片，芯片仅需一次加样即可在配套仪器操作下全流程自动执行，可实现样品进-结果出式的核酸高效快速检测。
请参照图1，本发明提供的全流程生物检测装置是一种可执行核酸提取与恒温扩增（如环介导等温扩增(Loop-mediated isothermal amplification method，LAMP) ，或其它任何恒温扩增技术）的生物检测芯片，主要由加样口11、裂解单元12、液体控流单元7（流阻阀）、液体控释单元2、萃取单元3（核酸提纯区）、液体控切单元4（科氏阀）、液体收纳单元5（废液池）、液体中转单元6（回收池）、液体控流单元7（虹吸结构）、液体定量分散单元8、反应池9、芯片旋转中心孔构成反应平板芯片。裂解单元12具有加样口11，裂解单元12、液体控释单元2与核酸提纯区之间的管道为核酸提纯区上侧循环气路和流阻阀。裂解单元12作为样品暂存的区域，同时可以对其进行一定程度的化学或物理处理，从加样口11加入裂解液a到裂解单元12。液体控释单元2分别作为试剂预存区域预存清洗液试剂包b和洗脱液试剂包c，利用胶粘的方式将清洗液试剂包b和洗脱液试剂包c封装在芯片上。裂解单元12、液体控释单元2与核酸提纯区通过流阻阀管道连接。核酸提纯区预先存放可吸附释放核酸的硅膜，并采用焊接或者胶粘的方式封装。经过液体控切单元4（科氏阀）液体分选后，收集到液体中转单元6（回收池）即可得到纯化的核酸样品，再经过一级虹吸管道离心进行分配到液体定量分散单元8的称量池8001，离心这个过程同时可以将分配完成的样品做进一步的化学或物理处理，称量池8001内液体高速离心突破梳齿分支管道7402到达反应池9，反应池9是经过预处理样品发生反应并生成最终产物的位置。
如图1所示，通过加样口11向裂解单元12加入样品，然后将加样口11封闭，并使用旋转电机提供离心力作为驱动，将裂解单元12内的液体驱动至萃取单元3（核酸提纯区），同时裂解单元12内的空气通过管道形成内部气路循环达成平衡状态。此时，芯片在高速逆时针转速（7000rpm~9000rpm）离心驱动下经过1min~2min，液体通过萃取单元3（核酸提纯区）和液体控切单元4（科氏阀）进入液体收纳单元5中的废液池，进而被预先放置的吸水材料吸收锁住。
裂解单元12内的液体全部释放后，通过外部机械力挤压储有洗清液试剂包b的储液囊的韧性上盖2101，压缩储液囊并引起内部洗清液试剂压力增加，储液囊的脆性底托2103因受到内部洗清液试剂压力而向外变形并由于受到承压台2104切割刃的切割作用而在该处破裂，储液囊内洗清液试剂从破口处进入到下方的导流槽2102中；在低离心力的作用下，储液囊内绝大多数或全部洗清液试剂被释放到导流槽2102内，并可借助逆时针高速（7000rpm~9000rpm）离心（1min~2min）驱动，将液体全部进入下游单元，再通过核酸提纯区和科氏阀进入废液池从而将液体吸收锁住。采用上述同样方法挤压储存有洗脱液试剂包c的储液囊，借助顺时针高速（7000rpm~9000rpm）离心（1min~2min）驱动，将液体通过核酸提纯区和科氏阀进入液体中转单元6（回收池）。其中，生物试剂在高速离心过程中通过核酸提纯区上侧气路管道与回收池气路管道连接实现芯片内部上下气路循环平衡。
液体中转单元6（回收池）内收集的纯化核酸样品在高速离心过程中，液体会保持在在液体控流单元7（虹吸结构）的毛细管道入口与其最顶点（近心端）之间；停止转动即离心结束时，纯化核酸样品液体在液体表面张力的驱动下自动充满整个毛细管道并到达其出口。再以低速（1000rpm~2000rpm）下离心(1min~2min)，借助离心力驱动纯化核酸样品液体通过该液体控流单元7进入下游称量池8001。低速小于1000rpm离心(1min~3min)使称量池8001内液体与LAMP体系充分接触混合，再高速（7000rpm~9000rpm）离心使称量池8001内液体突破梳齿分支管道7402到达反应池9，并与反应池9内预存包埋的特异性引物等试剂进行混合，在外部温度控制模板的作用下，进行实时荧光LAMP扩增检测反应。
各个功能模块的排列组合都可以实现以上功能。
实施例二：基于全流程生物检测装置的核酸提取与PCR扩增检测
本发明所述全流程生物检测装置，可采用基于聚合酶链反应（Polymerase ChainReaction，PCR）技术的核酸扩增原理，集成样本裂解、核酸纯化、PCR扩增一系列过程，实现“样本入-结果出”式的核酸扩增与检测。
请参照图2，本发明提供的全流程生物检测装置是一种可执行核酸提取与PCR扩增反应的生物检测芯片，主要由加样口11、裂解单元12、液体控流单元7（热熔阀7300）、液体控释单元2（储液筒结构）、萃取单元3（核酸提纯区）、液体控切单元4（旋转切换组件7100）、液体收纳单元5（废液池）、液体中转单元6（回收池）、液体控流单元7（旋转切换组件7100）、液体定量分散单元8、反应池9芯片旋转中心孔构成反应平板芯片。裂解单元12作为样品暂存的区域，同时可以对其进行一定程度的化学或物理处理，从加样口11加入裂解液a到裂解单元12。设置两个液体控释单元2分别作为试剂预存区域预存清洗液试剂b和洗脱液试剂c ，利用焊接的方式将滑动室2202封装在芯片上。裂解单元12与核酸提纯区之间存在热熔阀7300，储液筒2201下侧与核酸提纯区通过导流通道2205连接。核酸提纯区预先存放可吸附释放核酸的磁珠，并采用焊接或者胶粘的方式封装。经过液体控切单元4的旋转切换组件7100液体分选后，收集到液体中转单元6（回收池）即可得到纯化的核酸样品，再经过液体控流单元7的旋转切换组件7100离心进行分配到液体定量分散单元8的分配定量腔室（即称量池8001），离心这个过程同时可以将分配完成的样品做进一步的化学或物理处理，称量池8001内液体高速离心突破梳齿分支管道7402到达反应池9，反应池9是经过预处理样品发生反应并生成最终产物的位置。
样本裂解的方法有很多，其中有的方法需要辅助加热的过程，此微流控芯片也增添热熔阀来解决这一问题，利用石蜡本身的相变性质（从固化态到液态过渡状态，未全部熔融）作为封口阀门，借助离心力让石蜡与芯片之间有突破点（间隙）实现封口阀门的开放。将熔点约65℃的石蜡提前封存在热熔阀7300的局部加粗段7301处，所需样品裂解过程中加热15min（55℃），同时在55℃温度下让熔点为65℃的石蜡开始进入到固化态到液态过渡状态，然后高速（7000rpm~9000rpm）离心（1min~2min）释放裂解单元12内液体。当芯片旋转速度下降直至停止后，将合适的外部操控件从旋转切换组件7100上部的开放式收口中插入圆柱形转子7104的顶部的旋转配合结构7107，逆时针旋转60°，利用位于转子7104底面的条形沟槽7103将通向上游的上游平头管道7105与通向下游的下游平头管道7106连通液体收纳单元5。液体借助7000rpm~9000rpm转速下的离心力通过核酸提纯区和连通状态的旋转切换组件7100进入液体收纳单元5（废液池）。
当裂解液a释放完毕后，借助芯片的外力向下推动位于滑动室2202内部的储存有清洗液试剂b的储液筒2201，使其底部密封膜2203被刺锥2204刺破，储液筒2201内的清洗液试剂b从破口处进入到滑动室2202；尤其是在转速为7000rpm~9000rpm的离心力作用下，储液筒2201内全部液体被释放到滑动室2202并可进入核酸提纯区，此时，旋转切换组件7100位置不变，液体进入液体收纳单元5（废液池）。当清洗液完全释放完毕后，旋转速度下降直至停止旋转，另一个液体控释单元2按照同上操作释放洗脱液c，再以转速为7000rpm~9000rpm的离心力驱动上游液体通过该液体控流单元7进入核酸提纯区；经过液体控切单元4时，再将旋转切换组件7100的转子7104逆时针转动60°，接着在高速（7000rpm~9000rpm）下转动芯片，液体流向液体中转单元6（回收池）。
再将旋转切换组件7100的转子7104逆时针转动60°，即，将旋转切换组件7100处于截断状态，在液体中转单元6（回收池）与液体定量分散单元8之间的旋转切换组件7100也处于截断状态；此时以高速和低速连续离心（1min~3min），使纯化的核酸样品液体与回收池内预先包埋的PCR体系充分混匀。将回收池与液体定量分散单元8之间的液体控流单元7（旋转切换组件7100）逆时针转动60°，以低速2000rpm离心(1min~2min)，借助离心力驱动纯化核酸样品液体通过该液体控流单元7（旋转切换组件7100）进入下游分配定量腔室，即称量池8001，再以高速（7000rpm~9000rpm）离心使称量池8001内液体突破梳齿分支管道7402到达反应池9，并与反应池9内预存包埋的特异性引物等试剂进行混合，混合后仪器操作关闭旋转切换组件7100，在外部温度控制模块的作用下，进行实时荧光PCR扩增检测反应。
实施例三：基于全流程生物检测装置的高灵敏度两步法恒温扩增核酸检测
请参照图3，实施例三中提供一种全流程生物检测微流控芯片，主要由加样口11、裂解单元12、液体控释单元2、萃取单元3、液体控切单元4、液体收纳单元5、预扩增单元、液体中转单元6、液体控流单元7、液体定量分散单元8以及反应池9组成。
所述芯片上设置有三个储液容器底座，每个底座固定一个液体控释单元2，可在需要时独立控制释放；如图3所示，图3中从右向左依次布置的三个液体控释单元2分别预存有清洗液试剂、洗脱液试剂和稀释液试剂；其中，本方案中的三个液体控释单元2可以选用上文中所述的可挤压释放液体的储液囊结构，也可以采用可通过按压储液筒2201并借助刺锥2204来刺破密封膜2203以释放液体的储液筒结构。芯片上设置有裂解单元12以及设置在裂解单元12顶端的加样口11，裂解单元12中预存有磁铁、氧化锆珠以及预干在裂解单元12中的裂解试剂；裂解单元12下游连接萃取单元3的上游流体腔3001以及圆形纯化腔室，纯化腔室内填充有硅胶膜，用于实现核酸的捕获和释放。纯化腔室下游连接一个偏转空腔4202，偏转空腔4202尾端一侧连接液体收纳单元5（废液池），另一端连接一个定量池82，尾部并联一个溢流池83；定量池82下游通过液体控流单元7连接一组预扩增池91，预扩增池91中预存有与反应相关的干燥试剂；预扩增池91通过液体控流单元7连接一个中空腔室61，另外，储存有稀释液试剂的液体控释单元2通过一根微管道与中空腔室61相连；中空腔室61与中转腔室63通过一条液体转移通道62连接，该液体转移通道62为虹吸管道，虹吸管道一端连接在中空腔室61底端，另一端连接在中转腔室63的顶端。中转腔室63中填充有海绵。中转腔室63下游连接一个产物定量腔室64以及一个产物溢流腔室65，产物定量腔室64通过一个液体控流单元7连接下游的混合腔室66，混合腔室66中预干有扩增相关的试剂；混合腔室66与下游液体定量分散单元8通过液体控流单元7连接，液体定量分散单元8的称量池8001与反应池9通过一段毛细管道（即梳齿分支管道7402）连接，反应池9中提前预先点制了扩增反应所需的引物。
下面以痰液样本的检测过程详细介绍实施例三的芯片的具体液路工作流程：
如图3所示，首先，通过加样口11向裂解单元12中加入痰液样本，然后，将加样口11密封；使用旋转电机提供离心力作为芯片旋转的驱动力，将芯片固定在仪器托盘上，托盘上按一定顺序布置有永磁铁，当旋转电机低速转动时，裂解单元12中的永磁铁与托盘上的永磁铁来回吸引，将裂解单元12中的氧化锆珠来回搅拌，病原微生物在机械和化学试剂双重作用下，完成裂解，释放出核酸。完成研磨裂解后，将旋转电机进行顺时针高速转动，裂解单元12中的液体转移至萃取单元3的上游流体腔3001和纯化腔室，核酸分子在通过纯化腔室时，纯化腔室中预存的硅膜材料能够将核酸分子进行吸附，废液则在科里奥利力及离心力的共同作用下经由偏转空腔4202后流入液体收纳单元5（废液池），废液进而被废液池内预先放置的吸水材料吸收锁住。当裂解单元12内的液体全部释放后，通过外部顶杆等装置从顶部挤压储存有清洗液试剂的液体控释单元2，储液囊的韧性上盖2101受压后产生形变，内部清洗液试剂由于受压导致储液囊向外产生形变，由于储液囊底部热封面的底托为易撕破材料，且储液囊下方设置具有切割刃的承压台2104，因此，储液囊在该处破裂，储存在储液囊内的清洗液试剂从破口处进入到下游萃取单元3的缓冲腔室（即上游流体腔3001）中；离心机顺时针转动，在低速离心力作用下，储液囊内全部试剂被释放到缓冲腔室内，升高离心机转速，缓冲腔室中的清洗液通过纯化腔室，完成硅膜上残留杂质的清洗，清洗后产生的废液经由偏转空腔4202后进入液体收纳单元5的废液池中，废液被吸水材料吸收锁住。接着，利用上述同样方法挤压储存有洗脱液试剂的储液囊，借助逆时针高速离心，液体通过萃取单元3后得到纯化的核酸样品洗脱液，液体再经偏转空腔4202后转移至液体定量池82，多余的液体则溢流至溢流池83。停止离心后，液体在毛细力驱动下沿液体控流单元7中毛细管转移至下游预扩增池91入口处，再次启动离心机，定量池82中的洗脱液则在离心力作用下转移至预扩增池91，并与预扩增池91中的预干试剂完成混匀。在37℃条件下，保持20min，完成核酸的一级扩增。接着，以上述同样方法挤压储存有稀释液试剂的储液囊，稀释液试剂释放至中空腔室61顶端入口处。此外，同样方式，预扩增池91下游的液体控流单元7将一级核酸扩增产物转移至中空腔室61侧端入口；再次启动离心机，一级核酸扩增产物和稀释液转移至中空腔室61中并混匀。停止离心后，稀释后的一级核酸扩增产物沿液体转移通道62（即虹吸管道）流动并与中转腔室63中的吸水材料接触，中空腔室61中的液体在毛细力作用下全部转移至中转腔室63，从而完成了液体从芯片远心端到近心端的转移大大缩小了芯片圆盘的尺寸。当一级核酸扩增产物完成转移后，再次启动离心机，中转腔室63中的液体在离心力作用下释放至下游产物定量腔室64，多余液体则溢流至产物溢流腔室65。同之前方式，液体经过液体控流单元7后，再次启动离心机，产物定量腔室64中液体在离心机作用下转移至下游的混合腔室66中，并与预存在混合腔室66中的试剂进行混匀；当反应体系混匀后，同之前方式，液体经过液体控流单元7，再次启动离心机，在低速条件下，液体在离心力作用下转移至下游的液体分散定量单元8，并在称量池8001中对液体进行定量，提高离心转速，定量后的液体转移至反应池9，并与预存在反应池9中的引物完成混匀；在65℃条件下，反应池9中的试剂进行二级扩增反应，至此，痰液样本的扩增检测过程就结束了。
实施例四：
请参照图4，实施例四的芯片上设置有三个储液容器底座，每个底座固定一个液体控释单元2，可在需要时独立控制释放；如图4所示，图4中从右向左依次布置的三个液体控释单元2分别预存有清洗液试剂、洗脱液试剂和稀释液试剂；其中，本方案中的三个液体控释单元2可以选用上文中所述的可挤压释放液体的储液囊结构，也可以采用可通过按压储液筒2201并借助刺锥2204来刺破密封膜2203以释放液体的储液筒结构。芯片上设置有裂解单元12以及设置在裂解单元12顶端的加样口11，裂解单元12中预存有磁铁、氧化锆珠以及预干在裂解单元12中的裂解试剂；裂解单元12下游连接萃取单元3的缓冲腔室（即上游流体腔3001），缓冲腔室内预存有用于核酸吸附的氧化硅包裹的磁珠，下游连接一个圆形纯化腔室，纯化腔室内填充有过滤膜，用于阻挡上游磁珠在离心过程中流失；纯化腔室下游连接一个偏转空腔4202，偏转空腔4202尾端一侧连接液体收纳单元5（废液池），另一端连接一个定量池82，定量池82尾部并联一个溢流池83；定量池82下游通过液体控流单元7连接一组预扩增池91，预扩增池91中预存有与反应相关的干燥试剂；预扩增池91通过液体控流单元7连接一个中空腔室61，另外，储存有稀释液试剂的液体控释单元2通过一根微管道与中空腔室61相连；中空腔室61下游通过液体控流单元7连接一个产物定量腔室64以及一个产物溢流腔室65，产物定量腔室64通过一个液体控流单元7连接下游的混合腔室66，混合腔室66中预干有扩增相关的试剂；混合腔室66与下游的液体定量分散单元8通过液体控流单元7连接，液体定量分散单元8的称量池8001与反应池9通过一段毛细管道（即梳齿分支管道7402）连接，反应池9中提前预先点制了扩增反应所需的引物。
下面以痰液样本的检测过程详细介绍实施例四的芯片的具体液路工作流程：
如图4所示，首先，通过加样口11向裂解单元12中加入痰液样本，然后，将加样口11密封；使用旋转电机提供离心力作为芯片旋转的驱动力，将芯片固定在仪器托盘上，托盘上按一定顺序布置有永磁铁，当旋转电机低速转动时，裂解单元12中的永磁铁与托盘上的永磁铁来回吸引，将裂解单元12中的氧化锆珠来回搅拌，病原微生物在机械和化学试剂双重作用下，完成裂解，释放出核酸。完成研磨裂解后，将旋转电机进行顺时针高速转动，裂解单元12中液体转移至萃取单元3的上游流体腔3001（即缓冲腔室）和纯化腔室，核酸分子在通过缓冲腔室时被磁珠吸附，液体再通过纯化腔室时，吸附有核酸分子的磁珠被纯化腔室内的过滤膜阻挡，避免磁珠流失。废液则在科里奥利力及离心力的共同作用下经由偏转空腔4202后流入液体收纳单元5（废液池），废液进而被废液池内预先放置的吸水材料吸收锁住。当裂解单元12内的液体全部释放后，通过外部顶杆等装置从顶部挤压储存有清洗液试剂的储液囊，储液囊的韧性上盖受压后产生形变，内部清洗液试剂由于受压导致储液囊向外产生形变，由于储液囊底部热封面的底托为易撕破材料，且储液囊下方设置具有切割刃的承压台2104，因此，储液囊在该处破裂，储存在储液囊内的清洗液试剂从破口处进入到下游萃取单元3的缓冲腔室（即上游流体腔3001）中；离心机顺时针转动，在低速离心力作用下，储液囊内全部试剂被释放到缓冲腔室内，升高离心机转速，缓冲腔室中的清洗液通过纯化腔室，完成磁珠及过滤膜上残留杂质的清洗，清洗后产生的废液经由偏转空腔4202后进入液体收纳单元5（废液池）中，废液被吸水材料吸收锁住。接着，利用上述同样方法挤压储存有洗脱液试剂的储液囊，借助逆时针高速离心，液体通过萃取单元3后将核酸从磁珠上洗脱从而得到纯化的核酸样品洗脱液，液体再经偏转空腔4202后转移至液体定量池82，多余的液体则溢流至溢流池83。停止离心后，液体在毛细力驱动下沿液体控流单元7中毛细管转移至下游预扩增池91入口处，再次启动离心机，定量池82中的洗脱液则在离心力作用下转移至预扩增池91，并与预扩增池91中的预干试剂完成混匀。在37℃条件下，保持20min，完成核酸的一级扩增。接着，以上述同样方法挤压储存有稀释液试剂的储液囊，稀释液试剂释放至中空腔室61顶端入口处。此外，同样方式，预扩增池91下游的液体控流单元7将一级核酸扩增产物转移至中空腔室61侧端入口；再次启动离心机，一级核酸扩增产物和稀释液转移至中空腔室61中并混匀。同之前方式，液体经过液体控流单元7后，再次启动离心机，中空腔室61中的液体在离心力作用下释放至下游的产物定量腔室64，多余液体则溢流至产物溢流腔室65。同之前方式，液体经过液体控流单元7后，再次启动离心机，产物定量腔室64中液体在离心机作用下转移至下游的混合腔室66中，并与预存在混合腔室66中的试剂进行混匀；当反应体系混匀后，同之前方式，液体经过液体控流单元7，再次启动离心机，在低速条件下，液体在离心力作用下转移至下游的液体分散定量单元8，并在称量池8001中对液体进行定量，提高离心转速，定量后的液体转移至反应池9，并与预存在反应池9中的引物完成混匀；在65℃条件下，反应池9中的试剂进行二级扩增反应。至此，痰液样本的扩增检测过程就结束了。
实施例五：
请参照图5，实施例五中提供一种全流程生物检测微流控芯片，主要由加样口11、裂解单元12、液体控释单元2、萃取单元3、液体控切单元4、液体收纳单元5、预扩增单元、液体中转单元6、液体控流单元7、液体定量分散单元8以及反应池9组成。
所述芯片上设置有三个储液容器底座，每个底座固定一个液体控释单元2，可在需要时独立控制释放；如图5所示，图5中从右向左依次布置的三个液体控释单元2分别预存有第一清洗液试剂、第二清洗液试剂和洗脱液试剂；其中，本方案中的三个液体控释单元2优选用上文中所述的可挤压释放液体的储液囊结构，也可以采用可通过按压储液筒2201并借助刺锥2204来刺破密封膜2203以释放液体的储液筒结构。芯片上设置有裂解单元12以及设置在裂解单元12顶端的加样口11，裂解单元12中预存有预干在其中的裂解试剂。其中，裂解单元12与图5中左侧两个液体控释单元2在芯片径向上重叠，且裂解单元12位于液体控释单元2的下方，参见图8，加样口11的上方设有加样盖1101，加样盖1101通过卡扣方式连接于加样口11的上方，裂解单元12连通于加样口11下游并且设置在反应器平板101的内部，同时，裂解单元12位于部分液体控释单元2的下方，如此设置，可以将裂解单元12与液体控释单元2在反应器平板101的垂直方向上形成上下布置的关系，两者的重叠部分可以使得芯片的横向及径向尺寸进一步缩小，提高空间利用率。裂解单元12下游连接萃取单元3的上游流体腔3001，萃取单元3的上游流体腔3001作为萃取单元3的缓冲腔室，上游流体腔3001的下游连接纯化腔室，纯化腔室内填充有硅胶膜，用于实现核酸的捕获和释放。纯化腔室下游连接液体控切单元4的偏转空腔4202，偏转空腔4202尾端一侧连接液体收纳单元5（废液池），另一端则连接洗脱液收集池84；洗脱液收集池84下游连接一组液体控流单元7、洗脱液暂存区及预扩增池91，预扩增池91中预存有与反应相关的干燥试剂；预扩增池91通过液体控流单元7连接一个中空腔室61；中空腔室61与蛇形管道67通过一条液体转移通道62连接，该液体转移通道62一端连接在中空腔室61底端，另一端连接在蛇形管道67的顶端，同时在顶端连接处设计有一个叉口与气路相连通并经过疏水处理以避免液体进入。其中，蛇形管道67布置在比中空腔室61更靠近芯片旋转中心的位置。蛇形管道67的底端出口连通混合腔室66。混合腔室66中预干有扩增相关的试剂；混合腔室66与下游液体定量分散单元8通过液体控流单元7连接，液体定量分散单元8的称量池8001通过一段毛细管道（即梳齿分支管道7402）及设置在其中的缓冲池8002与反应池9连接，反应池9中提前预先点制了扩增反应所需的引物。
下面以咽拭子样本上的病毒检测过程详细介绍实施例五的芯片的具体液路工作流程：
如图5所示，首先，通过加样口11向裂解单元12中加入咽拭子涮洗液样本，然后，将加样口11密封；使用旋转电机提供离心力作为芯片旋转的驱动力，将芯片固定在仪器的金属托盘上，金属托盘底部与可控温的加热膜紧密贴合。利用加热膜将芯片裂解单元12加热至55℃左右，预置于裂解单元12内的化学试剂将样本中的病毒裂解，释放出核酸。将旋转电机进行顺时针高速转动，裂解单元12中的液体转移至萃取单元3的上游流体腔3001和纯化腔室，核酸分子在通过纯化腔室时，纯化腔室中预存的硅膜材料能够将核酸分子进行吸附，废液则在科里奥利力及离心力的共同作用下经由偏转空腔4202后流入液体收纳单元5（废液池），废液进而被废液池内预先放置的吸水材料吸收锁住。当裂解单元12内的液体全部释放后，通过外部顶杆等装置从顶部挤压储存有第一清洗液试剂的液体控释单元2，储液囊的韧性上盖2101受压后产生形变，内部的第一清洗液试剂由于受压导致储液囊向外产生形变，由于储液囊底部热封面的底托为易撕破材料，且储液囊下方设置具有切割刃的承压台2104，因此，储液囊在该处破裂，储存在储液囊内的第一清洗液试剂从破口处进入到下游萃取单元3的缓冲腔室（即上游流体腔3001）中；旋转电机顺时针转动，在低速离心力作用下，储液囊内全部试剂被释放到萃取单元3的缓冲腔室内，提高转速，缓冲腔室中的清洗液通过纯化腔室，完成硅膜上残留杂质的第一次清洗，第一次清洗后产生的废液经由偏转空腔4202后进入液体收纳单元5的废液池中，废液被吸水材料吸收锁住。接着，利用上述同样方法挤压储存有第二清洗液试剂的液体控释单元2的储液囊，借助顺时针高速离心，使缓冲腔室中的清洗液再次通过纯化腔室，完成硅膜上残留杂质的第二次清洗，第二次清洗后产生的废液经由偏转空腔4202后进入液体收纳单元5的废液池中，废液被吸水材料吸收锁住。其中，在上述两次清洗过程中，第一清洗液试剂和第二清洗液试剂可以采用同一种清洗液，也可以将两种清洗液的成分有所区别，具体可以根据所需清洗的样本以及其他清洗需求来选择对应的清洗液试剂。经过两次清洗后，留在硅膜上的核酸样本则比较纯净。
接着，利用上述释放清洗液的方法挤压储存有洗脱液试剂的液体控释单元2的储液囊，借助逆时针高速离心，使洗脱液依次通过萃取单元3的缓冲腔室和纯化腔室，洗脱液通过萃取单元3后得到纯化的核酸样品洗脱液，液体再经液体控切单元4的偏转空腔4202后转移至洗脱液收集池84。停止离心或降低转速，使洗脱液收集池84中的液体充满其下游的毛细管道，以3000rpm转速离心，液体在离心力驱动下通过毛细管道进入下游洗脱液暂存区及预扩增池91。洗脱液与预扩增池91中的预干试剂完成混匀，在37℃条件下，保持20min，完成核酸的一级扩增。扩增后再次离心，暂存区内的洗脱液与预扩增反应产物一起通过预扩增池91下游的液体控流单元7进入中空腔室61，并在其中混匀。停止离心后，中空腔室61内被洗脱液稀释后的一级核酸扩增产物在表面张力作用下进入液体转移通道62及蛇形管道67并一直前进直至到达蛇形管道67的另一端，从而完成了液体从芯片远心端位置到近心端位置的转移，大大缩小芯片圆盘的尺寸。由于蛇形管道67的长度和截面是预先设定好的，因此可以确定进入蛇形管道67的液体体积。液体转移通道62与蛇形管道67的分界点位于整个液路的最高点，该点还连接有分支气路68，从而形成一个三岔口。液体充满液体转移通道62及蛇形管道67后，再通过高速离心，液体将从位于蛇形管道67最高点的三岔口处断开，其中蛇形管道67内定量的液体在离心力的驱动下进入下游的混合腔室66，液体转移通道62内的液体则流回中空腔室61中，此时，蛇形管道67即同时完成了液体的定量与转移操作。蛇形管道67中的液体转移至下游的混合腔室66中后，与预存在混合腔室66中的试剂进行混匀；当反应体系混匀后，同之前方式，液体经过液体控流单元7，再次启动离心机，在中速条件下，液体在离心力作用下转移至下游的液体分散定量单元8，并在称量池8001中对液体进行定量，提高离心转速，定量后的液体转移至反应池9，并与预存在反应池9中的引物完成混匀；在65℃条件下，反应池9中的试剂进行二级扩增反应，并可基于荧光曲线对反应过程及其产物进行实时检测。至此，咽拭子样本中的病毒核酸提取、扩增检测过程完成。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (28)

1.一种全流程生物检测装置，其特征在于，包括至少一个反应器（100），所述反应器（100）包括至少一个加样单元（1）、至少一个液体控释单元（2）、至少一个萃取单元（3）、至少一个液体控切单元（4）、至少一个液体收纳单元（5）、至少一个液体中转单元（6）、至少一个液体控流单元（7）、至少一个液体定量分散单元（8）和多个反应池（9）；
上述各单元通过流道按照预设顺序连通，其中，所述加样单元（1）及所述液体控释单元（2）分别连通于所述萃取单元（3）的上游，所述萃取单元（3）的下游连通所述液体控切单元（4），所述液体控切单元（4）的下游分别连接所述液体收纳单元（5）和所述液体中转单元（6），所述液体中转单元（6）通过所述液体控流单元（7）连通下游的所述液体定量分散单元（8），所述液体定量分散单元（8）与下游的多个所述反应池（9）之间通过多个梳齿分支管道（7402）一一对应连通；
当所述反应器（100）绕芯片旋转轴旋转时，所述反应器（100）内的液体能够在离心力或表面张力或离心力与表面张力共同驱使下通过各个流道由上游单元流向下游单元。
2.根据权利要求1所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述反应器（100）还包括至少一个预扩增单元，所述加样单元（1）包括加样口（11）和加样腔，所述加样腔为裂解单元（12），所述裂解单元（12）连通于所述加样口（11）的下游，所述裂解单元（12）的下游通过所述液体控流单元（7）连通于所述萃取单元（3），所述预扩增单元连接于所述液体控切单元（4）和所述液体中转单元（6）之间，所述预扩增单元包括预扩增池（91）以及位于所述预扩增池（91）上游的一组或多组并联的定量池（82），所述预扩增池（91）内设有干燥的预扩增试剂，所述定量池（82）的上游与所述液体控切单元（4）的一个出口相连，所述定量池（82）的下游通过所述液体控流单元（7）连接所述预扩增池（91）；
所述液体中转单元（6）包括中空腔室（61）、产物转移定量单元、混合腔室（66），所述预扩增单元的下游通过所述液体控流单元（7）连通所述中空腔室（61），所述中空腔室（61）的下游连接所述产物转移定量单元，所述产物转移定量单元通过所述液体控流单元（7）连接所述混合腔室（66），所述混合腔室（66）的下游通过所述液体控流单元（7）连通下游的所述液体定量分散单元（8）。
3.根据权利要求2所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述产物转移定量单元包括中转腔室（63）和产物定量腔室（64），所述中转腔室（63）与芯片旋转中心（10）的距离小于所述中空腔室（61）与芯片旋转中心（10）的距离，所述中空腔室（61）的底端出口通过液体转移通道（62）连接于所述中转腔室（63）的顶端，所述中转腔室（63）的下游连通所述产物定量腔室（64），所述产物定量腔室（64）的下游通过所述液体控流单元（7）连通所述混合腔室（66）。
4.根据权利要求2所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述产物转移定量单元包括位于所述中空腔室（61）下游的产物定量腔室（64）以及与所述产物定量腔室（64）并联的产物溢流腔室（65），所述中空腔室（61）的下游通过所述液体控流单元（7）连接所述产物定量腔室（64），所述产物定量腔室（64）的下游通过所述液体控流单元（7）连接所述混合腔室（66）。
5.根据权利要求2所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述产物转移定量单元包括蛇形管道（67），所述蛇形管道（67）与芯片旋转中心（10）的距离小于所述中空腔室（61）与芯片旋转中心（10）的距离，所述中空腔室（61）的底端出口通过液体转移通道（62）连接于所述蛇形管道（67）的顶端，所述蛇形管道（67）的底端出口连通所述混合腔室（66）。
6.根据权利要求5所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述裂解单元（12）与部分所述液体控释单元（2）在芯片径向上重叠，并且所述裂解单元（12）位于所述液体控释单元（2）的下方。
7.根据权利要求1所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述液体控释单元（2）包括开设于所述反应器（100）上的导流槽（2102）和密封覆盖于所述导流槽（2102）上方的用于储存液体的可压缩的储液容器，所述储液容器包括位于所述反应器（100）外侧的韧性上盖（2101）以及位于所述韧性上盖（2101）和所述导流槽（2102）之间的脆性底托（2103），所述脆性底托（2103）封堵于所述导流槽（2102）的上端开口并且与所述韧性上盖（2101）包围形成用于储存液体的密闭腔体，所述脆性底托（2103）的断裂强度小于所述韧性上盖（2101）的断裂强度，当所述脆性底托（2103）受到的液体压力大于等于自身的断裂强度时，所述脆性底托（2103）发生破裂并将所述储液容器和所述导流槽（2102）连通。
8.根据权利要求7所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述导流槽（2102）内侧还固定有承压台（2104），所述承压台（2104）的上端设有切割刃，所述切割刃抵接于所述脆性底托（2103）的下表面。
9.根据权利要求1所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述液体控释单元（2）包括开设于所述反应器（100）上的导流通道（2205）和密封覆盖于所述导流通道（2205）上方的滑动储液单元，所述滑动储液单元包括两端开放的筒状的滑动室（2202），所述滑动室（2202）的下端开口包围所述导流通道（2205）的上端开口并且密封连接于所述反应器（100）表面，所述滑动室（2202）内设置有沿其内壁上下滑动的用于储存液体的储液筒（2201），所述储液筒（2201）的外周与所述滑动室（2202）内壁密封滑动配合，所述滑动室（2202）的上端开口设有限制所述储液筒（2201）滑出的限位结构，所述储液筒（2201）的底部为密封膜（2203），所述导流通道（2205）的上端开口一侧固定有位于所述密封膜（2203）下方的用于刺破所述密封膜（2203）的刺锥（2204）。
10.根据权利要求9所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述储液筒（2201）与所述滑动室（2202）的配合面为圆柱面。
11.根据权利要求1所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述液体控释单元（2）包括储液腔和连接于所述储液腔下游的一个所述液体控流单元（7）。
12.根据权利要求1所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述加样单元（1）与所述萃取单元（3）之间设有一个所述液体控流单元（7）。
13.根据权利要求1至4、11、12中任一项所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述液体控流单元（7）为旋转通断组件，所述旋转通断组件包括固定壳体（7101）、底座（7102）和圆柱形的转子（7104），所述固定壳体（7101）为两端开放的筒状壳体，所述固定壳体（7101）的下端固定于所述底座（7102）上，所述转子（7104）绕自身轴线转动配合于所述固定壳体（7101）内壁，所述固定壳体（7101）的上端设有限制所述转子（7104）脱出的限位结构，所述转子（7104）上端设有用于驱动所述转子（7104）转动的旋转配合结构（7107），所述转子（7104）下端开设有一段条形沟槽（7103），所述底座（7102）的上表面与所述转子（7104）的下端面紧贴并且分隔地开设有一个连通上游单元的上游平头管道（7105）和一个连通下游单元的下游平头管道（7106）；
当转子（7104）旋转至连通位时，所述条形沟槽（7103）将所述上游平头管道（7105）和所述下游平头管道（7106）连通；
当转子（7104）旋转至截断位时，所述转子（7104）的下端面将所述上游平头管道（7105）和所述下游平头管道（7106）截断。
14.根据权利要求1至4、11、12中任一项所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述液体控流单元（7）为弯曲的毛细管道，所述毛细管道的管道入口（7201）与上游单元的出口相连且管道出口（7204）与下游单元的入口相连，所述管道出口（7204）与芯片旋转中心（10）的距离大于所述管道入口（7201）与芯片旋转中心（10）的距离，所述毛细管道的近心端与芯片旋转中心（10）的距离小于上游单元的近心端与芯片旋转中心（10）的距离。
15.根据权利要求1至4、11、12中任一项所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述液体控流单元（7）为一段细管道，所述细管道的局部设有局部加粗段（7301），所述局部加粗段（7301）内封堵有热熔性材料（7302）。
16.根据权利要求1至4、11、12中任一项所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述液体控流单元（7）为局部设有流阻增大元件的流阻阀管道，所述流阻阀管道内的液体压力小于所述流阻增大元件的导通液压阈值时，所述流阻增大元件阻止液体通过；所述流阻阀管道内的液体压力大于等于所述流阻增大元件的导通液压阈值时，所述流阻增大元件允许液体通过。
17.根据权利要求16所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述流阻增大元件为一段等效直径在0.1mm~1mm之间且长度大于1mm的流阻增大细管道（7401）。
18.根据权利要求16所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述流阻增大元件为填充封堵于所述流阻阀管道内部的多孔隙材料阀（7403）。
19.根据权利要求1所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述萃取单元（3）包括串联布置的上游流体腔（3001）和下游流体腔以及填充于所述下游流体腔中的多孔隙生物大分子吸附材料（3003），所述上游流体腔具有多个流体入口（3002），所述下游流体腔具有一个流体出口（3004），所述上游流体腔（3001）的容积大于上游的所述加样单元（1）和所述液体控释单元（2）中的容积的最大值。
20.根据权利要求19所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述下游流体腔的横截面由所述下游流体腔的流体入口至流体出口方向逐渐缩小。
21.根据权利要求1所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述液体控切单元（4）为旋转切换组件（7100），所述旋转切换组件（7100）包括固定壳体（7101）、底座（7102）和圆柱形的转子（7104），所述固定壳体（7101）为两段开放的筒状壳体，所述固定壳体（7101）的下端固定于所述底座（7102）上，所述转子（7104）绕自身轴线转动配合于所述固定壳体（7101）内壁，所述固定壳体（7101）的上端设有限制所述转子（7104）脱出的限位结构，所述转子（7104）上端设有用于驱动所述转子（7104）转动的旋转配合结构（7107），所述转子（7104）下端开设有一段条形沟槽（7103），所述底座（7102）的上表面与所述转子（7104）的下端面紧贴并且分隔地开设有一个连通上游单元的上游平头管道（7105）以及与两个下游单元分别对应连通的第一下游平头管道（7108）和第二下游平头管道（7109）；
当转子（7104）旋转至第一连通位时，所述条形沟槽（7103）将所述上游平头管道（7105）和所述第一下游平头管道（7108）连通；
当转子（7104）旋转至第二连通位时，所述条形沟槽（7103）将所述上游平头管道（7105）和所述第二下游平头管道连通（7109）；
当转子（7104）旋转至截断位时，所述转子（7104）的下端面将所述上游平头管道（7105）截断。
22.根据权利要求1所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述液体控切单元（4）包括弧形管道（4102）和位于所述弧形管道（4102）内部的铁磁小球（4105），所述弧形管道（4102）的管道中心线为圆弧形且所述弧形管道（4102）的中部向芯片旋转中心（10）方向凸起，所述弧形管道（4102）的横截面为圆形，所述弧形管道（4102）的近心端开设有用于连通上游单元的液体入口，所述弧形管道（4102）的两个远心端分别开设有一个液体出口，所述铁磁小球（4105）与所述弧形管道（4102）内壁密封接触并且能够在所述弧形管道（4102）两个远心端之间往复滑动以封堵所述液体出口。
23.根据权利要求1所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述液体控切单元（4）包括一个偏转空腔（4202），所述偏转空腔（4202）的近心端的中部设有一个连通上游单元的液体入口，所述偏转空腔（4202）的远心端的左右两侧分别设有一个连通下游单元的液体出口。
24.根据权利要求23所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述偏转空腔（4202）在芯片径向上的尺寸为1mm~10mm，在芯片法向上的尺寸为1mm~10mm，在垂直于反应器平面方向上的尺寸为0.2mm~5mm。
25.根据权利要求23所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述偏转空腔（4202）的液体入口的横截面等效直径为0.1mm~1mm。
26.根据权利要求23所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述偏转空腔（4202）的远离所述芯片旋转中心（10）的一侧设有向所述偏转空腔（4202）内侧凸起的偏流结构（4205），所述偏流结构（4205）相对两个液体出口的中点位置偏向其中一个液体出口布置。
27.根据权利要求1所述的全流程生物检测装置，其特征在于，所述液体收纳单元（5）包括一个储液腔室，所述储液腔室的顶端设有一个连通上游单元的储液入口，且所述储液腔室的容积大于上游的所述加样单元（1）和所述液体控释单元（2）的容积之和。
28.根据权利要求1所述的全流程生物检测装置，其特征在于，包括反应器平板（101），所述反应器平板（101）的周向固定有多个均匀分布的所述反应器（100）。
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Cited By (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111925925A (zh) * 2020-08-17 2020-11-13 鄂州康芯医疗科技有限公司 一体化诊断试剂盒及其应用
CN111944682A (zh) * 2020-08-14 2020-11-17 上海前瞻创新研究院有限公司 一种核酸检测芯片、制备方法及核酸检测方法
CN112169853A (zh) * 2020-12-01 2021-01-05 南京岚煜生物科技有限公司 一种多功能微流控检测芯片
CN112300918A (zh) * 2020-09-29 2021-02-02 北京航空航天大学 微流控系统、细菌分离方法、计算机设备及可读存储介质
CN112375669A (zh) * 2020-10-30 2021-02-19 清华大学深圳国际研究生院 一种用于核酸提取纯化与检测的微流控芯片
CN112391280A (zh) * 2021-01-20 2021-02-23 博奥生物集团有限公司 生物反应芯片和生物反应设备
CN112958173A (zh) * 2021-03-04 2021-06-15 深圳市美好创亿医疗科技股份有限公司 一种微流控试剂盒
CN113492024A (zh) * 2021-09-09 2021-10-12 中国医学科学院北京协和医院 一种带自驱动单元的微流控芯片、微流控方法及其应用
CN113512490A (zh) * 2021-04-19 2021-10-19 杭州优思达生物技术有限公司 一种自驱动微流控检测装置及其用途
CN113600250A (zh) * 2021-07-21 2021-11-05 华中科技大学 一种微通道辅助高通量试剂定量分配及分析的芯片
CN113680403A (zh) * 2021-08-24 2021-11-23 南京信息工程大学 一种汗液连续采样、等速分流的微流控芯片及其工作方法
WO2021254505A1 (zh) * 2020-06-19 2021-12-23 安徽为臻生物工程技术有限公司 一种用于核酸扩增物快速检测的防污染检测装置、方法及应用
CN114015567A (zh) * 2021-10-29 2022-02-08 杭州遂真生物技术有限公司 一种基于旋转柱塞的气动一体式pcr检测试剂盒及其检测方法
CN114231408A (zh) * 2021-12-31 2022-03-25 圣湘生物科技股份有限公司 一种核酸检测芯片及核酸检测方法
WO2022100253A1 (zh) * 2020-11-16 2022-05-19 石家庄禾柏生物技术股份有限公司 一种液体延时结构
CN114739996A (zh) * 2022-03-02 2022-07-12 利民(番禺南沙)电器发展有限公司 一种一次性使用的病毒检测装置
CN114933958A (zh) * 2022-07-21 2022-08-23 北京泰豪生物科技有限公司 样本采集器和核酸检测装置
CN115074230A (zh) * 2022-07-21 2022-09-20 北京泰豪生物科技有限公司 试剂控释模块、生物反应器以及生物检测装置
CN115069321A (zh) * 2022-07-21 2022-09-20 北京泰豪生物科技有限公司 一种生化检测装置及其生化检测芯片
CN115074233A (zh) * 2022-07-21 2022-09-20 北京泰豪生物科技有限公司 生化反应芯片和生化反应设备
CN115074229A (zh) * 2022-07-21 2022-09-20 北京泰豪生物科技有限公司 套式生化反应芯片以及生物检测装置
CN115254219A (zh) * 2022-09-13 2022-11-01 杭州霆科生物科技有限公司 一种离心式微流控检测系统及其检测控制方法
WO2023027469A1 (ko) * 2021-08-25 2023-03-02 재단법인 아산사회복지재단 세포 배양 장치
WO2024130679A1 (zh) * 2022-12-23 2024-06-27 深圳华大生命科学研究院 微流控检测装置

Families Citing this family (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE102022106693B3 (de) * 2022-03-22 2023-03-16 Dermagnostix GmbH Centrifugal Microfluidic Biochip
CN114878743B (zh) * 2022-05-30 2023-07-21 牡丹江医学院 一种药学计量中使用的滴定装置
CN115069316B (zh) * 2022-06-21 2023-08-04 扬州大学 一种能同时检测多种体液的芯片
CN114774263B (zh) * 2022-06-22 2022-09-09 至美时代生物智能科技(北京)有限公司 一种自动检测装置
CN115895869B (zh) * 2022-11-23 2023-10-13 苏州思迈德生物科技有限公司 一种盘式分子诊断检测的微流控芯片
WO2024130680A1 (zh) * 2022-12-23 2024-06-27 深圳华大生命科学研究院 微流控装置及微流控检测装置
CN118638621A (zh) * 2024-08-16 2024-09-13 上海速创诊断产品有限公司 一种核酸检测集成式微流控芯片

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103403521A (zh) * 2011-03-08 2013-11-20 拉瓦勒大学 流体向心装置
CN105316224A (zh) * 2015-12-07 2016-02-10 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 全自动核酸提取与pcr扩增微流控芯片及其应用方法
CN205687904U (zh) * 2016-06-17 2016-11-16 博奥生物集团有限公司 一种用于核酸提取的微流控装置及控制系统
CN106513063A (zh) * 2016-06-06 2017-03-22 苏州汶颢芯片科技有限公司 可实现顺序反应的离心式芯片及其混合方法
CN207599139U (zh) * 2017-09-30 2018-07-10 博奥生物集团有限公司 一种微流体阀门
CN208649284U (zh) * 2018-05-23 2019-03-26 博奥生物集团有限公司 一种基于微流控的全自动dna提取扩增模块
CN110452802A (zh) * 2019-08-07 2019-11-15 深圳市刚竹医疗科技有限公司 全提取分子诊断微流控芯片及微流控系统

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2006118420A1 (en) * 2005-04-30 2006-11-09 Jae Chern Yoo Bio-disc, bio-driver apparatus, and assay method using the same
KR101305976B1 (ko) * 2007-02-12 2013-09-12 삼성전자주식회사 연속희석을 위한 원심력 기반의 미세유동장치 및 이를포함하는 미세유동시스템
WO2015084458A2 (en) * 2013-09-18 2015-06-11 California Institute Of Technology System and method for movement and timing control
CN103831140B (zh) 2014-03-07 2015-12-30 博奥生物集团有限公司 一种多指标检测的微流控芯片
CN205797240U (zh) 2016-05-18 2016-12-14 博奥生物集团有限公司 一种集成化微流控芯片

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103403521A (zh) * 2011-03-08 2013-11-20 拉瓦勒大学 流体向心装置
CN105316224A (zh) * 2015-12-07 2016-02-10 中国科学院苏州生物医学工程技术研究所 全自动核酸提取与pcr扩增微流控芯片及其应用方法
CN106513063A (zh) * 2016-06-06 2017-03-22 苏州汶颢芯片科技有限公司 可实现顺序反应的离心式芯片及其混合方法
CN205687904U (zh) * 2016-06-17 2016-11-16 博奥生物集团有限公司 一种用于核酸提取的微流控装置及控制系统
CN207599139U (zh) * 2017-09-30 2018-07-10 博奥生物集团有限公司 一种微流体阀门
CN208649284U (zh) * 2018-05-23 2019-03-26 博奥生物集团有限公司 一种基于微流控的全自动dna提取扩增模块
CN110452802A (zh) * 2019-08-07 2019-11-15 深圳市刚竹医疗科技有限公司 全提取分子诊断微流控芯片及微流控系统

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
OLIVER STROHMEIER ET AL.: "Real-time PCR Based Detection of a Panel of Food-borne Pathogens on a Centrifugal Microfluidic "Labdisk" with on-disk Quality Controls and Standards for Quantification", 《ANALYTICAL METHODS》 *

Cited By (36)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2021254505A1 (zh) * 2020-06-19 2021-12-23 安徽为臻生物工程技术有限公司 一种用于核酸扩增物快速检测的防污染检测装置、方法及应用
CN111944682A (zh) * 2020-08-14 2020-11-17 上海前瞻创新研究院有限公司 一种核酸检测芯片、制备方法及核酸检测方法
CN111925925A (zh) * 2020-08-17 2020-11-13 鄂州康芯医疗科技有限公司 一体化诊断试剂盒及其应用
CN111925925B (zh) * 2020-08-17 2024-02-27 鄂州康芯医疗科技有限公司 一体化诊断试剂盒及其应用
CN112300918A (zh) * 2020-09-29 2021-02-02 北京航空航天大学 微流控系统、细菌分离方法、计算机设备及可读存储介质
CN112375669A (zh) * 2020-10-30 2021-02-19 清华大学深圳国际研究生院 一种用于核酸提取纯化与检测的微流控芯片
WO2022100253A1 (zh) * 2020-11-16 2022-05-19 石家庄禾柏生物技术股份有限公司 一种液体延时结构
CN112169853B (zh) * 2020-12-01 2021-02-26 南京岚煜生物科技有限公司 一种多功能微流控检测芯片
WO2022116758A1 (zh) * 2020-12-01 2022-06-09 南京岚煜生物科技有限公司 一种多功能微流控检测芯片
CN112169853A (zh) * 2020-12-01 2021-01-05 南京岚煜生物科技有限公司 一种多功能微流控检测芯片
CN112391280A (zh) * 2021-01-20 2021-02-23 博奥生物集团有限公司 生物反应芯片和生物反应设备
CN112391280B (zh) * 2021-01-20 2021-04-06 博奥生物集团有限公司 生物反应芯片和生物反应设备
CN112958173A (zh) * 2021-03-04 2021-06-15 深圳市美好创亿医疗科技股份有限公司 一种微流控试剂盒
CN113512490A (zh) * 2021-04-19 2021-10-19 杭州优思达生物技术有限公司 一种自驱动微流控检测装置及其用途
CN113600250A (zh) * 2021-07-21 2021-11-05 华中科技大学 一种微通道辅助高通量试剂定量分配及分析的芯片
CN113600250B (zh) * 2021-07-21 2023-03-10 华中科技大学 一种微通道辅助高通量试剂定量分配及分析的芯片
CN113680403A (zh) * 2021-08-24 2021-11-23 南京信息工程大学 一种汗液连续采样、等速分流的微流控芯片及其工作方法
KR102590857B1 (ko) * 2021-08-25 2023-10-19 재단법인 아산사회복지재단 세포 배양 장치
WO2023027469A1 (ko) * 2021-08-25 2023-03-02 재단법인 아산사회복지재단 세포 배양 장치
KR20230030473A (ko) * 2021-08-25 2023-03-06 재단법인 아산사회복지재단 세포 배양 장치
CN113492024A (zh) * 2021-09-09 2021-10-12 中国医学科学院北京协和医院 一种带自驱动单元的微流控芯片、微流控方法及其应用
CN114015567A (zh) * 2021-10-29 2022-02-08 杭州遂真生物技术有限公司 一种基于旋转柱塞的气动一体式pcr检测试剂盒及其检测方法
CN114231408B (zh) * 2021-12-31 2024-04-30 圣湘生物科技股份有限公司 一种核酸检测芯片及核酸检测方法
CN114231408A (zh) * 2021-12-31 2022-03-25 圣湘生物科技股份有限公司 一种核酸检测芯片及核酸检测方法
CN114739996A (zh) * 2022-03-02 2022-07-12 利民(番禺南沙)电器发展有限公司 一种一次性使用的病毒检测装置
CN115074229B (zh) * 2022-07-21 2023-08-11 北京泰豪生物科技有限公司 套式生化反应芯片以及生物检测装置
CN114933958A (zh) * 2022-07-21 2022-08-23 北京泰豪生物科技有限公司 样本采集器和核酸检测装置
CN115074230A (zh) * 2022-07-21 2022-09-20 北京泰豪生物科技有限公司 试剂控释模块、生物反应器以及生物检测装置
CN115074230B (zh) * 2022-07-21 2023-05-23 北京泰豪生物科技有限公司 试剂控释模块、生物反应器以及生物检测装置
CN115074233B (zh) * 2022-07-21 2023-08-11 北京泰豪生物科技有限公司 生化反应芯片和生化反应设备
CN115069321A (zh) * 2022-07-21 2022-09-20 北京泰豪生物科技有限公司 一种生化检测装置及其生化检测芯片
CN115074229A (zh) * 2022-07-21 2022-09-20 北京泰豪生物科技有限公司 套式生化反应芯片以及生物检测装置
CN115074233A (zh) * 2022-07-21 2022-09-20 北京泰豪生物科技有限公司 生化反应芯片和生化反应设备
CN115254219A (zh) * 2022-09-13 2022-11-01 杭州霆科生物科技有限公司 一种离心式微流控检测系统及其检测控制方法
CN115254219B (zh) * 2022-09-13 2024-01-16 杭州霆科生物科技有限公司 一种离心式微流控检测系统及其检测控制方法
WO2024130679A1 (zh) * 2022-12-23 2024-06-27 深圳华大生命科学研究院 微流控检测装置

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Publication number Publication date
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CN111218395B (zh) 2020-08-07
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