CN111760601A - 一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法 - Google Patents
一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN111760601A CN111760601A CN202010629977.5A CN202010629977A CN111760601A CN 111760601 A CN111760601 A CN 111760601A CN 202010629977 A CN202010629977 A CN 202010629977A CN 111760601 A CN111760601 A CN 111760601A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- switching valve
- nucleic acid
- sample
- path switching
- liquid
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000007788 liquid Substances 0.000 title claims abstract description 442
- 238000001514 detection method Methods 0.000 title claims abstract description 251
- 108020004707 nucleic acids Proteins 0.000 title claims abstract description 214
- 150000007523 nucleic acids Chemical class 0.000 title claims abstract description 214
- 102000039446 nucleic acids Human genes 0.000 title claims abstract description 214
- 230000003321 amplification Effects 0.000 claims abstract description 227
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 claims abstract description 227
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims abstract description 179
- 238000000605 extraction Methods 0.000 claims abstract description 149
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 claims abstract description 140
- 239000002699 waste material Substances 0.000 claims abstract description 84
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 56
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 claims abstract description 26
- 239000012530 fluid Substances 0.000 claims abstract description 25
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 15
- 210000001503 joint Anatomy 0.000 claims abstract description 13
- 238000003825 pressing Methods 0.000 claims abstract description 7
- 238000012546 transfer Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000012295 chemical reaction liquid Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000000523 sample Substances 0.000 claims description 339
- 238000007789 sealing Methods 0.000 claims description 123
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims description 106
- 238000002347 injection Methods 0.000 claims description 102
- 239000007924 injection Substances 0.000 claims description 102
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 claims description 63
- 230000001050 lubricating effect Effects 0.000 claims description 44
- 238000005461 lubrication Methods 0.000 claims description 25
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 24
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 19
- -1 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 18
- 239000000443 aerosol Substances 0.000 claims description 16
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 12
- 238000005070 sampling Methods 0.000 claims description 12
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004033 plastic Substances 0.000 claims description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 10
- 230000009089 cytolysis Effects 0.000 claims description 8
- 238000007599 discharging Methods 0.000 claims description 8
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 claims description 8
- 239000006166 lysate Substances 0.000 claims description 7
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims description 7
- PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N Styrene Chemical compound C=CC1=CC=CC=C1 PPBRXRYQALVLMV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 6
- 239000007853 buffer solution Substances 0.000 claims description 6
- 229920006351 engineering plastic Polymers 0.000 claims description 5
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 claims description 5
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 claims description 5
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 claims description 5
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 5
- 229920002873 Polyethylenimine Polymers 0.000 claims description 4
- 238000004026 adhesive bonding Methods 0.000 claims description 4
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 4
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 claims description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 4
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 claims description 4
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 229920002725 thermoplastic elastomer Polymers 0.000 claims description 4
- 238000003466 welding Methods 0.000 claims description 4
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004642 Polyimide Substances 0.000 claims description 3
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 3
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims description 3
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 3
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 3
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 claims description 3
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 claims description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 claims description 3
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920003229 poly(methyl methacrylate) Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004417 polycarbonate Substances 0.000 claims description 3
- 229920000515 polycarbonate Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004645 polyester resin Substances 0.000 claims description 3
- 229920001225 polyester resin Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001721 polyimide Polymers 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004926 polymethyl methacrylate Substances 0.000 claims description 3
- 229920006324 polyoxymethylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims description 3
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 3
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 3
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 claims description 3
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 claims description 3
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- HXLAEGYMDGUSBD-UHFFFAOYSA-N 3-[diethoxy(methyl)silyl]propan-1-amine Chemical compound CCO[Si](C)(OCC)CCCN HXLAEGYMDGUSBD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007987 MES buffer Substances 0.000 claims description 2
- 108010039918 Polylysine Proteins 0.000 claims description 2
- 239000012472 biological sample Substances 0.000 claims description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims description 2
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 claims description 2
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 claims description 2
- PHQOGHDTIVQXHL-UHFFFAOYSA-N n'-(3-trimethoxysilylpropyl)ethane-1,2-diamine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCNCCN PHQOGHDTIVQXHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- NHBRUUFBSBSTHM-UHFFFAOYSA-N n'-[2-(3-trimethoxysilylpropylamino)ethyl]ethane-1,2-diamine Chemical compound CO[Si](OC)(OC)CCCNCCNCCN NHBRUUFBSBSTHM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- WZZVUHWLNMNWLW-UHFFFAOYSA-N n-[5-[3-acetamido-5-[3-acetamido-4,5-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxy-4-hydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-2-yl]oxy-2,4-dihydroxy-6-(hydroxymethyl)oxan-3-yl]acetamide Chemical compound OC1C(NC(=O)C)C(O)OC(CO)C1OC1C(NC(C)=O)C(O)C(OC2C(C(O)C(O)C(CO)O2)NC(C)=O)C(CO)O1 WZZVUHWLNMNWLW-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920000083 poly(allylamine) Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000767 polyaniline Polymers 0.000 claims description 2
- 229920001690 polydopamine Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002704 polyhistidine Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000656 polylysine Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000128 polypyrrole Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005060 rubber Substances 0.000 claims description 2
- 239000007974 sodium acetate buffer Substances 0.000 claims description 2
- BHZOKUMUHVTPBX-UHFFFAOYSA-M sodium acetic acid acetate Chemical compound [Na+].CC(O)=O.CC([O-])=O BHZOKUMUHVTPBX-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Chemical compound O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 claims 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 claims 1
- 229920013636 polyphenyl ether polymer Polymers 0.000 claims 1
- 238000003745 diagnosis Methods 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000012408 PCR amplification Methods 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 3
- 238000003752 polymerase chain reaction Methods 0.000 description 3
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 3
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 3
- 229920000089 Cyclic olefin copolymer Polymers 0.000 description 2
- 239000004713 Cyclic olefin copolymer Substances 0.000 description 2
- 229930040373 Paraformaldehyde Natural products 0.000 description 2
- 239000004721 Polyphenylene oxide Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 2
- 229920006380 polyphenylene oxide Polymers 0.000 description 2
- 238000000746 purification Methods 0.000 description 2
- 230000035945 sensitivity Effects 0.000 description 2
- 208000035473 Communicable disease Diseases 0.000 description 1
- 241000700605 Viruses Species 0.000 description 1
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000005842 biochemical reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000005336 cracking Methods 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 201000010099 disease Diseases 0.000 description 1
- 208000037265 diseases, disorders, signs and symptoms Diseases 0.000 description 1
- 230000001900 immune effect Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 244000052769 pathogen Species 0.000 description 1
- 230000001717 pathogenic effect Effects 0.000 description 1
- 108090000623 proteins and genes Proteins 0.000 description 1
- 238000003753 real-time PCR Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L3/00—Containers or dishes for laboratory use, e.g. laboratory glassware; Droppers
- B01L3/50—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes
- B01L3/502—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures
- B01L3/5027—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip
- B01L3/502738—Containers for the purpose of retaining a material to be analysed, e.g. test tubes with fluid transport, e.g. in multi-compartment structures by integrated microfluidic structures, i.e. dimensions of channels and chambers are such that surface tension forces are important, e.g. lab-on-a-chip characterised by integrated valves
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
- C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
- C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
- C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
- C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions
- C12Q1/686—Polymerase chain reaction [PCR]
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
- B01L2200/00—Solutions for specific problems relating to chemical or physical laboratory apparatus
- B01L2200/10—Integrating sample preparation and analysis in single entity, e.g. lab-on-a-chip concept
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Analytical Chemistry (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Dispersion Chemistry (AREA)
- Clinical Laboratory Science (AREA)
- Zoology (AREA)
- Proteomics, Peptides & Aminoacids (AREA)
- Hematology (AREA)
- Wood Science & Technology (AREA)
- Molecular Biology (AREA)
- Microbiology (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Immunology (AREA)
- Biotechnology (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Biochemistry (AREA)
- Bioinformatics & Cheminformatics (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Genetics & Genomics (AREA)
- Apparatus Associated With Microorganisms And Enzymes (AREA)
Abstract
本发明公开了一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法，包括微流控芯片本体、试剂通道、液路切换阀、废液存储腔、样本存储腔、第一清洗液存储腔、第二清洗液存储腔、扩增液存储腔、核酸提取和扩增检测腔，整体形成一个全集成核酸检测微流控芯片。不同存储腔与核酸提取和扩增检测腔之间的连接使用液路切换阀进行切换。核酸提取和扩增检测时，液路切换阀需要切换到不同的位置，导通不同的试剂存储腔与核酸提取和扩增检测腔，外接动力源与不同存储腔的压帽相互对接，由一体化核酸检测仪控制微流控芯片内的试剂流动，在核酸提取和扩增检测腔内完成核酸吸附、杂质清洗、废液转移等核酸提取过程，最后直接在核酸提取和扩增检测腔中对反应液中的核酸进行检测。
Description
技术领域
本发明涉及核酸检测技术领域，具体涉及一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法。
背景技术
分子检测平台对病原体基因即时检测具有重要意义。核酸检测技术(Nucleicacid testing，NAT)是一种广泛使用的分子检测方法，与病毒分离和免疫学测定等方法相比，具有速度快、灵敏度高、特异性强等优点。目前较流行的聚合酶链式反应(PolymeraseChain Reaction，PCR)及实时荧光定量PCR检测方法具有检测范围广、敏感度高、特异性强等优点。在疾病爆发时，采用PCR技术在资源有限的地区可以方便地实现现场即时检测，对于重大传染病疫情和生物恐怖事件的防控意义重大。
微流控芯片技术有望实现这一目标，该技术以分析化学为基础，以微通道为结构特征，是一种集样品处理、生化反应和结果检测等几个典型步骤为一体的微型生化分析仪器，为生物分析提供了一个崭新的技术平台，已在生命科学等众多领域展现出前所未有的发展潜力和应用价值。然而，为避免气溶胶污染和减少人为因素对核酸检测实验结果的影响，有必要将完整的核酸检测流程集成在微流控芯片上。值得注意的是，完整的核酸检测流程由包括样本在内的多种液体参与，整个核酸检测流程中涉及大量的液体定向、依序的流动控制。因此，对于核酸检测用微流控芯片，需要集成能够实现对样本、试剂以及废液进行流动和转移控制的液路切换阀。该液路切换阀需满足以下要求：1)加工简单，满足商品批量化生产的需求；2)可以与微流控芯片相互集成，加工难度小，易于实现；3)可以实现微流控芯片内部试剂的导流和通道关断；4)液路切换阀可以使用外部一体化核酸检测仪进行控制。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案，一种集成液路切换阀的微流控芯片，包括微流控芯片主体、微流控芯片基板、样本存储腔、样本进样通道、第一清洗液存储腔、第一清洗液进样通道、第二清洗液存储腔、第二清洗液进样通道、扩增液存储腔、扩增液进样通道、废液存储腔、废液排出通道、核酸提取和扩增检测腔、检测腔进样通道、检测腔出样通道、多个进样通道、多个润滑垫、多个进样通孔、多个出样通孔、第一压帽、第二压帽、第一液路切换阀、第二液路切换阀、第一旋转机构、第二旋转机构、八个螺钉，整体形成一个封闭空间；
所述微流控芯片主体位于微流控芯片基板上，所述样本存储腔通过样本进样通道连接到第一液路切换阀；所述第一清洗液存储腔通过第一清洗液进样通道连接到第一液路切换阀；所述第二清洗液存储腔通过第二清洗液进样通道连接到第一液路切换阀；所述扩增液存储腔通过扩增液进样通道连接到第一液路切换阀；所述第一液路切换阀通过检测腔进样通道连接到核酸提取和扩增检测腔，核酸提取和扩增检测腔通过检测腔出样通道连接到第二液路切换阀，第二液路切换阀再通过废液排出通道连接到废液存储腔；所述第一液路切换阀、第二液路切换阀上分别设置有第一旋转机构、第二旋转机构
所述微流控芯片基板为一种压敏薄膜，其可以通过热压键合工艺与微流控芯片主体相互键合，而不产生任何液体渗漏。微流控芯片本体顶部设置有动力源，用于提供微流控芯片内部试剂转移所需的动力。
所述样本存储腔用于存放样本和裂解液的混合液体；所述样本存储腔顶部分别设计有第一密封盖，第一密封盖上安装有第一透气不透液膜，用于样本存储腔内的气压平衡和防止气溶胶污染。第一密封盖可与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。
所述第一清洗液存储腔和第二清洗液存储腔分别预埋有第一清洗液和第二清洗液；第一清洗液存储腔顶部分别设计有第二密封盖，第二密封盖上安装有第二透气不透液膜，用于第一清洗液存储腔内的气压平衡和防止气溶胶污染。第二密封盖可与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。第二清洗液存储腔顶部分别设计有第三密封盖，第三密封盖上安装有第三透气不透液膜，用于第二清洗液存储腔内的气压平衡和防止气溶胶污染。第三密封盖可与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。
所述扩增液存储腔预埋有扩增液；扩增液存储腔顶部分别设计有第四密封盖，第四密封盖上安装有第四透气不透液膜，用于扩增液存储腔内的气压平衡和防止气溶胶污染。第四密封盖可与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。
所述废液存储腔用于存储核酸提取过程所产生的废液；废液存储腔顶部分别设计有第五密封盖，第五密封盖上安装有第四透气不透液膜，用于废液存储腔内的气压平衡和防止气溶胶污染。第五密封盖可与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。
所述核酸提取和扩增检测腔经过修饰，用于吸附负电荷核酸并进行扩增检测。
样本进样通道、第一清洗液进样通道、第二清洗液进样通道和扩增液进样通道使用第一液路切换阀与核酸提取和扩增检测腔进行切换。核酸提取和扩增检测腔使用第二液路切换阀与废液存储腔进行切换；
所述第一液路切换阀设计有四条U型通道，分别为第一U型通道、第二U型通道、第三U型通道、第四U型通道。第一液路切换阀旋转到第一位置时，第一U型通道与第一密封垫的第一进样通孔和第一出样通孔处在连通，从而实现样本进样通道自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏。同理，第一液路切换阀旋转到第二位置时，第二U型通道与第一密封垫的第二进样通孔和第一出样通孔处在连通状态，从而实现第一清洗液进样通道自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏。同理，第一液路切换阀旋转到第三位置时，第三U型通道与第一密封垫的第三进样通孔和第一出样通孔处在连通状态，从而实现第二清洗液进样通道自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏。同理，第一液路切换阀旋转到第四位置时，第四U型通道与第一密封垫的第四进样通孔和第一出样通孔处在连通状态，从而实现扩增液进样通道自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏。同理，第一液路切换阀旋转到第五位置时，关闭核酸提取和扩增检测腔前端的检测腔进样通道，从而关闭核酸提取和扩增检测腔前端。
所述第二液路切换阀设计有一条U型通道，为第五U型通道。第二液路切换阀旋转到第一位置时，第五U型通道与第二密封垫的第五进样通孔和第二出样通孔处在连通或者封闭的状态，从而实现废液排出流路自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏。第二液路切换阀旋转到第二位置时，关闭核酸提取和扩增检测腔前端的检测腔出样通道，从而关闭核酸提取和扩增检测腔后端。
所述第一液路切换阀、第二液路切换阀上方含有第一压帽和第二压帽，所述第一液路切换阀和第二液路切换阀的顶端分别设计有第一阀芯孔和第二阀芯孔。微流控芯片工作时，第一旋转机构、第二旋转机构分别与第一阀芯孔、第二阀芯孔接触。旋转控制第一液路切换阀或第二液路切换阀时，只需将第一旋转机构或第二旋转机构分别插入第一阀芯孔或第二阀芯孔中，就可以通过外部仪器对所述微流控芯片的流路进行切换或者通闭的控制。
所述第一压帽的底端与第一液路切换阀的连接处安装有第一窄润滑垫，以便于减小第一液路切换阀旋转时的摩擦阻力。
所述第二压帽的底端与第二液路切换阀的连接处安装有第二窄润滑垫，以便于减小第二液路切换阀旋转时的摩擦阻力。
所述第一液路切换阀和微流控芯片主体的连接处安装有第一宽润滑垫，以便于减小第一液路切换阀旋转时的摩擦阻力。
所述第二液路切换阀和微流控芯片主体的连接处安装有第二宽润滑垫，以便于减小第二液路切换阀旋转时的摩擦阻力；所述第一窄润滑垫的宽度小于第一宽润滑垫；第二窄润滑垫的宽度小于第二宽润滑垫。
所述第一液路切换阀和微流控芯片主体的连接处安装有第一密封垫，第一密封垫设计有第一进样通孔、第一出样通孔，第二进样通孔、第一出样通孔，第三进样通孔、第一出样通孔，第四进样通孔、第一出样通孔。所述第一密封垫和微流控芯片的结合方式为化学胶粘接、激光焊接、镶嵌或者注塑成型中的一种。
所述第二液路切换阀和微流控芯片主体的连接处安装有第二密封垫，第二密封垫设计有第五进样通孔、第二出样通孔。所述第二密封垫和微流控芯片的结合方式为化学胶粘接、激光焊接、镶嵌或者注塑成型中的一种。
所述第一液路切换阀、第一窄润滑垫、第一宽润滑垫、第一密封垫位于第一压帽和微流控芯片主体之间，并通过第一螺钉、第二螺钉、第三螺钉和第四螺钉压紧。由于第一压帽的直径大于第一液路切换阀、第一窄润滑垫、第一宽润滑垫、第一密封垫的直径，因此第一液路切换阀可进行灵活的旋转，操作人员可以通过第一旋转机构对第一液路切换阀进行旋转控制。采用此技术方案，第一液路切换阀、第一窄润滑垫、第一宽润滑垫、第一密封垫之间连接紧密。所述第一密封垫处于被压缩状态，保证了试剂在流经第一密封垫的进样通孔和出样通孔的时候，不会发生挥发或泄露。旋转过程中，第一密封垫也不会出现滑落现象。
所述第二液路切换阀、第二窄润滑垫、第二宽润滑垫、第二密封垫位于第二压帽和微流控芯片主体之间，并通过第五螺钉、第六螺钉、第七螺钉和第八螺钉压紧。由于第二压帽的直径大于第二液路切换阀、第二窄润滑垫、第二宽润滑垫、第二密封垫的直径，因此第二液路切换阀可进行灵活的旋转，操作人员可以通过第二旋转机构对第二液路切换阀进行旋转控制。采用此技术方案，第二液路切换阀、第二窄润滑垫、第二宽润滑垫、第二密封垫之间连接紧密。所述第二密封垫处于被压缩状态，保证了试剂在流经第二密封垫的进样通孔和出样通孔的时候，不会发生挥发或泄露。旋转过程中，第二密封垫也不会出现滑落现象。
所述第一密封垫为弹性高分子材料，如聚四氟乙烯、热塑性弹性体或橡胶中的一种。
所述第一液路切换阀可以是通用塑料(环烯烃类共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯类聚合物等)、工程塑料(聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯等)、其他塑料(聚苯醚、聚甲醛、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷等)。
所述压帽可以是通用塑料(环烯烃类共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯类聚合物等)、工程塑料(聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯等)、其他塑料(聚苯醚、聚甲醛、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷等)。
核酸提取和检测时，第一液路切换阀、第二液路切换阀分别转到的不同位置，进而开启样本进样通道，即导通样本存储腔、样本进样通道、第一进样通孔、第一U型通道、第一出样通孔、检测腔进样通道、核酸提取和扩增检测腔、检测腔出样通道、第五进样通孔、第五U型通道、第二出样通孔、废液排出通道、废液存储腔，然后动力源与样本存储腔的第一密封盖对接，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将样本存储腔中的样本和裂解液的混合转移进入核酸提取和扩增检测腔，随后在核酸提取和扩增检测腔内完成核酸吸附提取过程。
进一步的，通过旋转第一液路切换阀，开启第一清洗液进样通道，即导通第一清洗液存储腔、第一清洗液进样通道、第二进样通孔、第二U型通道、第一出样通孔、检测腔进样通道、核酸提取和扩增检测腔、检测腔出样通道、第五进样通孔、第五U型通道、第二出样通孔、废液排出通道、废液存储腔，然后动力源与第一清洗液存储腔的第二密封盖对接，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将第一清洗液存储腔中的第一清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔，随后清洗核酸提取和扩增检测腔内的杂质；
进一步的，通过旋转第一液路切换阀，开启第二清洗液进样通道，即导通第二清洗液存储腔、第二清洗液进样通道、第三进样通孔、第三U型通道、第一出样通孔、检测腔进样通道、核酸提取和扩增检测腔、检测腔出样通道、第五进样通孔、第五U型通道、第二出样通孔、废液排出通道、废液存储腔，然后动力源与第二清洗液存储腔的第三密封盖对接，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将第二清洗液存储腔中的第二清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔，随后再次清洗核酸提取和扩增检测腔内的杂质；
进一步的，通过旋转第一液路切换阀，开启扩增液进样通道，即导通扩增液存储腔、扩增液进样通道、第四进样通孔、第四U型通道、第一出样通孔、检测腔进样通道、核酸提取和扩增检测腔、检测腔出样通道、第五进样通孔、第五U型通道、第二出样通孔、废液排出通道、废液存储腔，然后动力源与扩增液存储腔的第四密封盖对接，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将扩增液存储腔中的扩增液转移进入核酸提取和扩增检测腔，为进行核酸扩增检测实验做好准备；
进一步的，通过旋转第一液路切换阀和第二液路切换阀，关闭核酸提取和扩增检测腔两端的检测腔进样通道和检测腔出样通道，随后进行核酸扩增检测实验；
进一步的，用于从生物样本中分离DNA和RNA，并直接在核酸提取和扩增检测腔中完成核酸扩增检测。
根据本发明的另一方面，提出一种基于集成液路切换阀的一体化核酸提取、扩增、检测方法，包括如下步骤：
步骤1)、取临床样本加入一定体积的悬浮液重悬拭子样本；
步骤2)、取悬浮样本加入一定体积的裂解液，随后加热裂解释放核酸；
步骤3)、样本注入：取一定体积的样本和裂解液混合液注入样本存储腔，第一旋转机构、第一旋转机构分别与第一液路切换阀、第二液路切换阀连接，开启第一液路切换阀和第二液路切换阀，使样本进样各个通道保持开启状态，使样本存储腔中的样本和裂解液混合液注入核酸提取和扩增检测腔。
步骤4)、核酸吸附：第一旋转机构、第一旋转机构分别与第一液路切换阀、第二液路切换阀连接，控制第一液路切换阀、第二液路切换阀旋转，进而使核酸提取和扩增检测腔两端的检测腔进样通道和检测腔出样通道关断，使核酸提取和扩增检测腔吸附核酸分钟。
步骤5)、废液转移步骤：第一旋转机构、第一旋转机构分别与第一液路切换阀、第二液路切换阀连接，控制第一液路切换阀、第二液路切换阀旋转，使吸附废液转移通道保持开启状态，将核酸提取和扩增检测腔中的吸附废液转移进入废液腔。
步骤6)、核酸提取和扩增检测腔清洗步骤1：第一旋转机构、第一旋转机构分别与第一液路切换阀、第二液路切换阀连接，控制第一液路切换阀、第二液路切换阀旋转，使第一清洗液注入通道保持开启状态，即将第一清洗液存储腔中的第一清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔，以完成杂质清洗步骤。
步骤7)、核酸提取和扩增检测腔清洗步骤2：第一旋转机构、第一旋转机构分别与第一液路切换阀、第二液路切换阀连接，控制第一液路切换阀、第二液路切换阀旋转，使第一清洗液注入通道保持开启状态，即将第二清洗液存储腔中的第一清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔，以完成杂质清洗步骤2。
步骤8)、转移扩增液：第一旋转机构、第一旋转机构分别与第一液路切换阀、第二液路切换阀连接，控制第一液路切换阀、第二液路切换阀旋转，使第一扩增液注入通道保持开启状态，将扩增液存储腔中的扩增液转移进入核酸提取和扩增检测腔，以完成扩增前的试剂准备工作。
步骤9)、扩增反应：第一旋转机构、第一旋转机构分别与第一液路切换阀、第二液路切换阀连接，控制第一液路切换阀、第二液路切换阀旋转，进而使核酸提取和扩增检测腔两端的检测腔进样通道和检测腔出样通道关断，接着启动生降温过程，并直接采用检测器对核酸提取和扩增检测腔中反应液进行检测。
本发明相对于现有技术的有益效果是：
本发明提供的一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法，集成了核酸提取和扩增检测两个步骤，在一个微流控芯片内完成，可用于没有分子诊断实验室环境下的核酸提取和扩增检测，具有结构紧凑、易于操作、结构简单、易装配等优点，有效提高分子诊断类产品的环境适应度。
本发明提供的一种集成液路切换阀的微流控芯片，包括润滑垫、压帽、液路切换阀、旋转机构和螺钉。润滑垫、密封垫、压帽、旋转机构和螺钉用于将第一液路切换阀限位于微流控芯片本体，且允许液路切换阀相对于微流控芯片本体转动，以使试剂存储腔中的试剂可选择性地，通过不同的进样通孔和不同的U型管道与核酸提取和扩增检测腔连通。第二液路切换阀始终与核酸提取和扩增检测腔和废液存储腔连通。旋转液路切换阀可实现液流的导向功能，进而实现核酸纯化处理。与此同时，第一和第二旋转液路切换阀可实现关闭核酸提取和扩增检测腔功能，执行PCR扩增检测，操作方便，能够提高工作效率。
本发明提供的一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法，只需使用两个液路切换阀就能实现核酸提取和检测过程中涉及的不同试剂的转换使用。只需借助旋转机构，就能实现操作，操作简单，避免了复杂的仪器设计。润滑垫、密封垫、压帽和液路切换阀主体均为耐腐蚀的高分子材料，润滑性好，易于加工和批量化制造。
附图说明
图1是本发明的一种集成液路切换阀的微流控芯片的样本进样模式剖面结构示意图。
图2是本发明的一种集成液路切换阀的微流控芯片的第一清洗液进样模式剖面结构示意图。
图3是本发明的一种集成液路切换阀的微流控芯片的第二清洗液进样模式剖面结构示意图。
图4是本发明的一种集成液路切换阀的微流控芯片的扩增液进样模式剖面结构示意图。
图5是本发明的一种集成液路切换阀的微流控芯片PCR扩增模式剖面结构示意图。
图6是本发明的一种集成液路切换阀的微流控芯片顶部视图。
图7是本发明的第一密封垫7结构示意图。
附图标记说明：1样本存储腔；111第一密封盖；112第一透气不透液膜；113第一清洗液存储腔；114第二密封盖；115第二透气不透液膜；116第二清洗液存储腔；117第三密封盖；118第三透气不透液膜；119扩增液存储腔；120第四密封盖；121第四透气不透液膜；2微流控芯片主体；3微流控芯片基板；4样本进样通道；41第一清洗液进样通道；42第二清洗液进样通道；43扩增液进样通道；44废液排出通道；5第一宽润滑垫；51第一窄润滑垫；6第二宽润滑垫；61第二窄润滑垫；7第一密封垫；71第一进样通孔；72第一出样通孔；73第二进样通孔；74第三进样通孔；75第四进样通孔；8第二密封垫；81第五进样通孔；82第二出样通孔；9第一U型通道；91第二U型通道；92第三U型通道；93第四U型通道；10第五U型通道；11第一压帽；12第二压帽；13第一液路切换阀；131第一阀芯孔；14第二液路切换阀；141第二阀芯孔；15第一旋转机构；16第二旋转机构；17第一螺钉；171第二螺钉；172第三螺钉；173第四螺钉；18第五螺钉；181第六螺钉；182第七螺钉；183第八螺钉；19核酸提取和扩增检测腔；191检测腔进样通道；192检测腔出样通道；20废液存储腔；201第五密封盖；202第五透气不透液膜；21检测器。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的优选实施例进行说明，应当理解，此处所描述的优选实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限定本发明。
实施例1
如图1-6所示，一种集成液路切换阀的微流控芯片，包括微流控芯片主体2、微流控芯片基板3、样本存储腔1、样本进样通道4、第一清洗液存储腔113、第一清洗液进样通道41、第二清洗液存储腔116、第二清洗液进样通道42、扩增液存储腔119、扩增液进样通道43、废液存储腔20、废液排出通道44、核酸提取和扩增检测腔19、检测腔进样通道191、检测腔出样通道192、多个进样通道、多个润滑垫、多个进样通孔、多个出样通孔、第一压帽11、第二压帽12、第一液路切换阀13、第二液路切换阀14、第一旋转机构15、第二旋转机构16、八个螺钉，整体形成一个封闭空间。
所述微流控芯片基板3为一种压敏薄膜，其可以通过热压键合工艺与微流控芯片主体相互键合，而不产生任何液体渗漏。微流控芯片主体2顶部设置有动力源21，用于提供微流控芯片内部试剂转移所需的动力。
所述样本存储腔1用于存放样本和裂解液的混合液体。样本存储腔1顶部分别设计有第一密封盖111，第一密封盖111上安装有第一透气不透液膜112，用于样本存储腔内的气压平衡和防止气溶胶污染。第一密封盖111可与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。
所述第一清洗液存储腔113和第二清洗液存储腔116分别预埋有第一清洗液和第二清洗液。进一步的，第一清洗液存储腔113顶部分别设计有第二密封盖114，第二密封盖114上安装有第二透气不透液膜115，用于第一清洗液存储腔113内的气压平衡和防止气溶胶污染。第二密封盖114可与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。进一步的，第二清洗液存储腔116顶部分别设计有第三密封盖117，第三密封盖117上安装有第三透气不透液膜118，用于第二清洗液存储腔116内的气压平衡和防止气溶胶污染。第三密封盖117可与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。
所述扩增液存储腔119预埋有扩增液。进一步的，扩增液存储腔119顶部分别设计有第四密封盖120，第四密封盖120上安装有第四透气不透液膜121，用于扩增液存储腔119内的气压平衡和防止气溶胶污染。第四密封盖120可与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。
所述废液存储腔20用于存储核酸提取过程所产生的废液。进一步的，废液存储腔20顶部分别设计有第五密封盖201，第五密封盖201上安装有第四透气不透液膜202，用于废液存储腔20内的气压平衡和防止气溶胶污染。第五密封盖201可与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。
所述核酸提取和扩增检测腔19经过修饰，用于吸附负电荷核酸并进行扩增检测。
所述修饰为在核酸提取和扩增检测腔涂覆核酸吸附基质，如聚-β-(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖或聚乙烯亚胺或聚多巴胺或3-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨丙基(二乙氧基)甲基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷或二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷或聚苯胺或聚吡咯或多聚赖氨酸或多聚组氨酸或聚亚乙基亚胺或聚烯丙基胺或聚β-(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖中的一种；优选地，所述核酸吸附基质为聚-β-(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖，浓度为0.1％-5％(w/v)。
所述涂覆步骤为：
1)采用缓冲液对核酸吸附基质进行溶解，制备获得核酸吸附基质悬浮液；所述缓冲液为MES缓冲液或醋酸-醋酸钠缓冲液，缓冲液浓度为20-100mM，pH＝4-6。
2)将核酸吸附基质悬浮液注入核酸提取和扩增检测腔，20-60℃下静置反应8～24h；
3)用去离子水清洗清洗核酸提取和扩增检测腔，去除未结合的核酸吸附基质；
4)对步骤3)获取的核酸提取和扩增检测腔进行干燥烘干备用。所述样本进样通道4、第一清洗液进样通道41、第二清洗液进样通道42和扩增液进样通道43使用第一液路切换阀13与核酸提取和扩增检测腔19进行切换。
所述核酸提取和扩增检测腔19使用第二液路切换阀14与废液存储腔20进行切换；
所述第一液路切换阀13设计有四条U型通道，分别为第一U型通道9、第二U型通道91、第三U型通道92、第四U型通道93。第一液路切换阀13旋转到第一位置时，第一U型通道9与第一密封垫7的第一进样通孔71和第一出样通孔72处在连通，从而实现样本进样通道自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏。同理，第一液路切换阀13旋转到第二位置时，第二U型通道91与第一密封垫7的第二进样通孔73和第一出样通孔72处在连通状态，从而实现第一清洗液进样通道自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏。同理，第一液路切换阀13旋转到第三位置时，第三U型通道92与第一密封垫7的第三进样通孔74和第一出样通孔72处在连通状态，从而实现第二清洗液进样通道自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏。同理，第一液路切换阀13旋转到第四位置时，第四U型通道93与第一密封垫7的第四进样通孔75和第一出样通孔72处在连通状态，从而实现扩增液进样通道自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏。同理，第一液路切换阀13旋转到第五位置时，关闭核酸提取和扩增检测腔19前端的检测腔进样通道191，从而关闭核酸提取和扩增检测腔19前端。
所述第二液路切换阀14设计有一条U型通道，为第五U型通道10。第二液路切换阀旋14转到第一位置时，第五U型通道10与第二密封垫8的第五进样通孔81和第二出样通孔82处在连通或者封闭的状态，从而实现废液排出流路自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏。第二液路切换阀14旋转到第二位置时，关闭核酸提取和扩增检测腔19后端的检测腔出样通道192，从而关闭核酸提取和扩增检测腔19后端。
所述第一液路切换阀13、第二液路切换阀14上方含有第一压帽11和第二压帽12，所述第一液路切换阀13、第二液路切换阀14的顶端分别设计有第一阀芯孔131和第二阀芯孔141。微流控芯片工作时，第一旋转机构15、第二旋转机构16分别与第一阀芯孔131、第二阀芯孔141接触。旋转控制第一液路切换阀13或第二液路切换阀14时，只需将第一旋转机构15或第二旋转机构16分别插入第一阀芯孔131或第二阀芯孔141中，就可以通过外部仪器对所述微流控芯片的流路进行切换或者通闭的控制。
所述第一压帽11的底端与第一液路切换阀13的连接处安装有第一窄润滑垫51，以便于减小第一液路切换阀13旋转时的摩擦阻力。
所述第二压帽12的底端与第二液路切换阀14的连接处安装有第二窄润滑垫61，以便于减小第二液路切换阀14旋转时的摩擦阻力。
所述第一液路切换阀13和微流控芯片主体2的连接处安装有第一宽润滑垫5，以便于减小第一液路切换阀13旋转时的摩擦阻力。
所述第二液路切换阀14和微流控芯片主体2的连接处安装有第二宽润滑垫6，以便于减小第二液路切换阀14旋转时的摩擦阻力。
所述第一液路切换阀13和微流控芯片主体2的连接处安装有第一密封垫7，第一密封垫7设计有第一进样通孔71、第一出样通孔72，第二进样通孔73，第三进样通孔74、第一出样通孔72，第四进样通孔75。
所述第二液路切换阀14和微流控芯片2主体的连接处安装有第二密封垫8，第二密封垫8设计有第五进样通孔81、第二出样通孔82。
所述第一液路切换阀13、第一窄润滑垫51、第一宽润滑垫5、第一密封垫7位于第一压帽11和微流控芯片主体2之间，并通过第一螺钉17、第二螺钉171、第三螺钉172和第四螺钉压紧173。由于第一压帽11的直径大于第一液路切换阀13、第一窄润滑垫51、第一宽润滑垫5、第一密封垫7的直径，因此第一液路切换阀13可进行灵活的旋转，操作人员可以通过第一旋转机构15对第一液路切换阀13进行旋转控制。采用此技术方案，第一液路切换阀13、第一窄润滑垫51、第一宽润滑垫5、第一密封垫7之间连接紧密。所述第一密封垫7处于被压缩状态，保证了试剂在流经第一密封垫7的进样通孔和出样通孔的时候，不会发生挥发或泄露。旋转过程中，第一密封垫7也不会出现滑落现象。
所述第二液路切换阀15、第二窄润滑垫61、第二宽润滑垫6、第二密封垫8位于第二压帽12和微流控芯片主体2之间，并通过第五螺钉18、第六螺钉181、第七螺钉182和第八螺钉183压紧。由于第二压帽12的直径大于第二液路切换阀14、第二窄润滑垫61、第二宽润滑垫6、第二密封垫8的直径，因此第二液路切换阀14可进行灵活的旋转，操作人员可以通过第二旋转机构16对第二液路切换阀14进行旋转控制。采用此技术方案，第二液路切换阀14、第二窄润滑垫61、第二宽润滑垫6、第二密封垫8之间连接紧密。所述第二密封垫8处于被压缩状态，保证了试剂在流经第二密封垫8的进样通孔和出样通孔的时候，不会发生挥发或泄露。旋转过程中，第二密封垫8也不会出现滑落现象。
核酸提取和检测时，第一液路切换阀13、第二液路切换阀14分别转到的不同位置，开启样本进样通道，即导通样本存储腔1、样本进样通道4、第一进样通孔71、第一U型通道9、第一出样通孔72、检测腔进样通道191、核酸提取和扩增检测腔19、检测腔出样通道192、第五进样通孔81、第五U型通道10、第二出样通孔82、废液排出通道44、废液存储腔20，然后动力源与样本存储腔1的第一密封盖111对接，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将样本存储腔1中的样本和裂解液的混合转移进入核酸提取和扩增检测腔19，随后在核酸提取和扩增检测腔19内完成核酸吸附提取过程。
通过再次旋转第一液路切换阀13，开启第一清洗液进样通道，即导通第一清洗液存储腔113、第一清洗液进样通道41、第二进样通孔73、第二U型通道91、第一出样通孔72、检测腔进样通道191、核酸提取和扩增检测腔19、检测腔出样通道192、第五进样通孔81、第五U型通道10、第二出样通孔82、废液排出通道44、废液存储腔20，然后动力源与第一清洗液存储腔113的第二密封盖114对接，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将第一清洗液存储腔113中的第一清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔19，随后清洗核酸提取和扩增检测腔19内的杂质；
通过再次旋转第一液路切换阀13，开启第二清洗液进样通道，即导通第二清洗液存储腔116、第二清洗液进样通道42、第三进样通孔74、第三U型通道92、第一出样通孔72、检测腔进样通道191、核酸提取和扩增检测腔19、检测腔出样通道192、第五进样通孔81、第五U型通道10、第二出样通孔82、废液排出通道44、废液存储腔20，然后动力源与第二清洗液存储腔116的第三密封盖117对接，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将第二清洗液存储腔116中的第二清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔19，随后再次清洗核酸提取和扩增检测腔19内的杂质；
通过再次旋转第一液路切换阀13，开启扩增液进样通道，即导通扩增液存储腔119、扩增液进样通道43、第四进样通孔75、第四U型通道93、第一出样通孔72、检测腔进样通道191、核酸提取和扩增检测腔19、检测腔出样通道192、第五进样通孔81、第五U型通道10、第二出样通孔82、废液排出通道44、废液存储腔20，然后动力源与扩增液存储腔119的第四密封盖对接，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将扩增液存储腔119中的扩增液转移进入核酸提取和扩增检测腔19，为进行核酸扩增检测实验做好准备；
通过再次旋转第一液路切换阀13和第二液路切换阀14，关闭核酸提取和扩增检测腔19两端的检测腔进样通道191和检测腔出样通道192，随后进行核酸扩增检测实验；
根据本发明的一个实施例，利用上述一种集成液路切换阀的微流控芯片进行核酸检测方法具体操作流程如下：
步骤1)、取临床样本加入一定体积的悬浮液重悬拭子样本；
步骤2)、取悬浮样本加入一定体积的裂解液，随后加热裂解释放核酸；
步骤3)、样本注入：取一定体积的样本和裂解液混合液注入样本存储腔1，第一旋转机构15、第一旋转机构116分别与第一液路切换阀13、第二液路切换阀14连接，开启第一液路切换阀13和第二液路切换阀14，使样本进样各个通道保持开启状态，使样本存储腔1中的样本和裂解液混合液注入核酸提取和扩增检测腔19。样本进样通道开启时，各个流道的连接关系为：导通样本存储腔1、样本进样通道4、第一进样通孔71、第一U型通道9、第一出样通孔72、检测腔进样通道191、核酸提取和扩增检测腔19、检测腔出样通道192、第五进样通孔81、第五U型通道10、第二出样通孔82、废液排出通道44、废液存储腔20，然后动力源与样本存储腔1的第一密封盖111对接，动力源穿过第一透气不透液膜112，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将样本存储腔1中的样本和裂解液的混合转移进入核酸提取和扩增检测腔19。
步骤4)、核酸吸附：第一旋转机构15、第一旋转机构116分别与第一液路切换阀13、第二液路切换阀14连接，控制第一液路切换阀13、第二液路切换阀14旋转，进而使核酸提取和扩增检测腔19两端的检测腔进样通道191和检测腔出样通道192关断，使核酸提取和扩增检测腔吸附核酸10分钟。吸附核酸时，各个流道的连接关系为：第一液路切换阀13、第二液路切换阀14分别转到的不同位置，关闭核酸提取和扩增检测腔19两端的检测腔进样通道191和检测腔出样通道192，进而使核酸提取和扩增检测腔吸附核酸10分钟。
步骤5)、废液转移步骤：第一旋转机构15、第一旋转机构116分别与第一液路切换阀13、第二液路切换阀14连接，控制第一液路切换阀13、第二液路切换阀14旋转，使吸附废液转移通道保持开启状态，将核酸提取和扩增检测腔19中的吸附废液转移进入废液腔20。废液转移时，各个流道的连接关系为：第一液路切换阀13、第二液路切换阀14分别转到的不同位置，进而导通样本存储腔1、样本进样通道4、第一进样通孔71、第一U型通道9、第一出样通孔72、检测腔进样通道191、核酸提取和扩增检测腔19、检测腔出样通道192、第五进样通孔81、第五U型通道10、第二出样通孔82、废液排出通道44、废液存储腔20，然后动力源与样本存储腔1的第一密封盖111对接，动力源穿过第一透气不透液膜112，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将核酸提取和扩增检测腔19中的吸附废液转移进入废液存储腔20。
步骤6)、核酸提取和扩增检测腔清洗步骤1：第一旋转机构15、第一旋转机构116分别与第一液路切换阀13、第二液路切换阀14连接，控制第一液路切换阀13、第二液路切换阀14旋转，使第一清洗液注入通道保持开启状态，即将第一清洗液存储腔113中的第一清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔19，以完成杂质清洗步骤1。第一清洗液注入通道开启时，各个流道的连接关系为：导通第一清洗液存储腔113、第一清洗液进样通道41、第二进样通孔73、第二U型通道91、第一出样通孔72、检测腔进样通道191、核酸提取和扩增检测腔19、检测腔出样通道192、第五进样通孔81、第五U型通道10、第二出样通孔82、废液排出通道44、废液存储腔20，然后动力源与第一清洗液存储腔113的第二密封盖114对接，动力源穿过第一透气不透液膜115，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将第一清洗液存储腔113中的第一清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔19，随后清洗核酸提取和扩增检测腔19内的杂质。
步骤7)、核酸提取和扩增检测腔清洗步骤2：第一旋转机构15、第一旋转机构116分别与第一液路切换阀13、第二液路切换阀14连接，控制第一液路切换阀13、第二液路切换阀14旋转，使第一清洗液注入通道保持开启状态，即将第二清洗液存储腔116中的第一清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔19，以完成杂质清洗步骤2。第二清洗液注入通道开启时，各个流道的连接关系为：旋转第一液路切换阀13，导通第二清洗液存储腔116、第二清洗液进样通道42、第三进样通孔74、第三U型通道92、第一出样通孔72、检测腔进样通道191、核酸提取和扩增检测腔19、检测腔出样通道192、第五进样通孔81、第五U型通道10、第二出样通孔82、废液排出通道44、废液存储腔20，然后动力源与第二清洗液存储腔116的第三密封盖117对接，动力源穿过第一透气不透液膜118，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将第二清洗液存储腔116中的第二清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔19，随后再次清洗核酸提取和扩增检测腔19内的杂质。
步骤8)、转移扩增液：第一旋转机构15、第一旋转机构116分别与第一液路切换阀13、第二液路切换阀14连接，控制第一液路切换阀13、第二液路切换阀14旋转，使第一扩增液注入通道保持开启状态，将扩增液存储腔119中的扩增液转移进入核酸提取和扩增检测腔19，以完成扩增前的试剂准备工作。扩增液注入通道开启时，各个流道的连接关系为：旋转第一液路切换阀13，导通扩增液存储腔119、扩增液进样通道43、第四进样通孔75、第四U型通道93、第一出样通孔72、检测腔进样通道191、核酸提取和扩增检测腔19、检测腔出样通道192、第五进样通孔81、第五U型通道10、第二出样通孔82、废液排出通道44、废液存储腔20，然后动力源与扩增液存储腔119的第四密封盖对接，动力源穿过第一透气不透液膜121，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将扩增液存储腔119中的扩增液转移进入核酸提取和扩增检测腔19，为进行核酸扩增检测实验做好准备。
步骤9)、扩增反应：第一旋转机构15、第一旋转机构116分别与第一液路切换阀13、第二液路切换阀14连接，控制第一液路切换阀13、第二液路切换阀14旋转，进而使核酸提取和扩增检测腔19两端的检测腔进样通道191和检测腔出样通道192关断，接着启动生降温过程，并直接采用检测器21对核酸提取和扩增检测腔19中反应液进行检测。
本发明提供的一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法，集成了核酸提取和扩增检测两个步骤，在一个微流控芯片内完成，可用于没有分子诊断实验室环境下的核酸提取和扩增检测，具有结构紧凑、易于操作、结构简单、易装配等优点，有效提高分子诊断类产品的环境适应度。
本发明提供的一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法，用于微流控芯片的液路切换阀包括润滑垫、密封垫、压帽、液路切换阀、旋转机构和螺钉。润滑垫、密封垫、压帽、旋转机构和螺钉用于将第一液路切换阀限位于微流控芯片本体，且允许液路切换阀相对于微流控芯片本体转动，以使试剂存储腔中的试剂可选择性地，通过不同的进样通孔和U型管道与核酸提取和扩增检测腔连通。第二液路切换阀始终与核酸提取和扩增检测腔和废液存储腔连通。旋转液路切换阀可实现液流的导向功能，进而实现核酸纯化处理。与此同时，第一和第二旋转液路切换阀可实现关闭核酸提取和扩增检测腔功能，执行PCR扩增检测，操作方便，能够提高工作效率。
本发明提供的一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法，只需使用两个液路切换阀就能实现核酸提取和检测过程中涉及的不同试剂的转换使用与试剂存储腔通闭。只需借助旋转机构，就能实现操作，操作简单，避免了复杂的仪器设计。润滑垫、压帽和液路切换阀主体均为耐腐蚀的高分子材料，润滑性好，易于加工和批量化制造。
综上，本发明提出了一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法，包括微流控芯片主体、微流控芯片基板、样本存储腔、第一清洗液存储腔、第二清洗液存储腔、扩增液存储腔、废液存储腔、核酸提取和扩增检测腔、第一液路切换阀、第二液路切换阀等，整体形成一个封闭空间。注入样本进入样本存储腔后，将微流控芯片安放在一体化核酸提取仪上后，即可自动化完成核酸提取和扩增检测。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (16)
1.一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：包括微流控芯片主体、微流控芯片基板、样本存储腔、样本进样通道、第一清洗液存储腔、第一清洗液进样通道、第二清洗液存储腔、第二清洗液进样通道、扩增液存储腔、扩增液进样通道、废液存储腔、废液排出通道、核酸提取和扩增检测腔、检测腔进样通道、检测腔出样通道、多个润滑垫、多个进样通孔、多个出样通孔、第一压帽、第二压帽、第一液路切换阀、第二液路切换阀、第一旋转机构、第二旋转机构、八个螺钉，整体形成一个封闭空间；
所述微流控芯片主体位于微流控芯片基板上，所述样本存储腔通过样本进样通道连接到第一液路切换阀；所述第一清洗液存储腔通过第一清洗液进样通道连接到第一液路切换阀；所述第二清洗液存储腔通过第二清洗液进样通道连接到第一液路切换阀；所述扩增液存储腔通过扩增液进样通道连接到第一液路切换阀；所述第一液路切换阀通过检测腔进样通道连接到核酸提取和扩增检测腔，核酸提取和扩增检测腔通过检测腔出样通道连接到第二液路切换阀，第二液路切换阀再通过废液排出通道连接到废液存储腔；所述第一液路切换阀、第二液路切换阀上分别设置有第一旋转机构、第二旋转机构。
2.根据权利要求1所述的一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：
所述微流控芯片基板为一种压敏薄膜，其能够通过热压键合工艺与微流控芯片主体相互键合，而不产生液体渗漏。
3.根据权利要求1所述的一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：
所述样本存储腔用于存放样本和裂解液的混合液体；
所述样本存储腔顶部分别设计有第一密封盖；
所述第一密封盖上安装有第一透气不透液膜，用于样本存储腔内的气压平衡和防止气溶胶污染；
所述第一密封盖可与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。
4.根据权利要求1所述的一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：
所述第一清洗液存储腔和第二清洗液存储腔分别预埋有第一清洗液和第二清洗液；
所述第一清洗液存储腔顶部分别设计有第二密封盖；
所述第二密封盖上安装有第二透气不透液膜，用于第一清洗液存储腔内的气压平衡和防止气溶胶污染；
所述第二密封盖能够与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力；
所述第二清洗液存储腔顶部分别设计有第三密封盖；
所述第三密封盖上安装有第三透气不透液膜，用于第二清洗液存储腔内的气压平衡和防止气溶胶污染；
所述第三密封盖能与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。
5.根据权利要求1所述的一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：扩增液存储腔预埋有扩增液；
所述扩增液存储腔顶部分别设计有第四密封盖；
所述第四密封盖上安装有第四透气不透液膜，用于扩增液存储腔内的气压平衡和防止气溶胶污染；
所述第四密封盖能够与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。
6.根据权利要求1所述的一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：
所述废液存储腔用于存储核酸提取过程所产生的废液；
所述废液存储腔顶部分别设计有第五密封盖；
所述第五密封盖上安装有第四透气不透液膜，用于废液存储腔内的气压平衡和防止气溶胶污染；
所述第五密封盖能够与动力源连接，以提供微流控芯片内部试剂流动所需的动力。
7.根据权利要求1所述的一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：
所述核酸提取和扩增检测腔经过修饰，用于吸附负电荷核酸并进行扩增检测；
所述修饰为在核酸提取和扩增检测腔涂覆核酸吸附基质，包括聚-β-(1,4)-2-氨基-2-脱氧-D-葡萄糖或聚乙烯亚胺或聚多巴胺或3-氨丙基三乙氧基硅烷或3-氨丙基(二乙氧基)甲基硅烷或3-(2-氨基乙基氨基)丙基三甲氧基硅烷或二乙烯三胺基丙基三甲氧基硅烷或聚苯胺或聚吡咯或多聚赖氨酸或多聚组氨酸或聚亚乙基亚胺或聚烯丙基胺或聚β-(1,4)-2-乙酰氨基-2-脱氧-D-葡萄糖中的一种；
所述涂覆步骤为：
1)采用缓冲液对核酸吸附基质进行溶解，制备获得核酸吸附基质悬浮液；所述缓冲液为MES缓冲液或醋酸-醋酸钠缓冲液，缓冲液浓度为20-100mM，pH＝4-6；
2)将核酸吸附基质悬浮液注入核酸提取和扩增检测腔，20-60℃下静置反应8～24h；
3)用去离子水清洗清洗核酸提取和扩增检测腔，去除未结合的核酸吸附基质；
4)对步骤3)获取的核酸提取和扩增检测腔进行干燥烘干备用。
8.根据权利要求1所述的一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：
使用第一液路切换阀，使得所述样本存储腔和样本进样通道、第一清洗液存储腔和第一清洗液进样通道、第二清洗液存储腔和第二清洗液进样通道、扩增液存储腔和扩增液进样通道分别能够与核酸提取和扩增检测腔进行切换。
所述核酸提取和扩增检测腔使用第二液路切换阀与废液存储腔进行切换。
9.根据权利要求1所述的根据权利要求1所述的一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：
所述第一液路切换阀设计有四条U型通道，分别为第一U型通道、第二U型通道、第三U型通道、第四U型通道；U型通道结构保障液路切换阀旋转时，试剂不发生渗漏现象；
所述第一液路切换阀旋转到第一位置时，第一U型通道与第一密封垫的第一进样通孔和第一出样通孔处在连通，从而实现样本进样通道自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏；
所述第一液路切换阀旋转到第二位置时，第二U型通道与第一密封垫的第二进样通孔和第一出样通孔处在连通状态，从而实现第一清洗液进样通道自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏；
所述第一液路切换阀旋转到第三位置时，第三U型通道与第一密封垫的第三进样通孔和第一出样通孔处在连通状态，从而实现第二清洗液进样通道自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏；
所述第一液路切换阀旋转到第四位置时，第四U型通道与第一密封垫的第四进样通孔和第一出样通孔处在连通状态，从而实现扩增液进样通道自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏；
第一液路切换阀旋转到第五位置时，关闭核酸提取和扩增检测腔前端的检测腔进样通道，从而关闭核酸提取和扩增检测腔前端。
10.根据权利要求1所述的根据权利要求1所述的一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：
所述第二液路切换阀设计有一条U型通道，为第五U型通道；U型通道结构保障液路切换阀旋转时，试剂不发生渗漏现象；
所述第二液路切换阀旋转到第一位置时，第五U型通道与第二密封垫的第五进样通孔和第二出样通孔处在连通或者封闭的状态，从而实现废液排出流路自由切换或者通闭，而不发生任何泄漏；
所述第二液路切换阀旋转到第二位置时，关闭核酸提取和扩增检测腔前端的检测腔出样通道，从而关闭核酸提取和扩增检测腔后端。
11.根据权利要求9所述的一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：
第一液路切换阀、第二液路切换阀上方含有第一压帽和第二压帽；
所述第一液路切换阀和第二液路切换阀的顶端分别设计有第一阀芯孔和第二阀芯孔；
微流控芯片工作时，第一旋转机构、第二旋转机构分别与第一阀芯孔、第二阀芯孔接触；
旋转控制第一液路切换阀或第二液路切换阀时，只需将第一旋转机构或第二旋转机构分别插入第一阀芯孔或第二阀芯孔中，就可以通过外部仪器对所述微流控芯片的流路进行切换或者通闭的控制；
所述第一压帽的底端与第一液路切换阀的连接处安装有第一窄润滑垫，以便于减小第一液路切换阀旋转时的摩擦阻力；
所述第二压帽的底端与第二液路切换阀的连接处安装有第二窄润滑垫，以便于减小第二液路切换阀旋转时的摩擦阻力
所述第一液路切换阀和微流控芯片主体的连接处安装有第一宽润滑垫，以便于减小第一液路切换阀旋转时的摩擦阻力；
所述第二液路切换阀和微流控芯片主体的连接处安装有第二宽润滑垫，以便于减小第二液路切换阀旋转时的摩擦阻力；所述第一窄润滑垫的宽度小于第一宽润滑垫；第二窄润滑垫的宽度小于第二宽润滑垫。
12.根据权利要求9所述的一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：
所述第一液路切换阀和微流控芯片主体的连接处安装有第一密封垫；
所述第一密封垫设计有第一进样通孔、第一出样通孔，第二进样通孔、第一出样通孔，第三进样通孔、第一出样通孔，第四进样通孔、第一出样通孔；
所述第一密封垫和微流控芯片的结合方式为化学胶粘接、激光焊接、镶嵌或者注塑成型中的一种；
所述第二液路切换阀和微流控芯片主体的连接处安装有第二密封垫，第二密封垫设计有第五进样通孔、第二出样通孔；
所述第二密封垫和微流控芯片的结合方式为化学胶粘接、激光焊接、镶嵌或者注塑成型中的一种。
13.根据权利要求12所述的一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：
所述第一液路切换阀、第一窄润滑垫、第一宽润滑垫、第一密封垫位于第一压帽和微流控芯片主体之间，并通过第一螺钉、第二螺钉、第三螺钉和第四螺钉压紧；由于第一压帽的直径大于第一液路切换阀、第一窄润滑垫、第一宽润滑垫、第一密封垫的直径；因此第一液路切换阀能够进行灵活的旋转，操作人员能够通过第一旋转机构对第一液路切换阀进行旋转控制；
第一液路切换阀、第一窄润滑垫、第一宽润滑垫、第一密封垫之间连接紧密；所述第一密封垫处于被压缩状态，保证试剂在流经第一密封垫的进样通孔和出样通孔的时候，不会发生挥发或泄露，且旋转过程中，第一密封垫也不会出现滑落现象；
所述第二液路切换阀、第二窄润滑垫、第二宽润滑垫、第二密封垫位于第二压帽和微流控芯片主体之间，并通过第五螺钉、第六螺钉、第七螺钉和第八螺钉压紧；由于第二压帽的直径大于第二液路切换阀、第二窄润滑垫、第二宽润滑垫、第二密封垫的直径，因此第二液路切换阀也能进行灵活的旋转，操作人员能够通过第二旋转机构对第二液路切换阀进行旋转控制；
第二液路切换阀、第二窄润滑垫、第二宽润滑垫、第二密封垫之间连接紧密；所述第二密封垫处于被压缩状态，保证了试剂在流经第二密封垫的进样通孔和出样通孔的时候，不会发生挥发或泄露；旋转过程中，第二密封垫也不会出现滑落现象。
14.根据权利要求5所述的一种集成液路切换阀的微流控芯片，其特征在于：
所述第一密封垫为弹性高分子材料，包括：聚四氟乙烯、热塑性弹性体或橡胶之一；
所述第一液路切换阀是通用塑料、工程塑料、其他塑料之一；所述通用塑料包括环烯烃类共聚物、聚丙烯、聚乙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、苯乙烯类聚合物、所述工程塑料包括聚酰胺、聚酯树脂、聚碳酸酯、聚氨酯、聚酰亚胺、聚甲基丙烯酸甲酯、所述其他塑料包括聚苯醚、聚甲醛、聚四氟乙烯、聚二甲基硅氧烷；
所述压帽是通用塑料，包括、工程塑料、其他塑料。
15.一种利用权利要求1所述的微流控芯片进行的核酸检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
用于从生物样本中分离DNA和RNA，并直接在核酸提取和扩增检测腔中完成核酸扩增检测；
核酸提取和检测时，第一液路切换阀、第二液路切换阀分别转到的不同位置，首先开启样本注入通道，即导通样本存储腔、样本进样通道、第一进样通孔、第一U型通道、第一出样通孔、检测腔进样通道、核酸提取和扩增检测腔、检测腔出样通道、第五进样通孔、第五U型通道、第二出样通孔、废液排出通道、废液存储腔；然后动力源与样本存储腔的第一密封盖对接，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将样本存储腔中的样本和裂解液的混合转移进入核酸提取和扩增检测腔，随后在核酸提取和扩增检测腔内完成核酸吸附提取过程；
通过旋转第一液路切换阀，开启第一清洗液注入通道，即导通第一清洗液存储腔、第一清洗液进样通道、第二进样通孔、第二U型通道、第一出样通孔、检测腔进样通道、核酸提取和扩增检测腔、检测腔出样通道、第五进样通孔、第五U型通道、第二出样通孔、废液排出通道、废液存储腔。然后动力源与第一清洗液存储腔的第二密封盖对接，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将第一清洗液存储腔中的第一清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔，随后清洗核酸提取和扩增检测腔内的杂质；
通过旋转第一液路切换阀，开启第二清洗液注入通道，即导通第二清洗液存储腔、第二清洗液进样通道、第三进样通孔、第三U型通道、第一出样通孔、检测腔进样通道、核酸提取和扩增检测腔、检测腔出样通道、第五进样通孔、第五U型通道、第二出样通孔、废液排出通道、废液存储腔，然后动力源与第二清洗液存储腔的第三密封盖对接，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将第二清洗液存储腔中的第二清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔，随后再次清洗核酸提取和扩增检测腔内的杂质；
通过旋转第一液路切换阀，开启扩增液注入通道，即导通扩增液存储腔、扩增液进样通道、第四进样通孔、第四U型通道、第一出样通孔、检测腔进样通道、核酸提取和扩增检测腔、检测腔出样通道、第五进样通孔、第五U型通道、第二出样通孔、废液排出通道、废液存储腔。然后动力源与扩增液存储腔的第四密封盖对接，进而控制微流控芯片内的试剂流动，即将扩增液存储腔中的扩增液转移进入核酸提取和扩增检测腔，为进行核酸扩增检测实验做好准备；
通过旋转第一液路切换阀和第二液路切换阀，关闭核酸提取和扩增检测腔两端的检测腔进样通道和检测腔出样通道，随后进行核酸扩增检测实验。
16.一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法，包括如下步骤：
步骤1)、取临床样本加入一定体积的悬浮液重悬拭子样本；
步骤2)、取悬浮样本加入一定体积的裂解液，随后加热裂解释放核酸；
步骤3)、样本注入：取一定体积的样本和裂解液混合液注入样本存储腔，第一旋转机构、第一旋转机构分别与第一液路切换阀、第二液路切换阀连接，开启第一液路切换阀和第二液路切换阀，使样本进样通道保持开启状态，使样本存储腔中的样本和裂解液混合液注入核酸提取和扩增检测腔；
步骤4)、核酸吸附：使核酸提取和扩增检测腔两端的检测腔进样通道和检测腔出样通道关断，使核酸提取和扩增检测腔吸附核酸10分钟；
步骤5)、废液转移步骤：使吸附废液转移通道保持开启状态，将核酸提取和扩增检测腔中的吸附废液转移进入废液腔；
步骤6)、核酸提取和扩增检测腔清洗步骤1：使第一清洗液注入通道保持开启状态，即将第一清洗液存储腔中的第一清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔，以完成杂质清洗步骤；
步骤7)、核酸提取和扩增检测腔清洗步骤2：使第一清洗液注入通道保持开启状态，即将第二清洗液存储腔中的第二清洗液转移进入核酸提取和扩增检测腔，以完成杂质清洗步骤2；
步骤8)、转移扩增液：使扩增液注入通道保持开启状态，将扩增液存储腔中的扩增液转移进入核酸提取和扩增检测腔，以完成扩增前的试剂准备工作；
步骤9)、扩增反应：使核酸提取和扩增检测腔两端的检测腔进样通道和检测腔出样通道关断，接着启动生降温过程，并直接采用检测器对核酸提取和扩增检测腔中反应液进行检测。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010629977.5A CN111760601B (zh) | 2020-07-03 | 2020-07-03 | 一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202010629977.5A CN111760601B (zh) | 2020-07-03 | 2020-07-03 | 一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN111760601A true CN111760601A (zh) | 2020-10-13 |
| CN111760601B CN111760601B (zh) | 2022-04-22 |
Family
ID=72723477
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202010629977.5A Active CN111760601B (zh) | 2020-07-03 | 2020-07-03 | 一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN111760601B (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113117768A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-16 | 四川微康朴澜医疗科技有限责任公司 | 一种微流控芯片流道切换与试剂切换的集成 |
| CN113122613A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-16 | 四川微康朴澜医疗科技有限责任公司 | 一种全封闭式荧光定量pcr微流控检测芯片 |
| CN113117769A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-16 | 四川微康朴澜医疗科技有限责任公司 | 一种在微流控芯片同一流道使用多种试剂的试剂切换阀 |
| CN113684118A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-11-23 | 浙江大学 | 一种集成核酸分析芯片 |
| CN113736643A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-12-03 | 吉特吉生物技术(苏州)有限公司 | 一种核酸扩增检测微流控芯片 |
| DE102021208823A1 (de) | 2021-08-12 | 2023-02-16 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Mikrofluidische Vorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung |
| CN115895869A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-04-04 | 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 |
| WO2023087280A1 (zh) * | 2021-11-19 | 2023-05-25 | 深圳华大生命科学研究院 | 微流控装置及其使用方法 |
Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030054376A1 (en) * | 1997-07-07 | 2003-03-20 | Mullis Kary Banks | Dual bead assays using cleavable spacers and/or ligation to improve specificity and sensitivity including related methods and apparatus |
| US20050053952A1 (en) * | 2002-10-02 | 2005-03-10 | California Institute Of Technology | Microfluidic nucleic acid analysis |
| EP1664799A2 (en) * | 2003-08-21 | 2006-06-07 | The Secretary of State for Defence DSTL | Apparatus for processing a fluid sample |
| US20060216812A1 (en) * | 2004-03-18 | 2006-09-28 | Jun Okada | Nucleic acid detection cassette and nucleic acid detection device |
| US20080035576A1 (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-14 | Yokogawa Electric Corporation | Chemical treatment cartridge and method of using same |
| CN107557269A (zh) * | 2013-02-26 | 2018-01-09 | 伊鲁米那股份有限公司 | 凝胶模式化的表面 |
| CN107965614A (zh) * | 2013-07-29 | 2018-04-27 | 阿特莱斯遗传学有限公司 | 减压阀门和阀门系统 |
| CN108535239A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-09-14 | 上海艾瑞德生物科技有限公司 | 基于微液滴的微流控芯片和检测系统 |
| CN109126920A (zh) * | 2017-06-28 | 2019-01-04 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 流体输送装置 |
| KR20190022422A (ko) * | 2018-11-26 | 2019-03-06 | 경희대학교 산학협력단 | 시료 분석용 칩, 이를 포함하는 시료 분석용 디바이스, 그리고 시료 분석용 칩에 장착되는 카트리지 |
| CN109536366A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-03-29 | 合肥中科易康达生物医学有限公司 | 一种基于改性毛细管的核酸检测微流控芯片及核酸检测系统 |
| CN109790506A (zh) * | 2016-07-28 | 2019-05-21 | 拜奥法尔诊断有限责任公司 | 独立核酸处理 |
| CN110616143A (zh) * | 2018-06-28 | 2019-12-27 | 北京中科生仪科技有限公司 | 一种用于核酸快速检测的微流控芯片及其使用方法 |
| CN110872551A (zh) * | 2018-08-31 | 2020-03-10 | 希森美康株式会社 | 核酸检测装置及核酸检测方法 |
| CN110885749A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-17 | 西人马联合测控（泉州）科技有限公司 | 病毒检测系统及其微流控芯片 |
| CN111073810A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-28 | 深圳市华迈生物医疗科技有限公司 | 集成核酸提取、扩增和检测的微流控芯片、系统及方法 |
| CN111304077A (zh) * | 2020-03-03 | 2020-06-19 | 广东工业大学 | 一种用于核酸提取的集成微流控芯片及其提取方法 |
-
2020
- 2020-07-03 CN CN202010629977.5A patent/CN111760601B/zh active Active
Patent Citations (17)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20030054376A1 (en) * | 1997-07-07 | 2003-03-20 | Mullis Kary Banks | Dual bead assays using cleavable spacers and/or ligation to improve specificity and sensitivity including related methods and apparatus |
| US20050053952A1 (en) * | 2002-10-02 | 2005-03-10 | California Institute Of Technology | Microfluidic nucleic acid analysis |
| EP1664799A2 (en) * | 2003-08-21 | 2006-06-07 | The Secretary of State for Defence DSTL | Apparatus for processing a fluid sample |
| US20060216812A1 (en) * | 2004-03-18 | 2006-09-28 | Jun Okada | Nucleic acid detection cassette and nucleic acid detection device |
| US20080035576A1 (en) * | 2006-08-11 | 2008-02-14 | Yokogawa Electric Corporation | Chemical treatment cartridge and method of using same |
| CN107557269A (zh) * | 2013-02-26 | 2018-01-09 | 伊鲁米那股份有限公司 | 凝胶模式化的表面 |
| CN107965614A (zh) * | 2013-07-29 | 2018-04-27 | 阿特莱斯遗传学有限公司 | 减压阀门和阀门系统 |
| CN109790506A (zh) * | 2016-07-28 | 2019-05-21 | 拜奥法尔诊断有限责任公司 | 独立核酸处理 |
| CN109126920A (zh) * | 2017-06-28 | 2019-01-04 | 台湾积体电路制造股份有限公司 | 流体输送装置 |
| CN108535239A (zh) * | 2018-03-28 | 2018-09-14 | 上海艾瑞德生物科技有限公司 | 基于微液滴的微流控芯片和检测系统 |
| CN110616143A (zh) * | 2018-06-28 | 2019-12-27 | 北京中科生仪科技有限公司 | 一种用于核酸快速检测的微流控芯片及其使用方法 |
| CN110872551A (zh) * | 2018-08-31 | 2020-03-10 | 希森美康株式会社 | 核酸检测装置及核酸检测方法 |
| KR20190022422A (ko) * | 2018-11-26 | 2019-03-06 | 경희대학교 산학협력단 | 시료 분석용 칩, 이를 포함하는 시료 분석용 디바이스, 그리고 시료 분석용 칩에 장착되는 카트리지 |
| CN109536366A (zh) * | 2018-11-29 | 2019-03-29 | 合肥中科易康达生物医学有限公司 | 一种基于改性毛细管的核酸检测微流控芯片及核酸检测系统 |
| CN110885749A (zh) * | 2019-12-09 | 2020-03-17 | 西人马联合测控（泉州）科技有限公司 | 病毒检测系统及其微流控芯片 |
| CN111073810A (zh) * | 2019-12-20 | 2020-04-28 | 深圳市华迈生物医疗科技有限公司 | 集成核酸提取、扩增和检测的微流控芯片、系统及方法 |
| CN111304077A (zh) * | 2020-03-03 | 2020-06-19 | 广东工业大学 | 一种用于核酸提取的集成微流控芯片及其提取方法 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 姚梦迪等: "基于微流控芯片的核酸检测技术", 《生命科学仪器》 * |
| 王可可等: "基于微流控芯片的荧光定量PCR法快速检测乙肝病毒核酸", 《分析科学学报》 * |
| 赵士明等: "微流体驱动与控制系统的研究进展", 《制造技术与机床》 * |
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN113117768A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-16 | 四川微康朴澜医疗科技有限责任公司 | 一种微流控芯片流道切换与试剂切换的集成 |
| CN113122613A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-16 | 四川微康朴澜医疗科技有限责任公司 | 一种全封闭式荧光定量pcr微流控检测芯片 |
| CN113117769A (zh) * | 2021-04-09 | 2021-07-16 | 四川微康朴澜医疗科技有限责任公司 | 一种在微流控芯片同一流道使用多种试剂的试剂切换阀 |
| CN113122613B (zh) * | 2021-04-09 | 2023-06-09 | 四川微康朴澜医疗科技有限责任公司 | 一种全封闭式荧光定量pcr微流控检测芯片 |
| CN113684118A (zh) * | 2021-07-14 | 2021-11-23 | 浙江大学 | 一种集成核酸分析芯片 |
| CN113684118B (zh) * | 2021-07-14 | 2024-05-28 | 浙江大学 | 一种集成核酸分析芯片 |
| DE102021208823A1 (de) | 2021-08-12 | 2023-02-16 | Robert Bosch Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Mikrofluidische Vorrichtung, Verfahren zum Herstellen einer mikrofluidischen Vorrichtung und Verfahren zum Betreiben einer mikrofluidischen Vorrichtung |
| CN113736643A (zh) * | 2021-09-23 | 2021-12-03 | 吉特吉生物技术(苏州)有限公司 | 一种核酸扩增检测微流控芯片 |
| WO2023087280A1 (zh) * | 2021-11-19 | 2023-05-25 | 深圳华大生命科学研究院 | 微流控装置及其使用方法 |
| CN115895869A (zh) * | 2022-11-23 | 2023-04-04 | 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 |
| 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 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN111760601B (zh) | 2022-04-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN111760601B (zh) | 一种集成液路切换阀的微流控芯片及核酸检测方法 | |
| US20210322980A1 (en) | Whole-process biological detection device | |
| AU2014298183B2 (en) | A fluidic cartridge and method for processing a liquid sample | |
| CN108300640B (zh) | 一种用于核酸自动化提取和检测的微流控芯片 | |
| CN111909835A (zh) | 一种封闭式微流控核酸检测卡盒 | |
| JP2006508343A (ja) | 流体試料を処理するための装置 | |
| CN110614125B (zh) | 一种全血核酸检测的微流控芯片 | |
| WO2022174471A1 (zh) | 一种全集成病原体核酸检测微流控芯片 | |
| CN112934285A (zh) | 一种全自动全封闭式荧光定量pcr微流控诊断芯片 | |
| CN111621417B (zh) | 一种用于生物样本处理的微流控芯片及其使用方法 | |
| CN112871230A (zh) | 一种核酸扩增用的立式微流控芯片 | |
| CN112812959A (zh) | 一种核酸提取扩增检测一体化装置 | |
| CN115678771B (zh) | 一种多通道分子诊断的微流控芯片 | |
| US20150361387A1 (en) | Biochemical cartridge, and biochemical cartridge and cartridge holder set | |
| CN112980650A (zh) | 一种核酸提取用的立式微流控芯片及方法 | |
| US20160001284A1 (en) | Fluidic Interfacing System and Assembly | |
| CN112844505A (zh) | 一种用于核酸提取扩增的立式微流控芯片及方法 | |
| CN113174323A (zh) | 一种微流控pcr芯片及pcr检测方法 | |
| CN217499275U (zh) | 一种全封闭核酸检测芯片 | |
| CN115400806A (zh) | 一体化核酸提取微流控芯片盒和核酸提取及检测方法 | |
| CN113717827B (zh) | 一种全集成核酸检测微流控芯片及使用方法 | |
| CN212426057U (zh) | 一种用于生物样本处理的微流控芯片 | |
| CN214599114U (zh) | 一种核酸扩增用的立式微流控芯片 | |
| CN112574871A (zh) | 一种集成试剂切换阀的一体化微流控核酸检测卡盒 | |
| CN218890576U (zh) | 一体化核酸提取微流控芯片盒 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| TR01 | Transfer of patent right | ||
| TR01 | Transfer of patent right |
Effective date of registration: 20240108 Address after: 230031 Shushan Lake Road, Shushan District, Hefei, Anhui 350 Patentee after: HEFEI INSTITUTES OF PHYSICAL SCIENCE, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Patentee after: Anhui Zhongke Yikangda Biotechnology Co.,Ltd. Address before: 230031 No. 350 Lake Road, Hefei, Anhui, Shushan Patentee before: HEFEI INSTITUTES OF PHYSICAL SCIENCE, CHINESE ACADEMY OF SCIENCES Patentee before: HEFEI ZHONGKE YIKANGDA BIOMEDICAL Co.,Ltd. |