CN113145185A - 一种模块化的微流控核酸检测芯片及系统 - Google Patents

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Abstract

本公开的模块化微流控核酸检测芯片及其系统，包括：接口模块，提取模块，储液模块，分配模块，扩增与检测模块和液路层；其中，所述液路层设置在所述微流控核酸检测芯片的最底层，所述接口模块、提取模块、储液模块、分配模块、扩增与检测模块组合以可拆卸的方式安装在所述液路层的上方，通过所述液路层的微流控液路相连。采用模块化设计和预置不同引物的多通道设计，能够根据样本或所需扩增方式更换合适模块，芯片拓展性强，对单一微生物和混合微生物感染均有检测能力，解决了可根据检测目标的不同灵活变化样本处理和检测方式的多目标自动化核酸提取扩增微流控芯片设计应用技术问题。

Description

一种模块化的微流控核酸检测芯片及系统
技术领域
本公开属于生物分离分析纯化和基因领域，特别是涉及到一种模块化的微 流控核酸检测芯片及系统。
背景技术
目前人类面临的许多环境问题、食品安全问题、疾病问题等都与微生物有 关。同时上述问题往往不是由单一微生物引起，而是由于多种主要微生物共同 作用。以呼吸道感染为例，它可能由多种病毒、细菌以及Q热立克次氏体、肺 炎支原体、肺炎衣原体等引起。由于过去临床缺乏快速准确诊断手段，往往使 用“对症”治疗。另外，由于呼吸道感染多为混合感染，很多病原体引起的临 床症状相似，临床上可能出现误诊或未能完全检出主要致病微生物的情况，这 会导致治疗手段往往只能对某种致病微生物有效，最终使得治疗效果较差、疗 程长、疾病反复等情况发生。因此针对未知样本的混合微生物丰度检测和种类 识别意义重大。
核酸检测是微生物检测的常用方法之一，然而核酸检测流程繁琐，对实验 人员的操作要求较高。
为了满足快速、便捷的核酸检测需求，一体化、自动化核酸提取与检测设 备相关研究得到快速发展，特别是以微流控芯片的核酸提取与检测技术为基础 的设备，在小型化和自动化方面，目前已经产生了许多成熟的应用设备。然而 当前大多设备仍需要依赖于实验室背景，对不同样本的前处理和不同的扩增检 测需求往往要使用不同的仪器和芯片，对复杂的混合微生物检测通量不足，难 以满足对复杂样本(如血清、动物细胞、植物样本、生物组织等)和不同检测 方式(如q-PCR、LAMP等)的需求。
由于特异性检测需求，等温扩增技术(如LAMP、RPA等)虽然具有温控 条件简单、检测灵敏度高等优势，但特异性不足，假阳性情况较多，因此也有 将等温扩增仅作为信号放大手段，下游衔接特异性更高的检测方式(如 CRISPR等)来提高检测特异性。
现有技术中已实现一体化、自动化的微流控核酸提取与扩增检测系统，例 如，由北京化工大学邱宪波等人提出的一体化核酸提取与扩增检测系统 (CN201710163203.6)，如图1和图2所示，核酸样本前处理在检测芯片35提 取腔内进行，裂解试剂和洗涤试剂通过真空泵负压抽至37废液腔，洗脱液将 核酸从磁珠上洗脱后使用真空泵负压将洗脱液转移至36扩增管内，将磁珠转 移至35提取腔后使用石蜡油封闭36扩增管上部，最后进行扩增。该系统检测 芯片设计简单，能够通过配套系统实现核酸样本前处理和扩增检测自动化流程。
由安徽易康达光电科技有限公司刘勇等人提出的一种多功能的集成化微流 控核酸分析芯片及制备和分析方法(CN201510672404.X)。如图3所示，该芯 片由9裂解区、10纯化区、13、14扩增反应区等功能区组成，经前处理的核 酸样本与扩增试剂反应后转移入扩增检测区进行扩增检测。
但是上述专利技术主要存在以下几个问题：1、芯片功能固化，拓展性不 足，只能应对某一特定种类样本的核酸提取与检测，不能满足对复杂检测条件 的需求；2、检测通量不足，虽然能实现一体化核酸提取与检测，但每次实验 流程后仅能对单一基因进行检测，不能满足对多基因并行检测的需求；3、不 具备将扩增后样本输出至下游进行进一步检测的能力。
发明内容
有鉴于此，本公开提出了一种模块化的微流控核酸检测芯片及系统，采用模 块化设计和预置不同引物的多通道并行检测，能够根据样本或所需扩增方式更 换合适模块，芯片拓展性强，对单一微生物和混合微生物感染均有检测能力，解 决了可根据检测目标的不同灵活变化样本处理和检测方式的多目标自动化核酸 提取扩增微流控芯片设计应用技术问题。
根据本公开的一方面，本公开提出了一种模块化的微流控核酸检测芯片，所 述微流控核酸检测芯片包括：接口模块，提取模块，储液模块，分配模块，扩增 与检测模块和液路层；其中，所述液路层设置在所述微流控核酸检测芯片的最底 层，所述接口模块、提取模块、储液模块、分配模块、扩增与检测模块组合以可 拆卸的方式安装在所述液路层的上方，通过所述液路层的微流控液路相连。
在一种可能的实现方式中，所述接口模块包括进样口和出样口，用于初始生 物样本的进样和核酸扩增产物的提取；
所述提取模块包括裂解池、纯化池、定量池和废液池，用于处理待检测初始 核酸样本得到用于扩增检测的纯化核酸，存储样本纯化过程中产生的废液；
所述储液模块包括多个串联的扩增缓冲液暂存池，用于存储扩增缓冲液；
所述分配模块包括混匀池，用于将所述扩增缓冲液和所述纯化核酸均匀混 合得到核酸样本，并将所述核酸样本定量分配至所述扩增与检测模块的每个核 酸扩增检测池中；
所述扩增与检测模块包括多个核酸扩增检测池，用于预置待检测核酸的扩 增引物，将所述扩增引物和所述核酸样本均匀混合后进行核酸扩增与检测。
在一中可能的实现方式中，所述提取模块的裂解池通过所述微流控液路分 别与所述接口模块的进样口和所述提取模块的纯化池相连接，所述提取模块的 纯化池通过所述微流控液路与所述提取模块的废液池和所述提取模块的定量池 连接，所述提取模块的定量池通过所述微流控液路与所述分配模块的混匀池连 接；所述分配模块的混匀池通过所述微流控液路分别与所述储液模块的扩增缓 冲液暂存池和所述扩增与检测模块的核酸扩增检测池连接，所述核酸扩增检测 池通过所述微流控液路与所述接口模块的出样口连接。
在一中可能的实现方式中，所述提取模块还包括裂解池气动阀接口、纯化池 气动阀接口、废液池气动阀接口和裂解池试剂加样口；
其中，所述裂解池，用于通过所述裂解池试剂加样口接收注入裂解缓冲液， 对经所述微流控液路输入的所述待检测初始生物样本进行裂解处理，释放核酸， 将处理后得到的核酸样本经所述微流控液路输送到所述纯化池中；
所述纯化池，用于通过所述纯化池气动阀接口注入吸附缓冲液对所述裂解 处理后的核酸样本进行纯化处理得到用于扩增检测的纯化核酸，将纯化过程中 产生的废液通过所述废液池气动阀接口和所述微流控液路输送到所述废液池进 行存储；
所述定量池，用于接收从纯化池注入的纯化核酸样本，将纯化核酸样本通过 所述定量池气动阀接口和所述微流控液路定量输入所述分配模块的混匀池中；
在一中可能的实现方式中，所述提取模块还包括温控装置和磁吸装置；
所述温控装置，用于控制所述扩增与检测模块的升温、变温、核酸样本的扩 增；
所述磁吸装置，用于控制预置在所述纯化池中的磁珠往复运动。
根据本公开的另一方面，本公开提出了一种模块化的微流控核酸检测系统， 所述系统包括：微流控核酸检测芯片，储液与加样模块，气动阀模块和芯片夹具 模块；
所述储液与加样模块包括试剂暂存区和十通阀，所述试剂暂存区用于存储 微流控核酸检测试剂，通过所述十通阀将所述微流控核酸检测试剂注入到所述 微流控核酸检测芯片的不同腔室；
所述芯片夹具模块包括芯片夹具和芯片气动阀接口，所述芯片气动阀接口 与所述微流控核酸检测芯片的气动阀接口相连接，通过所述芯片夹具固定所述 微流控核酸检测芯片；
所述气动阀模块包括气动阀和气泵，所述气动阀通过所述芯片夹具模块的 芯片气动阀接口与所述微流控核酸检测芯片的微流控液路相连接，所述气泵用 于将核酸样本转移到微流控核酸检测芯片不同的腔室内。
在一中可能的实现方式中，所述芯片夹具模块还包括：芯片夹具外接进样口， 加热模块、磁吸模块，所述芯片夹具外接进样口、加热模块和磁吸模块分别与所 述微流控核酸检测芯片的进样口、温控装置和磁吸装置对应连接。
本公开的模块化微流控核酸检测芯片，包括：接口模块，提取模块，储液模 块，分配模块，扩增与检测模块和液路层；其中，所述液路层设置在所述微流控 核酸检测芯片的最底层，所述接口模块、提取模块、储液模块、分配模块、扩增 与检测模块组合以可拆卸的方式安装在所述液路层的上方，通过所述液路层的 微流控液路相连。采用模块化设计和预置不同引物的多通道设计，能够根据样本 或所需扩增方式更换合适模块，芯片拓展性强，对单一微生物和混合微生物感染 均有检测能力，解决了可根据检测目标的不同灵活变化样本处理和检测方式的 多目标自动化核酸提取扩增微流控芯片设计应用技术问题。
根据下面参考附图对示例性实施例的详细说明，本公开的其它特征及方面 将变得清楚。
附图说明
包含在说明书中并且构成说明书的一部分的附图与说明书一起示出了本公 开的示例性实施例、特征和方面，并且用于解释本公开的原理。
图1示出了现有技术中一体化核酸提取与扩增检测系统示意图；
图2示出了现有技术中一体化核酸提取与扩增检测芯片示意图；
图3示出了现有技术中一种多功能集成化微流控核酸分析系统示意图；
图4示出了根据本公开一实施例的模块化的微流控核酸检测芯片的模块示 意图；
图5示出了根据本公开一实施例的模块化的微流控核酸检测芯片的结构示 意图；
图6示出了根据本公开一实施例的模块化的微流控核酸检测系统的结构示 意图。
具体实施方式
以下将参考附图详细说明本公开的各种示例性实施例、特征和方面。附图中 相同的附图标记表示功能相同或相似的元件。尽管在附图中示出了实施例的各 种方面，但是除非特别指出，不必按比例绘制附图。
在这里专用的词“示例性”意为“用作例子、实施例或说明性”。这里作为“示 例性”所说明的任何实施例不必解释为优于或好于其它实施例。
另外，为了更好的说明本公开，在下文的具体实施方式中给出了众多的具体 细节。本领域技术人员应当理解，没有某些具体细节，本公开同样可以实施。在 一些实例中，对于本领域技术人员熟知的方法、手段、元件和电路未作详细描述， 以便于凸显本公开的主旨。
图4示出了根据本公开一实施例的模块化的微流控核酸检测芯片的模块示 意图，该微流控核酸检测芯片的各功能区采用模块化设计(如图4所示)，能够根 据使用需求更换模块配件，以适应各类样本和反应条件(如q-PCR，LAMP等)。
如图4所示，该微流控核酸检测芯片可以包括：接口模块23，提取模块24， 储液模块25，分配模块26，扩增与检测模块27和液路层28；其中，液路层28设置 在微流控核酸检测芯片的最底层，接口模块23、提取模块24、储液模块25、分配 模块26、扩增与检测模块27组合以可拆卸的方式安装在液路层28的上方，通过液 路层28的微流控液路相连。
其中，微流控液路是各个功能模块之间液路传输的管道。微流控核酸检测芯 片可以使用PC、PS、PMMA等聚合物材料制备，可以使用注塑一体化成型或机 械加工的方式直接加工成型。微流控核酸检测芯片的各个功能模块可以根据待 处理样本和所需扩增条件不同灵活替换。
接口模块23，提取模块24，储液模块25，分配模块26，扩增与检测模块27根 据其在微流控核酸检测芯片上的位置组合在液路层28上，且上述不同的功能模 块可以通过螺钉或螺栓固定在一起，当然也可以使用热键合等任意能实现键合 连接的方式组合在一起，在此不作具体限定。
不同微流控核酸检测芯片层、微流控核酸检测芯片层与模块之间使用密封 圈、热键合、压敏胶、紫外光胶键合等方式进行密封，在此也不做限定。
图5示出了根据本公开一实施例的模块化的微流控核酸检测芯片的结构示 意图。
如图5所示，微流控核酸检测芯片的主功能区主要可以包括进样口1，裂解池 2，气动阀接口3(如图5所示的3-1～3-5)，温控装置4，纯化池5，磁吸装置6，试 剂加样口7(如图5所示的7-1～7-4)，废液池8，定量池13(如图5所示的13-1和13- 2)扩增缓冲液暂存池9，混匀池10，扩增检测池11，出样口12。
其中，接口模块23包括进样口1和出样口12，可以用于初始生物样本的进样 和核酸扩增产物的提取。
提取模块24可以包括裂解池2、纯化池5、定量池13(如图5所示的13-1和13- 2)和废液池8，用于处理待检测初始核酸样本得到用于扩增检测的纯化核酸，存 储待检测初始核酸样本纯化过程中产生的废液。例如，提取模块可以将核酸从生 物样本中释放出来，使用各种方式固定核酸(磁珠法或滤膜法)，通过洗涤和洗 脱步骤得到可用于扩增检测的纯化核酸。
在一示例中，如图4和图5所示，提取模块23还可以包括裂解池气动阀接口3- 1，纯化池气动阀接口3-2，废液池气动阀接口3-3，定量池气动阀接口3-5和裂解 池试剂加样口7-1，温控装置4和磁吸装置6；其中，裂解池2可以用于通过裂解池 试剂加样口7-1接收注入裂解缓冲液，对经微流控液路输入的待检测初始核酸样 本进行裂解处理，将裂解处理的核酸样本经微流控液路输送到纯化池5中；纯化 池5可以通过纯化池试剂加样口7-2注入吸附缓冲液对裂解处理后的核酸样本进 行纯化处理得到用于扩增检测的纯化核酸，将纯化过程中产生的废液通过微流 控液路输送到废液池8进行存储；定量池13可以用于储存经纯化处理后的核酸样 本并通过微流控液路输送到混匀腔10进行储存。温控装置4用于控制扩增与检测 模块27的升温、变温、核酸样本的扩增；磁吸装置6用于控制预置在纯化池5中的 磁珠往复运动。
储液模块25包括多个串联的扩增缓冲液暂存池9，用于存储扩增缓冲液。如 图5所示，储液模块25还可以包括扩增缓冲液加样口7-3，用来注入不同的扩增缓 冲液。
分配模块26包括混匀池10，用于将扩增缓冲液和所述纯化核酸均匀混合得 到核酸样本，并将核酸样本定量分配至扩增与检测模块26的每个核酸扩增检测 池11中。其中，分配模块26处于扩增与检测模块27前，与十通阀配合将与扩增缓 冲液均匀混合的核酸样本定量分配至每个核酸扩增检测池11(扩增腔室)中。
扩增与检测模块27可以包括多个核酸扩增检测池11，用于预置待检测基因 的扩增引物，将扩增引物和所述核酸样本均匀混合后进行核酸扩增与检测。其中， 扩增引物可根据待检测样本的需要制成干粉预置于核酸扩增检测池中，不同核 酸扩增检测池中的扩增引物可以相同，也可以不同，实现对相同或不同核酸样本 的高通量检测，对单一微生物和混合微生物感染均有检测能力。
在一示例中，如图5所示，提取模块23的裂解池2通过微流控液路分别与接口 模块22的进样口1和提取模块23的纯化池5相连接，提取模块23的纯化池5通过微 流控液路与提取模块23的废液池8和定量池13相连，提取模块23的定量池13通过 微流控液路分别与纯化池5和分配模块26的混匀池10连接；分配模块26的混匀池 10通过微流控液路分别与储液模块25的扩增缓冲液暂存池9和扩增与检测模块 27的核酸扩增检测池11连接，核酸扩增检测池11通过微流控液路与出样口12连 接。通过液路层28的微流控液路能够将接口模块23，提取模块24，储液模块25， 分配模块26，扩增与检测模块27连接起来，实现核酸样本的注入、检测、裂解和 扩增。
通过液路层设置在所述微流控核酸检测芯片的最底层，所述接口模块、提取 模块、储液模块、分配模块、扩增与检测模块组合以可拆卸的方式安装在所述液 路层的上方，通过所述液路层的微流控液路相连。采用模块化设计和预置不同引 物的高通量检测，能够根据样本或所需扩增方式更换合适模块，芯片拓展性强， 对单一微生物和混合微生物感染均有检测能力，解决可根据检测目标的不同灵 活变化样本处理和检测方式的多目标自动化核酸提取扩增微流控芯片设计应用 技术问题。能够在同一块微流控核酸检测芯片完成核酸样品裂解、核酸提取、多 目标扩增、扩增产物可向下游输出进一步检测。
为了实现核酸提取纯化、多靶向扩增和结果检测一体化，设计一种片上核酸 提取、检测系统，该检测系统包括微流控芯和外部设备。
图6示出了根据本公开一实施例的模块化的微流控核酸检测系统的结构示 意图，该检测系统具有支持微流控核酸检测芯片完成样品裂解、核酸提取、多 目标扩增、扩增产物向下游输出的功能。
如图6所示，该检测系统包括：上述的微流控核酸检测芯片，储液与加样模 块，气动阀模块和芯片夹具模块。
储液与加样模块包括试剂暂存区15和十通阀16，试剂暂存区15用于存储微 流控核酸检测试剂，通过十通阀16将微流控核酸检测试剂注入到微流控核酸检 测芯片的不同腔室。其中，试剂暂存区15中存放试验中除核酸样本和引物干粉外 的所有微流控核酸检测试剂，例如洗涤液、洗脱液、扩增缓冲液等，在此不作限 定。十通阀16通过注气和吸取操作控制微流控核酸检测试剂在微流控液路内转 移，例如可以通过十通阀16切换通路进行试剂添加，一种试剂添加过后通过注气 将残余试剂排空至废液池8，排空后在进行另一种试剂的添加等。十通阀16还可 以根据需要采用其它多通路进样方法，在此不作限定。
芯片夹具模块包括芯片夹具18和芯片气动阀接口21，芯片气动阀接口21与 微流控核酸检测芯片的气动阀接口3(如图5所示的3-1～3-5)相连接，通过芯片 夹具18固定微流控核酸检测芯片。
其中，芯片夹具18通过密封圈与微流控核酸检测芯片的各接口贴合连接固 定微流控核酸检测芯片，密封圈之外设置有外置接口，方便微流控核酸检测芯片 插接更换。储液与加样模块，气动阀模块可以通过微流控液路(管路)连接芯片 夹具18上的外置接口。芯片夹具18在实验过程中可以提供微流控核酸检测芯片 固定、微流控核酸检测芯片与检测系统连接的必要实验条件(如加热、震荡和磁 吸等)。
气动阀模块包括气动阀14和气泵(图中未示出)，气动阀14通过芯片夹具模 块的芯片气动阀接口21与微流控核酸检测芯片的微流控液路相连接，气泵用于 将核酸样本转移到微流控核酸检测芯片不同的腔室内。其中气动阀14打开时与 之相连的微流控检测芯片的微流控液路与大气连通，微流控液路打开，关闭时与 之相连的微流控检测芯片的微流控液路关闭，气泵可实现核酸样本在芯片各功 能池之间进行转移。例如通过控制气动阀14的开、闭控制各通道的液体流通情况， 再通过十通阀16定量加样、注气、吸样与气动模块的气泵协同控制核酸样本在各 功能池间的转移。同时，气动阀模块实现的气动进样方式解决了模块化组合条件 下带来的液体体系驱动可能的死体积大问题。当然，气泵和气动阀组合也可采用 其他等效气路控制方法，在此不做限定。
在一示例中，芯片夹具模块还包括芯片夹具外接进样口19，加热模块20、磁 吸模块22，芯片夹具外接进样口19、加热模块20和磁吸模块22分别与微流控核酸 检测芯片的进样口1、温控装置4和磁吸装置6对应连接。在实验过程中除微流控 核酸检测芯片的进样口1和出样口12需要接管外，其余微流控液路(管路)均集 成在芯片夹具18上，芯片夹具18与芯片气动阀接口21之间间设置有滤芯，防止气 溶胶污染。
微流控核酸检测芯片与检测系统之间通过储液与加样模块的十通阀16、气 动阀模块的气动阀14、试剂加样口7(如图5所示的7-1～7-4)、芯片夹具模块的芯 片气动阀接口21通过微流控液路进行连接，以实现核酸样本的注入、裂解、纯化、 扩增、检测等功能。
应用示例
下面以动物样本为例，对采用上述的模块化微流控核酸检测芯片与系统进 行核酸提取与扩增检测过程进行说明。
通过芯片夹具模块的电机控制芯片夹具18下压，固定微流控核酸检测芯片， 将微流控核酸检测芯片装载入微流控核酸检测系统内，如图7所示，关闭所有 的气动阀接口3。如图5所示，打开提取模块24的裂解池2处的气动阀接口3- 1，控制十通阀16将裂解缓冲液从样本加样口7-1注入到裂解池2内，并通过外 置进样装置将待检测核酸样本从进样口1注入裂解池2，关闭裂解池2处的气动 阀接口3-1，控制温控装置4升温，启动震荡电机17，促进待检测核酸样本裂 解。
打开裂解池2处的气动阀接口3-1和纯化池5处气动阀接口3-2，控制气动 阀14的气泵将裂解产物注入纯化池5，关闭裂解池2处的气动阀接口3-1，控制 十通阀16通过试剂加样口7-2往纯化池5加入吸附缓冲液(磁珠已提前预置在 5纯化池中)，打开磁吸装置6控制磁珠往复运动吸附核酸，打开废液池8处气 动阀接口3-3，气动阀14的气泵将废液转移至废液池8中。
关闭废液池8处气动阀接口3-3，控制十通阀15通过试剂加样口7-2往纯 化池5分次注入不同洗涤缓冲液(洗涤缓冲液A、B、C)洗涤磁珠。洗涤缓冲 液A注入后，磁吸装置6控制磁珠在洗涤缓冲液A中往复运动，打开废液池8 处气动阀接口3-3，气动阀14的气泵将废液注入废液池8，关闭废液池8处气动 阀接口3-3，洗涤缓冲液A的洗涤过程结束，洗涤缓冲液B的洗涤步骤与洗涤 缓冲液A的洗涤过程相同，不再赘述。控制十通阀16通过试剂加样口7-2往纯 化池5注入洗涤缓冲液C，磁吸装置6吸附磁珠静置于洗涤缓冲液C中，静置 洗涤一段时间后，废液池8处气动阀接口3-3打开，气动阀14的气泵将废液注 入8废液池，关闭气动阀接口3-3。
控制十通阀16通过试剂加样口7-2往纯化池5注入洗脱缓冲液，纯化池5 处气动阀接口3-2关闭，启动震荡电机17促进洗脱，洗脱完成后打开磁吸装置 6吸附磁珠，打开定量池13处气动阀接口3-5和纯化池5处气动阀接口3-2，通 过气动阀14的气泵将包含核酸的洗脱缓冲液注入定量池13，待定量池13-1充 满后关闭纯化池5处气动阀接口3-2。打开混匀池10处的气动阀接口3-4，通过 气动阀14的气泵将定量池13-1处定量的纯化核酸样本注入混匀池10，关闭定 量池13处气动阀接口3-5。
控制十通阀16将扩增缓冲液暂存池9中的扩增缓冲液注入混匀池10，关闭 所有气动阀接口3，启动震荡电机16促进扩增缓冲液与纯化核酸样本混匀；控 制十通阀16通过试剂加样口7-4将定量混匀的扩增样本从混匀池10吸入试剂 加样口7-4下层的腔室中，关闭混匀池10处气动阀接口3-4，控制十通阀16将 定量扩增样本注入扩增检测池11中与扩增引物干粉混匀；按照预先设置的温控 程序打开温控装置4控制扩增检测池11程序升温、变温，核酸样本扩增；然后 控制十通阀16将扩增后样本推出扩增检测池11，从出样口12取样核酸样本进 行下游分析。
本公开的模块化的微流控核酸检测系统，通过采用多个“气泵+气阀”的气 路驱动组合准确控制微流控核酸检测芯片的各个模块内气压分布实现向微流控 核酸检测芯片内液体的单向流动，能够分别控制完成微流控核酸检测芯片内特 定的液体流动的要求，非接触式的试剂加样与滤芯可以减少污染风险，而且还可 以减少芯片载液量，提高试剂使用效率，减少废液产生。
以上已经描述了本公开的各实施例，上述说明是示例性的，并非穷尽性的， 并且也不限于所披露的各实施例。在不偏离所说明的各实施例的范围和精神的 情况下，对于本技术领域的普通技术人员来说许多修改和变更都是显而易见的。 本文中所用术语的选择，旨在最好地解释各实施例的原理、实际应用或对市场中 的技术改进，或者使本技术领域的其它普通技术人员能理解本文披露的各实施 例。

Claims (7)

1.一种模块化的微流控核酸检测芯片，其特征在于，所述微流控核酸检测芯片包括：接口模块，提取模块，储液模块，分配模块，扩增与检测模块和液路层；其中，所述液路层设置在所述微流控核酸检测芯片的最底层，所述接口模块、提取模块、储液模块、分配模块、扩增与检测模块组合以可拆卸的方式安装在所述液路层的上方，通过所述液路层的微流控液路相连。
2.根据权利要求1所述的微流控核酸检测芯片，其特征在于，
所述接口模块包括进样口和出样口，用于初始生物样本的进样和核酸扩增产物的提取；
所述提取模块包括裂解池、纯化池、定量池和废液池，用于处理待检测初始核酸样本得到用于扩增检测的纯化核酸，存储样本纯化过程中产生的废液；
所述储液模块包括多个串行连接的扩增缓冲液暂存池，用于存储扩增缓冲液；
所述分配模块包括混匀池，用于将所述扩增缓冲液和所述纯化核酸均匀混合得到核酸样本，并将所述核酸样本定量分配至所述扩增与检测模块的每个核酸扩增检测池中；
所述扩增与检测模块包括多个核酸扩增检测池，用于预置待检测核酸的扩增引物，将所述扩增引物和所述核酸样本均匀混合后进行核酸扩增与检测。
3.根据权利要求2所述的微流控核酸检测芯片，其特征在于，所述提取模块的裂解池通过所述微流控液路分别与所述接口模块的进样口和所述提取模块的纯化池相连接，所述提取模块的纯化池通过所述微流控液路与所述提取模块的废液池和所述提取模块的定量池连接，所述提取模块的定量池通过所述微流控液路与所述分配模块的混匀池连接；所述分配模块的混匀池通过所述微流控液路分别与所述储液模块的扩增缓冲液暂存池和所述扩增与检测模块的核酸扩增检测池连接，所述核酸扩增检测池通过所述微流控液路与所述接口模块的出样口连接。
4.根据权利要求3所述的微流控核酸检测芯片，其特征在于，所述提取模块还包括裂解池气动阀接口、纯化池气动阀接口、定量池气动阀接口、废液池气动阀接口和裂解池试剂加样口；
其中，所述裂解池，用于通过所述裂解池试剂加样口接收注入裂解缓冲液，对经所述微流控液路输入的所述待检测初始生物样本进行裂解处理，释放核酸，将处理后得到的核酸样本经所述微流控液路输送到所述纯化池中；
所述纯化池，用于通过所述纯化池气动阀接口注入吸附缓冲液对所述裂解处理后的核酸样本进行纯化处理得到用于扩增检测的纯化核酸，将纯化过程中产生的废液通过所述废液池气动阀接口和所述微流控液路输送到所述废液池进行存储；
所述定量池，用于接收从纯化池注入的纯化核酸样本，将纯化核酸样本通过所述定量池气动阀接口和所述微流控液路定量输入所述分配模块的混匀池中。
5.根据权利要求3所述的微流控核酸检测芯片，其特征在于，所述提取模块还包括温控装置和磁吸装置；
所述温控装置，用于控制所述扩增与检测模块的升温、变温、核酸样本的扩增；
所述磁吸装置，用于控制预置在所述纯化池中的磁珠往复运动。
6.一种模块化的微流控核酸检测系统，其特征在于，所述系统包括：微流控核酸检测芯片，储液与加样模块，气动阀模块和芯片夹具模块；
所述储液与加样模块包括试剂暂存区和十通阀，所述试剂暂存区用于存储微流控核酸检测试剂，通过所述十通阀将所述微流控核酸检测试剂注入到所述微流控核酸检测芯片的不同腔室；
所述芯片夹具模块包括芯片夹具和芯片气动阀接口，所述芯片气动阀接口与所述微流控核酸检测芯片的气动阀接口相连接，通过所述芯片夹具固定所述微流控核酸检测芯片；
所述气动阀模块包括气动阀和气泵，所述气动阀通过所述芯片夹具模块的芯片气动阀接口与所述微流控核酸检测芯片的微流控液路相连接，所述气泵用于将核酸样本转移到微流控核酸检测芯片不同的腔室内。
7.根据权利要求6所述的微流控核酸检测系统，其特征在于，所述芯片夹具模块还包括：芯片夹具外接进样口，加热模块、磁吸模块，所述芯片夹具外接进样口、加热模块和磁吸模块分别与所述微流控核酸检测芯片的进样口、温控装置和磁吸装置对应连接。
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