CN114762839A - 检测芯片和检测装置 - Google Patents

Abstract

提供一种检测芯片和检测装置，该检测芯片包括：基体，具有第一表面且包括至少一个空腔，该空腔在第一表面中具有第一开口；至少一个储存容器，所述至少一个储存容器经第一开口可动地容纳在所述至少一个空腔中，所述至少一个储存容器包括第二开口和密封所述第二开口的第一密封膜；其中，所述至少一个空腔包括扎破结构，所述扎破结构设置在所述空腔中，用于在储存容器运动以使得第一密封膜接触该扎破结构时扎破所述第一密封膜，以使得所述储存容器中的试剂进入所述空腔。

Description

检测芯片和检测装置

技术领域

本公开的实施例涉及一种检测芯片和能够与该检测芯片一起使用的检测装置。

背景技术

微流控芯片技术把生物、化学和医学等领域中所涉及的样品制备、反应、分离、检测等基本操作单元集成到一块具有微米尺度微通道的芯片上，自动完成反应和分析的全过程。该过程所使用的芯片叫做微流控芯片，也可称为芯片实验室(Lab-on-a-chip)。微流控芯片技术具有样品用量少，分析速度快，便于制成便携式仪器，适用于即时、现场分析等优点，已广泛应用于生物、化学和医学等诸多领域。

发明内容

根据本公开的至少一实施例提供一种检测芯片，该检测芯片包括基体和至少一个储存容器；基体具有第一表面且包括至少一个空腔和通向所述至少一个空腔的至少一条流体通道，该空腔在第一表面中具有第一开口；至少一个储存容器经第一开口可动地容纳在所述至少一个空腔中，所述至少一个储存容器包括第二开口和密封所述第二开口的第一密封膜；其中，所述至少一个空腔包括扎破结构，所述扎破结构设置在所述空腔中，用于扎破所述第一密封膜，以使得所述储存容器中的试剂进入所述流体通道。

例如，在一些实施例中，所述至少一个储存容器还包括第三开口和密封所述第三开口的第二密封膜，所述第一密封膜和所述第二密封膜之间限定用于容纳试剂的储液空间。

例如，在一些实施例中，所述储存容器还包括可拆卸的盖，所述盖安装在所述第三开口处并覆盖所述第二密封膜。

例如，在一些实施例中，检测芯片还包括密封盖，密封盖与所述基体连接并且密封所述基体的第一开口。

例如，在一些实施例中，所述密封盖与所述基体卡接。

例如，在一些实施例中，所述密封盖包括盖本体、卡扣组件，所述卡扣组件包括设置在所述盖本体的外周部分的至少一个第一卡扣和设置在所述盖本体的中心部分的第二卡扣。

例如，在一些实施例中，所述密封盖还包括密封圈，所述密封圈设置在所述盖本体的外周部分的内侧，所述盖本体和卡扣组件由刚性材料形成，所述密封圈由柔性材料形成。

例如，在一些实施例中，所述盖本体、所述卡扣组件和所述密封圈通过双色注塑一体形成，或包胶工艺组装形成。

例如，在一些实施例中，所述密封盖在所述第一开口处设置有覆盖膜，所述覆盖膜为弹性膜。

例如，在一些实施例中，所述覆盖膜朝向所述第一开口的表面设置有突起结构。

例如，在一些实施例中，所述突起结构包括中心突起部和围绕所述中心突起部沿周向分布的多个周边突起部，所述中心突起部为一字形、十字形或圆形，所述多个周边突起部为一字形或圆形。

例如，在一些实施例中，检测芯片还包括至少一个第一密封件，至少一个第一密封件设置在所述储存容器和所述空腔之间，以密封所述储存容器和所述空腔之间的空隙。

例如，在一些实施例中，所述储存容器外表面设置有至少一个凹槽，或者，所述空腔的内表面设置有至少一个凹槽，所述至少一个第一密封件安装在所述至少一个凹槽中，所述至少一个第一密封件为弹性圈。

例如，在一些实施例中，所述储存容器包括引流通道和朝向所述第二开口的端部具有倾斜的第一角度的内壁，所述引流通道连通所述内壁和所述第二开口。

例如，在一些实施例中，所述第一角度的范围为5度至60度。

例如，在一些实施例中，所述空腔还包括导液通道，所述基体还包括流体通道，所述导液通道设置在所述扎破结构处，并且连通所述空腔和所述流体通道。

例如，在一些实施例中，所述扎破结构朝向所述储存容器的一端设置有针状突出部，所述针状突出部的中心点与所述空腔的底表面的中心的正投影重合，所述针状突出部的尺寸小于所述第二开口的尺寸。

例如，在一些实施例中，所述针状突出部为棱锥形状，具有多个侧棱，所述导液通道在所述空腔中的开口位于所述多个侧棱的两个之间，并与棱锥的底面和一个侧面连接。

例如，在一些实施例中，所述针状突出部为圆锥，所述导液通道在所述空腔中的开口与所述圆锥的底面连接。

例如，在一些实施例中，所述导液通道在所述空腔中的开口的面积小于所述针状突出部的底面的面积。

例如，在一些实施例中，所述空腔的底部设置有凸缘，所述凸缘配置为与所述储存容器接触并将所述储存容器限制在极限位置，在所述极限位置，所述扎破结构扎破所述第一密封膜。

例如，在一些实施例中，检测芯片还包括多个流体通道以及混匀结构，其中，所述多个空腔中至少之一通过所述多个流体通道中至少之一与所述混匀结构连通，所述混匀结构包括推杆、第一气体隔离膜、互相连通的第一混匀腔和第二混匀腔，所述第一气体隔离膜密封所述第一混匀腔的开口，所述推杆可滑动地密封安装在所述第二混匀腔内或相对于检测芯片单独设置在所述第二混匀腔的开口侧，所述推杆在所述第二混匀腔内的往复运动使得试剂在所述第一混匀腔和所述第二混匀腔之间运输。

例如，在一些实施例中，所述推杆包括操作部，所述操作部设置在所述推杆的一端，且从所述推杆的表面突出。

例如，在一些实施例中，所述推杆还包括至少一个凹槽和密封圈，所述至少一个凹槽设置在所述推杆的外表面，所述密封圈安装于所述至少一个凹槽中。

例如，在一些实施例中，所述混匀结构包括透气口、第一透气膜、第二透气膜、动力腔和与所述动力腔连通的混匀腔，所述动力腔与所述多个空腔之间分别通过多条流体通道连通。

例如，在一些实施例中，所述透气口设置在所述密封盖上。

例如，在一些实施例中，所述第一透气膜覆盖所述透气口，所述基体通过所述透气口和所述第一透气膜与外界大气连通。

例如，在一些实施例中，所述第二透气膜覆盖所述动力腔，所述动力腔通过所述第二透气膜与外界气源系统连通，以接收所述外界气源系统施加的正压或负压。

例如，在一些实施例中，检测芯片还包括磁珠捕获腔，磁珠捕获腔设置在所述动力腔和所述混匀腔之间并分别与所述动力腔和所述混匀腔连通，其中，所述磁珠捕获腔的中间区域的面积或尺寸大于所述两端区域的面积或尺寸。

例如，在一些实施例中，多个空腔之间设置有流道汇聚结构。

例如，在一些实施例中，在所述动力腔与所述多个空腔之间设置有流道汇聚结构。

例如，在一些实施例中，所述流道汇聚结构的中心部分为圆形，围绕所述中心部分周向均匀分布多个梯形结构。

例如，在一些实施例中，所述基体具有与第一表面相对的第二表面，所述多个流体通道设置在第二表面中。

例如，在一些实施例中，所述多个流体通道包括形成在所述第二表面中的多个基体凹槽，所述检测芯片还包括密封层，所述密封层在所述第二表面以至少覆盖所述多个基体凹槽，以形成流体通道。

例如，在一些实施例中，检测芯片还包括在所述第二表面上的粘接层，其中，所述粘接层设置在所述基体与所述密封层之间，且配置为使所述基体与所述密封层彼此粘接，所述粘接层至少露出所述基体中的所述多个基体凹槽且将所述多个流体通道彼此分隔。

例如，在一些实施例中，所述流体通道还包括多条流动路径和多个开关阀，所述多个开关阀分别位于所述多条流动路径中，所述开关阀每个配置为控制对应的至少部分流体通道的连通和断开，所述基体在所述第二表面设置有用于形成所述多条流动路径中的至少一条流动路径的基体凹槽。

例如，在一些实施例中，所述第二表面在所述膜阀部具有隔断部分，所述隔断部分具有平台部分，所述平台部分将属于同一流动路径的基体凹槽间隔开。

例如，在一些实施例中，所述平台部分可以与所述第二表面的其余部分平齐或与所述基体凹槽相比具有较小的凹入深度。

例如，在一些实施例中，检测芯片还包括样品腔，所述样品腔密封设置有隔离膜，所述隔离膜为具有粘性的单面胶。

例如，在一些实施例中，检测芯片还包括扩增腔，所述扩增腔为定量腔。

例如，在一些实施例中，所述扩增腔具有互相连通的反应区和除泡区。

例如，在一些实施例中，所述除泡区位于所述反应区的上游侧和/或下游侧。

例如，在一些实施例中，所述反应区形成为梭形，所述除泡区形成为圆形。

例如，在一些实施例中，检测芯片还包括驱动腔，所述驱动腔与所述扩增腔和所述混匀结构流体连通。

例如，在一些实施例中，检测芯片还包括驱动组件，所述驱动组件可动地容纳在所述驱动腔中，所述驱动组件包括驱动盖和弹性件，所述弹性件设置在所述驱动盖和所述驱动腔之间，并偏压所述驱动盖。

例如，在一些实施例中，所述驱动组件还包括至少一个第二密封件，所述至少一个第二密封件设置在所述驱动盖和所述驱动腔之间，以密封所述驱动盖和所述驱动腔之间的空隙，所述驱动盖外表面设置有至少一个凹槽，或者，所述驱动腔的内表面设置有至少一个凹槽，所述至少一个第二密封件对应地安装在所述至少一个凹槽中。

例如，在一些实施例中，所述驱动腔和驱动盖之间设置有滑动结构。

例如，在一些实施例中，检测芯片还包括：第一芯片定位结构，第一芯片定位结构配置为将所述检测芯片定位和安装到检测装置。

本公开的至少一实施例提供一种检测装置，包括第二芯片定位结构和第一操作部分。所述第二芯片定位结构配置为安装如上所述的检测芯片，所述第一操作部分配置为操作所述储存容器。

本公开的至少一实施例提供一种检测装置，包括第二芯片定位结构和第二操作部分。所述第二芯片定位结构配置为安装如上所述的检测芯片，所述第二操作部分配置操作所述推杆。

本公开的至少一实施例提供一种检测装置，包括第二芯片定位结构和第三操作部分。所述第二芯片定位结构配置为安装如上所述的检测芯片，所述第三操作部分配置操作所述开关阀。

附图说明

为了更清楚地说明本公开实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本公开的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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他相关的附图。

图1示出了根据本公开的至少一实施例的检测芯片的透视图；

图2示出了图1中检测芯片的分解透视图；

图3A示出了图1中检测芯片的基体的俯视图；

图3B示出了图1中检测芯片的基体的仰视图；

图4A示出了根据本公开的至少一实施例的储存容器的分解透视图；

图4B示出了图4B的储存容器的剖视透视图；

图5A示出了根据本公开的至少一实施例的示出了扎破结构的空腔的透视图；

图5B示出了图5A的扎破结构的局部放大俯视图；

图5C示出了另一扎破结构实施例的局部放大俯视图；

图5D示出了储存容器安装在空腔内的透视图；

图6A-6C示出了储存容器的试剂释放过程示意图；

图7A示出了根据本公开的至少一实施例的样品容器的分解透视图；

图7B示出了图7A的样品容器的盖的透视图；

图7C示出了图7A的样品容器的透视图，其中盖被移除；

图7D示出了样品容器组装后的剖视视图；

图7E示出了样品容器安装在检测芯片的样品腔的透视图；

图8示出了根据本公开的实施例的开关阀的一部分的示意透视图；

图9示出了图8中基体的基体凹槽的透视图；

图10-图13示出了根据本公开的实施例的开关阀的剖视图，其中，图10为开关阀的分解剖视图，图11为开关阀处于正常打开状态的剖视图，图12为开关阀处于完全打开状态的剖视图，图13为开关阀处于关闭状态的剖视图；

图14示出了根据本公开的实施例的检测芯片在第一冻干腔处的剖面透视图；

图15示出了第一冻干腔和第二冻干腔的局部视图；

图16示出了第一冻干腔的进液流道和出液流道的示意图；

图17示出了根据本公开的实施例的推杆的分解透视图；

图18示出了根据本公开的实施例的检测芯片在混匀结构处的透视图；

图19示出了图18的检测芯片在混匀结构处的另一透视图，其中推杆和第一气体隔离膜被移除；

图20A-20C示出了根据本公开的实施例的混匀系统的剖视视图，其示出了将磁珠与试剂混匀的步骤；

图21A-21C示出了根据本公开的实施例的混匀系统的另一剖视视图，其示出了将磁珠收集和排空废液的步骤；

图22示出了根据本公开的实施例的检测芯片的另一局部视图，其示出了到扩增腔的转移步骤；

图23示出了根据本公开的实施例的检测芯片的加热凹槽；

图24示出了根据本公开的实施例的检测芯片的扩增腔；

图25示出了根据本公开实施例的检测芯片的局部剖面视图，其示出了扩增腔和透气腔；

图26示出了图24所示的扩增腔进行扩增和光学检测的示意图；

图27示出了根据本公开的至少一实施例的检测芯片的透视图；

图28示出了图27中检测芯片的分解透视图；

图29A示出了图27中检测芯片的基体的俯视图；

图29B示出了图27中检测芯片的基体的仰视图；

图29C示出了图29B的局部放大图，其中示出了流道汇聚结构；

图30示出了图27中的检测芯片与密封盖的分解透视图；

图31示出了图27中检测芯片的基体的另一俯视图，其中示出了密封凹槽和卡扣；

图32A和32B分别示出了密封盖未粘附膜时的俯视图和仰视局部图；

图32C和32D分别示出了密封盖粘附膜时的俯视图和仰视局部图；

图33A-33C分别示出了根据至少一实施例的密封盖的弹性膜的示意图；

图33D-33F示出了根据另一实施例的储存容器的试剂释放过程示意图；

图34A至34F示出了根据至少一实施例的检测芯片的驱动组件的示意图；

图35A和图35B示出了根据至少一实施例的检测芯片的扩增腔的示意图；

图36至图43示出了根据至少一实施例的检测芯片的操作方法的液体流向示意图；

图44示出了根据本公开实施例的检测装置。

具体实施方式

为使本公开实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本公开实施例的附图，对本公开实施例的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例是本公开的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于所描述的本公开的实施例，本领域普通技术人员在无需创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本公开保护的范围。

除非另外定义，本公开使用的技术术语或者科学术语应当为本公开所属领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本公开中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的组成部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指出现该词前面的元件或者物件涵盖出现在该词后面列举的元件或者物件及其等同，而不排除其他元件或者物件。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在微流控芯片的设计过程中，通常希望尽可能多地将分析检测的各项功能集成到芯片上，以减少芯片对外部操作的依赖，从而实现自动化和集成化。微流控芯片多为一次性使用产品，这样可省去复杂的清洗和废液处理等液路系统，以及避免由液路系统导致的污染。为了实现集成化，可将试剂存储部件设置在微流控芯片中，以存储分析检测所需要的各种试剂。对于通常的具有试剂存储功能的微流控芯片，其芯片结构较为复杂，或者制备工艺较为复杂，从而造成微流控芯片作为耗材的成本过高。同时，可实现多重检测的微流控芯片的工艺更为复杂，成本较高。

本公开的至少一个实施例提供一种检测芯片，包括基体和至少一个储存容器。该基体具有第一表面且包括至少一个空腔，该空腔在第一表面中具有第一开口。至少一个储存容器经第一开口可动地容纳在至少一个空腔中，至少一个储存容器包括第二开口和密封所述第二开口的第一密封膜。至少一个空腔包括扎破结构，扎破结构设置在所述空腔中，用于在储存容器运动以使得第一密封膜接触该扎破结构时扎破所述第一密封膜，以使得所述储存容器中的试剂进入所述空腔。该实施例通过分体设置的储存容器，可以将样品和反应试剂预存储在封闭的储存容器中，与外界隔离从而实现长期保存，根据需要与检测芯片的基体结合，由此可以降低微流控芯片的制造成本以及增加微流控芯片的使用范围。在使用时破坏储存容器内的封闭空间，从而定量释放试剂。

本公开的至少一个实施例提供一种检测芯片，其可以根据需要而包括洗脱液腔、第一清洗液腔、第二清洗液腔、第三清洗液腔、样品腔、第一混匀腔、第二混匀腔、废液腔、透气腔、扩增腔中的一个或多个，并且洗脱液腔、第一清洗液腔、第二清洗液腔、第三清洗液腔、样品腔、第一混匀腔、第二混匀腔、废液腔、透气腔、扩增腔中的一个或多个可以配置为容纳如上所述的储存容器。该检测芯片可以集成检测过程的全部或部分步骤，从而方便检测流程的设计和操作、减少检测时间、减少检测过程中的污染等。

本公开的至少一个实施例还提供一种检测装置，其包括用于安装如上所述的检测芯片的芯片定位结构，以与如上所述的检测芯片一起使用。

下面将结合附图对本公开实施例的检测芯片进行总体介绍。

图1示出了根据本公开的至少一实施例的检测芯片的透视图。图2示出了图1中检测芯片的分解透视图。图3A示出了图1中检测芯片的基体的俯视图。图3B示出了图1中检测芯片的基体的仰视图。

如图1和图2所示，根据本公开至少一实施例的检测芯片包括基体100、第一柔性层20、粘接层30、密封层31、至少一个储存容器40、混匀结构50、样品容器60和盖601。

如图3A和图3B所示，基体100形成有多个空腔、多个混匀腔、用于存储裂解冻干的第一冻干腔102、用于存储扩增冻干的第二冻干腔103、废液腔190、透气腔400和多个基体凹槽100c。基体100可以由诸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)、PP(聚丙烯)或PS(聚苯乙烯)等高分子材料注塑成型。

至少一个储存容器40可以储存样品、洗脱液、清洗液或磁珠。

多个空腔包括样品腔110和多个储液腔，这些储液腔与对应的储存容器40配合工作。多个储液腔例如包括洗脱液腔180、第一清洗液腔150、第二清洗液腔160、第三清洗液腔170和磁珠腔120等。样品腔110、洗脱液腔180、第一清洗液腔150、第二清洗液腔160、第三清洗液腔170和磁珠腔120中的一个或多个配置为容纳对应的储存容器40。在本实施例中，样品腔110、洗脱液腔180、第一清洗液腔150、第二清洗液腔160、第三清洗液腔170和磁珠腔120的每个均容纳有一个对应的储存容器40，每个对应的储存容器40中容纳有相应的试剂，例如，样品腔110中可以容纳存储有样品和裂解液的储存容器，洗脱液腔180可以容纳存储有洗脱液的储存容器，第一清洗液腔150可以容纳存储有第一清洗液的储存容器，第二清洗液腔160可以容纳存储有第二清洗液的储存容器，第三清洗液腔170可以容纳存储有第三清洗液的储存容器，磁珠腔120可以容纳存储有磁珠的储存容器。可以通过操作储存容器40实现相应试剂的释放，释放过程将在下文具体描述。

例如，这些磁珠的表面进行了改性处理，将该检测芯片用于检测时，例如用于对特定的核酸片段进行检测时，磁珠可以在进行检测时的提取过程中使例如核酸片段等分子结构结合到磁珠上，以实现提取的功能。例如，上述核酸片段等分子结构是对待检测样品进行裂解后得到的。关于对磁珠001的表面进行改性处理的相关说明可参考常规设计，此处不再详述。

多个混匀腔包括第一混匀腔130和第二混匀腔140，其构成检测芯片的混匀结构50的一部分。

如图3B所示，多个基体凹槽100c形成在基体100的面对密封层31的第二表面100b中。

粘接层30设置在基体100与密封层31之间，且配置为使基体100与密封层31彼此粘接，以将基体100粘结到密封层31。粘接层30至少露出基体100中的多个基体凹槽100c且将多个流体通道彼此分隔。例如，粘接层30包括多个中间贯通槽，其各自定位成与多个基体凹槽100c中的一个对应，并与密封层31结合在一起，形成多个流体通道。

粘接层30可以为双面胶层、胶水层，或通过热压、超声波焊接等方式附接到基体100和密封层31之间的塑料薄膜层。

本领域技术人员将认识到，在其他实施例中，检测芯片也可以不具有粘接层30。例如，可以通过热压、超声波焊接或激光焊接等将密封层31附接到基体100。

密封层31附接到基体100的第二表面100b。关于根据本公开实施例的空腔的示例性结构的描述可以参考后面结合例如图5A-5C的描述。密封层31可以由PE(聚乙烯)、PP、PS或PC等高分子材料制成。例如，在至少一个示例中，还可以通过表面修饰等改变密封层31的表面性质，使得检测芯片中的酶、核酸分子等不易粘附到密封层31上，从而使得密封层31具有良好的生物相容性。

混匀结构50包括推杆502、第一气体隔离膜501、互相连通的第一混匀腔130和第二混匀腔140。第一气体隔离膜501、推杆502和盖601分别在第一混匀腔130、第二混匀腔140和样品腔110处附接到基体100的第一表面100a，以至少流体密封对应的腔体。在如图18所示的实施例中，第一气体隔离膜501和推杆502可以彼此独立提供。第一混匀腔130和第二混匀腔140互相连通。第一气体隔离膜501密封第一混匀腔130的开口，推杆502可滑动地密封安装在第二混匀腔140内，推杆502在第二混匀腔140内的往复运动使得试剂在第一混匀腔130和第二混匀腔140之间运输。

根据本公开的实施例的检测芯片允许加样、裂解、混匀、清洗、扩增、检测等步骤中的一个或多个甚至全部的集成。因此，方便了检测芯片的操作，提高了检测芯片的自动化水平，降低了使用检测芯片进行相关检测的时间。

如上所述，基体100包括样品腔110、洗脱液腔180、第一清洗液腔150、第二清洗液腔160、第三清洗液腔170、磁珠腔120、第一混匀腔130、第二混匀腔140、废液腔190、扩增腔200和透气腔400。

基体100、粘接层30和密封层31共同形成多个流体通道，多个流动通道包括多个流动路径和分别设置在部分或全部流动路径上的多个开关阀，多个流动路径包括第一流动路径1、第二流动路径2、第三流动路径3、第四流动路径4、第五流动路径5、第六流动路径6、第七流动路径7、第八流动路径8、第九流动路径9和第十流动路径10等。

第一流动路径1配置为连通样品腔110、第一冻干腔102和第一混匀腔130。第二流动路径2配置为连通第一混匀腔130和磁珠腔120。第三流动路径3配置为连通第一混匀腔130和第一清洗液腔150。第四流动路径4配置为连通第一混匀腔130和第二清洗液腔160。第五流动路径5配置为连通第一混匀腔130和第三清洗液腔170。第六流动路径6配置为连通第一混匀腔130和洗脱液腔180。第七流动路径7配置为第一混匀腔130和第二混匀腔140。第八流动路径8配置为连通扩增腔200、第二冻干腔103和第二混匀腔140。第九流动路径9配置为连通扩增腔200和透气腔400。第十流动路径10配置为连通第二混匀腔140和废液腔190。

此外，第一流动路径1、第二流动路径2、第三流动路径3、第四流动路径4、第五流动路径5、第六流动路径6、第七流动路径7、第八流动路径8、第九流动路径9和第十流动路径10中分别设置有第一开关阀V1、第二开关阀V2、第三开关阀V3、第四开关阀V4、第五开关阀V5、第六开关阀V6、第七开关阀V7、第八开关阀V8、第九开关阀V9和第十开关阀V10，这些开关阀配置为控制对应的至少部分流体通道的连通和断开，从而可对应地关闭和开启所在的流动路径。

例如，在至少一个使用场景中，检测芯片可以如下地操作。

S1，加样步骤。

打开盖601，将待测样品加入到样品腔110，然后盖上盖601。例如，待测样品的体积可以为10μL-1000μL。例如，样品腔110内可以预存储有样品裂解液。样品和裂解液在样品腔110中混合，从而样品中的诸如细胞等生物物质被裂解以释放其中的核酸分子。

S2，样品和裂解冻干释放步骤。

打开第一开关阀V1，通过挤压样品腔110使样品从样品腔110通过第一流动路径1首先流动到第一冻干腔102，溶解存储在第一冻干腔102的裂解冻干，然后流动到第一混匀腔130，然后关闭第一开关阀V1。裂解冻干包含蛋白酶K、内控质粒等内容物，可以进一步增强裂解效果。

S3，磁珠释放步骤。

打开第二开关阀V2，通过挤压磁珠腔120，50μL磁珠溶液(即含有磁珠的液体)通过第二流动路径2流动到第一混匀腔130，然后关闭第二开关阀V2。因此，裂解液、样品和磁珠溶液在第一混匀腔130混合。

S4，裂解和第一混匀步骤。

打开第七开关阀V7，使用外部操作部分控制推杆502的往复运动，使得裂解液、样品和磁珠溶液通过第七流动路径7在第一混匀腔130和第二混匀腔140之间往返运输。通过将样品、裂解液和磁珠充分混合均匀，可以有效裂解样品释放核酸片段，磁珠可以高效吸附核酸片段。均匀的混合液终止位置状态位于第一混匀腔130内，然后关闭V7流道开关阀。

裂解和第一混匀步骤促进了样品、裂解液和磁珠的充分混匀，使得核酸分子被充分释放并且被磁珠充分吸附。例如，使用外部操作部分控制推杆502的往复运动使样品、裂解液和磁珠的混合液在第一混匀腔130和第二混匀腔140之间往返运动1-100次，以达到预期的混匀效果。

S5，第一磁珠收集和第二混匀步骤。

将磁铁从检测芯片的外部靠近第一混匀腔130的底部(即靠近密封层31的一侧)，打开第七开关阀V7，通过通过推杆502的往复运动，样品、裂解液和磁珠的混合液通过第七流动路径7在第一混匀腔130和第二混匀腔140之间往返运动，最终使不具有磁珠的混合液停留在第二混匀腔140，而粘附有核酸分子的磁珠由于磁铁的吸附而停留在第一混匀腔130，然后将磁铁移开并关闭第七开关阀V7。

经过第一磁珠收集和第二混匀步骤，实现了吸附有核酸分子的磁珠与混合液中的其他成分的分离。例如，混匀次数(即，往返次数)可以设定为1-100次。

S6，第一排空废液步骤。

打开第十开关阀V10，外部操作部分挤压推杆502向下运动，使不具有磁珠的混合液作为废液从第二混匀腔140通过第十流动路径10流动到废液腔190，然后关闭第十开关阀V10。

S7，第一清洗液释放步骤。

打开第三开关阀V3，通过挤压第一清洗液腔150使第一清洗液从第一清洗液腔150通过第三流动路径3流动到第一混匀腔130并复溶停留于第一混匀腔130的磁珠，然后关闭第三开关阀V3。

S8，第一清洗和第三混匀步骤。

打开第七开关阀V7，通过外部操作部分控制推杆502运动使第一混匀腔130中的第一清洗液通过第七流动路径7流动到第二混匀腔140，通过推杆502的往复运动，使第一清洗液和磁珠的混合液通过第七流动路径7在第一混匀腔130和第二混匀腔140之间往返运动，最终使混合液停留在第一混匀腔130，然后关闭第七开关阀V7。例如，混匀次数(即，往返次数)可以设定为1-100次。

已经吸附有核酸分子的磁珠的表面会残留诸如样品和裂解液中的成分的杂质，这些杂质将影响后续的扩增反应和检测等，第一清洗步骤以及后续的第二清洗步骤和第三清洗步骤将移除这些杂质。例如，该第一清洗步骤中的第一清洗液可以用于清洗核酸表面的蛋白质分子。

S9，第二磁珠收集和第四混匀步骤。

将磁铁从检测芯片的外部靠近第一混匀腔130的底部，打开第七开关阀V7，通过推杆502的往复运动，使第一清洗液和磁珠的混合液通过第七流动路径7在第一混匀腔130和第二混匀腔140之间往返运动，最终使不具有磁珠的混合液停留在第二混匀腔140，而粘附有核酸分子的磁珠由于磁铁的吸附而停留在第一混匀腔130，然后将磁铁移开并关闭第七开关阀V7。

经过第二磁珠收集和第四混匀步骤，实现了吸附有核酸分子的磁珠与混合液中的其他成分的分离。例如，混匀次数(即，往返次数)可以设定为1-100次。

S10，第二排空废液步骤。

打开第十开关阀V10，外部操作部分挤压推杆502向下运动，使不具有磁珠的混合液作为废液从第二混匀腔140通过第十流动路径10流动到废液腔190，然后关闭第十开关阀V10。

S11，第二清洗液释放步骤。

打开第四开关阀V4，通过挤压第二清洗液腔160使第二清洗液从第二清洗液腔160通过第四流动路径4流动到第一混匀腔130并复溶停留于第一混匀腔130的磁珠，然后关闭第四开关阀V4。

S12，第二清洗和第五混匀步骤。

打开第七开关阀V7，通过推杆502的往复运动，使第二清洗液和磁珠的混合液通过第七流动路径7在第一混匀腔130和第二混匀腔140之间往返运动，最终使混合液停留在第一混匀腔130，然后关闭第七开关阀V7。例如，混匀次数(即，往返次数)可以设定为1-100次。

例如，该第二清洗步骤中的第二清洗液可以用于清洗磁珠表面的小分子杂质和盐离子。

S13，第三磁珠收集和第六混匀步骤。

将磁铁从检测芯片的外部靠近第一混匀腔130的底部，打开第七开关阀V7，通过推杆502的往复运动，使第二清洗液和磁珠的混合液通过第七流动路径7在第一混匀腔130和第二混匀腔140之间往返运动，最终使不具有磁珠的混合液停留在第二混匀腔140，而粘附有核酸分子的磁珠由于磁铁的吸附而停留在第一混匀腔130，然后将磁铁移开并关闭第七开关阀V7。例如，混匀次数(即，往返次数)可以设定为1-100次。

S14，第三排空废液步骤。

打开第十开关阀V10，外部操作部分挤压推杆502向下运动，使不具有磁珠的混合液作为废液从第二混匀腔140通过第十流动路径10流动到废液腔190，然后关闭第十开关阀V10。

S15，第三清洗液释放步骤。

打开第五开关阀V5，通过挤压第三清洗液腔170使第三清洗液从第三清洗液腔170通过第五流动路径5流动到第一混匀腔130并复溶停留于第一混匀腔130的磁珠，然后关闭第五开关阀V5。

S16，第三清洗和第七混匀步骤。

打开第七开关阀V7，通过推杆502的往复运动，使第一清洗液和磁珠的混合液通过第七流动路径7在第一混匀腔130和第二混匀腔140之间往返运动，最终使混合液停留在第一混匀腔130，然后关闭第七开关阀V7。例如，混匀次数(即，往返次数)可以设定为1-100次。

例如，该第三清洗步骤中的第三清洗液可以用于清洗残留在磁珠表面的小分子和盐离子。例如，该第三清洗液与第二清洗液相同。由于第二清洗液与第三清洗液相同，因此，第二清洗液腔160与第三清洗液腔170被设计为共用第四流动路径4的一部分，以减小检测芯片的体积和简化检测芯片的流动路径的布局。

S17，第四磁珠收集和第八混匀步骤。

将磁铁从检测芯片的外部靠近第一混匀腔130的底部，打开第七开关阀V7，通过推杆502的往复运动，使第二清洗液和磁珠的混合液通过第七流动路径7在第一混匀腔130和第二混匀腔140之间往返运动，最终使不具有磁珠的混合液停留在第二混匀腔140，而粘附有核酸分子的磁珠由于磁铁的吸附而停留在第一混匀腔130，然后将磁铁移开并关闭第七开关阀V7。例如，混匀次数(即，往返次数)可以设定为1-100次。

S18，第四排空废液步骤。

打开第十开关阀V10，外部操作部分挤压推杆502向下运动，使不具有磁珠的混合液作为废液从第二混匀腔140通过第十流动路径10流动到废液腔190，然后关闭第十开关阀V10。

S19，磁珠烘干步骤。

加热第一混匀腔130的底部，将温度保持在例如在30-70℃范围内的一恒定温度一定时间以烘干磁珠表面。

S20，洗脱液释放步骤。

打开第六开关阀V6，通过挤压洗脱液腔180使洗脱液从洗脱液腔180通过第六流动路径6流动到第一混匀腔130并复溶停留于第一混匀腔130的磁珠，然后关闭第六开关阀V6。

S21，洗脱和第九混匀步骤。

打开第七开关阀V7，通过推杆502的往复运动，使洗脱液和磁珠的混合液通过第七流动路径7在第一混匀腔130和第二混匀腔140之间往返运动，最终使混合液停留在第一混匀腔130，然后关闭第七开关阀V7并停止加热。

由于混合液被加热，核酸分子将从磁珠表面脱离。此外，通过将洗脱液与磁珠充分混匀，可以有效地将核酸分子从磁珠表面脱离。最终，停留在第一混匀腔130中的液体将是含有核酸分子的洗脱液，即待扩增样品。例如，混匀次数(即，往返次数)可以设定为1-100次。

S22，第五磁珠收集和第九混匀步骤。

将磁铁从检测芯片的外部靠近第一混匀腔130的底部，打开第七开关阀V7，通过推杆502的往复运动，使待扩增样品通过第七流动路径7在第一混匀腔130和第二混匀腔140之间往返运动，最终使不具有磁珠的待扩增样品停留在第二混匀腔140，而不带有核酸分子的磁珠由于磁铁的吸附而停留在第一混匀腔130，然后将磁铁移开并关闭第七开关阀V7。例如，混匀次数(即，往返次数)可以设定为1-100次。

S23，到扩增腔200的转移步骤。

打开第八开关阀V8和第九开关阀V9，通过向下致动推杆502使待扩增样品通过第八流动路径8首先流动到第二冻干腔103以复溶第二冻干腔103中的扩增冻干，进而流动到扩增腔200。在充满扩增腔200之后通过第九流动路径9流动到透气腔400，然后关闭第八开关阀V8和第九开关阀V9。这样的转移步骤有助于使待扩增样品充满扩增腔200，多余的含有核酸分子的洗脱液将停留在第八流动路径8、第九流动路径9或透气腔400中。

S24，扩增步骤。

对扩增腔进行循环加热以对其中的带扩增样品进行扩增，然后检测扩增后的样品的诸如光学特性，以得到检测结果。

上述操作过程可以通过检测装置来操作检测芯片。例如，可以S1步骤后将检测芯片放入检测装置的适当位置，然后由检测装置的相关部件对检测芯片进行操作。

根据本公开的实施例的检测芯片可以对原始样品进行从加样到检测的全过程处理，具有高的集成度。

此外，如上所述，在上述实施例中，利用第一混匀腔作为中介腔室，实现了多个处理步骤的有效集成和相对隔离。

本领域技术人员应当理解，根据本公开实施例的检测芯片可以根据与上述不同的顺序进行操作，或者省略上述步骤中的一个或多个，或者重复上述步骤中的一个或多个。例如，当加入的样品是已经经过裂解处理的细胞悬液，则不可以省略与裂解相关的步骤。

此外，本领域技术人员应当理解，在一些示例中，检测芯片可以省略例如样品腔110、洗脱液腔180、第一清洗液腔150、第二清洗液腔160、第三清洗液腔170、磁珠腔120、第一混匀腔130、第二混匀腔140、废液腔190和透气腔400中一个或多个，以适应不同应用的需求。

下面将结合附图来对储存容器40的结构和工作原理进行说明。

图4A示出了根据本公开的至少一实施例的储存容器的分解透视图。图4B示出了图4B的储存容器的剖视透视图。图5A示出了根据本公开的至少一实施例的示出了扎破结构的空腔的透视图。图5B示出了图5A的扎破结构的局部放大视图。图5D示出了储存容器安装在空腔内的透视图。图6A-6C示出了储存容器的试剂释放过程示意图。

如图4A-4B、图5A-5C所示，空腔在基体100的第一表面100a具有第一开口。需要说明的是，“空腔”在下文中指的是样品腔110、洗脱液腔180、第一清洗液腔150、第二清洗液腔160、第三清洗液腔170和磁珠腔120中的一个或多个。例如，在本实施例中，样品腔110、洗脱液腔180、第一清洗液腔150、第二清洗液腔160、第三清洗液腔170和磁珠腔120在基体100的第一表面100a分别具有第一开口。密封层31附接到基体100的第二表面100b。基体100的在第二表面100b的表面设置有用于形成流动路径的基体凹槽100c。例如，该流动路径可以为第一流动路径1、第二流动路径2、第三流动路径3等。储存容器40经第一开口可动地容纳在空腔中。在此，术语“可动地”指的是两个元件之间可以发生相对移动，包括但不限于滑动、转动、螺旋运动等。例如，储存容器40可以经第一开口可滑动地容纳在空腔中。储存容器40包括第二开口4012和密封第二开口4012的第一密封膜403。

空腔包括扎破结构70，扎破结构70设置在空腔中，用于在储存容器40运动以使得第一密封膜403接触该扎破结构70时扎破第一密封膜403，以使得储存容器40中的试剂进入空腔。

储存容器40还包括第三开口4011和密封第三开口4011的第二密封膜402，第一密封膜403和第二密封膜402之间通过储存容器40的侧壁限定用于容纳试剂的储液空间。因此，可以将一定量的生化试剂密封保存在储液空间中。当需要释放该定量生化试剂时，可以致动储存容器40运动以使得扎破结构70扎破第一密封膜403，从而将试剂从储液空间中释放到检测芯片中。第一密封膜为PE、PP或PS等高分子材料所制成的柔性薄膜。第二密封膜为PE、PP或PS等高分子材料所制成的柔性薄膜或复合铝膜。

在至少一个示例中，储存容器40还可以包括可拆卸的盖601，从而储存容器40可以构造成样品容器60。关于样品容器60的结构将在后文结合图7A-7E中描述。

检测芯片还可以包括至少一个第一密封件404，设置在储存容器40和基体的空腔之间，以密封储存容器40和空腔之间的空隙。例如，储存容器40的柱状外周设置有至少一个凹槽405，至少一个第一密封件404安装在凹槽405中。可选地，空腔的柱状内周可以设置有凹槽(未示出)，第一密封件404安装在该凹槽中。可选地，至少一个第一密封件404为用于密封的弹性圈，例如硅胶圈。

储存容器40与空腔同轴设置。扎破结构70位于空腔的与第一开口相对的端部，例如在图5A中的底部。

示例性地，储存容器40可以包括引流通道406和朝向第二开口4012的端部具有倾斜的第一角度的内壁407，引流通道406连通内壁407和第二开口4012。可选地，第一角度的范围为5度至60度，例如30度。采用倾斜的内壁407有助于引导储液空间内的试剂通过引流通道406流入检测芯片中，防止试剂残留在储液空间中。

引流通道406的内径范围为0.1-10mm。引流通道的内径须大于扎破结构的尺寸，以保证扎破结构可以顺利插入引流通道中，以便于储存容器内试剂的释放。

空腔还包括导液通道1001，设置在扎破结构70处，并且连通空腔和流体通道。导液通道1001的内径范围为0.1-5mm，例如，可以为等于引流通道406的内径，以保证流道内液压均匀。

扎破结构70朝向储存容器40的一端设置有针状突出部701，针状突出部的中心点702与空腔的底表面的中心的正投影重合。针状突出部701的尺寸小于第二开口4012的尺寸。

如图5A和5B所示，在一示例性实施例中，针状突出部701为近似三棱锥的形状，即，外轮廓类似于三棱锥，具有三个侧棱。导液通道1001在空腔中的开口位于三棱锥的两个侧棱之间，并与三棱锥的底面和一个侧面连接。

图5C示出了另一扎破结构实施例的局部放大俯视图。根据本公开的构思，针状突出部701’还可以是具有多个侧棱的其他的棱锥形状，例如具有四个侧棱(如图5C所示)。导液通道1001在空腔中的开口位于四个侧棱的两个之间，并与棱锥的底面和一个侧面连接。本公开不限于此，本领域技术人员还可以设置其他数量的侧棱，并将导液通道的开口设置在其中两个侧棱之间。

在未示出的又一实施例中，针状突出部还可以形成为圆锥，导液通道在空腔中的开口与圆锥的底面连接。

可选地，导液通道在空腔中的开口的面积小于针状突出部的底面的面积。这样设置有利于提高液体进入流体通道的效率，防止液体滞留在空腔的其他位置。

空腔的底部设置有凸缘，配置为与储存容器40接触并将储存容器40限制在图6B所示的极限位置。在该极限位置，扎破结构70扎破第一密封膜403。

结合图6A-6C描述储存容器40释放试剂的工作过程。图5D示出了储存容器40安装在空腔内的示意图，对应图6A的初始位置。由于第一密封件404与空腔的内壁之间具有摩擦力，储存容器被保持在安装位置。当需要释放试剂时，可以通过顶杆(例如图6A中的顶杆90)对储存容器40的第二密封膜402施加力F1，该力F1克服摩擦力使得储存容器40向下运动。当向下运动至极限位置，即储存容器40的底部接触空腔的凸缘时，如图6B所示，扎破结构70扎破第一密封膜403，储液空间内的试剂开始通过导液通道1001进入流体通道。进一步对第二密封膜402施加力F2，该力F2大于第二密封膜402的弹性力，从而使得第二密封膜402发生弹性形变并且压缩储液空间内的空气，以对试剂加压，使得试剂被推动而完全进入流体通道，从而完成试剂释放过程。

采用这种分体式的储存容器独立储存所需的生化试剂，可以单独生产制备，而无需一次将所有的生化试剂全部储存在检测芯片中，因此储存容器与检测芯片主体可以各自独立生产制造，简化了制造工艺，并且有利于生产过程中品质监控，提高产品良率。

例如，储存容器可以预先存储有试剂，这些试剂被至少流体地封闭在储液空间中，并被允许与检测芯片一起销售。在使用检测芯片时，用户不用再向储液腔中添加试剂，即可开始使用检测芯片。即，可以通过外部操作机构致动储存容器以释放试剂，从而允许预先存储的试剂被释放。因此，方便了检测芯片的使用。根据本公开的实施例的储存容器允许试剂的长期存放，例如长达一年。并且，基体100、密封层31、第一柔性层20和第二密封膜402可以被设计为隔离空气和液体，因此，存储在储存容器中的试剂与空气和外部物质隔绝，在检测芯片的运输过程中保持稳定。

下面将结合图7A至图7E对样品容器60进行说明。

如上所述，基体100包括样品容器60，其容纳在基体的样品腔110内。样品容器60具有前述的储存容器40的全部结构，例如，第一密封膜603、第二密封膜602、第一密封件604和凹槽605。不同之处在于，样品容器60还包括可拆卸的盖601和对应于盖601的安装特征。

样品容器60可以密封安装到样品腔110内。

图7A示出了根据本公开的至少一实施例的样品容器的分解透视图。图7B示出了图7A的样品容器的盖的透视图。图7C示出了图7A的样品容器的透视图，其中盖被移除。图7D示出了样品容器组装后的剖视视图。图7E示出了样品容器安装在检测芯片的样品腔的透视图。

如图7A-7E所示，盖601可以被打开和关闭。可以打开盖601而向样品容器60中添加样品然后盖上盖601。

盖601包括通孔6011、围绕通孔6011的卡扣突起6013以及围绕卡扣突起6013的密封凹槽6012。通孔6011贯穿盖601以形成开口，第二密封膜602粘结于通孔6011上端以密封通孔6011。样品容器60包括侧壁607和形成于侧壁607下端的卡扣接收部606。如图7D所示，侧壁607的厚度沿朝向盖601的方向逐渐减小。并且卡扣突起6013与卡扣接收部606卡扣配合，密封凹槽6012容纳侧壁607插入其中。由此盖601可以密封样品容器60的一开口。

此外，盖601可以包括翻盖突起6014，以方便用户打开盖601。

以下将结合附图对实施例的流动路径中的开关阀进行描述。

如上所述，第一流动路径1、第二流动路径2、第三流动路径3、第四流动路径4、第五流动路径5、第六流动路径6、第七流动路径7、第八流动路径8、第九流动路径9和第十流动路径10中分别设置有第一开关阀V1、第二开关阀V2、第三开关阀V3、第四开关阀V4、第五开关阀V5、第六开关阀V6、第七开关阀V7、第八开关阀V8、第九开关阀V9和第十开关阀V10，以控制对应流动路径的开启和关闭。

下面介绍根据本公开的至少一实施例的开关阀，该第一至第十开关阀V10可以被设计成这样的开关阀。

图8示出了根据本公开的实施例的开关阀的一部分的示意透视图，图9示出了图8中基体100的基体凹槽100c的透视图，图10-图13示出了根据本公开的实施例的开关阀的剖视图，该剖视图可以为沿图8中线L-L截取的。其中，图10为开关阀的分解剖视图，图11为开关阀处于正常打开状态的剖视图，图12为开关阀处于完全打开状态的剖视图，图13为开关阀处于关闭状态的剖视图。

如图8-图13所示，在至少一个示例中，开关阀由基体100的基体凹槽100c、粘接层30中的中间层贯通槽510以及密封层31形成。基体凹槽100c具有将基体凹槽100c断开成两个子基体凹槽的断开区域，中间贯通槽510包括阀作用区域511。阀作用区域511在基体100的表面的方向上的投影覆盖基体凹槽100c的断开区域以及两个子基体凹槽的一部分，使得两个子基体凹槽100c能够通过阀作用区域511连通。

在没有流体流动而使得密封层不受外力作用的情况下，密封层31与基体100之间具有一定间隙，开关阀处于打开状态(见图11)，开关阀两侧的子基体凹槽通过该间隙彼此联通。当用于检测的流体被推动而流动到开关阀处，受到流体压力的作用，密封层31将变形，使得密封层31与基体100之间在按压阀作用区域511处的间隙扩大，以使流体充分流过处于完全打开状态下的开关阀(见图12)。当开关阀处于打开状态时，该间隙例如在0.001-1mm的范围。在按压阀作用区域511时(例如通过按压杆或气泵)，密封层31将变形以与基体100贴合，使得间隙为0，从而关闭开关阀(见图13)。

例如，基体凹槽100c的宽度可以在0.1-3mm的范围内，其深度可以在0.2-2mm的范围内。例如，阀作用区域511可以为圆形，其直径在0.2-6mm的范围内。阀作用区域511在基体100的表面的方向上的投影与基体凹槽100c的断开区域以及两个子基体凹槽的一部分的投影重叠。例如，重叠的区域的面积可以为阀作用区域511的面积的例如5％-50％，例如10％-30％。重叠区域的面积的这样的范围有助于阀的完全关闭以及充分打开。

下面将结合附图对实施例的第一冻干腔和第二冻干腔进行介绍。

如上所述，基体100形成有用于存储裂解冻干的第一冻干腔102和用于存储扩增冻干的第二冻干腔103。

图14示出了根据本公开的实施例的检测芯片在第一冻干腔处的剖面透视图。图15示出了第一冻干腔102和第二冻干腔103的局部视图。图16示出了第一冻干腔102的进液流道1023和出液流道1024的示意图。

以下以第一冻干腔102为例来描述冻干腔的结构，第二冻干腔103的结构与第一冻干腔102的结构相似，区别仅在于流道的设置位置和冻干球的种类，因此不再赘述。第一冻干腔102设置在第一流动路径1中，第二冻干腔103设置在第八流动路径8中，第一冻干腔102容纳用于样品裂解的裂解冻干，第二冻干腔103容纳用于扩增的扩增冻干。

第一冻干腔102包括进液腔1021、冻干腔1022、进液流道1023、出液流道1024和冻干球1025。流体在第一冻干腔102的流动方向如图14中的箭头所示。第一冻干腔102整体形成为从基体100突出的腔体，进液腔1021设置在第一冻干腔102的上端，并且被第一柔性层20密封，第一冻干腔102的下端被密封层31密封。

进液腔1021与冻干腔1022的内径和高度不同，并且冻干腔1022的内径和高度均大于进液腔1021，以用于容纳冻干球1025。冻干腔1022的内径范围为0.1-10mm，大于冻干球1025的直径。冻干腔1022的高度可以根据容纳的冻干球1025的数量进行适应性地设置，可以配置为容纳1-10个冻干球1025。

在试剂流经第一冻干腔102时，首先通过进液流道1023进入进液腔1021，然后进入冻干腔1022并与冻干球1025接触，复溶冻干球1025，最后通过出液流道1024进入第一流动路径1。

下面将结合附图对实施例的混匀结构进行介绍。

图17示出了根据本公开的实施例的推杆的分解透视图。图18示出了根据本公开的实施例的检测芯片在混匀结构处的透视图。图19示出了图18的检测芯片在混匀结构处的另一透视图，其中推杆和第一气体隔离膜被移除。图20A-20C示出了根据本公开的实施例的混匀系统的剖视视图，其示出了将磁珠与试剂混匀的步骤。图21A-21C示出了根据本公开的实施例的混匀系统的另一剖视视图，其示出了将磁珠收集和排空废液的步骤。图22示出了根据本公开的实施例的检测芯片的另一局部视图，其示出了到扩增腔的转移步骤。

如图17-19所示，混匀结构50包括第一混匀腔130和第二混匀腔140，第一混匀腔130和第二混匀腔140通过第七流动路径7彼此连通。第一混匀腔130具有分别在基体100的第二表面100b和在基体100的第一表面100a的两个第一混匀腔开口。第二混匀腔140具有分别在基体100的第二表面100b和在基体100的第一表面100a的两个第二混匀腔开口。位于第二表面100b的第一混匀腔开口和位于第二表面100b的第二混匀腔开口被密封层31覆盖，位于第一表面100a的第一混匀腔开口被第一气体隔离膜501覆盖，位于第一表面100a的第二混匀腔开口被推杆502覆盖。

推杆502包括操作部5021、凹槽5022和密封元件5023。推杆502的整体为圆柱状，外径与第二混匀腔140的开口匹配。推杆502的一端设置有操作部5021，操作部5021从推杆502的一侧表面突出，以配置为与外部的操作部分接合以控制推杆502的运动。推杆502的柱状外周设置有至少一个凹槽5022，密封元件5023安装于该至少一个凹槽5022中，以密封推杆502外周与第二混匀腔开口之间的空隙。

第一混匀腔130通过第一气体隔离膜501和第一混匀腔开口与检测芯片的外部气体地连通并液体地隔离。第一气体隔离膜501可以为复合膜，其包括聚酯基底和疏水的ePTFE膜。

初始状态时，例如，推杆502位于第二混匀腔140的下方极限位置。当进行混匀步骤时，例如将第一混匀腔130中的流体转移到第二混匀腔140中，可以打开第七开关阀V7，并通过外部的操作部分致动推杆502向上运动。当推杆502向上运动时，第一混匀腔130与外部气体隔离，第一混匀腔130中的试剂将经由第七流动路径7流动到第二混匀腔140中。此时，空气将通过第一气体隔离膜501而进入到第一混匀腔130的内部以补充试剂的体积，并保持第一混匀腔130内的压强始终等于外界大气压。反之亦然，挤压推杆502向下运动以使第二混匀腔140内的试剂通过第七流动路径7进入第一混匀腔130，第一混匀腔130内的空气通过第一气体隔离膜501而被排出，并保持第一混匀腔130内的压强始终等于外界大气压。

图20A-20C示出了根据本公开的实施例的混匀系统的剖视视图，其示出了将磁珠001与试剂混匀的步骤。

如图20A所示，将磁铁900远离第一混匀腔130，试剂置于第一混匀腔130处。打开第七开关阀V7，通过致动推杆502向上运动而使试剂从第一混匀腔130经由第七流动路径7流动到第二混匀腔140，如图20B所示。如图20C所示，通过致动推杆502向下运动而使试剂从第二混匀腔140经由第七流动路径7流动到第一混匀腔130。

图21A-21C示出了根据本公开的实施例的混匀结构的另一剖视图，其示出了将磁珠001收集和排空废液的步骤。

如图21A所示，磁铁900靠近第一混匀腔130，打开第七开关阀V7并且向上致动推杆502以进行试剂的转移，此时由于磁铁900的吸引，在试剂从第一混匀腔130转移到第二混匀腔140的过程中，磁珠001保留在第一混匀腔130中，而试剂则被转移到第二混匀腔140中。此时关闭第七开关阀V7并且打开第十开关阀V10，向下致动推杆502以使试剂排出至废液腔190。本公开的实施例对于磁铁900的类型不做限制，例如可以为永磁体或电磁铁等。

下面将结合附图对本公开实施例的废液腔进行介绍。

如图3A所示，基体100包括废液腔190，其具有在基体100的第二表面100b的废液腔开口和在基体100的第一表面100a的废液腔开口。在基体100的第二表面100b的废液腔开口被密封层31覆盖，在基体100的第一表面100a的废液腔开口由第一柔性层20覆盖，用于收集和存储废液。第一柔性层20的第一部分310中可以设置有废液腔通孔311，该废液腔通孔311与基体100中的废液腔190对齐。此外，检测芯片还包括第二气体隔离膜201，该第二气体隔离膜201附接到第一柔性层20的废液腔通孔311处并且可以为阻止液体透过并且允许气体透过的防水透气膜。因此，废液腔190通过第二气体隔离膜201和废液腔通孔311与检测芯片的外部气体地连通并液体地隔离。因此，废液可以在废液腔190中的气体流出废液腔190的同时流入废液腔190，而废液腔190中的废液则不会流出废液腔190而污染检测环境。第二气体隔离膜201可以为复合膜，其包括聚酯基底和疏水的ePTFE膜。此外，在所示实施例中，第二气体隔离膜201从第一柔性层20的远离基体100的一侧附接到第一柔性层20。然而，本领域技术人员应当理解，第二气体隔离膜201还可以从第一柔性层20的另一侧附接到第一柔性层20。

下面将结合附图对本公开实施例的扩增腔进行介绍。

图22示出了根据本公开的实施例的检测芯片的另一局部视图，其示出了到扩增腔的转移步骤。图23示出了根据本公开的实施例的检测芯片的加热凹槽。图24示出了根据本公开的实施例的检测芯片的扩增腔。图25示出了根据本公开实施例的检测芯片的局部剖面视图，其示出了扩增腔和透气腔。图26示出了图24所示的扩增腔进行扩增和光学检测的示意图。

形成有配置为储存有扩增试剂的扩增腔200。例如，扩增试剂可以为预先存储在扩增腔200中的冻干粉，其包括扩增所需要的酶、探针、引物和其他试剂等。

如图22-26所示，扩增腔200的一端200a自身封闭，另一端200b具有开口。该开口可以为长条形。扩增腔200的开口的一端连接到第八流动路径8，并且该开口的另一端连接到第九流动路径9。第八流动路径8和第九流动路径9分别连接到长条形开口的两端有助于使待扩增试剂(例如，含有核酸分子的洗脱液)充满扩增腔200，并且防止气泡的产生，从而对进入扩增腔200中的被检测试剂的体积实现精确的定量。因此，待扩增试剂可以从第二混匀腔140经由第八流动路径8和开口的一端流动到扩增腔200，并且在填充满扩增腔200后经由开口的另一端和第八流动路径8流动到透气腔400，该透气腔400可以将空气排出到检测芯片外部。

在根据本公开的实施例中，通过合理设计扩增腔200的形状和尺寸，进入扩增腔200中的被检测试剂可以在毛细管作用下主动润湿扩增腔200的体积，减少扩增腔200内的气泡的产生。例如，扩增腔200的体积可以在10-100μL的范围内，例如50μL。通过具有固定体积的刚性扩增腔200填充试剂，可以对进入扩增腔200中的被检测试剂的体积进行定量。例如，该开口的宽度可以在0.1-3mm的范围内，例如1.5mm。较小的开口宽度有利于被检测试剂借助于毛细管力流动到扩增腔200。

例如，密封层31可以由对检测光透明的材料制成。加热模块设置在加热凹槽300上方，光学模块可以设置在密封层31对应于扩增腔200的下方，光学模块发射检测光，检测光入射包括到扩增腔200中以激发扩增腔200中的试剂发出荧光信号的光，还包括扩增腔200中的试剂发出的荧光信号。由透明材料制成的第二基体400有助于对扩增腔200中发生的扩增反应进行光学检测。例如，扩增腔200的壁厚可以在0.1-3mm的范围内，例如0.5mm。薄的壁厚可以提高加热模块对扩增腔200中试剂的加热效率。

第一柔性层20的可以设置有透气腔通孔203，该透气腔通孔203与基体100中的透气腔400对齐。此外，检测芯片还包括第三气体隔离膜101，该第三气体隔离膜101附接到透气腔400的底部的透气孔401处并且可以为阻止液体透过并且允许气体透过的防水透气膜。因此，透气腔400通过第三气体隔离膜101、透气孔401和透气腔通孔203与检测芯片的外部气体地连通并液体地隔离。透气腔400的防水性能使在扩增过程中，气溶胶和挥发的蒸汽不能从透气腔400中排出，而透气腔400的透气性能使当被检测试剂进入扩增腔200时，可以排出检测芯片内部的空气。第三气体隔离膜101可以为复合膜，其包括聚酯基底和疏水的ePTFE膜。此外，在所示实施例中，第三气体隔离膜101从第一柔性层20的远离基体100的一侧附接到第一柔性层20。然而，本领域技术人员应当理解，第三气体隔离膜101还可以从第一柔性层20的另一侧附接到第一柔性层20。

以下将结合附图介绍根据本公开的又一实施例的检测芯片的透视图。在以下实施例的描述中，相同或相似的附图标记表示相同或相似的元件。以下仅主要针对该实施例与前述实施例的不同之处进行描述，相同或相似的元件将省略描述并且可以参考前述实施例的结构和功能。

图27示出了根据本公开的至少一实施例的检测芯片的透视图；图28示出了图27中检测芯片的分解透视图。图29A示出了图27中检测芯片的基体的俯视图。图29B示出了图27中检测芯片的基体的仰视图。图29C示出了图29B的局部放大图，其中示出了流道汇聚结构。

如图27和图28所示，根据本公开至少一实施例的检测芯片包括基体100’、密封盖20’、联接层30’、密封层31’、至少一个储存容器40’、混匀结构50’、驱动组件60和扩增部分70。

在本实施例中，储存容器40’的结构与前述实施例的结构相似，在此不再赘述。

基体100’形成有多个空腔、多个混匀腔、样品腔1002’、废液腔1010’、透气腔400’、磁珠捕获腔1012’和多个基体凹槽。基体100’可以由诸如PMMA(聚甲基丙烯酸甲酯)、PC(聚碳酸酯)、PP(聚丙烯)或PS(聚苯乙烯)等高分子材料注塑成型，在此不再赘述。

多个空腔包括多个储液腔和驱动腔1011’，这些储液腔与对应的储存容器40’配合工作，驱动腔1011’用于将洗脱液定量注入扩增腔70。扩增腔70为定量腔，通过定量腔的容积，固定体积的洗脱液进入定量腔，多余的试剂将作为废液从定量腔中溢出。此外，PCR扩增冻干粉可以预装载在扩增腔70内部。多个储液腔例如包括用于储存裂解液的裂解液腔1003’、用于洗脱液的洗脱液腔1007’、用于第一清洗液的第一清洗液腔1004’、用于第二清洗液的第二清洗液腔1005’、用于第三清洗液的第三清洗液腔1006’和用于磁珠的磁珠腔1001’等。裂解液腔1003’、洗脱液腔1007’、第一清洗液腔1004’、第二清洗液腔1005’、第三清洗液腔1006’和磁珠腔1001’中的一个或多个配置为容纳对应的储存容器40。在本实施例中，裂解液腔1003’、洗脱液腔1007’、第一清洗液腔1004’、第二清洗液腔1005’、第三清洗液腔1006’和磁珠腔1001’的每个均容纳有一个对应的储存容器40’，每个对应的储存容器40’中容纳有相应的试剂，例如，裂解液腔1003’中可以容纳存储有裂解液的储存容器，洗脱液腔1007’可以容纳存储有洗脱液的储存容器，第一清洗液腔1004’可以容纳存储有第一清洗液的储存容器，第二清洗液腔1005’可以容纳存储有第二清洗液的储存容器，第三清洗液腔1006’可以容纳存储有第三清洗液的储存容器，磁珠腔1001’可以容纳存储有磁珠的储存容器。可以通过操作储存容器40’实现相应试剂的释放，储存容器40’的结构和释放过程与前述实施例的储存容器40相同且相似，在此不再赘述。

多个混匀腔包括混匀腔1009’和动力腔1008’，其构成检测芯片的混匀结构50’的一部分。

磁珠捕获腔1012’设置在动力腔1008’和混匀腔1009’之间，磁珠经过磁珠捕获腔1012’，在外部磁铁吸引下，磁珠被捕获。如图29B所示，磁珠捕获腔1012’为内凹梭形。内凹深度与流道深度一致。

磁珠捕获腔1012’设置为梭形，它的中间区域面积大，可以容纳更多磁珠，避免堵塞流道；并且两端小，可以避免液体断流，同时液体可以汇聚，避免形成无法被混匀的磁珠块。

与前述实施例不同的是，本实施例中的检测芯片包括密封盖20’，密封盖20’与基体100’连接并且密封基体100’的第一开口。如前所述，空腔在基体100的第一表面100a具有第一开口，储存容器40’密封可动地容纳在第一开口内。密封盖20’可以可拆卸地与基体100’连接，例如卡接，也可以通过粘接或焊接与基体100’连接。

在本实施例中，基体100’在动力腔1008’与多个空腔之间设置有流道汇聚结构1013’。如图29C所示，流道汇聚结构1013’的中心部分为圆形，围绕中心部分周向均匀分布多个梯形结构。

流道汇聚结构1013’作用在于防止液体断流和串液。动力腔1008’从储液腔抽液的时候，试剂进入流道汇聚结构1013’，在毛细力作用下会浸润整个结构，避免断流；另一方面，由于毛细力作用，周围的试剂会趋向流道汇聚结构1013’汇聚，即使少量试剂串入其它流道，最终也能汇聚被动力腔1008’抽走。

动力腔1008’通过密封盖20的动力口2040’(图32A)与外部设备气源系统连接，以便向动力腔1008’施加正负压从而驱动流体通道中的流体运动。

基体100’、粘接层30’和密封层31’共同形成多个流体通道，多个流动通道包括多个流动路径和分别设置在部分或全部流动路径上的多个开关阀，多个流动路径包括第一流动路径1’、第二流动路径2’、第三流动路径3’、第四流动路径4’、第五流动路径5’、第六流动路径6’、第七流动路径7’、第八流动路径8’、第九流动路径9’、第十流动路径10’、第十一流动路径11’、第十二流动路径12’和第十三流动路径13’等。

第一流动路径1’连通扩增腔和透气腔400’、第二流动路径2’连通混匀腔1009’和扩增腔、第三流动路径3’连通混匀腔1009’和动力腔1008’、第四流动路径4’连通混匀腔1009’和废液腔1010’、第五流动路径5’连通洗脱液腔1007’和流道汇聚结构1013’、第六流动路径6’连通样品腔1002’和流道汇聚结构1013’、第七流动路径7’连通磁珠腔1001’和流道汇聚结构1013’、第八流动路径8’连通动力腔1008’和流道汇聚结构1013’、第九流动路径9’连通磁珠腔1001’和流道汇聚结构1013’、第十流动路径10’连通第三清洗液腔1006’和流道汇聚结构1013’、第十一流动路径11’连通第二清洗液腔1005’和流道汇聚结构1013’、第十二流动路径12’连通第一清洗液腔1004’和流道汇聚结构1013’、第十三流动路径13’连通驱动腔1011’和扩增腔。

此外，第一流动路径1’、第二流动路径2’、第三流动路径3’、第四流动路径4’、第五流动路径5’、第六流动路径6’、第七流动路径7’、第八流动路径8’、第九流动路径9’、第十流动路径10’、第十一流动路径11’、第十二流动路径12’和第十三流动路径13’中分别设置有第一开关阀V1’、第二开关阀V2’、第三开关阀V3’、第四开关阀V4’、第五开关阀V5’、第六开关阀V6’、第七开关阀V7’、第八开关阀V8’、第九开关阀V9’、第十开关阀V10’、第十一开关阀V11’、第十二开关阀V12’、第十三开关阀V13，这些开关阀配置为允许密封层31覆盖开关阀的部分贴近和分离，从而可对应地关闭和开启所在的流动路径。开关阀的结构与前述实施例相同，在此不再赘述。

示例性地，与前述实施例不同，本实施例中的密封盖20’配置为封闭至少一个空腔，例如每个空腔，从而可以为空腔提供与外界隔绝的封闭环境，防止污染且保护基体100’的第一表面100a。

图30示出了图27中的检测芯片与密封盖的分解透视图。图31示出了图27中检测芯片的基体的另一俯视图，其中示出了密封凹槽和卡扣。

示例性地，如图30和31所示，密封盖20’可以与基体100’卡接(也即，卡扣连接)。例如，密封盖20’包括盖本体201’、卡扣组件和密封圈。

例如，卡扣组件包括设置在盖本体201’的外周部分的至少一个第一卡扣2010’和设置在盖本体201’的中心部分的第二卡扣2011’。密封圈设置在盖本体201’的外周部分的内侧。

对应地，在基体100’的第一表面100a可以设置有沿动力腔1008’外周的第一密封凹槽1020’和沿多个空腔的外周的第二密封凹槽1021’，在基体100’的外周还设置有至少一个第三卡扣1010’以用于与盖本体201’的至少一个第一卡扣2010’卡接，并且在基体100’的动力腔1008’的外周还设置有第四卡扣1011’以用于与第二卡扣2011’卡接。示例性地，第一卡扣和第三卡扣的数量相等，例如1-100个。使用卡扣连接可以实现简单且可靠的连接。

如图30所示，密封圈可以包括第一密封圈2020’和第二密封圈2021’。第一密封圈2020’与第一密封凹槽1020’位置对应，用于密封动力腔1008’；第二密封圈2021’与第二密封凹槽1021’位置对应，用于密封基体100’剩余的第一表面的空间。

可选地，盖本体201’和卡扣组件由刚性材料形成，密封圈由柔性材料形成。例如，盖本体201’、卡扣组件和密封圈通过双色注塑一体形成，或包胶工艺组装形成。刚性材料为ABS、PC、亚克力等可注塑材料，用于制作卡扣组件中的卡扣和提供密封盖的刚性。柔性材料为硅胶或TPU材料，作为密封圈。第二卡扣2011’与第四卡扣1011’位置对应，使得密封盖20’中部具有刚性。

图32A和32B分别示出了密封盖未粘附膜时的俯视图和仰视局部图。图32C和32D分别示出了密封盖粘附膜时的俯视图和仰视局部图。图33A-33C分别示出了根据至少一实施例的密封盖的弹性膜的示意图。

下面具体描述设置在密封盖20’中的各种膜结构。如图32A至图32D所示，密封盖20’设置有样品口2030’、动力口2040’和透气口2050’。

样品口2030’用于向检测芯片加入样品，上端覆盖有隔离膜1030’。隔离膜1030’可以粘附在样品口2030’的上端，隔离膜1030’完全不透气从而气体密封样品口2030’。工作时操作者撕开隔离膜1030’，加入样品，然后重新盖上隔离膜1030’。

优选地，隔离膜是一次具有粘性的单面胶。可选地，隔离膜1030’的直径为1-5mm，优选为3mm。

动力口2040’与外部设备气源系统连接，可以通过动力口2040’向动力腔1008’施加正负压。在动力口2040’的内面，粘结一次隔离膜1040’，隔离膜1040’为透气膜。隔离膜1040’可以是防水透气膜、纱布、棉花片等片状材料，防止液体泄漏，但同时可以透气。可选地，隔离膜1040’直径为1-5mm，优选为2mm。

透气口2050’是检测芯片内部整体气体与大气连通的出口。透气口2050’可以例如与透气腔连接。透气口2050’粘结有隔离膜1050’，隔离膜1050’为透气膜。隔离膜1050’优选为玻纤薄膜，有助于吸附核酸气溶胶，防止气溶胶外泄污染环境。可选地，隔离膜1050’直径为1-5mm，优选3mm。

储存容器40’被装载在基体100’的空腔中，并通过密封盖20’的卡扣结构密封。工作时，外部设备通过第一操作部分挤压储存容器40’，使得储存容器40’的第二开口的第二密封膜402被刺破，以使得储存容器40’首先与外界大气连通，同时推动储存容器40’做活塞运动前进，第一密封膜403最终被刺破。由此可见，与前述实施例不同，本实施例中的第二密封膜402首先被刺破。用于刺破第二密封膜402的第一操作部分将在后文具体描述。

为了完全封闭检测芯片，密封盖20’将第一操作部分与储存容器40’直接分隔。密封盖20’在第一开口处设置有弹性膜(例如硅胶膜)2060’，具体地，在储存容器40’的上端。在本实施例中，弹性膜2060’为导气硅胶。第一操作部分刺破第二密封膜402时候，由于弹性膜2060’的接触部位为硅胶，厚度为0.5-2mm，因而不会被刺破，使得储存容器40’上端被刺破之后不会直接暴露在空气中。

可选地，弹性膜2060’朝向第一开口的表面设置有突起结构。如图33A至图33C所示，突起结构可以是中间为宽度0.5mm-5mm的十字形、一字形、圆形突起结构，目的就是使得此区域硅胶与第二密封膜402不是两个光滑面接触，而是有凹凸结构，从而形成气道以方便气体通过气道进入第二密封膜402被刺破的孔。

下面结合图33D-33F描述根据另一实施例的储存容器40释放试剂的工作过程。由于第一密封件404与空腔的内壁之间具有摩擦力，储存容器被保持在安装位置。当需要释放试剂时，可以通过顶杆(例如图33D中的顶杆90)进行操作。顶杆90朝向盖本体201的一端可以具有尖端，用于间接刺破第二密封膜402。工作时，顶杆90朝向盖本体201运动，例如图33D中的向下方向，直至与弹性膜2060接触。顶杆90继续向下运动，弹性膜2060在顶杆90的作用力下变形，直至接触储存容器40的第二密封膜402。进一步地，顶杆90向下运动，由于第二密封膜402是柔性薄膜或复合铝膜，容易在外界作用力下破裂，因此在弹性膜2060与第二密封膜402的接触位置处，第二密封膜402被刺破，从而连通储存容器40的内腔和大气，如图33E所示。

顶杆90继续向下运动，此时储存容器40也向下运动，当向下运动至极限位置，即储存容器40的底部接触空腔的凸缘时，如图33F所示，扎破结构70扎破第一密封膜403，储液空间内的试剂开始通过导液通道1001进入流体通道。

采用这种分体式的储存容器独立储存所需的生化试剂，可以单独生产制备，而无需一次将所有的生化试剂全部储存在检测芯片中，因此储存容器与检测芯片主体可以各自独立生产制造，简化了制造工艺，并且有利于生产过程中品质监控，提高产品良率。

图34A至34F示出了根据至少一实施例的检测芯片的驱动组件的示意图。

驱动组件60’可动地容纳在驱动腔1011’中，驱动组件60’包括驱动盖6020’和弹性件6030’，弹性件6030’设置在驱动盖6020’和驱动腔1011’之间，并远离驱动腔1011’偏压驱动盖6020’。需要说明的是，在本公开中，“偏压”指的是朝向一个方向施加压力，通常用于具有弹性元件的组件中，在弹性元件的弹性力的作用下，将与弹性元件连接的部件朝向一个方向施加压力以将该部件保持在预定位置。

示例性地，驱动组件60’还包括至少一个第二密封件6011’，至少一个第二密封件6011’设置在驱动盖6020’和驱动腔1011’之间，以密封驱动盖6020’和驱动腔1011’之间的空隙。相应地，驱动盖6020’的柱状外周设置有至少一个凹槽6010’。可替代地，驱动腔1011’的柱状内周设置有至少一个凹槽。该至少一个第二密封件6011’对应地安装在至少一个凹槽中。该至少一个第二密封件6011’可以例如为密封圈。

示例性地，驱动腔1011’和驱动盖6020’之间还可以设置有滑动结构。图34A至34F示例性地示出了滑动结构的一个可选实施例。例如，驱动盖6020’可以包括设置在柱状外周的卡扣6021’，与驱动腔1011’内壁的槽结构1021’位置相对应，以进行配合，使得两者之间在做活塞运动时由槽结构1021’上下限位。槽结构1021’设置在驱动腔1011’的上侧，并且形状为矩形，尺寸与卡扣6021’所匹配。本领域技术人员可以采用其他的可动结构，本公开不以此为限。

弹性件6030’如图34A至34F所示装载在驱动腔1011’内部。当驱动腔1011’、弹性件6030’和驱动盖6020’三者组装在一起之后，由于卡扣6021’和槽结构1021’位置的限定，使得弹性件6030’处于压缩状态。此时外部设备挤压驱动盖6020’，驱动腔1011’内部气体排出。撤去外部设备的挤压力，驱动盖6020’在弹性件6030’的作用下自动反弹，外部气体进入驱动腔1011’。

图35A和图35B示出了根据至少一实施例的检测芯片的扩增腔的示意图。图35A为扩增腔的分解透视图，图35B为扩增腔的扩增基体的俯视图。

扩增腔70’可以设置为可拆卸地安装至基体100’，包括上层膜701’、扩增基材702’和下层膜703’。上层膜701’和下层膜703’分别粘接扩增基材702’的上下表面以组装在一起，且上层膜701’和下层膜703’由透明薄膜材质组成，优选PC和PP材料，厚度在0.01-0.2mm范围内。

下层膜703’包括两个连通口7031’，扩增腔70’组装之后两个连通口7031’分别与基体100’的第一流动路径和第十三流动路径连通。

扩增基材702’为0.01-2mm厚的具有裁剪结构的片材。扩增基材702’具有互相连通的反应区7022’和至少一个除泡区7021’，反应区7022’为PCR扩增区域，形成为梭形。除泡区7021’位于反应区7022’的上游侧和/或下游侧。在本实施例中，扩增基材702’包括两个除泡区7021’，分别位于反应区7022’的上游侧和下游侧。例如，除泡区7021’直径为1-3mm的圆形，可以拦截试剂中的气泡。

图36至图43示出了根据至少一实施例的检测芯片的操作方法的液体流向示意图。例如，在至少一个使用场景中，检测芯片可以如下地操作。

S1，加样步骤。

撕开隔离膜1030’，将待测样品加入到样品腔1002’，然后重新盖上隔离膜1030’。

S2，磁珠释放步骤。

打开第八开关阀V8和第九开关阀V9，使用外部仪器给予动力腔1008’负压，使200μl磁珠从磁珠腔1001’通过第九流动路径9’和第八流动路径8’流动到动力腔1008’，然后关闭第八开关阀V8和第九开关阀V9。S3，裂解液释放步骤。

打开第八开关阀V8和第七开关阀V7，使用外部仪器给予动力腔1008’负压，从裂解液腔1003’抽取500μl裂解液通过第七流动路径7’和第八流动路径8’运输到1008动力腔，然后关闭第八开关阀V8和第七开关阀V7。

S4，样品提取步骤。

打开第八开关阀V8和第六开关阀V6，使用外部仪器给予动力腔1008'负压，从样品腔抽取500μl样品通过第六流动路径6’和第八流动路径8’运输到动力腔1008'，然后关闭第八开关阀V8和第六开关阀V6。

S5，磁珠吸附步骤。

打开第三开关阀V3。使用外部仪器给予动力腔1008'负压和正压交替，使得裂解液、样品和磁珠溶液在动力腔1008'和混匀腔1009'之间经由第三流动路径3’往返运输，混匀次数1-100次，最终达到混匀效果。通过将样品、裂解液和磁珠充分混合均匀，可以有效裂解样品释放核酸片段，磁珠可以高效吸附核酸片段。均匀的混合液终止位置状态为动力腔1008'，然后关闭第三开关阀V3。

S6，第一磁珠收集步骤。

使用外部仪器将磁铁靠近磁珠捕获腔1012’，打开第三开关阀V3。使用外部仪器给予动力腔1008'负压和正压交替，样品、裂解液和磁珠混合液通过第三流动路径3’在动力腔1008'和混匀腔1009'之间往返运输，混匀次数1-100次，磁珠被磁铁吸附，从而被保留在磁珠捕获腔1012’中，而废液则最终留在动力腔1008'。然后关闭第三开关阀V3。

S7，第一排空废液步骤。

打开第四开关阀V4，使用外部仪器给予动力腔1008'正压，动力腔1008'内的废液通过第三流动路径3’和第四流动路径4’运输到废液腔1010’，关闭第四开关阀V4。外部仪器将磁铁远离磁珠捕获腔1012’底部。

S7，第一清洗液释放步骤。

打开第八开关阀V8和第十二开关阀V12，使用外部仪器给予动力腔1008'负压，从第一清洗液腔1004’抽取500μl第一清洗液通过第十二流动路径12’和第八流动路径8’运输到动力腔1008'，然后关闭第八开关阀V8和第十二开关阀V12。

S8，第一清洗和混匀步骤。

打开第三开关阀V3。使用外部仪器给予动力腔1008'负压和正压交替，第一清洗液和磁珠形成的混匀液在动力腔1008'和混匀腔1009'之间往返运输，混匀次数1-100次，最终达到混匀效果。通过将第一清洗液和磁珠充分混合均匀，可以有效洗涤残留在磁珠表面的样品、裂解液和其它杂质。均匀的混合液终止位置状态为动力腔1008'，然后关闭第三开关阀V3。

已经吸附有核酸分子的磁珠的表面会残留诸如样品和裂解液中的成分的杂质，这些杂质将影响后续的扩增反应和检测等，第一清洗步骤以及后续的第二清洗步骤和第三清洗步骤将移除这些杂质。例如，该第一清洗步骤中的第一清洗液可以用于清洗核酸表面的蛋白质分子。

S9，第二磁珠收集和混匀步骤。

外部仪器将磁铁靠近磁珠捕获腔1012'，打开第三开关阀V3。使用外部仪器给予动力腔1008'负压和正压交替，第一清洗液和磁珠形成的混合液通过第三流动路径3’在动力腔1008'和混匀腔1009'之间往返运输，混匀次数1-100次，磁珠被磁铁吸附从而保留在磁珠捕获腔1012'内，废液保留在动力腔1008'。然后关闭第三开关阀V3。

经过第二磁珠收集和混匀步骤，实现了吸附有核酸分子的磁珠与混合液中的其他成分的分离。

S10，第二排空废液步骤。

打开第四开关阀V4，使用外部仪器给予动力腔1008'正压，动力腔1008'内的废液通过第三流动路径3’和第四流动路径4’运输到废液腔1010’，然后关闭第四开关阀V4。外部仪器将磁铁远离磁珠捕获腔1012'的底部。

S11，第二清洗液释放步骤。

打开第八开关阀V8和第十一开关阀V11，使用外部仪器给予动力腔1008'负压，从第二清洗液腔1005’抽取500μl第二清洗液通过第十一流动路径11’和第八流动路径8’运输到动力腔1008'，然后关闭第八开关阀V8和第十一开关阀V11。

S12，第二清洗和混匀步骤。

打开第三开关阀V3。使用外部仪器给予动力腔1008'负压和正压交替，第二清洗液和磁珠形成的混匀液在动力腔1008'和混匀腔1009'之间往返运输，混匀次数1-100次，最终达到混匀效果。通过将第二清洗液和磁珠充分混合均匀，可以有效洗涤残留在磁珠表面的样品、裂解液和其它杂质。均匀的混合液终止位置状态为动力腔1008'，然后关闭第三开关阀V3。

例如，该第二清洗步骤中的第二清洗液可以用于清洗磁珠表面的小分子杂质和盐离子。

S13，第三磁珠收集和混匀步骤。

外部仪器将磁铁靠近磁珠捕获腔1012'，打开第三开关阀V3。使用外部仪器给予动力腔1008'负压和正压交替，第二清洗液和磁珠形成的混合液通过第三流动路径3’在动力腔1008'和混匀腔1009'之间往返运输，混匀次数1-100次，磁珠被磁铁吸附留于磁珠捕获腔1012'，废液在动力腔1008'。然后关闭第三开关阀V3。

S14，第三排空废液步骤。

打开第四开关阀V4，使用外部仪器给予动力腔1008'正压，动力腔1008'内的废液通过第三流动路径3’和第四流动路径4’运输到废液腔1010’，然后关闭第四开关阀V4。外部仪器将磁铁远离磁珠捕获腔1012'的底部。

S15，第三清洗液释放步骤。

打开第八开关阀V8和第十开关阀V10，使用外部仪器给予动力腔1008'负压，从第三清洗液腔1006’抽取500μl第三清洗液通过第十流动路径10’和第八流动路径8’运输到动力腔1008'，然后关闭第八开关阀V8和第十开关阀V10。

S16，第三清洗和混匀步骤。

打开第三开关阀V3。使用外部仪器给予动力腔1008'负压和正压交替，第三清洗液和磁珠形成的混匀液在动力腔1008'和混匀腔1009'之间往返运输，混匀次数1-100次，最终达到混匀效果。通过将第三清洗液和磁珠充分混合均匀，可以有效洗涤残留在磁珠表面的样品、裂解液和其它杂质。均匀的混合液终止位置状态为动力腔1008'，然后关闭第三开关阀V3。

例如，该第三清洗步骤中的第三清洗液可以用于清洗残留在磁珠表面的小分子和盐离子。例如，该第三清洗液与第二清洗液相同。

S17，第四磁珠收集和混匀步骤。

外部仪器将磁铁靠近磁珠捕获腔1012'，打开第三开关阀V3。使用外部仪器给予动力腔1008'负压和正压交替，第三清洗液和磁珠形成的混合液通过第三流动路径3’在动力腔1008'和混匀腔1009'之间往返运输，混匀次数1-100次，磁珠被磁铁吸附留于磁珠捕获腔1012'，废液在动力腔1008'。然后关闭第三开关阀V3。

S18，第四排空废液步骤。

打开第四开关阀V4，使用外部仪器给予动力腔1008'正压，动力腔1008'内的废液通过第三流动路径3’和第四流动路径4’运输到废液腔1010’，然后关闭第四开关阀V4。外部仪器将磁铁远离磁珠捕获腔1012'的底部。

S19，洗脱液释放步骤。

打开第八开关阀V8和第五开关阀V5，使用外部仪器给予动力腔1008'负压，从洗脱液腔1007’抽取100μl洗脱液通过第五流动路径5’和第八流动路径8’运输到动力腔1008'，然后关闭第八开关阀V8和第五开关阀V5。

S20，洗脱和混匀步骤。

打开第三开关阀V3。使用外部仪器给予动力腔1008'负压和正压交替，洗脱液和磁珠形成的混匀液在动力腔1008'和混匀腔1009'之间通过第三流动路径3’往返运输，混匀次数1-100次，最终达到混匀效果。通过将洗脱液和磁珠充分混合均匀，可以有效将核酸片段从磁珠表面洗脱。均匀的混合液终止位置状态为动力腔1008'，然后关闭第三开关阀V3。

S21，第五磁珠收集和混匀步骤。

外部仪器将磁铁靠近磁珠捕获腔1012'，打开第三开关阀V3。使用外部仪器给予动力腔1008'负压和正压交替，洗脱液和磁珠形成的混合液通过第三流动路径3’在动力腔1008'和混匀腔1009'之间往返运输，混匀次数1-100次，磁珠被磁铁吸附留于磁珠捕获腔1012'，废液在动力腔1008'。然后关闭第三开关阀V3。外部仪器将磁铁远离磁珠捕获腔1012'底部。

S22，扩增腔70’的转移步骤。

打开第一开关阀V1和第十三开关阀V13，使用外部仪器挤压驱动腔1011’，排出气体。然后关闭第一开关阀V1和第十三开关阀V13。

打开第二开关阀V2，外部仪器撤销对驱动腔1011’挤压力，驱动腔1011’回弹，将混匀腔1009'内洗脱液抽吸到驱动腔1011’内，然后关闭第二开关阀V2。

再次打开第一开关阀V1和第十三开关阀V13，使用外部仪器挤压驱动腔1011’，将洗脱液推入扩增腔70’内，与冻干粉复溶，形成扩增试剂。然后关闭第一开关阀V1和第十三开关阀V13。

S23，扩增步骤。

对扩增腔进行循环加热以对其中的带扩增样品进行扩增，然后检测扩增后的样品的诸如光学特性的特性，以得到检测结果。

上述操作过程可以通过检测装置来操作检测芯片来实现。例如，可以S1步骤后将检测芯片放入检测装置的适当位置，然后由检测装置的相关部件对检测芯片进行操作。

根据本公开的实施例的检测芯片可以对原始样品进行从加样到检测的全过程处理，具有高的集成度。

本领域技术人员应当理解，根据本公开实施例的检测芯片可以根据与上述不同的顺序进行操作，或者省略上述步骤中的一个或多个，或者重复上述步骤中的一个或多个。例如，当加入的样品是已经经过裂解处理的细胞悬液，则不可以省略与裂解相关的步骤。

本公开实施例的检测芯片可以安装到本公开实施例的检测装置的适当位置从而与检测装置协作完成检测过程。

图44示出了根据本公开实施例的检测装置。

检测芯片1000包括第一芯片定位结构1060，用于将检测芯片1000定位到检测装置2000的合适位置，例如将检测芯片1000进行固定，从而可以用于传输、检测。例如，第一芯片定位结构1060可以包括设置在基体100中的芯片定位孔，其可以为直径在0.1-10mm范围内的圆形通孔，用于与检测装置2000上的作为第二芯片定位结构2001的定位销配合，将检测芯片1000定位到检测装置2000上。又例如，第一芯片定位结构可以包括位于检测芯片1000两侧的长条形的芯片定位槽，用于与检测装置2000上的固定装置匹配，将芯片固定安装到检测装置2000上。

检测装置2000可以包括如上所述的顶杆90作为改变空腔的容积的第一操作部分2010。例如，根据需要顶杆90可以为多个，多个顶杆90分别设置在不同的空腔上方以改变空腔的容积。或者，检测装置2000可以包括能够在不同空腔上方移动的顶杆90。

检测装置2000可以包括与推杆502接合以操作推杆502的第二操作部分2020。

检测装置2000可以包括按压第一柔性层20以操作开关阀的第三操作部分2030，例如按压杆。按压杆可以包括多个或者配置为可移动。

第二操作部分2020的具体实现方式不受限制，例如可以为液压装置、推进控制机构(例如控制电路或控制芯片)、具有卡槽的圆柱体和限位机构的结合，限位机构与推杆502接合，也可以为电机、推进控制机构、具有卡槽的圆柱体和限位机构的结合，限位机构与推杆502接合，或者为其他任意的实现方式，这可以根据实际需求而定。类似地，第三操作部分2030也可以采用上述类似的结构，只需将具有卡槽的圆柱体替换为无卡槽的圆柱体，以将其作为凸起部。第三操作部分2030例如可以为气压控制装置、空气压缩机和气体输送管(或气路板)的结合，也可以为其他任意的实现方式，这可以根据实际需求而定，本公开的实施例对此不作限制。

此外，检测装置2000还可以包括用于加热扩增腔200的加热器件、用于检测扩增腔200中扩增反应的检测器件、用于加热第一混匀腔130和第二混匀腔140的加热模块、用于固定磁珠的磁铁900等。

需要说明的是，本公开的实施例中，检测装置2000还可以包括更多的组件和单元，不限于上文描述的芯片定位结构、操作部分以及加热器件等。例如，检测装置2000还可以包括电源、中央处理器(Central Processing Unit，CPU)、光学检测单元、温度控制单元等，从而使检测装置2000具有更完善和更丰富的功能。例如，光学检测单元例如可以包括光源、光电检测器件等，与CPU耦接，该光源根据检测原理可以为红外光、可见光等。本公开的实施例对于这些更多的组件和单元不做限制。

本公开的范围并非由上述描述的实施方式来限定，而是由所附的权利要求书及其等同范围来限定。

Claims (48)

1.一种检测芯片，包括：

基体，具有第一表面且包括至少一个空腔和通向所述至少一个空腔的至少一条流体通道，该空腔在第一表面中具有第一开口；

至少一个储存容器，所述至少一个储存容器经第一开口可动地容纳在所述至少一个空腔中，所述至少一个储存容器包括第二开口和密封所述第二开口的第一密封膜；

其中，所述至少一个空腔包括扎破结构，所述扎破结构设置在所述空腔中，用于扎破所述第一密封膜，以使得所述储存容器中的试剂进入所述流体通道。

2.根据权利要求1所述的检测芯片，其中，

所述至少一个储存容器还包括第三开口和密封所述第三开口的第二密封膜，

所述第一密封膜和所述第二密封膜之间限定用于容纳试剂的储液空间。

3.根据权利要求1所述的检测芯片，其中，

所述储存容器还包括可拆卸的盖，所述盖安装在所述第三开口处并覆盖所述第二密封膜。

4.根据权利要求1所述的检测芯片，还包括：

密封盖，与所述基体连接并且密封所述基体的第一开口。

5.根据权利要求4所述的检测芯片，其中，

所述密封盖与所述基体卡接。

6.根据权利要求5所述的检测芯片，其中，

所述密封盖包括盖本体、卡扣组件，

所述卡扣组件包括设置在所述盖本体的外周部分的至少一个第一卡扣和设置在所述盖本体的中心部分的第二卡扣。

7.根据权利要求6所述的检测芯片，其中，

所述密封盖还包括密封圈，所述密封圈设置在所述盖本体的外周部分的内侧，

所述盖本体和卡扣组件由刚性材料形成，所述密封圈由柔性材料形成。

8.根据权利要求6所述的检测芯片，其中，

所述盖本体、所述卡扣组件和所述密封圈通过双色注塑一体形成，或包胶工艺组装形成。

9.根据权利要求6所述的检测芯片，其中，

所述密封盖在所述第一开口处设置有覆盖膜，所述覆盖膜为弹性膜。

10.根据权利要求9所述的检测芯片，其中，

所述覆盖膜朝向所述第一开口的表面设置有突起结构。

11.根据权利要求10所述的检测芯片，其中，所述突起结构包括中心突起部和围绕所述中心突起部沿周向分布的多个周边突起部，

所述中心突起部为一字形、十字形或圆形，所述多个周边突起部为一字形或圆形。

12.根据权利要求1所述的检测芯片，还包括：

至少一个第一密封件，设置在所述储存容器和所述空腔之间，以密封所述储存容器和所述空腔之间的空隙。

13.根据权利要求12所述的检测芯片，其中，

所述储存容器外表面设置有至少一个凹槽，或者，所述空腔的内表面设置有至少一个凹槽，

所述至少一个第一密封件安装在所述至少一个凹槽中，

所述至少一个第一密封件为弹性圈。

14.根据权利要求1或2所述的检测芯片，其中，

所述储存容器包括引流通道和朝向所述第二开口的端部具有倾斜的第一角度的内壁，所述引流通道连通所述内壁和所述第二开口。

15.根据权利要求14所述的检测芯片，其中，

所述第一角度的范围为5度至60度。

16.根据权利要求14所述的检测芯片，其中，

所述空腔还包括导液通道，所述基体还包括流体通道，

所述导液通道设置在所述扎破结构处，并且连通所述空腔和所述流体通道。

17.根据权利要求2所述的检测芯片，其中，

所述扎破结构朝向所述储存容器的一端设置有针状突出部，所述针状突出部的中心点与所述空腔的底表面的中心的正投影重合，所述针状突出部的尺寸小于所述第二开口的尺寸。

18.根据权利要求17所述的检测芯片，其中，

所述针状突出部为棱锥形状，具有多个侧棱，所述导液通道在所述空腔中的开口位于所述多个侧棱的两个之间，并与棱锥的底面和一个侧面连接。

19.根据权利要求17所述的检测芯片，其中，

所述针状突出部为圆锥，所述导液通道在所述空腔中的开口与所述圆锥的底面连接。

20.根据权利要求18或19所述的检测芯片，其中，

所述导液通道在所述空腔中的开口的面积小于所述针状突出部的底面的面积。

21.根据权利要求2所述的检测芯片，其中，

所述空腔的底部设置有凸缘，所述凸缘配置为与所述储存容器接触并将所述储存容器限制在极限位置，在所述极限位置，所述扎破结构扎破所述第一密封膜。

22.根据权利要求21所述的检测芯片，还包括：

多个流体通道；以及

混匀结构，其中，所述多个空腔中至少之一通过所述多个流体通道中至少之一与所述混匀结构连通，

其中，所述混匀结构包括推杆、第一气体隔离膜、互相连通的第一混匀腔和第二混匀腔，

所述第一气体隔离膜密封所述第一混匀腔的开口，

所述推杆可滑动地密封安装在所述第二混匀腔内或相对于检测芯片单独设置在所述第二混匀腔的开口侧，

所述推杆在所述第二混匀腔内的往复运动使得试剂在所述第一混匀腔和所述第二混匀腔之间运输。

23.根据权利要求22所述的检测芯片，其中，所述推杆包括操作部，所述操作部设置在所述推杆的一端，且从所述推杆的表面突出。

24.根据权利要求23所述的检测芯片，其中，所述推杆还包括至少一个凹槽和密封圈，所述至少一个凹槽设置在所述推杆的外表面，所述密封圈安装于所述至少一个凹槽中。

25.根据权利要求22所述的检测芯片，其中，

所述混匀结构包括透气口、第一透气膜、第二透气膜、动力腔和与所述动力腔连通的混匀腔，

所述动力腔与所述多个空腔之间分别通过多条流体通道连通。

26.根据权利要求25所述的检测芯片，其中，所述透气口设置在所述密封盖上。

27.根据权利要求25所述的检测芯片，其中，所述第一透气膜覆盖所述透气口，所述基体通过所述透气口和所述第一透气膜与外界大气连通。

28.根据权利要求25所述的检测芯片，其中，所述第二透气膜覆盖所述动力腔，所述动力腔通过所述第二透气膜与外界气源系统连通，以接收所述外界气源系统施加的正压或负压。

29.根据权利要求25所述的检测芯片，还包括：

磁珠捕获腔，设置在所述动力腔和所述混匀腔之间并分别与所述动力腔和所述混匀腔连通，

其中，所述磁珠捕获腔的中间区域的面积或尺寸大于所述两端区域的面积或尺寸。

30.根据权利要求1所述的检测芯片，其中，多个空腔之间设置有流道汇聚结构。

31.根据权利要求30所述的检测芯片，其中，

在所述动力腔与所述多个空腔之间设置有流道汇聚结构。

32.根据权利要求31所述的检测芯片，其中，

所述流道汇聚结构的中心部分为圆形，围绕所述中心部分周向均匀分布多个梯形结构。

33.根据权利要求22所述的检测芯片，其中，

所述基体具有与第一表面相对的第二表面，所述多个流体通道设置在第二表面中。

34.根据权利要求33所述的检测芯片，其中，

所述多个流体通道包括形成在所述第二表面中的多个基体凹槽，

所述检测芯片还包括密封层，所述密封层在所述第二表面以至少覆盖所述多个基体凹槽，以形成流体通道。

35.根据权利要求33所述的检测芯片，还包括：

在所述第二表面上的粘接层，

其中，所述粘接层设置在所述基体与所述密封层之间，且配置为使所述基体与所述密封层彼此粘接，所述粘接层至少露出所述基体中的所述多个基体凹槽且将所述多个流体通道彼此分隔。

36.根据权利要求33所述的检测芯片，其中，

所述流体通道还包括多条流动路径和多个开关阀，所述多个开关阀分别位于所述多条流动路径中，

所述开关阀每个配置为控制对应的至少部分流体通道的连通和断开，

所述基体在所述第二表面设置有用于形成所述多条流动路径中的至少一条流动路径的基体凹槽。

37.根据权利要求36所述的检测芯片，其中，所述第二表面在所述膜阀部具有隔断部分，所述隔断部分具有平台部分，所述平台部分将属于同一流动路径的基体凹槽间隔开。

38.根据权利要求36所述的检测芯片，其中，

所述平台部分可以与所述第二表面的其余部分平齐或与所述基体凹槽相比具有较小的凹入深度。

39.根据权利要求22所述的检测芯片，还包括：

样品腔，所述样品腔密封设置有隔离膜，所述隔离膜为具有粘性的单面胶。

40.根据权利要求22所述的检测芯片，还包括：

扩增腔，所述扩增腔为定量腔。

41.根据权利要求40所述的检测芯片，其中，

所述扩增腔具有互相连通的反应区和除泡区。

42.根据权利要求41所述的检测芯片，其中，所述除泡区位于所述反应区的上游侧和/或下游侧。

43.根据权利要求41或42所述的检测芯片，其中，所述反应区形成为梭形，所述除泡区形成为圆形。

44.根据权利要求40所述的检测芯片，还包括：

驱动腔，所述驱动腔与所述扩增腔和所述混匀结构流体连通。

45.根据权利要求44所述的检测芯片，还包括：

驱动组件，所述驱动组件可动地容纳在所述驱动腔中，所述驱动组件包括驱动盖和弹性件，所述弹性件设置在所述驱动盖和所述驱动腔之间，并偏压所述驱动盖。

46.根据权利要求44所述的检测芯片，其中，

所述驱动组件还包括至少一个第二密封件，所述至少一个第二密封件设置在所述驱动盖和所述驱动腔之间，以密封所述驱动盖和所述驱动腔之间的空隙，

所述驱动盖外表面设置有至少一个凹槽，或者，所述驱动腔的内表面设置有至少一个凹槽，

所述至少一个第二密封件对应地安装在所述至少一个凹槽中。

47.根据权利要求45或46所述的检测芯片，其中，

所述驱动腔和驱动盖之间设置有滑动结构。

48.根据权利要求1-47中任一项所述的检测芯片，还包括：

第一芯片定位结构，配置为将所述检测芯片定位和安装到检测装置。

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