CN115193358A - 一种试管形多功能微流控反应装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种试管形多功能微流控反应装置，包括试管主体，试管主体的中心连接有负压管，负压管的上端封闭，负压管的下端连接有橡胶帽，橡胶帽下方的试管主体内插接有血液采集组件，试管主体的上部具有通气腔室，通气腔室下侧的试管主体内排布有若干组反应组件，反应组件下方的试管主体内排布有若干和混匀室一一对应的荧光检测组件，反应组件输出反应后的溶液至荧光检测组件内进行荧光强度的检测；本发明能实现多种病的快速检测。
Description
技术领域
本发明涉及微流控检测技术领域，特别是一种试管形多功能微流控反应装置。
背景技术
我国畜禽养殖业的特点是体量大，大中小养殖场数量多，同时家禽传染病的种类多，具有较大防控难度。整体来看，家禽传染病疫情形势复杂严峻，存在很大现实威胁和风险隐患。因此需要更加关注非洲猪瘟等重大动物疫病的防控，通过改进检测技术，确保畜牧业生产安全、动物产品质量安全、公共卫生安全和生物安全。
总而言之，随着我国现代畜牧业越发趋于规模化养殖，对于常见家禽传染病的预防与监测显得越发重要，做好传染病的检测，是使畜牧业生产向着高产、优质、高效和稳定协调的方向发展的必要条件，因此很有必要研究一套快速检测家禽传染病的设备。
发明内容
本部分的目的在于概述本发明的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和发明名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和发明名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本发明的范围。
鉴于上述和/或现有的家禽传染病检测中存在的问题，提出了本发明。
因此，本发明的目的是提供一种试管形多功能微流控反应装置，其能通过抽取动物的血液实现家禽传染病的快速检测。
为解决上述技术问题，本发明提供如下技术方案：一种试管形多功能微流控反应装置，其包括试管主体，所述试管主体的中心连接有负压管，所述负压管的上端封闭，负压管的下端连接有橡胶帽，橡胶帽下方的试管主体内插接有血液采集组件，所述试管主体的上部具有通气腔室，所述通气腔室下侧的试管主体内排布有若干组反应组件，所述反应组件包括血液收集离心室，所述血液收集离心室上方的试管主体内设有血凝剂存储腔室，所述血凝剂存储腔室的下端连接有血凝剂连接流道，所述血凝剂连接流道的下端连接在血液收集离心室上，血液收集离心室的上部连接有通气流道和血液进液流道，所述通气流道的上端和通气腔室连通，通气流道下端和血液收集离心室连通，所述血液进液流道的上端和负压管的内腔连通，血液进液流道下方的血液收集离心室上连接有第一血清出液流道，所述血液收集离心室下方的试管主体外周排布有至少一组若干和反应组件一一对应的反应芯片，所述反应芯片内设有混匀室，所述第一血清出液流道的下端能和混匀室连通，所述混匀室上方的反应芯片内设有若干下预制溶液储存腔室，下预制溶液储存腔室能和混匀室连通，所述混匀室下侧的反应芯片内设有至少一个检测液流道，反应芯片下方的试管主体内排布有若干和混匀室一一对应的荧光检测组件，所述荧光检测组件用于检测从对应检测液流道流出的溶液的荧光强度。
本发明中除了血液进液流道和通气流道外的各个流道处的试管主体上均连接有用来控制液体往下流动的控制阀（其为现有技术），控制阀关闭时，上面的腔室和下面紧邻的腔室不通，控制阀打开，上面的腔室和下面紧邻的腔室连通；负压管内连接有至少一个特斯拉阀，初始状态下，所有的控制阀处于关闭状态；使用本发明检测时，使用血液采集组件进行采血，采血时在试管主体上连接蠕动泵，蠕动泵的输入端和通气腔室连通，将血液采集组件采到的血液向上抽进负压管内，抽进负压管内的血液沿着各个血液进液流道进入对应的血液收集离心室内，采血结束，将血液采集组件拔离家禽，使用护帽套在血液采集组件的采血端；控制血凝剂连接流道上的控制阀打开，血凝剂存储腔室内的血凝剂流入血液收集离心室内，血凝剂和血液混合，将试管主体整体放进离心机，通过离心后静置，血清在反应后的溶液上层，即血清在血液收集离心室的上半部位，第一血清出液流道的上端连接在血液收集离心室的上半部（使得只有血清向下流），将各个反应芯片从冷藏柜中取出送入加热装置加热至需要的温度，加热完成后插入试管主体，插接完成，准备反应工作；控制第一血清出液流道上的控制阀打开，血清沿着第一血清出液流道向下流入反应芯片的混匀室内，下预制溶液储存腔室内预制有需要的反应溶液，控制下预制溶液储存腔室和混匀室间的各个控制阀按照反应时间需求打开，使不同的预制溶液按照顺序依次进入混匀室内反应，反应结束后，控制检测液流道上的控制阀打开，反应后的溶液流入荧光检测组件内，荧光反应检测组件检测反应后溶液的荧光强度，以实现家禽传染病的检测；本发明集成度高，能通过抽取动物的血液实现家禽传染病的快速检测。
为了进一步实现血清的收集所述血液收集离心室下方的试管主体内设有血清静置室，所述血清静置室下侧的试管主体内设有血清收集出液流道，反应芯片的上部设有反应溶液储存室，所述反应溶液储存室的上端覆盖反应溶液储存室的出液端，所述混匀室在反应溶液储存室下方，所述反应溶液储存室能经反应溶液出液流道和混匀室连通。
为了使血清定量排进血清静置室内，所述血液收集离心室和血清静置室之间试管主体内设有血清定量腔室，第一血清出液流道的下端连通血清定量腔室的上部，血清定量腔室下部的试管主体内设有第二血清出液流道，所述第二血清出液流道的下端连通血清静置室的上端。
为了实现对应传染病的检测，所述血清定量腔室和血清静置室之间的试管主体内设有第一上预制溶液储存腔室和第二上预制溶液储存腔室，所述第一上预制溶液储存腔室和第二上预制溶液储存腔室下侧的试管主体内设有第一上预制溶液上出液流道和第二上预制溶液上出液流道，所述第一上预制溶液上出液流道和第二上预制溶液上出液流道的下端汇流后能和出液腔室连通。
为了方便将检测出的信号传输出去，所述试管主体的上端连接有接线端子，所述荧光检测组件的电信号输出端经导线和接线端子电连接。
为了实现反应后溶液的荧光强度检测，所述荧光检测组件包括荧光检测壳体，所述荧光检测壳体下部的内壁设有下隔板，所述下隔板下侧和荧光检测壳体内壁之间形成储液池，所述下隔板上连接有物镜，下隔板上方的荧光检测壳体内连接有激光发射器，所述激光发射器发射出的光对准物镜射进储液池。
为了进一步实现反应后溶液的荧光强度检测，所述下隔板和激光发射器之间的荧光检测壳体内连接有在高度方向上间隔设置的第一隔板和第二隔板，所述第一隔板上连接有第一光栅，第二隔板上连接有第二光栅，所述第二光栅在第一光栅的下方，激光发射器发射出的光依次经第一光栅、第二光栅和物镜竖直向下射入储液池，所述第二光栅侧端的荧光检测壳体内连接有光电处理器，所述光电处理器处理由第二光栅反射进来的光信号，光电处理器和接线端子电连接。
为了方便反应芯片的安装，所述试管主体外周排布有至少一组若干插槽，所述插槽处的试管主体上排布有若干导轨，所述反应芯片上排布有若干和导轨一一对应的滑槽，反应芯片经滑槽滑动连接在导轨上。
为了实现采血后的进样，所述血液采集组件包括穿刺针针座，所述穿刺针针座的两端均连接有血液容纳套，所述血液容纳套远离穿刺针针座的一端均固定有穿刺针，所述穿刺针针座刚好插接在试管主体的中心且对准负压管，一个穿刺针在试管主体外，另一个穿刺针在试管主体内，在试管主体内的穿刺针上套接有穿刺针护帽，所述穿刺针护帽对准橡胶帽，另一个穿刺针能依次戳穿穿刺针护帽和橡胶帽后插进负压管。
为了进一步实现采血后的进样，所述试管主体的上端开有和通气腔室连通的负压接口。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。其中：
图1为本发明的立体结构图。
图2为本发明的立体透视图。
图3为图2中A处的局部放大图。
图4为图2中B处的局部放大图。
图5为图2中C处的局部放大图。
图6为本发明中血液采集组件的立体结构图。
图7为本发明中荧光检测组件的立体结构图。
图中，100反应芯片，101滑槽，102第二下预制溶液出液流道，103下预制溶液定量室，104第一下预制溶液出液流道，105下预制溶液储存腔室，106进液腔室，107混匀室，108反应流道，109检测液流道，200接线端子，300负压管，400试管主体，401负压接口，402导轨，403插槽，404通气腔室，500反应组件，501血液收集离心室，502控制阀，503血凝剂连接流道，504血凝剂存储腔室，505通气流道，506血液进液流道，507血清静置室，508第二上预制溶液下出液流道，509第一上预制溶液分支出液流道，510第二上预制溶液上出液流道，511第二上预制溶液储存腔室，512第一上预制溶液储存腔室，513第一上预制溶液上出液流道，514第一上预制溶液定量腔室，515第一上预制溶液下出液流道，516预制溶液汇合流道，517血清收集出液流道，518第二上预制溶液定量腔室，519第二血清出液流道，520血清定量腔室，521第一血清出液流道，522检测液排液流道，523第三预制溶液定量腔室，524第三预制溶液上出液流道，525下检测液出液腔室，526第三预制溶液下出液流道，527上检测液出液腔室，528第三预制溶液储存腔室，529第一下预制溶液定量腔室，530第一下预制溶液排液流道，600橡胶帽，700特斯拉阀，800血液采集组件，801穿刺针护帽，802穿刺针针座，803血液容纳套，804穿刺针，900荧光检测组件，901激光发射器，902第一光栅，903荧光检测壳体，903a下隔板，903b第一隔板，903c第二隔板，903d储液池，904光电处理器，905物镜，906第二光栅。
具体实施方式
在阐述本发明的技术方案之前，定义本文使用的术语如下：
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合说明书附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受下面公开的具体实施例的限制。
其次，此处所称的“一个实施例”或“实施例”是指可包含于本发明至少一个实现方式中的特定特征、结构或特性。在本说明书中不同地方出现的“在一个实施例中”并非均指同一个实施例，也不是单独的或选择性的与其他实施例互相排斥的实施例。
实施例1
参照图1～图6，为本发明的第一个实施例，本实施例提供了一种试管形多功能微流控反应装置，其集成度高，能实现多种传染病的快速检测。
一种试管形多功能微流控反应装置，其包括试管主体400，试管主体400的中心连接有负压管300，负压管300的上端封闭，负压管300的下端连接有橡胶帽600，橡胶帽600下方的试管主体400内插接有血液采集组件800，试管主体400的上部具有通气腔室404，试管主体400的上端开有和通气腔室404连通的负压接口401，通气腔室404下侧的试管主体400内排布有若干组反应组件500，反应组件500包括血液收集离心室501，血液收集离心室501上方的试管主体400内设有血凝剂存储腔室504，血凝剂存储腔室504的下端连接有血凝剂连接流道503，血凝剂连接流道503的下端连接在血液收集离心室501上，血液收集离心室501的上部连接有通气流道505和血液进液流道506，通气流道505的上端和通气腔室404连通，通气流道505下端和血液收集离心室501连通，血液进液流道506的上端和负压管300的内腔连通，血液进液流道506下方的血液收集离心室501上连接有第一血清出液流道521，血液收集离心室501下方的试管主体400外周排布有至少一组若干和反应组件500一一对应的反应芯片100，本实施例中，试管主体400外周设有两组在高度方向上间隔设置且和若干反应组件500一一对应的反应芯片100，反应芯片100内设有混匀室107，第一血清出液流道521的下端能和上面的混匀室107连通，混匀室107上方的反应芯片100内设有若干下预制溶液储存腔室105，反应芯片100朝上的一侧具有朝上进液口的进液腔室106，下预制溶液储存腔室105能和混匀室107连通，下预制溶液储存腔室105下端的反应芯片100内设有第一下预制溶液出液流道104，下预制溶液储存腔室105和混匀室107之间的反应芯片100内设有若干和下预制溶液储存腔室105一一对应的下预制溶液定量室103，下预制溶液储存腔室105能经第一下预制溶液出液流道104和下预制溶液定量室103连通，下预制溶液定量室103下端的反应芯片100内设有第二下预制溶液出液流道102，第二下预制溶液出液流道102的下端和混匀室107的上部相接且和混匀室107连通，混匀室107下侧的反应芯片100内设有至少一个检测液流道109，反应芯片100上侧的试管主体400内设有上检测液出液腔室527，反应芯片100下侧的试管主体400内设有下检测液出液腔室525，混匀室107经检测液流道109和对应的下检测液出液腔室525连通，上面的下检测液出液腔室525经检测液排液流道522和下面对应的上检测液出液腔室527连通，进液腔室106的进液口覆盖对应的下检测液出液腔室525的出液口，进液腔室106下端的反应芯片100内设有朝着混匀室107所在方向延伸的反应流道108，进液腔室106经反应流道108能和混匀室107连通，反应芯片100下方的试管主体400内排布有若干和混匀室107一一对应的荧光检测组件900，下面的下检测液出液腔室525能和对应的荧光检测组件900的输入端连通，荧光检测组件900用于检测从对应检测液排液流道522流出的溶液的荧光强度。
本发明中除了血液进液流道506和通气流道505外的各个流道处的试管主体400上均连接有用来控制液体往下流动的控制阀502（其为现有技术），控制阀502关闭时，上面的腔室和下面紧邻的腔室不通，控制阀502打开，上面的腔室和下面紧邻的腔室连通；负压管300内连接有至少一个特斯拉阀700（其为现有技术），本实施例中，负压管300内连接有两个在高度方向上间隔设置的特斯拉阀700，能够减缓血液因为重力势能倒流的速度，近似于单向阀，确保不会发生回血，最大化地保证家禽的健康；初始状态下，所有的控制阀502处于关闭状态；使用本发明检测时，使用血液采集组件800进行采血，采血时在试管主体400上连接蠕动泵，蠕动泵的输入端和通气腔室404连通，将血液采集组件800采到的血液向上抽进负压管300内，抽进负压管300内的血液沿着各个血液进液流道506进入对应的血液收集离心室501内，采血结束，将血液采集组件800拔离家禽，使用护帽套在血液采集组件800的采血端；控制血凝剂连接流道503上的控制阀502打开，血凝剂存储腔室504内的血凝剂流入血液收集离心室501内，血凝剂和血液混合，将试管主体400整体放进离心机，通过离心后静置，血清在反应后的溶液上层，即血清在血液收集离心室501的上半部位，第一血清出液流道521的上端连接在血液收集离心室501的上半部（使得只有血清向下流），将各个反应芯片100从冷藏柜中取出送入加热装置加热至需要的温度，加热完成后插入试管主体400，插接完成，准备反应工作；控制第一血清出液流道521上的控制阀502打开，血清沿着第一血清出液流道521向下流入上面的反应芯片100的混匀室107内，下预制溶液储存腔室105内预制有需要的反应溶液，控制该反应芯片100内下预制溶液出液流道上的各个控制阀502按照反应时间需求打开，使不同的预制溶液按照顺序依次进入混匀室107内反应，上面的反应芯片100内的溶液反应结束后，控制上面的检测液流道109打开，混匀室107内的溶液流动至下检测液出液腔室525的过程中进一步混合，控制上面的检测液排液流道522上的控制阀502打开，经上面的反应芯片100反应后的溶液流入下面的对应的反应芯片100内的混匀室107内，重复上述动作，控制下面的反应芯片100内的各个控制阀502按照反应时间需求打开，完成再一次反应后，控制下面的检测液流道109和检测液排液流道522上的控制阀502打开，反应后的溶液经下面的检测液排液流道522排入荧光检测组件900内，荧光反应检测组件检测反应后溶液的荧光强度，以实现家禽传染病的检测。
为了进一步实现血清的收集，血液收集离心室501下方的试管主体400内设有血清静置室507，血清静置室507下侧的试管主体400内设有血清收集出液流道517，反应芯片100的上部设有反应溶液储存室，反应溶液储存室的上端覆盖反应溶液储存室的出液端，混匀室107在反应溶液储存室下方，反应溶液储存室能经反应溶液出液流道和混匀室107连通，血液收集离心室501和血清静置室507之间试管主体400内设有血清定量腔室520，第一血清出液流道521的下端连通血清定量腔室520的上部，血清定量腔室520下部的试管主体400内设有第二血清出液流道519，第二血清出液流道519的下端连通血清静置室507的上端。
当第一血清出液流道521上的控制阀502打开时，血液收集离心室501内的血清经第一血清出液流道521流入血清定量腔室520内，血清定量腔室520的容积和所需要参加反应的血清容积相等，当血清定量腔室520内充满血清时，第一血清出液流道521上的控制阀502关闭，第二血清出液流道519上的控制阀502打开，血清流入血清静置室507内，实现血清的定量收集和静置。
为了实现对应传染病的检测，血清定量腔室520和血清静置室507之间的试管主体400内设有第一上预制溶液储存腔室512和第二上预制溶液储存腔室511，第一上预制溶液储存腔室512和第二上预制溶液储存腔室511下侧的试管主体400内设有第一上预制溶液上出液流道513和第二上预制溶液上出液流道510，第一上预制溶液储存腔室512下方的试管主体400内设有第一上预制溶液定量腔室514，第一上预制溶液定量腔室514下端的试管主体400内设有第一上预制溶液下出液流道515，第二上预制溶液储存腔室511下方的试管主体400内设有第二上预制溶液定量腔室518，第二上预制溶液定量腔室518下端的试管主体400内设有第二上预制溶液下出液流道508，第一上预制溶液下出液流道515和第二上预制溶液下出液流道508下端的试管主体400内设有预制溶液汇合流道516，从第一上预制溶液下出液流道515和第二上预制溶液下出液流道508中流出的液体汇流进入预制溶液汇合流道516内，预制溶液汇合流道516的下端能和上面的上检测液出液腔室527连通。
工作时，控制第一上预制溶液上出液流道513和第二上预制溶液上出液流道510上的控制阀502打开，第一上预制溶液储存腔室512内的预制溶液一方面流入第一上预制溶液定量腔室514内进行定量存储，第二上预制溶液储存腔室511内的预制溶液向下流入第二上预制溶液定量腔室518内定量存储；定量结束，进行下一步反应，控制血清收集出液流道517上的控制阀502打开，定量后的血清依次经血清收集出液流道517、上面的上检测液出液腔室527、上面的进液腔室106和反应流道108流入混匀室107内，控制上面的反应芯片100内各个下预制溶液出液流道上的控制阀502按照需求打开或保持关闭状态，使下预制溶液储存腔室105内不同的反应溶液按需流入混匀室107内进行混合反应。
上下两个对应的反应芯片100之间的试管主体400内还设有第三预制溶液储存腔室528，第三预制溶液储存腔室528下方的试管主体400内设有第三预制溶液定量腔室523和第一下预制溶液定量腔室529，第一上预制溶液储存腔室512下端的试管主体400内还设有第一上预制溶液分支出液流道509，第一上预制溶液分支出液流道509的下端设置在第一下预制溶液定量腔室529上端的试管主体400内，第一下预制溶液定量腔室529下端的试管主体400内设有第一下预制溶液排液流道530，第一下预制溶液定量腔室529经第一下预制溶液排液流道530能和下面的上检测液出液腔室527连通；第三预制溶液储存腔室528下端的试管主体400内设有第三预制溶液上出液流道524，第三预制溶液上出液流道524的下端设在第三预制溶液定量腔室523上部的试管本体内，第三预制溶液储存腔室528能经第三预制溶液上出液流道524和第三预制溶液定量腔室523连通，第三预制溶液定量腔室523下端的试管主体400内设有第三预制溶液下出液流道526，第三预制溶液下出液流道526的下端能和下面的上检测液出液腔室527连通。
上面的反应芯片100反应后的溶液依次经上面的检测液排液流道522、下面的上检测液出液腔室527、下面的进液腔室106后进入下面的混匀室107，控制第一上预制溶液分支出液流道509上的控制阀502打开，双蒸水另一方面流入第一下预制溶液定量腔室529内定量，以限制下一步反应的溶液体积，控制第三预制溶液上出液流道524上的控制阀502开合，经上面的混匀室107输出的溶液流入下面的反应芯片100的混匀室107内，控制下面的反应芯片100内各个下预制溶液出液流道上的控制阀502按照需求打开或保持关闭状态，从而实现相应的反应，反应结束后，控制其中装有荧光剂的下预制溶液储存腔室105相接的下预制溶液出液流道上的控制阀502打开，荧光基团和反应后的溶液混合，混合后的检测液依次经上面的检测液流道109、下检测液出液腔室525、上面的检测液排液流道522、下面的上检测液出液腔室527、下面的混匀室107、下面的下检测液出液腔室525和下面的下检测液排液流道522进入荧光检测组件900内，进行荧光强度检测。
下面以对家猪进行病毒检测为例，血液和血凝剂在血液收集离心室501内完成核酸提取，血清静置室507静置后的血清由血清收集出液流道517进入上检测液出液腔室527，为后续的反应提供核酸，如果检测的病毒是RNA，为逆转录提供模板RNA，如果检测的病毒是DNA病毒，为DNA扩增提供模板DNA；第一上预制溶液储存腔室512和第二上预制溶液储存腔室511内分别储存有不含RNase 的双蒸水和5倍的缓冲液（5xPrimeScript Buffer）。
开始反应时，缓冲液从第二上预制溶液储存腔室511流出，经由第二上预制溶液上出液流道510流入第二上预制溶液定量腔室518，在第二上预制溶液定量腔室518中完成定量，确定进入反应的量，经由第二上预制溶液下出液流道508，流入预制溶液汇合流道516，与DEPC水（双蒸水）汇合，预制溶液汇合流道516与上检测液出液腔室527相连，提供逆转录反应的部分反应物，上面的反应芯片100的其中四个下预制溶液储存腔室105中分别预制有保温溶液：dNTP（脱氧核糖核苷三磷酸）溶液、tRNA（转运RNA，转移核糖核酸）溶液、逆转录酶、RNA酶抑制剂，另外两个下预制溶液储存腔室105中可根据检测病毒的不同，加入另外的需要合适温度条件保存的反应溶液；另外，当逆转录过程需要较多的某种保温溶液时，例如需要较多的dNTP溶液,可以在两个下预制溶液储存腔室105中都预制dNTP溶液；以dNTP 溶液为例，开始反应时，dNTP 溶液从下预制溶液储存腔室105流出，经由第一下预制溶液出液流道104流入下预制溶液定量室103，在下预制溶液定量室103中完成定量，确定进入反应的量，经由第二下预制溶液出液流道102流入混匀室107，提供逆转录反应体系中的需要特定温度保存的部分反应物；在各反应溶液都汇集到混匀室后，保温溶液和预制溶液以及提供RNA模板的血清混合，通过控制温度，实现逆转录反应。
逆转录完成后，上面反应芯片100的混匀室107中的逆转录溶液进入下面反应芯片100内，下面的反应芯片100作为DNA扩增模块，除了作为模板的DNA外，荧光PCR反应体系（反应体系可理解为反应所需要的所有反应物）中有6种反应物或反应溶液：dNTP （脱氧核糖核苷三磷酸的缩写，是脱氧腺苷三磷酸、脱氧鸟苷三磷酸、脱氧胸苷三磷酸、脱氧胞苷三磷酸的统称）溶液（A、T、C、G，作为原料）、引物溶液（DNA片段，人工合成的两段寡核苷酸序列）、Taq DNA聚合酶（催化，具有热稳定性的DNA聚合酶）、10倍扩增缓冲液（其中需要含Mg2+）、DEPC水，其中有4种需要合适温度条件保存：dNTP 溶液、引物溶液、Taq DNA聚合酶、荧光基团，简称为保温溶液2，另外2种不需要特定的温度条件保存：10x扩增缓冲液和DEPC水，简称为预制溶液2。
10x扩增缓冲液预制在528第三预制溶液储存腔室中，经由524第三预制溶液上出液流道，流入523第三预制溶液定量腔室，在523第三预制溶液定量腔室中完成定量，确定进入反应的量，经由第三预制溶液下出液流道526流入下面的上检测液出液腔室527，提供荧光PCR反应体系中的部分反应物，DEPC水预制在第一上预制溶液储存腔室512中，经由第一上预制溶液分支出液流道509流入第一下预制溶液定量腔室529，在第一下预制溶液定量腔室529中完成定量，确定进入反应的量，提供荧光PCR反应体系中的部分反应物；以dNTP 溶液为例，具体工作流程为，开始反应时，dNTP 溶液从对应的下预制溶液储存腔室105流出，经由第一下预制溶液出液流道104流入下预制溶液定量室103，在下预制溶液定量室103中完成定量，确定进入反应的量，经由第二下预制溶液出液流道102，流入混匀室107，提供逆转录反应体系中的需要特定温度保存的部分反应物；保温溶液2与预制溶液2以及提供DNA模板的溶液（当检测RNA病毒时，由于多了一步逆转录过程，所以提供DNA模板的是逆转录溶液；当检测DNA病毒时，由于在提取核酸模块已经得到了DNA，所以提供DNA模板的是核酸提取的溶液）在下面的混匀室107内混合，接着控制温度，实现DNA扩增反应。
下面的混匀室107中进行的是荧光PCR反应，其反应原理如下：
PCR技术是一种体外DNA扩增技术，PCR是利用DNA在体外摄氏95°高温时变性会变成单链，低温（60°C左右）时引物与单链按碱基互补配对的原则结合，再升温至DNA聚合酶最适反应温度（72°C左右），DNA聚合酶沿着磷酸到五碳糖(5'-3')的方向合成互补链；而荧光PCR是在原有PCR的基础上，在PCR反应体系中加入荧光基团，随着PCR扩增的进行，反应产物不断累积，荧光信号强度也等比例增加，最后通过荧光强度变化监测产物量的变化，从而得到一条荧光扩增曲线图，对PCR进程进行实时检测。
总体而言，107反应腔室在DNA扩增中发挥了两个作用：
（1）DNA扩增所需的各种反应物或反应溶液的混匀（dNTP 溶液、引物溶液、Taq DNA聚合酶、荧光基团、10倍扩增缓冲液、DEPC水、提供DNA模板的溶液）；
（2）作为DNA扩增的反应容器，各种反应物在其中进行DNA扩增，只需要控制反应温度，就能使DNA扩增反应自动进行。
为了便于理解，将DNA扩增后得到的溶液称为扩增溶液。
在下面的混匀室107中的扩增溶液依次经有检测液流道109、下检测液出液储存腔室525和检测液排液流道522流出，参与下一级的荧光检测反应。
为了方便将检测出的信号传输出去，试管主体400的上端连接有接线端子200，荧光检测组件900的电信号输出端经导线和接线端子200电连接；荧光检测组件900通过发射激光照射在储液池903d内溶液上，经溶液反射出去的光强度信息传输出去，接线端子200和计算机电连接，计算机接收光强度信息，通过对比荧光信号的强度，就可以确定病毒的含量，从而判断家禽是否患病。
为了方便反应芯片100的安装，试管主体400外周排布有至少一组若干插槽403，插槽403处的试管主体400上排布有若干导轨402，反应芯片100上排布有若干和导轨402一一对应的滑槽101，反应芯片100经滑槽101滑动连接在导轨402上；检测时，可将试管主体400的整体插装在检测平台的定位孔内，提高反应芯片100和试管主体400插接的稳定性。
为了实现采血后的进样，血液采集组件800包括穿刺针针座802，穿刺针针座802的两端均连接有血液容纳套803，血液容纳套803远离穿刺针针座802的一端均固定有穿刺针804，两个血液容纳套803相互连通，穿刺针针座802刚好插接在试管主体400的中心且对准负压管300，一个穿刺针804在试管主体400外，另一个穿刺针804在试管主体400内，在试管主体400内的穿刺针804上套接有穿刺针护帽801，穿刺针护帽801对准橡胶帽600，另一个穿刺针804能依次戳穿穿刺针护帽801和橡胶帽600后插进负压管300。
采血时，伸出试管主体400外的穿刺针804插入家禽，下移试管本体，使里面的穿刺针804依次戳穿穿刺针护帽801和橡胶帽600，在负压接口401处连接的蠕动泵动作，依次经通气腔室404、通气流道505和血液收集离心室501抽取负压管300内的空气，使血液在负压的作用下向上流动，血液经血液进液流道506被抽入血液收集离心室501内，当血液收集离心室501内储有适量的血液后，蠕动泵停止动作，将外面的穿刺针804拔离家禽，套上护帽。
本发明集成度高，通过试管主体400和反应芯片100的设置，能实现多种传染病的快速检测；本发明适用于家禽养殖过程中病毒的检测工作中，尤其适用于家猪、牛等较大动物养殖过程中病毒的检测工作中。
实施例2
参照图7，为本发明的第二个实施例，与第一个实施例的不同之处在于，本实施例提供了一种试管形多功能微流控反应装置，本实施例能实现反应后溶液的荧光强度的检测。
荧光检测组件900包括荧光检测壳体903，荧光检测壳体903下部的内壁设有下隔板903a，下隔板903a下侧和荧光检测壳体903内壁之间形成储液池903d，下隔板903a上连接有物镜905，下隔板903a上方的荧光检测壳体903内连接有激光发射器901，激光发射器901发射出的光对准物镜905射进储液池903d。
为了进一步实现反应后溶液的荧光强度检测，下隔板903a和激光发射器901之间的荧光检测壳体903内连接有在高度方向上间隔设置的第一隔板903b和第二隔板903c，第一隔板903b上连接有第一光栅902，将由激光发射器901发出的混合激发光进行滤光，使过滤后的光聚焦到储液池903d的检测溶液上，第二隔板903c上连接有第二光栅906，第一光栅902和第二光栅906均为现有技术，第二光栅906在第一光栅902的下方，激光发射器901发射出的光依次经第一光栅902、第二光栅906和物镜905竖直向下射入储液池903d，第二光栅906侧端的荧光检测壳体903内连接有光电处理器904，储液池903d内的检测溶液释放的荧光通过物镜905形成汇集的光束，第二光栅接收该光束并将其反射给光电处理器904，光电处理器904处理由第二光栅906反射进来的光信号，光电处理器904和接线端子200电连接，物镜905、各个光栅和激光发射器901具有的混合激发光射出孔同轴设置。
当反应后的溶液经下面的检测液排液流道522流入储液池903d内后，激光发射器901工作，激光发射器901形成的混合激发光依次经第一光栅902、第二光栅906和物镜905竖直射入储液池903d，经过第一光栅902和第二光栅906过滤后剩余特定波段的激发光，激发光照射检测溶液，检测溶液释放出荧光，释放出的荧光通过物镜905接收，再由第二光栅906反射到光电处理器904（光线路径如图7中的箭头所示），由光电处理器904实现对荧光信号的捕获，并转化为电信号，经过光电处理器904处理后的荧光信息经接线端子200传输至后天计算机，以核酸检测为例，只需要通过比对荧光信号的强度，就可以确定病毒核酸的含量，从而判断待测的家禽是否患病。
应说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的精神和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。
Claims (10)
1.一种试管形多功能微流控反应装置，其特征在于：其包括试管主体(400)，所述试管主体(400)的中心连接有负压管(300)，所述负压管(300)的上端封闭，负压管(300)的下端连接有橡胶帽(600)，橡胶帽(600)下方的试管主体(400)内插接有血液采集组件(800)，所述试管主体(400)的上部具有通气腔室（404），所述通气腔室（404）下侧的试管主体(400)内排布有若干组反应组件(500)，所述反应组件(500)包括血液收集离心室(501)，所述血液收集离心室(501)上方的试管主体(400)内设有血凝剂存储腔室(504)，所述血凝剂存储腔室(504)的下端连接有血凝剂连接流道(503)，所述血凝剂连接流道(503)的下端连接在血液收集离心室(501)上，血液收集离心室(501)的上部连接有通气流道(505)和血液进液流道(506)，所述通气流道(505)的上端和通气腔室（404）连通，通气流道(505)下端和血液收集离心室(501)连通，所述血液进液流道(506)的上端和负压管(300)的内腔连通，血液进液流道(506)下方的血液收集离心室(501)上连接有第一血清出液流道(521)，所述血液收集离心室(501)下方的试管主体(400)外周排布有至少一组若干和反应组件(500)一一对应的反应芯片(100)，所述反应芯片(100)内设有混匀室(107)，所述第一血清出液流道(521)的下端能和混匀室(107)连通，所述混匀室(107)上方的反应芯片(100)内设有若干下预制溶液储存腔室(105)，下预制溶液储存腔室(105)能和混匀室(107)连通，所述混匀室(107)下侧的反应芯片(100)内设有至少一个检测液流道(109)，反应芯片(100)下方的试管主体(400)内排布有若干和混匀室(107)一一对应的荧光检测组件(900)，所述荧光检测组件(900)用于检测从对应检测液流道(109)流出的溶液的荧光强度。
2.如权利要求1所述的试管形多功能微流控反应装置，其特征在于：所述血液收集离心室(501)下方的试管主体(400)内设有血清静置室(507)，所述血清静置室(507)下侧的试管主体(400)内设有血清收集出液流道(517)，反应芯片(100)的上部设有混匀室（107），所述混匀室（107）的上端覆盖混匀室（107）的出液端，所述混匀室(107)在混匀室（107）下方，所述混匀室（107）能经反应溶液出液流道和混匀室(107)连通。
3.如权利要求2所述的试管形多功能微流控反应装置，其特征在于：所述血液收集离心室(501)和血清静置室(507)之间试管主体(400)内设有血清定量腔室(520)，第一血清出液流道(521)的下端连通血清定量腔室(520)的上部，血清定量腔室(520)下部的试管主体(400)内设有第二血清出液流道(519)，所述第二血清出液流道(519)的下端连通血清静置室(507)的上端。
4.如权利要求3所述的试管形多功能微流控反应装置，其特征在于：所述血清定量腔室(520)和血清静置室(507)之间的试管主体(400)内设有第一上预制溶液储存腔室(512)和第二上预制溶液储存腔室(511)，所述第一上预制溶液储存腔室(512)和第二上预制溶液储存腔室(511)下侧的试管主体(400)内设有第一上预制溶液上出液流道(513)和第二上预制溶液上出液流道(510)，所述第一上预制溶液上出液流道(513)和第二上预制溶液上出液流道(510)输出汇流后能和混匀室（107）连通。
5.如权利要求1～4任一项所述的试管形多功能微流控反应装置，其特征在于：所述试管主体(400)的上端连接有接线端子(200)，所述荧光检测组件(900)的电信号输出端经导线和接线端子(200)电连接。
6.如权利要求5所述的试管形多功能微流控反应装置，其特征在于：所述荧光检测组件(900)包括荧光检测壳体(903)，所述荧光检测壳体(903)下部的内壁设有下隔板(903a)，所述下隔板(903a)下侧和荧光检测壳体(903)内壁之间形成储液池(903d)，所述下隔板(903a)上连接有物镜(905)，下隔板(903a)上方的荧光检测壳体(903)内连接有激光发射器(901)，所述激光发射器(901)发射出的光对准物镜(905)射进储液池(903d)。
7.如权利要求6所述的试管形多功能微流控反应装置，其特征在于：所述下隔板(903a)和激光发射器(901)之间的荧光检测壳体(903)内连接有在高度方向上间隔设置的第一隔板(903b)和第二隔板(903c)，所述第一隔板(903b)上连接有第一光栅(902)，第二隔板(903c)上连接有第二光栅，所述第二光栅在第一光栅(902)的下方，激光发射器(901)发射出的光依次经第一光栅(902)、第二光栅和物镜(905)竖直向下射入储液池(903d)，所述第二光栅侧端的荧光检测壳体(903)内连接有光电处理器(904)，所述光电处理器(904)处理由第二光栅反射进来的光信号，光电处理器(904)和接线端子(200)电连接。
8.如权利要求1～4任一项所述的试管形多功能微流控反应装置，其特征在于：所述试管主体(400)外周排布有至少一组若干插槽(403)，所述插槽(403)处的试管主体(400)上排布有若干导轨(402)，所述反应芯片(100)上排布有若干和导轨(402)一一对应的滑槽(101)，反应芯片(100)经滑槽(101)滑动连接在导轨(402)上。
9.如权利要求1～4任一项所述的试管形多功能微流控反应装置，其特征在于：所述血液采集组件(800)包括穿刺针针座(802)，所述穿刺针针座(802)的两端均连接有血液容纳套(803)，所述血液容纳套(803)远离穿刺针针座(802)的一端均固定有穿刺针(804)，所述穿刺针针座(802)刚好插接在试管主体(400)的中心且对准负压管(300)，一个穿刺针(804)在试管主体(400)外，另一个穿刺针(804)在试管主体(400)内，在试管主体(400)内的穿刺针(804)上套接有穿刺针护帽(801)，所述穿刺针护帽(801)对准橡胶帽(600)，另一个穿刺针(804)能依次戳穿穿刺针护帽(801)和橡胶帽(600)后插进负压管(300)。
10.权利要求1～4任一项所述的试管形多功能微流控反应装置，其特征在于：所述试管主体(400)的上端开有和通气腔室（404）连通的负压接口(401)。
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