CN115463697A - 一种一体式qPCR微流控芯片结构及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一体式qPCR微流控芯片结构及其使用方法，该微流控芯片结构包括qPCR微流控芯片本体、硬膜和软膜，qPCR微流控芯片本体上设置有样本加入口、工作腔、废液腔、裂解液腔、洗脱液腔和若干清洗液腔；样本加入口设置有可拆卸样本橡胶塞，样本加入口、裂解液腔、清洗液腔、洗脱液腔及废液腔分别通过样本流道、裂解液流道、清洗液流道、洗脱液流道及废液流道与工作腔连通；裂解液腔、清洗液腔、洗脱液腔内设置有液包和将液包刺破的刺破结构；本发明在一个qPCR微流控芯片内实现了样本裂解、清洗、洗脱及qPCR扩增全过程，具有结构简单、操作便捷、无气溶胶污染的优点；本发明还提供了一种一体式qPCR微流控芯片的使用方法，便于实现样本核酸的快速检测。

Description

一种一体式qPCR微流控芯片结构及其使用方法

技术领域

本发明涉及一种基于微流控芯片的qPCR检测技术领域，具体涉及一种一体式qPCR微流控芯片结构；另外，本发明还涉及一种一体式qPCR微流控芯片的使用方法。

背景技术

面对HPV分型检测及包含新冠在内的呼吸道病原体检测的重大挑战，需要在非PCR实验室环境、短时间内简单方便地完成核酸检测，实现“样本进-结果出”的目的。核酸检测的流程主要分为核酸提取、核酸扩增、结果检测三部分。

在实际的检测中，需要对样本进行裂解、清洗及洗脱等步骤，上述步骤一般需要专门设备和人工进行操作，尤其是样本与裂解液进行反应后，需要对带蛋白的磁珠微粒进行多次清洗。

现有技术中的微流控芯片对样本进行裂解、清洗及洗脱时需要在不同的腔室进行，导致微流控芯片的结构复杂、可靠性低。

发明内容

本发明的目的在于提供一种一体式qPCR微流控芯片结构，其解决了现有技术中的微流控芯片结构复杂，可靠性低的问题；

同时，本发明还提供了一种一体式qPCR微流控芯片的使用方法，便于实现样本核酸的快速检测。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：

一种一体式qPCR微流控芯片结构，包括qPCR微流控芯片本体、硬膜和软膜，qPCR微流控芯片本体上设置有样本加入口、工作腔、废液腔、裂解液腔、洗脱液腔和若干清洗液腔；

样本加入口设置有可拆卸样本橡胶塞，样本加入口、裂解液腔、清洗液腔、洗脱液腔及废液腔分别通过样本流道、裂解液流道、清洗液流道、洗脱液流道及废液流道与工作腔连通；裂解液腔、清洗液腔、洗脱液腔内设置有液包和用于将液包进行刺破的刺破结构；

其中，工作腔内滑动密封设置有活塞A和活塞B，活塞B位于活塞A的左侧，活塞A为主动活塞，活塞B为被动活塞，活塞A用于与检测仪器中的驱动机构连接，驱动机构驱动活塞A在工作腔内移动时，活塞A与活塞B接触后能够驱动活塞B在工作腔内移动，工作腔侧壁形成磁珠微粒吸附面；

qPCR微流控芯片本体上还设置有若干检测流道，检测流道末端设置有透气膜；硬膜设置在qPCR微流控芯片本体上并覆盖在检测流道上，软膜设置在qPCR微流控芯片本体上并将工作腔、废液腔、裂解液腔、洗脱液腔及与之对应的流道进行覆盖。

其中，检测流道包括与工作腔连通的反应孔主流道，与反应孔主流道连通的若干反应孔进液流道，每一个反应孔进液流道均连接有一个反应孔排气流道，反应孔进液流道与反应孔排气流道连接处形成一反应孔；透气膜设置在反应孔排气流道的末端。

进一步优化，废液腔设置在qPCR微流控芯片本体的背面，裂解液腔、洗脱液腔和若干清洗液腔设置在qPCR微流控芯片本体的正面，且内凹至废液腔内。

其中，刺破结构为设置在裂解液腔、洗脱液腔和若干清洗液腔底部的若干刺破针。

其中，液包采用铝塑薄膜或者塑料膜制成，且与软膜连接。

其中，样本流道、裂解液流道、清洗液流道汇集在工作腔的右侧。

进一步优化，qPCR微流控芯片本体上设置有与工作腔右端连通的限位孔，限位孔用于供驱动机构通行。

其中，驱动机构与活塞A可拆卸连接，活塞A端部设置有连接孔，所述连接孔侧壁设置有若干限位部，限位部上朝向连接孔轴线一面设置有导向斜面，驱动机构具有一能够与所述连接孔配合和脱开配合的卡合部。

进一步限定，工作腔右端敞开并与外界连通。

本发明公开的一种一体式qPCR微流控芯片的使用方法，出厂前需要对活塞A及活塞B进行初始位置的调整；活塞A与活塞B在初始位置为：A1及B1处：

活塞A位于工作腔的最右端，即：A1处；

活塞B位于废液流道与洗脱液流道之间，即：B1处，此时，样本流道、裂解液流道、清洗液流道与废液流道呈连通状态并形成一个可以完成裂解样本和多次清洗的工作腔；

具体使用步骤如下：

步骤1：将样本加入样本加入口后，将样本橡胶塞塞入样本加样口，并按压样本橡胶塞使得样本进入工作腔内；

步骤2：检测仪器中的机构按压裂解液腔处的软膜，使裂解液腔内液包破裂，液包中的裂解液和磁珠经过裂解液流道进入工作腔内与样本进行混合；

步骤3：检测仪器中的磁吸机构打开，将吸附蛋白的磁珠吸附在工作腔侧壁上，然后驱动机构推动活塞A朝向活塞B移动，此时，活塞B仍旧处于静止状态；活塞A移动的过程中将裂解后的废液通过废液通道排入废液腔内；此时，吸附蛋白的磁珠将会聚集在活塞A与活塞B之间的侧壁上，活塞A此时处于A2位置处；

步骤4：驱动机构带动活塞A复位至A1位置处，检测仪器中的挤压机构挤压清洗液腔处的软膜，使清洗液腔中的液包破裂，液包中的清洗液流经清洗液流道后进入工作腔，实现对磁珠的清洗；

步骤5：驱动机构推动活塞A从A1位置移动至A2位置处，将清洗后的废液排至废液腔中，根据需要选择清洗次数；

步骤6：清洗完毕后，活塞A持续向活塞B方向移动，并推动活塞B移动至工作腔的最左端，使活塞B位于B2位置处，然后活塞A回程一段距离后停留在A3位置处；此时，反应孔主流道与洗脱液流道处于连通状态并形成洗脱腔；

步骤7：检测仪器中的挤压机构按压洗脱液腔处的软膜，使得洗脱液腔处的液包刺破，液包中的洗脱液进入洗脱腔内对磁珠进行洗脱；

步骤8：洗脱完毕后，检测仪器中的磁吸机构打开，将磁珠吸附在洗脱腔侧壁上，然后驱动机构推动活塞A朝向活塞B移动，在靠近活塞B的过程中将洗脱后的反应液送至反应孔主流道中，最后活塞A处于A4位置；反应液将会进入反应孔处进行检测。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明集样本裂解、清洗、洗脱及反应于一体，实现了qPCR的一站式操作；在实际的使用中，工作腔主要用于实现样本裂解、磁珠清洗及洗脱；裂解液腔用于存储裂解液液包，清洗液腔用于存储清洗液液包，洗脱液腔用于存储清洗液液包；通过软膜将废液腔、裂解液腔、洗脱液腔及清洗液腔进行覆盖，在挤压软膜的时候，即可使得刺破结构将液包刺破，便于液体进入工作腔中；

同时，本发明在工作腔内滑动安装活塞A及活塞B，使得工作腔的体积可调节，进而通过变化活塞A和活塞B的位置，可以分别形成裂解清洗腔和磁珠洗脱腔；样本通过样本流道进入裂解清洗腔内，带有磁珠的裂解液经过裂解液流道进入裂解清洗腔内与样本进行混合后实现裂解的目的，裂解完毕后，检测仪器中的驱动机构驱动活塞A移动，即可使得活塞A朝向活塞B方向移动，此时，检测仪器中的磁吸机构打开，使得带蛋白的磁珠吸附在裂解清洗腔的侧壁上，活塞A移动的过程中将裂解后的废液挤入废液流道后流至废液腔中，将废液排出后，驱动机构驱动活塞A复位，然后按压软膜使得清洗液腔中的清洗液流至裂解清洗腔内对带蛋白的磁珠进行清洗，清洗完毕后，检测仪器中的磁吸机构打开，检测仪器中的驱动机构驱动活塞A移动再次进行排液操作；清洗完毕后，驱动机构驱动活塞A移动至活塞B处，在活塞A的作用下活塞A与活塞B同步移动，使得活塞B移动至检测流道的进口位置处，活塞A返回到设定位置；然后挤压软膜使洗脱液从洗脱液流道进入工作腔内进行洗脱操作，洗脱完毕后，驱动机构再次驱动活塞A移动，将洗脱后的反应液挤入检测流道中，并在检测流道中进行PCR扩增和荧光检测；通过设置的透气膜能够在样本进入检测流道内时将空气排出；本发明通过调节活塞A和活塞B的位置实现了工作腔可调的目的，通过调节活塞A和活塞B的位置实现样本的混合、裂解、清洗及洗脱，相比于现有技术中在微流控芯片不同腔室进行操作，本发明实现了在同一个区域内即可进行快速裂解、清洗及洗脱操作，实现了一体化操作的目的，具有结构简单、操作便捷的优点。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式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发明的某些实施例，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为本发明所述qPCR微流控芯片的整体结构示意图。

图2为本发明图1中拆去软膜、硬膜及透气膜后的整体结构示意图。

图3为本发明图2的主视图。

图4为本发明图3中A-A面剖视图。

图5为本发明刺破结构与液包的位置关系示意图。

图6为本发明活塞A的整体结构示意图。

图7为本发明活塞A的内部结构示意图。

图8为本发明中软膜上设置的凹陷的结构示意图。

图9为本发明活塞A和活塞B位于初始位置的状态示意图。

图10为本发明排出裂解液或者清洗液时活塞A和活塞B的位置示意图。

图11为本发明加入洗脱液时活塞A和活塞B的位置示意图。

图12为本发明将经过洗脱后的反应液进入反应孔主流道时活塞A和活塞B的位置关系示意图。

附图标记：

101-qPCR微流控芯片本体，102-活塞A，103-活塞B，104-工作腔，105-样本流道，106-废液流道，107-洗脱液流道，108-反应孔主流道，109-液体流道，110-裂解液流道，111-清洗液流道，112-清洗液腔，113-裂解液腔，114-洗脱液腔，115-废液腔，116-软膜，117-液包，118-刺破结构，119-反应孔进液流道，120-反应孔，121-反应孔排气流道，122-透气膜，123-限位孔，124-废液腔通气孔，125-样本橡胶塞，126-样本加入口，127-硬膜，128-连接孔，129-限位部，130-导向斜面，131-驱动机构，132-储能腔，133-储能腔通道。

具体实施方式

在下文中，仅简单地描述了某些示例性实施例。正如本领域技术人员可认识到的那样，在不脱离本发明实施例的精神或范围的情况下，可通过各种不同方式修改所描述的实施例。因此，附图和描述被认为本质上是示例性的而非限制性的。

在本发明实施例的描述中，需要理解的是，术语“长度”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明实施例和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明实施例的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明实施例的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接，还可以是通信；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明实施例中的具体含义。

在本发明实施例中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。

下文的公开提供了许多不同的实施方式或例子用来实现本发明实施例的不同结构。为了简化本发明实施例的公开，下文中对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本发明实施例。此外，本发明实施例可以在不同例子中重复参考数字和/或参考字母，这种重复是为了简化和清楚的目的，其本身不指示所讨论各种实施方式和/或设置之间的关系。

下面结合附图对本发明的实施例进行详细说明。

实施例一

参看图1-图12，本实施例公开了一种一体式qPCR微流控芯片结构，包括qPCR微流控芯片本体101、硬膜127和软膜116，qPCR微流控芯片本体101上设置有样本加入口126、工作腔104、废液腔115、裂解液腔113、洗脱液腔114和若干清洗液腔112；

样本加入口126设置有可拆卸样本橡胶塞125，样本加入口126、裂解液腔113、清洗液腔112、洗脱液腔114及废液腔115分别通过样本流道105、裂解液流道110、清洗液流道111、洗脱液流道107及废液流道106与工作腔104连通；裂解液腔113、清洗液腔112、洗脱液腔114内设置有液包和用于将液包进行刺破的刺破结构118；

其中，工作腔104内滑动密封设置有活塞A102和活塞B103，活塞B103位于活塞A102的左侧，活塞A102为主动活塞，活塞B103为被动活塞，活塞A102用于与检测仪器中的驱动机构131连接，驱动机构131驱动活塞A102在工作腔104内移动时，活塞A102与活塞B103接触后能够驱动活塞B103在工作腔104内移动，工作腔104侧壁形成磁珠微粒吸附面；

qPCR微流控芯片本体101上还设置有若干检测流道，检测流道末端设置有透气膜122；硬膜127设置在qPCR微流控芯片本体101上并覆盖在检测流道上，软膜116设置在qPCR微流控芯片本体101上并将工作腔104、裂解液腔113、洗脱液腔114及与之对应的流道进行覆盖。

所述流道具体为样本流道105、裂解液流道110、清洗液流道111、洗脱液流道107及废液流道106；

裂解液流道110和若干清洗液流道111形成液体流道109。

在另外的实施例中，活塞A102和活塞B103均可以移动，使其均可单独配设一驱动机构，使其形成主动活塞。

本发明集样本裂解、清洗、洗脱及反应于一体，实现了qPCR的一站式操作；在实际的使用中，工作腔104主要用于实现样本裂解、磁珠清洗及洗脱；裂解液腔113用于存储裂解液液包，清洗液腔112用于存储清洗液液包，洗脱液腔114用于存储清洗液液包；通过软膜116、裂解液腔113、洗脱液腔114及清洗液腔112进行覆盖，在挤压软膜116的时候，即可使得刺破结构118将液包刺破，便于液体进入工作腔104中；

同时，本发明在工作腔104内滑动安装活塞A102及活塞B103，使得工作腔104的体积可调节，进而通过变化活塞A102和活塞B103的位置，可以分别形成裂解清洗腔和磁珠洗脱腔；样本通过样本流道105进入裂解清洗腔内，带有磁珠的裂解液经过裂解液流道110进入裂解清洗腔内与样本进行混合后实现裂解的目的，裂解完毕后，检测仪器中的驱动机构驱动活塞A102移动，即可使得活塞A102朝向活塞B103方向移动，此时，检测仪器中的磁吸机构打开，使得带蛋白的磁珠吸附在裂解清洗腔的侧壁上，活塞A102移动的过程中将裂解后的废液挤入废液流道106后流至废液腔115中，将废液排出后，驱动机构驱动活塞A102复位，然后按压软膜116使得清洗液腔112中的清洗液流至裂解清洗腔内对带蛋白的磁珠进行清洗，清洗完毕后，检测仪器中的磁吸机构打开，检测仪器中的驱动机构驱动活塞A移动，再次进行排液操作；清洗完毕后，驱动机构驱动活塞A102移动至活塞B103处，在活塞A102的作用下活塞A102与活塞B103同步移动，使得活塞B103移动至检测流道的进口位置处，活塞A102返回到设定位置，即：图8中A3位置；然后挤压软膜116使洗脱液从洗脱液流道107进入工作腔104内进行洗脱操作，洗脱完毕后，驱动机构再次驱动活塞A102移动，将洗脱后的反应液挤入检测流道中，并在检测流道中进行PCR扩增和荧光检测；通过设置的透气膜122能够在样本进入检测流道内时将空气排出；本发明通过调节活塞A102和活塞B103的位置实现了工作腔104可调的目的，通过调节活塞A102和活塞B103的位置实现样本的混合、裂解、清洗及洗脱，相比于现有技术中在微流控芯片不同腔室进行操作，本发明实现了在同一个区域内即可进行快速裂解、清洗及洗脱操作；实现了一体化操作的目的，具有结构简单、操作便捷的优点。

在实际的使用中，qPCR微流控芯片本体101上设置有与废液腔115连通的出气口，便于排入废液的时候将空气排出。

其中，需要说明的是，裂解液腔中包含裂解液和磁珠，裂解液采用现有技术中的裂解液即可，此处不再赘述。

其中，检测流道包括与工作腔104连通的反应孔主流道108，与反应孔主流道108连通的若干反应孔进液流道119，每一个反应孔进液流道119均连接有一个反应孔排气流道121，反应孔进液流道119与反应孔排气流道121连接处形成一反应孔120；透气膜122设置在反应孔排气流道121的末端。

在实际的使用中，通过设置的多个反应孔120，形成多个小型反应腔，能够实现较少反应液和试剂发生反应，实现检测多个项目的目的。

进一步优化，废液腔115设置在qPCR微流控芯片本体101的背面，裂解液腔113、洗脱液腔114和若干清洗液腔112设置在qPCR微流控芯片本体101的正面，且内凹至废液腔115内。

这样设置能够使得裂解液腔113、洗脱液腔114和若干清洗液腔112的封闭端位于废液腔115内，避免裂解液腔113、洗脱液腔114和若干清洗液腔112占用过多的体积，能够减小微流控芯片整体体积，使得qPCR微流控芯片体积更加小巧。

在另外的实施例中也可以将废液腔115与裂解液腔113、清洗液腔112、洗脱液腔114设置在微流控芯片本体101的同一测并通过软膜116覆盖。

需要说明的是，本发明在进行检测的时候，需要检测仪器中的驱动机构131来驱动活塞A102移动；该驱动机构131可以为加装在检测仪器中的伸缩杆，通过伸缩杆的伸长与缩短来实现对活塞A102的驱动；驱动机构131只需要驱动活塞A102移动即可，其具体结构此处不再一一赘述；

同时，也需要明确的是，本发明在实际的使用中，对洗脱后的样本在反应孔120处进行荧光检测时，采用现有的qPCR荧光检测即可，此处不再一一赘述。

同时，在将液体，如裂解液、清洗液及洗脱液挤入工作腔104内时，只需要在要检测仪器内部加装对应的挤压机构即可，该挤压机构可以为伸缩杆，如电动伸缩杆；当然，在实际的使用中，还可以使用凸轮机构，只需要能够实现对液包的按压即可，其具体结构此处不再赘述。

需要明确的是，本发明主要是实现对qPCR微流控芯片的改进，并不涉及检测仪器的改进，因此，本申请中对检测仪器的描述，主要是便于本领域技术人员进一步理解本发明，以及明确本发明的创新点。

其中，刺破结构118为设置在裂解液腔113、洗脱液腔114和若干清洗液腔112底部的若干刺破针。

这样，通过按动裂解液腔113、洗脱液腔114及清洗液腔112对应位置的软膜116即可使得液包与刺破针接触，液包被刺破后即可实现加液的目的，通过按压的方式将液包中的液体加入工作腔104内。

其中，液包117采用铝塑薄膜或塑料薄膜制成，且与软膜116连接在一起，在使用中需要保证在使用按压软膜116的时候，液包能够朝向刺破结构方向移动，并能够与刺破结构接触。

也就是说，在外力按压软膜的条件下通过刺破针刺破液包，使得液包中的液体流出。

进一步优化，样本流道105、裂解液流道110、清洗液流道111汇集在工作腔104的右侧。

其中，qPCR微流控芯片本体101上设置有与工作腔104右端连通的限位孔123，限位孔123用于供驱动机构131通行和与活塞A102分离，即实现完成测试后驱动机构131与活塞A102脱离。

其中，驱动机构131与活塞A102可拆卸连接，活塞A102端部设置有连接孔128，所述连接孔128侧壁设置有若干限位部129，限位部129上朝向连接孔128轴线一面设置有导向斜面130，驱动机构131具有一能够与所述连接孔128配合和脱开配合的卡合部。

在本实施例中，由于在工作腔内设置有活塞A102和活塞B103，活塞A102和活塞B103由橡胶或者硅胶材料制成，通过驱动机构与活塞A102连接后用于驱动活塞A102在工作腔104内移动；并通过驱动机构变化两个活塞(活塞A102和活塞B103)的位置分别形成样本裂解清洗和带蛋白磁珠洗脱两个工作腔，形成的两个工作腔具体由活塞A102与活塞B的位置进行调整。

其中，限位部129与活塞A102为一体式结构，且由医用级橡胶或者硅胶材料制成。

这样，便于实现驱动机构131与活塞A102的配合以及分离；工作腔104的右端将会形成一个限位面，活塞A102移动至限位孔123后，活塞A102停止移动，驱动机构131继续移动，限位部129发生形变后，使得卡合部与活塞A102脱开配合。

进一步优化，在一些实施例中，工作腔104右端敞开并与外界连通。这样便于实现活塞A102及活塞B103的装配。

为了便于本领域技术人员进一步理解本发明，下面结合本发明具体使用方法对本发明做进一步说明。

在实际的使用中，活塞A102与活塞B103在初始位置为：A1及A2处：

活塞A102位于工作腔104的最右端，即：A1处；

活塞B103位于废液流道106与洗脱液流道107之间，即：B1处，此时，反应孔主流道108和若干液体流道109与废液流道106呈连通状态；即：样本流道105、裂解液流道110、清洗液流道111与废液流道106呈连通状态并形成一个可以完成裂解样本和多次清洗的所述工作腔；

具体使用步骤如下：

步骤1：将样本(样本溶液)加入样本加入口126后，将样本橡胶塞125与样本加入口126配合，即：将样本橡胶塞塞入样本加样口，并按压样本橡胶塞125使得样本进入工作腔104内；

步骤2：然后按压裂解液腔113处的软膜116，裂解液腔113内液包破裂后，液包中的裂解液经过裂解液流道110进入工作腔104内，使得裂解液与裂解液中的磁珠进入工作腔104内，与样本进行混合；

步骤3：检测仪器中的磁吸机构打开，将吸附蛋白的磁珠工作腔104侧壁上，驱动机构推动活塞A102朝向活塞B103移动，此时，活塞B103仍旧处于静止状态；活塞A102移动的过程中将裂解后的废液通过废液通道排入废液腔115内；此时，吸附蛋白的磁珠将会聚集在活塞A102与活塞B103之间的侧壁上，活塞A102此时处于A2位置处；磁吸机构启动后主要用于将吸住进行吸附，避免磁珠进入废液腔中；磁吸机构可以为电磁吸附机构，具体可为电磁铁；用于实现磁珠的吸附即可，其具体机构此处不再赘述；

在实际的使用中，磁吸机构还可以是永磁铁，通过调节永磁铁与工作腔104的距离即可，其具体结构此处不再赘述；

步骤4：活塞A102复位至A1位置处，挤压清洗液腔112处的软膜116，清洗液腔112中的液包破裂后，液包中的清洗液流经清洗液流道111后进入工作腔104，实现对磁珠的清洗；

步骤5：驱动机构推动活塞A102从A1位置移动至A2位置处，将清洗后的废液排至废液腔115中，在实际的使用中，可以根据检测需要选择清洗次数；

步骤6：清洗完毕后，活塞A102持续向活塞B103方向移动，并推动活塞B103移动至工作腔104的最右端，活塞A102推动活塞B103移动，此时，活塞B103位于B2位置处，活塞A102回程一段距离后停留在A3位置处；此时，反应孔主流道108与洗脱液流道107处于连通状态并形成洗脱腔；

在实际的使用中，所述的回程一段距离后停留在A3位置处，A3位置为工作腔内靠近洗脱液流道107的流道口处；

步骤7：检测仪器中的按压机构按压洗脱液腔114处的软膜116，使得洗脱液腔114处的液包刺破，液包中的洗脱液进入洗脱腔内对磁珠进行洗脱；检测仪器中的按压机构主要用于实现对软膜的按压,其具体结构不再赘述；

步骤8：洗脱完毕后，检测仪器中的磁吸机构打开，将磁珠吸附在洗脱腔侧壁上，然后驱动机构推动活塞A102朝向活塞B103移动，在靠近活塞B103的过程中将洗脱后的反应液送至反应孔主流道108中，最后活塞A102处于A4位置；反应液将会进入反应孔120处进行检测，即进行扩增反应。

本发明具体公开了一种一体式qPCR微流控芯片结构，其设计部件少，结构更加简单、紧凑，在实际的使用中，可以将其尺寸控制在80*56*11mm；同时，液包采用铝塑薄膜或塑料薄膜制成液包及刺破结构118可靠性高，密封性好，容积可控；活塞A102及活塞B103与工作腔104形成可变工作腔，实现样本的混匀、裂解、清洗及反应孔120充液，结构简单可靠，可以单侧活塞A102运动推动活塞B103协调运动实现核酸检测的提取全过程；通过在检测流道末端设置透气膜122，使得气体可以通过，而不能通过液体或者气溶胶，确保充液的过程中，排出流道和反应孔120内的气体，以便于反应液充满流道及反应孔120，反应液和扩增形成的气溶胶外泄，避免污染。

实施例二

本实施例是在实施例一的基础上进一步优化，在本实施例中，qPCR微流控芯片本体101上设置有与所述反应孔120进液主流道连通的储能腔通道133，qPCR微流控芯片本体101上位于储能腔通道133的出口端设置有储能装置，储能装置包括弹性膜片，弹性膜片与qPCR微流控芯片本体101连接在一起后形成一储能腔132。

本发明通过在qPCR微流控芯片本体101上设置一个与所述反应孔120进液主流道连通的储能腔通道133，并同时在储能腔通道133的出口端设置有储能装置；能够将工作腔104内的液体样本注入反应孔120进液主流道的过程中，如果注入的反应液量过大时，多余的反应液即可经过储能腔通道133进入储能腔132内，此时反应液将会在储能腔132处形成一个鼓包，进而实现过量反应液的收集，避免出现涨破的情况；同时，在进行反应孔加热时，反应液发生膨胀导致体积增大，此时，膨胀后的反应液也可进入储能腔132内，能够释放加热过程中的膨胀压力；当反应孔降温时，反应液发生收缩导致体积变小，此时储能腔132中的液体在弹性力作用下可以对反应孔进行补充。本发明通过设置的储能腔132，既能确保充液过程中不会因为过充涨破，又能释放加热过程中的膨胀压力和降温过程中的液体补充。

需要进一步明确的是，本发明的目的主要是解决反应液加入量过多，以及在加热和降温过程中反应液发生膨胀导致微流控芯片出现故障的技术问题。

软膜116上与储能腔通道133的出口端对应处设置有凹陷，软膜116设置凹陷的位置处形成所述弹性膜片，软膜116与硬膜127连接在一起后，软膜116上位于凹陷位置处形成所述储能腔132。

也就是说，在本实施例中，不需要新增设一个弹性膜片，而是在软膜116上设置一个凹陷，使得位于凹陷处的软膜116厚度更薄，该部分即可认定为弹性膜片，样本进入凹陷处时，在压力的作用即可形成鼓包。

其中，硬膜127上设置有若干出气口，出气口位置与反应孔排气流道末端对应，透气膜122粘接在硬膜127上。

进一步优化，软膜116为橡胶膜或者硅胶膜。

其中，硬膜127通过粘贴或超声波焊接在qPCR微流控芯片本体101上。

尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，应当指出的是，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种一体式qPCR微流控芯片结构，其特征在于：包括qPCR微流控芯片本体、硬膜和软膜，qPCR微流控芯片本体上设置有样本加入口、工作腔、废液腔、裂解液腔、洗脱液腔和若干清洗液腔；

样本加入口设置有可拆卸样本橡胶塞，样本加入口、裂解液腔、清洗液腔、洗脱液腔及废液腔分别通过样本流道、裂解液流道、清洗液流道、洗脱液流道及废液流道与工作腔连通；裂解液腔、清洗液腔、洗脱液腔内设置有液包和用于将液包进行刺破的刺破结构；

其中，工作腔内滑动密封设置有活塞A和活塞B，活塞B位于活塞A的左侧，活塞A用于与检测仪器中的驱动机构连接，驱动机构驱动活塞A在工作腔内移动时，活塞A与活塞B接触后能够驱动活塞B在工作腔内移动，工作腔侧壁形成磁珠微粒吸附面；

qPCR微流控芯片本体上还设置有若干检测流道，检测流道末端设置有透气膜；硬膜设置在qPCR微流控芯片本体上并覆盖在检测流道上，软膜设置在qPCR微流控芯片本体上并将工作腔、裂解液腔、洗脱液腔及与之对应的流道进行覆盖。

2.根据权利要求1所述的一种一体式qPCR微流控芯片结构，其特征在于：检测流道包括与工作腔连通的反应孔主流道，与反应孔主流道连通的若干反应孔进液流道，每一个反应孔进液流道均连接有一个反应孔排气流道，反应孔进液流道与反应孔排气流道连接处形成一反应孔；透气膜设置在反应孔排气流道的末端。

3.根据权利要求1所述的一种一体式qPCR微流控芯片结构，其特征在于：废液腔设置在qPCR微流控芯片本体的背面，裂解液腔、洗脱液腔和若干清洗液腔设置在qPCR微流控芯片本体的正面，且内凹至废液腔内。

4.根据权利要求1所述的一种一体式qPCR微流控芯片结构，其特征在于：刺破结构为设置在裂解液腔、洗脱液腔和若干清洗液腔底部的若干刺破针。

5.根据权利要求1所述的一种一体式qPCR微流控芯片结构，其特征在于：液包采用铝塑薄膜或者塑料薄膜制成，且与软膜连接。

6.根据权利要求1所述的一种一体式qPCR微流控芯片结构，其特征在于：样本流道、裂解液流道、清洗液流道汇集在工作腔的右侧。

7.根据权利要求1所述的一种一体式qPCR微流控芯片结构，其特征在于：qPCR微流控芯片本体上设置有与工作腔右端连通的限位孔，限位孔用于供驱动机构通行和与活塞A分离。

8.根据权利要求1所述的一种一体式qPCR微流控芯片结构，其特征在于：驱动机构与活塞A可拆卸连接，活塞A端部设置有连接孔，所述连接孔侧壁设置有若干限位部，限位部上朝向连接孔轴线一面设置有导向斜面，驱动机构具有一能够与所述连接孔配合和脱开配合的卡合部。

9.根据权利要求2所述的一种一体式qPCR微流控芯片结构，其特征在于：qPCR微流控芯片本体上设置有与所述反应孔进液主流道连通的储能腔通道，qPCR微流控芯片本体上位于储能腔通道的出口端设置有储能装置，储能装置包括弹性膜片，弹性膜片与qPCR微流控芯片本体连接在一起后形成一储能腔。

10.一种一体式qPCR微流控芯片的使用方法，其特征在于：包括使用权利要求2中所述的一体式qPCR微流控芯片结构；

其中，一体式qPCR微流控芯片结构中活塞A与活塞B在初始位置为：A1及B1处：

活塞A位于工作腔的最右端，即：A1处；

活塞B位于废液流道与洗脱液流道之间，即：B1处，此时，样本流道、裂解液流道、清洗液流道与废液流道呈连通状态并形成一个可以完成裂解样本和多次清洗的工作腔；

具体使用步骤如下：

步骤1：将样本加入样本加入口后，将样本橡胶塞与样本加入口配合，并按压样本橡胶塞使得样本进入工作腔内；

步骤2：检测仪器中的挤压机构按压裂解液腔处的软膜，裂解液腔内液包破裂后，液包中的裂解液和磁珠经过裂解液流道进入工作腔内，与样本进行混合；

步骤3：检测仪器中的磁吸机构打开，将吸附蛋白的磁珠工作腔侧壁上，驱动机构推动活塞A朝向活塞B移动，此时，活塞B仍旧处于静止状态；活塞A移动的过程中将裂解后的废液通过废液通道排入废液腔内；此时，吸附蛋白的磁珠将会聚集在活塞A与活塞B之间的侧壁上，活塞A此时处于A2位置处；

步骤4：活塞A复位至A1位置处，挤压清洗液腔处的软膜，清洗液腔中的液包破裂后，液包中的清洗液流经清洗液流道后进入工作腔，实现对磁珠的清洗；

步骤5：驱动机构推动活塞A从A1位置移动至A2位置处，将清洗后的废液排至废液腔中，根据需要选择清洗次数；

步骤6：清洗完毕后，活塞A持续向活塞B方向移动，并推动活塞B移动至工作腔的最左端，此时，活塞B位于B2位置处，活塞A回程一段距离后停留在A3位置处；此时，反应孔主流道与洗脱液流道处于连通状态并形成洗脱腔；

步骤7：按压洗脱液腔处的软膜，使得洗脱液腔处的液包刺破，液包中的洗脱液进入洗脱腔内对磁珠进行洗脱；

步骤8：洗脱完毕后，检测仪器中的磁吸机构打开，将磁珠吸附在洗脱腔侧壁上，然后驱动机构推动活塞A朝向活塞B移动，在靠近活塞B的过程中将洗脱后的反应液送至反应孔主流道中，最后活塞A处于A4位置；反应液将会进入反应孔处进行检测。

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