CN116037228A - 用于核酸提取的微流控囊袋、流体样本处理装置 - Google Patents

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CN116037228A CN202211467849.0A CN202211467849A CN116037228A CN 116037228 A CN116037228 A CN 116037228A CN 202211467849 A CN202211467849 A CN 202211467849A CN 116037228 A CN116037228 A CN 116037228A
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马俊杰
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黄真光
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Abstract

本申请公开了一种核酸提取用的微流控囊袋及流体样本处理装置。所述微流控囊袋包括层叠膜和分布在层叠膜内的固定结合区、功能腔室、阀门区、进液口、出液口等。各功能腔室的大小和形状由固定结合区的边界定义。层叠膜包括层叠的第一、第二薄膜，且在固定结合区内第一、第二薄膜不可逆地结合，而在功能腔室内第一、第二薄膜可在压力作用下于相互分离和相互贴合状态之间切换；阀门区用于连接相邻功能腔室，其中设有不可逆的一次性阀门结构；每一进液口与相应的一个功能腔室连接；出液口与选定的一个功能腔室连接。本申请的微流控囊袋具有功能集成、结构简单、使用方便、可规模化生产等优点，可便捷、高效地应用于核酸提取等场景。

Description

用于核酸提取的微流控囊袋、流体样本处理装置
技术领域
本发明特别涉及一种用于核酸提取的微流控囊袋、流体样本处理装置，属于微流控技术领域。
背景技术
核酸是遗传信息的载体，是最重要的生物信息分子，是分子生物学研究的主要对象，因此，核酸的提取是分子生物学实验技术中最重要、最基本的操作。
传统的全自动核酸提取技术几乎完全是以大型的XYZ三维平台为基础，在Z轴加装可精确定量转移液体的移液枪为设计基础实现的。这种方式的技术优点在于机械运动部分设计成熟，制作的工作站通量大，使用成本相对低廉可控，因而得到了广泛的应用。
在核酸提取过程中，样本需要经过细胞裂解、核酸的吸附和纯化以及核酸的洗脱和收集等几个步骤。对绝大多数的核酸检测样本，这些步骤都是在液体反应环境条件下完成的。为了完成多步骤的反应流程，吸附核酸用的载体如磁珠会经历数次从一个反应器到另一个反应器的转移，或者持续使用同一个反应器但在每个步骤之后需要将所用试剂转移出反应器。若采用前述全自动核酸提取系统进行核酸提取，则这些转移都是在暴露的环境下完成的。无论系统的设计如何精巧，将大量检测样本相邻置放于开发的空间并通过XYZ三维平台的移动进行液体转移时，样本间的交叉污染，尤其是高浓度样本形成气溶胶而导致的交叉污染几乎是不可能完全消除的。至少是难以证明气溶胶污染的可控性，尤其是考虑到仪器设备的使用状况和使用环境的不可控因素。
使用XYZ三维平台的另一个问题是其使用的灵活性高度受限。对绝大多数的医疗单位如医院而言，通常每个检测项目的日检测量以数个或十数个为计，且收样时间和检测时间都具有不确定性时，XYZ三维平台的技术特点使得它的设置和使用都极不适用于这种小通量、多批次的使用方式。
微流控技术的诞生使得在微小密闭空间内进行连续的、高度集成化的实验操作成为可能。这类产品因为其便携性和操作简单，通常被称为POCT(Point Of Care Test)检测产品。其中以美国Cepheid GeneXpert和法国梅里埃的FilmArray最为著名。但另一方面，微流控产品的功能需求与其一次性耗材的特点往往会导致其生产成本与市场现行的价格体系无法融合。出现了微流控技术越来越普及但却鲜有大规模应用的检测产品。
微流控技术从出生便以“样本到结果”(Sample to Answer)的目标作为产品特征，强调的是流程的完整性和操作的简单性。但这种对流程完整性的追求却忽略了一个应用现状，那就是医疗诊断行业现存的大量检测需求因为体系和管理、使用者的习惯或者检测试剂合规供应商的限制，从而无法从完全的实验室手工操作变为样本到结果的全自动化操作。这些现存检测更需要的是操作简单，使用灵活，能够解决分子检测中最费时费力的“样本到核酸”过程的自动化核酸提取产品。另外，世界范围内存在的“实验室自开发检查项目”(Laboratory Developed Test,LDT)也无法借助一体化的微流控“样本到结果”的自动化技术来提高效率，而只能止步于“样本到核酸”。将“样本到结果”的传统微流控产品拓展到包括较少操作步骤但应用更为灵活的全自动“样本到核酸”的需求是明确且紧急的。
另一方面，对于细胞裂解这一环节来说，不同类型的细胞需要不同的细胞破坏方法。有些过程只需要温和处理条件，而另一些则需要激烈方法。例如，超声波发生器可以用来打开大多数动物细胞膜，但不适合某些植物细胞，因为细胞壁非常耐超声波。动物细胞的裂解通常可以通过化学方法实现，但细菌、真菌等则困难得多。这些微生物常需要通过高频声音形成空泡(sonication)，经由玻璃微球传递的击打(bead milling)和搅拌机的机械破碎等强力破碎细胞壁的方法进行细胞裂解。虽然这些细胞裂解方法在实验室操作中广为应用，但将其用于微小器件上却困难重重，尤其是高度集成的用于POCT(即时检验，point-of-care testing)检测的器件，例如微流控芯片等。另外，在微化学工程等领域，也有在微反应体系中使反应原料充分混合等需求，但迄今未有特别有效的方法来达成此目标。
发明内容
本申请的主要目的在于提供一种微流控囊袋、流体样本处理装置及核酸提取方法，以克服现有技术中的缺陷。
为实现前述发明目的，本申请采用的技术方案包括：
本申请的一个方面提供了一种用于核酸提取的微流控囊袋，其包括层叠膜、至少一固定结合区、多个功能腔室、至少一阀门区和至少一个进液口，所述固定结合区、功能腔室和阀门区均分布在所述层叠膜内，且所述功能腔室的大小和形状由所述固定结合区的边界定义，一个所述进液口与相应一个功能腔室连接；
其中，所述层叠膜包括层叠设置的第一薄膜和第二薄膜，所述第一薄膜和第二薄膜中的至少一者为柔性膜；
在所述固定结合区内第一薄膜与第二薄膜不可逆地结合；
在所述功能腔室内第一薄膜与第二薄膜在压力作用下可在相互分离和相互贴合两种状态之间切换，当所述功能腔室内的第一薄膜与第二薄膜相互分离时，所述功能腔室能容纳流体；
所述阀门区内分布有不可逆的一次性阀门结构，所述一次性阀门结构连接于相邻两个功能腔室之间，当所述一次性阀门结构被从关闭状态改变为打开状态时，流体可在该相邻两个功能腔室之间流动；
多个功能腔室包括一个中央腔室和多个辅助腔室，每一辅助腔室分别通过一个所述的一次性阀门结构与中央腔室连接；
并且，当所述中央腔室内第一薄膜与第二薄膜相互分离时，第一薄膜与第二薄膜的间距可控，使所述中央腔室至少具有限位开启和完全开启两种状态。
本申请的另一个方面还提供了一种流体样本处理装置，其包括：
所述的微流控囊袋，
一个以上第一挤压机构，每一第一挤压机构对应所述微流控囊袋的一个功能腔室设置，并用于选择性地对相应功能腔室施加压力，以驱使流体在相互连接的功能腔室之间流动。
本申请的又一个方面还提供了一种所述流体样本处理装置的用途，例如在提取核酸中的用途。
较之现有技术，本申请至少具有如下有益效果：
(1)提供的微流控囊袋具有功能集成、结构简单、使用方便、可规模化生产等优点，能很好地满足POCT检测等需求。
(2)提供的微流控囊袋在使用时，整个实验流程完全密闭在囊袋内进行，杜绝了实验过程(例如核酸提取操作过程)中多个相邻或非相邻液体样本之间由于快速震动或加样枪的运动而导致的交叉污染的可能性。经由密闭体系内液体流动而实现的实验过程也杜绝了因实验室环境中的气溶胶等污染物接触样本而导致污染的可能性。
(3)提供的微流控囊袋在使用时，液体在相邻两个功能腔室之间，由于压差而通过微流体通道流动时，空化效应使得液体内的能量增加，提高了细胞壁破碎的效率。这种效率的提高可以通过微流体通道的长宽比进行调节，也可以通过所施加的压力进行控制，还可以通过储存液体的功能腔室中气体和液体的比例进行调节。
(4)在利用所述微流控囊袋所进行的实验过程(例如核酸提取过程)完成以后，所获得的产物(例如从生物样本中提取的核酸模板)是经由与一条密闭微通道相连接的出样口导入到与微流控囊袋密闭相连并带有密封压盖的样品管内。这样的密闭转移保证了在实验过程中完全封闭的操作进一步延续到了核酸模板的转移过程。
附图说明
下面参照附图描述本申请的示例性实施方式。应当理解，这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的保护范围。
图1是本申请一实施例中一种微流控囊袋的结构示意图；
图2是本申请一实施例中一种微流控囊袋中多个功能腔室及阀门区的布局示意图；
图3a-图3j是本申请一实施例中多种第一微流体通道的结构示意图；
图4a-图4g是本申请一实施例中多种碰撞结构的示意图；
图5是本申请一实施例中出液口与洗脱液池的连接示意图；
图6本申请一实施例中一种流体样品处理装置的结构示意图。
具体实施方式
本申请的一些实施例提供的一种用于核酸提取的微流控囊袋包括层叠膜、至少一固定结合区、多个功能腔室、至少一阀门区和至少一个进液口，所述固定结合区、功能腔室和阀门区均分布在所述层叠膜内，且所述功能腔室的大小和形状由所述固定结合区的边界定义，一个所述进液口与相应一个功能腔室连接；
其中，所述层叠膜包括层叠设置的第一薄膜和第二薄膜，所述第一薄膜和第二薄膜中的至少一者为柔性膜；
在所述固定结合区内第一薄膜与第二薄膜不可逆地结合；
在所述功能腔室内第一薄膜与第二薄膜在压力作用下可在相互分离和相互贴合两种状态之间切换，其中当所述功能腔室内的第一薄膜与第二薄膜在相互贴合状态时，所述功能腔室内不存在可容纳流体的物理空间，而当所述功能腔室内的第一薄膜与第二薄膜在相互分离状态时，特别是两个薄膜分离且其中的柔性膜变形时，所述功能腔室能容纳流体，即形成储液腔室，所述储液腔室主要是囊袋状的，因此也可以称为储液囊袋或微囊袋，所述流体包括液体和/或气体；
所述阀门区内分布有不可逆的一次性阀门结构，所述一次性阀门结构连接于相邻两个功能腔室之间，当所述一次性阀门结构被从关闭状态改变为打开状态时，流体可在该相邻两个功能腔室之间流动；
多个功能腔室包括一个中央腔室和多个辅助腔室，每一辅助腔室分别通过一个所述的一次性阀门结构与中央腔室连接；
并且，当所述中央腔室内第一薄膜与第二薄膜相互分离时，第一薄膜与第二薄膜的间距可控，使所述中央腔室至少具有限位开启和完全开启两种状态。
本申请通过以多个薄膜复合形成微流控囊袋，并使其中的储液腔室等随液体的进入、流出而相应产生、消失，不仅可以杜绝流体在微流控囊袋中的不同区域转移时出现“死体积”问题，显著提高流体的利用率，还可以有效避免现有微流控囊袋内流体未能从某个储液腔室内彻底转移，而是会少量或微量残留而导致污染等缺陷。同时，本申请的微流控囊袋具有更易于制备、成本低、开发周期短等优点。
在一个实施例中，当所述中央腔室为限位开启状态，且所述中央腔室内的磁场强度在一设定值以上时，流经所述中央腔室的流体所含的磁性颗粒能够被磁场高效捕获在所述中央腔室内；
而当所述中央腔室为完全开启状态，且所述中央腔室内的磁场强度小于所述设定值时，所述磁性颗粒能够随所述流体自由流入或流出所述中央腔室。
其中，所述设定值可以依据中央腔室的尺寸、磁性颗粒的材质和规格等相应调整。
其中，所述磁性颗粒可以磁性微珠、微球等，例如超顺磁颗粒(SuperparamagneticParticles)。
在一个实施例中，当向两个容纳有流体的所述辅助腔室交替施加设定压力时，能够使流体通过中央腔室在该两个辅助腔室之间流动。
本申请中通过设置具有完全开启、部分开启和完全关闭三种状态的中央腔室，并将之与至少两个辅助腔室配合，以及结合对施加在中央腔室内的磁场强度进行调控，可以方便、高效地实现对磁珠的捕捉。
在一个实施例中，当向一个容纳有流体的所述辅助腔室施加设定压力时，能够使连接于该辅助腔室与中央腔室之间的所述一次性阀门结构因流体压力而被打开，进而使流体流入所述中央腔室。
所述一次性阀门结构可以采用本领域已知的多种弱连接结构，其用于将两个功能腔室相互隔离，并可以在一定的热、电磁辐照或力作用下被破坏而从关闭状态改变为打开状态。
较为优选的，在所述阀门区内第一薄膜与第二薄膜可分离地结合并形成所述一次性阀门结构，其可以在一定压力的流体冲击下被破坏，从而从关闭状态改变为打开状态。例如，当向一个容纳有流体的功能腔室施加设定压力时，可以使所述流体向设置于该功能腔室和另一功能腔室之间的不可逆的一次性阀门结构被冲击破坏，从而使所述流体可以由此进入另一个功能腔室。所述一次性阀门结构可以在物理意义上构成不同储液腔室之间的“阀”，这些“阀”可以通过选择性挤压而被简单、快速的关闭，且“阀”在关闭后无物理空间，相较于传统的阀更易于操作且不会导致流体被浪费。
在一个实施例中，在与所述层叠膜共平面的方向上，多个所述辅助腔室围绕中央腔室设置。通过这样的方式，可以使流体能直接从辅助腔室进入中央腔室，而无需跨腔室流动，可以减少流体或流体中某些物质的损失，并避免对其它腔室造成污染。
在一个实施例中，所述微流控囊袋还包括至少一第一连接区，所述第一连接区分布在所述层叠膜内，且所述第一连接区的大小和形状也由所述固定结合区的边界定义；所述第一连接区连接于相邻两个功能腔室，例如相邻两个辅助腔室之间，在所述第一连接区内第一薄膜与第二薄膜可分离地结合，其中当第一薄膜与第二薄膜相互分离时，于所述第一连接区形成狭小的第一微流体通道，并且，当向其中一个容纳有流体的功能腔室施加设定压力时，能够使所述流体高速(例如流速为5-20m/s)通过第一微流体通道并进入另一个功能腔室。两个功能腔室之间的压强差和所述高速流出的流体可以产生类似空化效应(cavitation)，使得流体中的气泡经历成长和破裂，进而可以促成流体中厚壁细胞壁等物质的更为高效地裂解或者某些微化学反应更为快速、彻底地进行。在本申请中可以通过调节压力的大小、所述第一微流体通道的长度和宽度等，以改变流体流过第一微流体通道后的流速等，来达到更为理想的空化效果。
较为优选的，在所述第一连接区内第一薄膜与第二薄膜在压力作用下可在相互分离和相互贴合两种状态之间切换，当所述第一连接区内第一薄膜与第二薄膜相互分离时，于所述第一连接区形成所述第一微流体通道，而当所述第一连接区内第一薄膜与第二薄膜相互贴合时，所述第一微流体通道消失，从而使第一连接区不再具有可容纳液体和气体的物理空间。
另外，在所述第一微流体通道被打开后，两个功能腔室之间的连通处仅是第一微流体通道，该第一微流体通道亦可被认为是打开的阀门，当交替挤压两个功能腔室，使流体在两个功能腔室之间反复流动时，流体在高速通过该阀门时，会产生强大的冲击力，该冲击力可以实现涡旋振荡的效果，使得两个功能腔室所容纳的流体更为充分地混合。
在一个实施例中，所述第一微流体通道在所述层叠膜内的形状包括多边形或曲线形。其中所述多边形可以是规则或不规则的，例如可以是矩形、三角形、菱形、梯形等。所述曲线形可以是弧线型、锯齿形、波浪线形等，且不限于此。
在一个实施例中，可以在流体内添加一定量的固态颗粒，特别是不与流体发生反应的惰性物质组成的固态颗粒，例如玻璃微球、硬质树脂微球、磁性微球、陶瓷颗粒、金属颗粒等。当这些固态颗粒随着流体一起流动，并通过所述第一微流体通道时，这些固态颗粒可以与流体中的一些物质，例如细胞或某些化学物质快速的反复碰撞，促成难裂解细胞结构的有效裂解或化学物质的充分混合。
在一个实施例中，所述微流控囊袋还包括流体阻挡机构，所述流体阻挡机构分布于第一微流体通道内，且与第一微流体通道的至少一侧内壁之间留有间隙。通过设置这些流体阻挡结构，可以对流体在第一微流体通道的流向、流速等进行调控。在一些情况下，所述流体阻挡机构也可以与通过第一微流体通道的高速流体高速碰撞，并进一步促成流体中厚壁细胞等的破坏裂解或者化学物质的更快速、频繁的接触。其中，所述流体阻挡机构可以是由所述固定结合区延伸入第一连接区内的部分区域形成。
在一个实施例中，所述微流控囊袋还包括碰撞结构，所述碰撞结构设置于第一微流体通道的出口前方，并用以与从第一微流体通道输出的流体碰撞。通过设置所述碰撞结构，当流体从第一微流体通道输出时，可以以极高的速度撞击到所述碰撞结构上，这些激烈的碰撞进一步的促成了流体中某些难破坏结构的破坏裂解或者化学物质的更快速、频繁的接触。其中，所述碰撞结构可以是规则或不规则形状的，其与第一微流体通道的出口之间应有一定的距离。
在一个实施例中，其中一个所述辅助腔室通过一个所述的一次性阀门结构及一个所述第一连接区与相邻的另一个所述辅助腔室连接。
在一个实施例中，所述微流控囊袋还包括出液口和第二连接区，所述出液口通过一个第二连接区与一个功能腔室(例如一个辅助腔室)连接，所述第二连接区也分布于所述层叠膜内，在所述第二连接区内第一薄膜与第二薄膜可在压力作用下于相互分离和相互贴合两种状态之间切换，所述第二连接区内的第一薄膜与第二薄膜在压力作用下可在相互分离和相互贴合两种状态之间切换，其中当所述第二连接区内第一薄膜与第二薄膜在相互分离状态时，于所述第二连接区内形成可供流体通过的第二微流体通道，而当所述第二连接区内第一薄膜与第二薄膜相互贴合时，所述第二连接区中能够容纳流体和气体的物理空间消失。通过设置出液口，可以将经过微流控囊袋处理后的流体导出。该第二连接区的设置，可以在功能腔室和出液口之间构成一个易于打开或关闭，且在关闭后无物理空间的阀，既利于流体几乎无残留地输出，也能杜绝外部环境中的污染物进入微流控囊袋。
在一个实施例中，所述微流控囊袋还包括第三连接区，一个功能腔室(例如一个辅助腔室)依次通过一个所述一次性阀门结构、一个所述第三连接区和一个所述第二连接区与所述出液口连接，所述第三连接区也分布于所述层叠膜内，在所述第三连接区内第一薄膜与第二薄膜在压力作用下可在相互分离和相互贴合两种状态之间切换，当所述第三连接区内第一薄膜与第二薄膜在相互分离状态时，于所述第三连接区内形成可供流体通过的第三微流体通道，所述第三微流体通道的直径沿流体流动方向变小，而当所述第三连接区内第一薄膜与第二薄膜相互贴合时，所述第三微流体通道消失。通过设置该不可逆的一次性阀门结构和第三连接区，可以形成类似单向阀的结构，能更好的将微流控囊袋内部与外部环境隔离。
在本申请中，所述压力作用可以是由与各功能腔室、第一连接区、第二连接区、第三连接区配合的施力机构(例如挤压机构)提供的压力。在一些情况下，所述压力作用还可以包括由第一薄膜、第二薄膜中的柔性薄膜在变形后产生的应力等。
在一个实施例中，多个所述辅助腔室分别为至少一样本池、至少一裂解池、至少一结合液池、至少一洗液池以及至少一洗脱液池，其中一个样本池通过一个所述的一次性阀门结构及一个所述第一连接区与相邻的一个裂解池连接，其中一个洗脱液池通过一个所述第二连接区与出液口连接。
进一步的，在所述层叠膜共平面方向上，所述样本池、裂解池、结合液池、洗液池和洗脱液池围绕中央腔室分布，且所述样本池、裂解池、结合液池、洗液池和洗脱液池中的任一者均独立地通过不可逆的一次性阀门结构直接与中央腔室连接。
进一步的，所述样本池、裂解池、结合液池、洗液池、洗脱液池分别具有各自的进液口，一个所述洗脱液池还与出液口连接。
进一步的，一个所述洗脱液池依次通过一个一次性阀门结构、一个第二连接区、一个第三连接区与所述出液口连接。
此外，还可设置一个或多个所述功能腔室用于形成备用池，以满足一些附加的需求。
在本申请中，在所述固定结合区内，第一薄膜与第二薄膜至少通过热压焊接、超声焊接或化学粘接方式不可逆地结合，且不限于此。
在本申请中，所述层叠膜上还形成有至少一个定位孔。通过设置所述定位孔，可以使工作人员更快速、准确地将微流控囊袋设置到相应的检测设备中，并更有利准确执行对微流控囊袋中不同功能腔室的选择性挤压等操作。
在本申请中，所述第一薄膜、第二薄膜包括PET薄膜、PE薄膜、PP薄膜、PA薄膜、PS薄膜、PI薄膜中的任一种膜、任一种膜的镀铝膜、任一种膜与铝箔的复合膜、多种膜的组合、或者多种膜的组合与铝箔的复合膜等，且不限于此。较为优选的，所述第一薄膜、第二薄膜均为柔性薄膜。
本申请的一些实施例提供的一种流体样本处理装置包括：
所述的微流控囊袋，
一个以上第一挤压机构，每一第一挤压机构对应所述微流控囊袋的一个功能腔室设置，并用于选择性地对相应功能腔室施加压力，以驱使流体在相互连接的功能腔室之间流动。
在一个实施例中，所述的流体样本处理装置还包括一个以上第二挤压机构，每一第二挤压机构对应所述微流控囊袋的一个阀门区设置，并用于选择性地对相应阀门区施加压力，以使相应的阀门开启或关闭。
在一个实施例中，所述第一挤压机构包括磁性挤压机构，所述磁性挤压机构至少能够活动于第一工位、第二工位和第三工位；其中，在所述第一工位处，所述磁性挤压机构挤压相应功能腔室，并使第一薄膜和第二薄膜在该功能腔室内紧密贴合；在所述第二工位处，所述磁性挤压机构与微流控囊袋无接触，且所述磁性挤压机构对相应功能腔室施加的磁场强度在一设定值以下；所述第三工位分布于第一工位和第二工位之间，且在所述第三工位处，所述磁性挤压机构对相应功能腔室施加的磁场强度大于所述设定值。所述设定值的取值由磁珠的磁性强弱、粒径大小等决定。一般来说，当所述磁性挤压机构对相应功能腔室施加的磁场强度大于所述设定值时，其能够对流体中的磁珠施加足够的磁吸力并将之固定，反之，若小于所述设定值，则不会将流体中的磁珠吸附固定。
在一个实施例中，所述流体样本处理装置还包括控制单元，所述控制单元至少与第一挤压机构连接，并用于调控第一挤压机构的工作状态。进一步的，所述第二挤压机构也可以与控制单元连接，且工作状态由控制单元调控。所述控制单元可以选用但不限于PLC、MCU或计算机等。
进一步的，所述流体样本处理装置还可包括其他辅助机构，例如前述挤压机构的驱动机构、底座、盖板等，这些辅助机构可以依照机械领域熟知的方式设置。所述驱动机构可以选用但不限于此气动伸缩机构、电磁致动伸缩机构、液压驱动伸缩机构、直线电机等或其他机械驱动机构。
本申请的一些实施例提供的一种核酸提取方法是基于所述流体样本处理装置实施的，并且所述方法包括：
S1、向微流控囊袋的样本池、裂解池、结合液池、第一洗液池、第二洗液池、洗脱液池内分别注入样本、裂解液、结合液、第一洗液、第二洗液，洗脱液，所述结合液内分散有磁珠；
S2、以设定挤压力挤压样本池或裂解池，使液态样本通过第一微流体通道与裂解液混合，之后以设定挤压力交替挤压样本池和裂解池，直至液态样本与裂解液充分混合，获得裂解后的样本；
S3、关闭样本池和裂解池之间的第一微流体通道，并以设定挤压力挤压样本池和/或裂解池以及结合液池，使裂解后的样本与结合液通过中央腔室形成液体通路；
S4、使对应于中央腔室的磁性挤压机构到达第二工位，并以设定挤压力交替挤压样本池、裂解池以及结合液池，使反应液体通过中央腔室在其中两个功能腔室之间流动并使得磁珠充分悬浮，以使磁珠捕获样本中的核酸；
S5、在完成核酸的捕获后，使对应于中央腔室的磁性挤压机构到达第三工位，并继续以设定挤压力交替挤压样本池、裂解池以及结合液池，使反应液体通过中央腔室在其中两个功能腔室之间流动，从而将捕获有核酸的磁珠捕获在中央腔室内；
S6、在完成磁珠的捕获后，使对应于中央腔室的磁性挤压机构到达第一工位，将中央腔室中的流体排出；
S7、以设定挤压力交替挤压第一洗液池和第二洗液池，使第一洗液和第二洗液通过中央腔室形成液体通路，之后参照步骤S4-S6的操作，完成对捕获有核酸的磁珠的清洗；
S8、以设定挤压力挤压洗脱液池，使洗脱液进入中央腔室对结合在磁珠上的核酸进行洗脱，之后以设定挤压力挤压中央腔室，将洗脱液转移到洗脱液池内，之后以设定挤压力挤压洗脱液池，使洗脱液通过出液口输出。
在本申请中所述设定压力是指大小超过一个阈值的压力，该阈值随微流控囊袋的规格、材质等相应变化。
此外，本申请的所述流体样本处理装置亦可应用于其他生物、化学样本的处理，例如PCR反应、微化学反应或其他微生化反应等。
以下将结合若干实施例对本申请的技术方案作更为详尽的解释说明，但这些具体的说明仅用于示教本领域技术人员如何实施本申请，而不是用于穷举本申请的所有可行的方式，也不用于限制本申请的范围。
请参阅图1-图2，本实施例提供的一种微流控囊袋可以应用于进行核酸的提取，其主要由层叠膜1000、进液接口2000和出液接口3000组成。所述层叠膜1000、进液接口2000和出液接口3000可以通过热压焊接、超声焊接、化学粘接等方式结合形成一个整体。
其中，所述层叠膜1000亦可被称为囊袋主体，其主要由第一薄膜1001和第二薄膜1002层叠而成。所述第一薄膜1001和第二薄膜1002中的至少一者优选为具有纵向拉伸性能的柔性薄膜。例如，所述第一薄膜包括但不限于PET薄膜、PE薄膜、PP薄膜、PA薄膜、PS薄膜、PI薄膜中的一种或多种组合形成的复合膜，优选为复合膜。所述第二薄膜包括但不限于PET薄膜、PE薄膜、PP薄膜、PA薄膜、PS薄膜、PI薄膜中的一种或其中的多种通过共挤或者复合粘接制作而成的复合膜，例如镀铝膜或者铝箔膜等，优选为复合膜。
本实施例中，可以沿膜平面方向在所述层叠膜1000中定义出一个或多个固定结合区和多个功能腔室。进一步的，所述固定结合区将整个层叠膜1000沿膜平面方向分割成若干个功能腔室，即，所述功能腔室的大小和形状由所述固定结合区的边界定义。在所述固定结合区内第一薄膜与第二薄膜通过超声焊接、粘接、热压等方式不可逆地结合，而在所述功能腔室内第一薄膜与第二薄膜可在外力作用下于相互分离和相互贴合两种状态之间切换。具体的，当向所述功能腔室内注入一定压力的流体时，所述功能腔室内第一薄膜与第二薄膜在流体压力作用下相互变形分离，使所述功能腔室呈现为囊袋结构，并能容纳液体和气体。而当以挤压机构等向所述功能腔室施加足够的压力时，所述功能腔室内第一薄膜与第二薄膜相互贴合，则所述功能腔室中用于可容纳流体和气体的物理空间消失。
在本实施例中，多个功能腔室主要是作为储液腔室，其分别为样本池1101、裂解池1103、结合液池1104、第一洗液池1105、第二洗液池1106、洗脱液池1107、中央腔室1108、第一备用池1109、第二备用池1110等。且这些储液腔室分别有对应的进液口，例如样本进液口1301、裂解液进液口1302、结合液进液口1303、第一洗液进液口1304、第二洗液进液口1305、洗脱液进液口1306等。该样本进液口1301可以与进液接口2000连接。
其中，样本池1101、裂解池1103、结合液池1104、第一洗液池1105、第二洗液池1106、洗脱液池1107、第一备用池1109、第二备用池1110等作为辅助腔室在二维方向分布，将中央腔室1108围在中心。在需要磁珠辅助捕捉核酸等场景下，需要磁珠捕获功能的辅助腔室(可被命名为磁珠捕获腔室)直接与中央腔室通过阀门相连，避免了磁珠跨腔室流动，减少磁珠的损失，避免带入其它腔室内试剂的污染。进一步的，在需要执行大体积溶液磁珠清洗捕获功能时，可以将含有磁珠的反应溶液经由中央腔室往复流动，这样的设计结构保证了中央腔室无需通过压缩体积来驱动液体，从而最大限度地减小了中央腔室内液体的流动速度，提高了磁珠捕获效率。
在未被注入液体和气体之前，在这些功能腔室中第一薄膜与第二薄膜紧贴在一起，没有物理空间。当通过各加样孔向相应的功能腔室注入相应的液体和气体后，由于柔性薄膜的纵向拉伸性能，液体产生内压力，使得第一薄膜与第二薄膜变形分离，形成储液腔室。当所述储液腔室内的液体因挤压机构等提供的压力以及柔性薄膜本身的应力作为被排挤出去后，在相应功能腔室内第一薄膜与第二薄膜再次相互贴合，物理空间消失。
本实施例中，可以沿膜平面方向在所述层叠膜1000中定义出一个或多个阀门区。所述阀门区内分布有不可逆的一次性阀门结构，所述一次性阀门结构连接于相邻两个功能腔室之间，当所述一次性阀门结构处于关闭状态时，相邻两个功能腔室被相互隔离，而当所述一次性阀门结构被改变为打开状态时，流体可在相邻两个功能腔室之间流动。在本实施例中，在所述阀门区内第一薄膜与第二薄膜可分离地结合并形成所述一次性阀门结构。此处所述“可分离地结合”是指这种结合关系可以在一定的条件下，例如一定的外力作用下被破坏，从而所述阀门区内的第一薄膜与第二薄膜相互分离。优选的，在所述阀门区内第一薄膜与第二薄膜可以通过超声焊接、粘接、热压焊接等方式结合，且这种结合可以在一定压力的流体冲击下被破坏。所述一次性阀门结构可以是规则或不规则形状的，例如可以是人字形、V字形、锯齿形、波浪形等，且不限于此。一般来说，所述一次性阀门结构的宽度远小于前述相邻两个功能腔室的直径。在相邻两个功能腔室连通后，连通口仅是撕开的阀门处。当由该两个功能腔室形成的储液囊袋对挤时，挤压的液体高速通过该连通口处，并产生强大冲击力。该冲击力可以实现涡旋振荡的效果，使得液体混合的更加的充分。
在本实施例中，阀门区可以有多个，其中的多个不可逆的一次性阀门结构可以分别被命名为样本阀1201、样本裂解阀1202、裂解阀1203、结合液阀1204、洗液阀一1205、洗液阀二1206、洗脱液阀1207、出液阀1208等。
在本实施例中，可以在各储液腔室上方或下方可以对应放置一个第一挤压机构，当需要液体流动时，推动相应第一挤压机构，使其对应的功能腔室中的液体承受压力。每个储液区有各自对应的阀门区，各阀门区内的阀门(即前述不可逆的一次性阀门结构)在受到超过其破裂阈值的流体压力时便会撕裂打开，而使得由该阀门相互连接的两个储液腔室相互导通，液体便可以在这两个储液腔室之间相互流动。
在本实施例中，若需要借助磁珠等辅助介质进行核酸的提取，则第一挤压机构可以采用具有磁珠捕获功能的结构件，例如具有平整面的磁铁，该磁性挤压机构可以相对活动于距离磁珠捕获腔室不同距离的第一工位、第二工位和第三工位；其中，在第一工位处，磁性挤压机构以其平整面挤压磁珠捕获腔室，使第一薄膜和第二薄膜在该功能腔室内紧密贴合且磁珠捕获腔室内的死体积最小；在第二工位处，磁性挤压机构远离磁珠捕获腔室，这时磁性挤压机内嵌的磁铁对磁珠捕获腔室形成的磁力极其微弱，不能捕捉流经该磁珠捕获腔室的液体中的磁珠；第三工位位于第一工位和第二工位之间，且在第三工位处，磁性挤压机构与形成磁珠捕获腔室的两层薄膜之一紧密接触但与另一薄膜相分离，也即磁珠捕获腔室形成了一个微薄的液体流通柱形结构。当带有磁珠的液体通过这个微薄的液体流通柱形结构时，所有磁珠都会受到磁性挤压机构上磁铁的影响而有可能被吸附在磁珠捕获腔室内。
以中央腔室1108为例，可以在其相应位置设置可移动的磁铁来进行磁珠捕获。磁铁完全伸出时，则磁铁与中央腔室区贴合，排出中央腔室的液体，磁铁回动微小距离，中央腔室变成了微薄的液体流通柱形结构，可以抓取流过中央腔室的液体里的磁珠。磁铁完全回撤，中央腔室感受不到磁力，磁珠可随着液体一起经由中央腔室流动。磁铁距离中央腔室的位置分为第一工位、第二工位、第三工位。第一工位会让磁铁完全弹出，直接与囊袋紧贴合并完全紧压中央腔室，将中央腔室的上、下两层薄膜贴合到一起，此功能可将中央腔室内的液体排出中央腔室；第二工位将磁铁完全收回，磁铁远离中央腔室，这时可以释放捕获在中央腔室液体内的磁珠，磁珠可以随液体流动；第三工位在完全弹出与完全收回之间的位置，这样会让中央腔室上、下两层膜保持一定的距离，此位置主要用于磁珠捕获。
进一步的，各个阀门区上方或下方可以设置对应的第二挤压机构作为物理阀门。当各阀门区内的阀门在液体挤压下破损后，此后的阻隔功能可以借助对应的物理阀门来实现。具体的，可以用第二挤压机构挤压相应的阀门区并形成密封，从而隔断液体的流动。
本实施例中，还可以沿膜平面方向在所述层叠膜1000中定义出至少一个第一连接区。一个第一连接区连接于相邻两个功能腔室之间，优选的，所述第一连接区的宽度远小于两个功能腔室的直径。在所述第一连接区内第一薄膜与第二薄膜可分离地结合，使所述第一连接区能形成第一微流体通道，当向其中一个容纳有流体的功能腔室施加设定挤压力，使所述流体通过第一微流体通道进入另一个功能腔室时，由于压力的作用和微流体通道的几何尺寸限制，流体在狭小第一微流体通道内高速通过。两个功能腔室之间的压强差和高速流出的流体产生类似空化效应使得流体中的气泡经历成长和破裂。
在本实施例中，可以在用于形成样本池1101的功能腔室和用于形成裂解池1103的功能腔室之间设置不可逆的一次性阀门结构和第一连接区，该第一连接区用以形成第一微流体通道1102。当对样本池1101施加挤压力后，其内的液体会通过第一微流体通道1102逃逸。由于第一微流体通道1102的狭窄结构设计，沟道内的液体流速急速上升。这就导致了其内的液体压强下降。当高速流动液体局部绝对压强降到低于当前环境下的饱和蒸气压时，溶解在水中的空气释放出来，便会形成许多微小的空泡。当这些空泡随着液体流入裂解池1103后，由于压力的释放等一些外界因素的变化，导致这些空泡以一种内爆的形式爆裂。在破裂过程中，空泡会产生瞬间的局部高温高压并形成冲击波和微射流，这一过程甚至可导致一些在常温常压下无法实现的化学反应都可以发生。这些爆裂的空泡将促成难裂解结构(如细菌、真菌、含有细胞壁结构的细胞等)的破坏，优化裂解效果。
其中，所述第一微流体通道1102可以是多种规则或不规则形状的，如三角形、梯形、腰鼓形、波浪形、叉指形等，并可以通过改变第一微流体通道1102的形状，来使得空泡形成的效率提高，以及可以通过调节第一微流体通道1102的长度和宽度等，以进一步加强液体流过该沟道后的流速，来达到理想的裂解效果。例如，本实施例中可以将第一微流体通道1102的宽度设置为0.1-10mm，长度设置为0.1mm-50mm。
并且，还可以在所述第一微流体通道内设置流体阻挡机构，在层叠膜共平面方向上，所述流体阻挡机构可以是多种规则或不规则形态的，如矩形、三角形、菱形、点阵形等，其可以与第一微流体通道的一侧内壁连接，并与第一微流体通道的另一侧内壁之间留有间隙，或者也可以是与第一微流体通道的两侧内壁之间都留有间隙，以对流体在第一微流体通道的流体学参数进行调控，并还可以与通过第一微流体通道的高速流体高速碰撞。
本实施例中，一种典型的第一微流体通道110201的形状和构造可以参阅图3a，在其两侧分别形成高压区110202和低压区110203，且在流体自高压区110202通过第一微流体通道110201进入低压区110203时，会形成空化气泡110204。
示例性的，所述第一微流体通道还可以采用图3b所示的第一微流体通道11020101、图3c所示的第一微流体通道11020102、图3d所示的第一微流体通道11020103、图3e所示的第一微流体通道11020104、图3f所示的第一微流体通道11020105、图3g所示的第一微流体通道11020106、图3h所示的第一微流体通道11020107、图3i所示的第一微流体通道11020108或者图3j所示的第一微流体通道11020109中的任一种。其中的流体阻挡机构可以是图3d中的矩形流体阻挡机构11020501，图3f中的叉指型流体阻挡机构11020502，图3g中的菱形流体阻挡机构11020503，图3j中的点阵型流体阻挡机构11020504等。
本实施例中，还可以在第一微流体通道的出口前方设置碰撞结构，在层叠膜共平面方向上，所述碰撞结构可以是多种规则或不规则形状的，例如三角形、矩形、弧线形、折线形、圆形等，并用以与从第一微流体通道输出的高速流体激烈碰撞。所述碰撞结构与第一微流体通道的出口之间应有一定的距离，以使流体能从一功能腔室顺利进入另一功能腔室。
本实施例中，一种典型的碰撞结构110207可以参阅图4a，当液体从第一微流体通道1102流出时，以极高的速度撞击到裂解池1103内壁或者撞击到碰撞结构110207上。这些激烈的碰撞进一步地促成了难裂解结构的破坏裂解。示例性的，所述碰撞结构还可以采用图4b所示的碰撞结构11020701、图4c所示的碰撞结构11020702、图4d所示的碰撞结构11020703、图4e所示的碰撞结构11020704、图4f所示的碰撞结构11020705或者图4g所示的碰撞结构11020706中的任一种。
本实施例中，还可选择性地在裂解液内添加一定数量的玻璃微球110206等。当玻璃微球随着液体一起流动时，当通过第一微流体通道11020101-第一微流体通道11020108中的任一种时，样本细胞与玻璃微球快速反复碰撞，会更高效地促成难裂解结构的有效裂解。
参阅图1及图5，本实施例中，于层叠膜1000内还形成有出液口1307，该出液口1307与出液接口3000连接。用于形成洗脱液池1107的功能腔室与出液口1307之间可以通过一个第二连接区1111连接。该第二连接区也分布于该层叠膜内，在第二连接区内第一薄膜与第二薄膜可分离地结合，当第二连接区内的第一薄膜与第二薄膜分离时，于第二连接区内形成可供流体通过的第二微流体通道13072。该第二微流体通道13072优选为曲线形，例如S形。具体的，在没有液体通过时，第二连接区内第一薄膜与第二薄膜紧贴，无物理空间。当挤压对应腔室使其中的液体产生内压力时，进入第二连接区的流体所施加的压力使得第一薄膜与第二薄膜分开，形成具有物理空间的第二微流体通道13072，使液体可以在第二微流体通道13072内转移。
优选的，还可在用于形成洗脱液池1107的功能腔室与出液口1307之间设置一阀门区，其中的不可逆的一次性阀门结构可以被命名为出液阀1208。以及，还可在用于形成洗脱液池1107的功能腔室与出液口1307之间设置一第三连接区，第三连接区也分布于层叠膜内，在第三连接区内第一薄膜与第二薄膜可分离地结合，当第三连接区内的第一薄膜与第二薄膜分离时，于第三连接区内形成可供流体通过的第三微流体通道13071，该第三微流体通道可以采用变径结构，特别是其直径沿液体流动方向变小。
用于形成洗脱液池1107的功能腔室可以依次通过该出液阀1208、第三微流体通道13071及第二微流体通道13072与出液口1307连接。
此外，请再次参阅图1-图2，还可在层叠膜上，特别是其边缘部形成有若干定位孔，例如第一定位孔1401、第二定位孔1402等，以引导微流控囊袋的定位，且较少占用微流控囊袋上的有效空间。
一种利用本实施例的微流控囊袋进行核酸提取的方法可以包括如下步骤：
S1、将待提取样本通过进样接口2000加入到样本池1101内，完成加样动作；
S2、将该微流控囊袋放置到相应的提取设备内。
S3、关闭所有的物理阀门。
S4、打开样本裂解阀1202上方的物理阀门，对样本池1101施加压力，破坏样本裂解阀1202。样本池内的液体通过样本裂解阀1202流入到裂解池1103内，实现样本与裂解液的混合。依次挤压样本池1101、释放样本池1101、挤压裂解池1103、释放裂解池1103，让液体在样本池与裂解池之间来回流动，实现样本液与裂解液的充分混合。
S5、关闭样本裂解阀1202处的物理阀门，隔断样本池与裂解池之间的液体流动。打开样本阀1201、裂解阀1203、结合液阀1204处的物理阀门。破坏样本阀1201、裂解阀1203、结合液阀1204，实现样本、裂解液、结合液三种液体的混合，从而使磁珠捕获来源于样本的核酸。
S6、将中央腔室1108下方的磁铁升起到第三工位，磁铁紧微流控囊袋下表面，但与微流控囊袋上表面保持一定的距离。样本池、裂解池、结合液池内的液体依次流过中央腔室，在中央腔室内实现磁珠的捕获。
S7、将中央腔室1108下方的磁铁升起位升至第一工位，排出残留在中央腔室内残留的废液。
S8、在磁珠捕获完成后，将废液排放至样本池1101、裂解池1103内，关闭样本阀1201、裂解阀1203下方对应的物理阀门，将中央腔室1108下方的磁铁下降至第二工位，释放磁珠。
S9、将第一洗液池1105内的液体分两次来使用，冲洗中央腔室1108处的磁珠。
S10、洗完后的废液排放至结合液池1104和第一洗液池1105内。
S11、用第二洗液池1106内的液体来洗涤中央腔室内的磁珠。完成后将废液排至第二洗液池1106内。
S12、用洗脱液池1107内的液体将中央腔室1108内的核酸洗脱下来，将洗脱液转移到洗脱液池1107内。
S13、打开出液阀1208上方的物理阀门，关闭洗脱液阀1207上方的物理阀门。挤压洗脱液池1107，使得液体通过出液口排入到下方的PCR管内，完成核酸提取过程。
前述的提取设备也可以被认为是一种流体样本处理装置，其可以有多种结构。在本实施例中，如图6所示，一种流体样本处理装置可以包括囊袋压盖4001、核酸提取囊袋4002、执行器4003、物理阀门4004、密封圈4005、磁铁执行器4006、囊袋支撑块4007、进气口4008等。所述核酸提取囊袋4002采用前述的微流控囊袋，所述执行器4003及磁铁执行器4006作为前述的第一挤压机构，物理阀门4004作为前述的第二挤压机构。执行器4003、磁铁执行器4006、物理阀门4004等可以通过气动、电动等方式驱动。在本实施例中主要采用气体驱动方式，气体压力范围在0.1-0.6MPa。示例性的，磁铁执行器4006可以由磁铁运动气缸4009驱动。
在本实施例中，对应于所述微流控囊袋的每个功能腔室至少放置一组执行器4003，来推动对应腔室内液体的流动；
对应于所述微流控囊袋的每个阀门区设置一组物理阀门4004。当其中的阀门被破坏后，用物理阀门来起到阻隔液体的功能。
执行器4003和阀门4004的后端可以放置有密封圈4005，该密封圈与囊袋支撑块4007上的凹槽形成密封。当气体通过进气口4008进入囊袋支撑块4007的凹槽内后，推动执行器或者阀门向前运动。当执行器4003向前运动遇到囊袋4002后，会推挤对应腔室向前运动，但由于囊袋压盖4001的阻挡，最终执行器4003与囊袋压盖4001贴紧，将囊袋4002中对应腔室内的液体排出，实现一次液体的挤出。当释放了进气口的气压，执行器没有挤压力的作用，便不再挤压囊袋上对应的腔室。当阀门4004向前运动时，就会分隔两个腔室之间液体的流动。在执行器和阀门后面亦可选择性地添加回弹弹簧和限位螺钉等装置来限制执行器的伸出距离和主动回弹等功能。
本实施例中可通过用PWM(脉冲宽度调制)等方式来控制进气口的进气量，通过调节PWM高电平时间，来控制单个控制周期内进气时间，来达到控制单次进气量的目的。这样就可实现对执行4003器、磁铁运动气缸4009的缓慢供气。通过这种方式可以实现执行器或者气缸的缓慢的伸出和缩回。同时，可通过控制进气量，来控制执行器和气缸的伸出距离。示例性的：磁铁运动气缸4009有第一进气口、第二进气口。对第一进气口一直给正压则气缸伸出，对第二进气口一直给正压则气缸缩回。当对第一进气口给固定数量的PWM波进气时，气缸则会不完全伸出。通过调节该PWM波的数量，来实现磁铁执行器4006的工作位置的切换。
尽管已参考说明性实施例描述了本申请，但所属领域的技术人员将理解，在不背离本申请的精神及范围的情况下可做出各种其它改变、省略及/或添加且可用实质等效物替代所述实施例的元件。另外，可在不背离本申请的范围的情况下做出许多修改以使特定情形或材料适应本申请的教示。因此，本文并不打算将本申请限制于用于执行本申请的所揭示特定实施例，而是打算使本申请将包含归属于所附权利要求书的范围内的所有实施例。此外，除非具体陈述，否则术语第一、第二等的任何使用不表示任何次序或重要性，而是使用术语第一、第二等来区分一个元素与另一元素。

Claims (20)

1.一种核酸提取用的微流控囊袋，其特征在于包括层叠膜、至少一固定结合区、多个功能腔室、至少一第一连接区、至少一阀门区、至少一个进液口和碰撞结构，所述固定结合区、功能腔室、第一连接区和阀门区均分布在所述层叠膜内，且所述功能腔室及第一连接区的大小和形状由所述固定结合区的边界定义，一个所述进液口与相应一个功能腔室连接；
其中，所述层叠膜包括层叠设置的第一薄膜和第二薄膜，所述第一薄膜和第二薄膜中的至少一者为柔性膜；
在所述固定结合区内第一薄膜与第二薄膜不可逆地结合；
在所述功能腔室内第一薄膜与第二薄膜在压力作用下可在相互分离和相互贴合两种状态之间切换，当所述功能腔室内的第一薄膜与第二薄膜相互分离时，所述功能腔室能容纳流体；
在所述第一连接区内第一薄膜与第二薄膜可分离地结合，其中当第一薄膜与第二薄膜相互分离时，于所述第一连接区形成狭小的第一微流体通道，并且，当向其中一个容纳有流体的功能腔室施加设定压力时，能够使所述流体高速通过第一微流体通道并进入另一个功能腔室，所述碰撞结构设置于第一微流体通道的出口前方，并用以与从第一微流体通道输出的流体碰撞；
所述阀门区内分布有不可逆的一次性阀门结构，所述一次性阀门结构连接于相邻两个功能腔室之间，当所述一次性阀门结构被从关闭状态改变为打开状态时，流体可在该相邻两个功能腔室之间流动；
多个功能腔室分别为一个中央腔室和多个辅助腔室，在与所述层叠膜共平面的方向上，多个辅助腔室围绕中央腔室设置，并且每一辅助腔室分别通过一个所述的一次性阀门结构与中央腔室直接连接，其中一个所述辅助腔室通过一个所述的一次性阀门结构及一个所述第一连接区与相邻的另一个所述辅助腔室连接；
并且，当所述中央腔室内第一薄膜与第二薄膜相互分离时，第一薄膜与第二薄膜的间距可控，使所述中央腔室至少具有限位开启和完全开启两种状态。
2.根据权利要求1所述的微流控囊袋，其特征在于：当所述中央腔室为限位开启状态，且所述中央腔室内的磁场强度在一设定值以上时，流经所述中央腔室的流体所含的磁性颗粒能够被磁场捕获在所述中央腔室内；
而当所述中央腔室为完全开启状态，且所述中央腔室内的磁场强度小于所述设定值时，所述磁性颗粒能够随所述流体自由流入或流出所述中央腔室。
3.根据权利要求1所述的微流控囊袋，其特征在于：当向一个容纳有流体的所述辅助腔室施加设定压力时，能够使连接于该辅助腔室与中央腔室之间的所述一次性阀门结构因流体压力而被打开，进而使流体流入所述中央腔室。
4.根据权利要求3所述的微流控囊袋，其特征在于：当向两个容纳有流体的所述辅助腔室交替施加设定压力时，能够使流体通过中央腔室在该两个辅助腔室之间流动。
5.根据权利要求1所述的微流控囊袋，其特征在于：在所述阀门区内第一薄膜与第二薄膜可分离地结合并形成所述一次性阀门结构。
6.根据权利要求1所述的微流控囊袋，其特征在于：所述高速是指流速为5-20m/s。
7.根据权利要求1所述的微流控囊袋，其特征在于：在所述第一连接区内第一薄膜与第二薄膜在压力作用下可在相互分离和相互贴合两种状态之间切换，当所述第一连接区内第一薄膜与第二薄膜相互分离时，于所述第一连接区形成所述第一微流体通道，而当所述第一连接区内第一薄膜与第二薄膜相互贴合时，所述第一微流体通道消失，所述流体包括液体和气体。
8.根据权利要求1所述的微流控囊袋，其特征在于：所述第一微流体通道的宽度为0.1-10mm，长度为0.1mm-50mm。
9.根据权利要求1所述的微流控囊袋，其特征在于：所述第一微流体通道在所述层叠膜内的形状包括多边形或曲线形。
10.根据权利要求1所述的微流控囊袋，其特征在于：所述微流控囊袋还包括流体阻挡机构，所述流体阻挡机构分布于第一微流体通道内，且与第一微流体通道的至少一侧内壁之间留有间隙。
11.根据权利要求1所述的微流控囊袋，其特征在于：所述微流控囊袋还包括出液口和第二连接区，所述出液口通过一个所述第二连接区与一个所述辅助腔室连接，所述第二连接区也分布于所述层叠膜内，在所述第二连接区内第一薄膜与第二薄膜在压力作用下可在相互分离和相互贴合两种状态之间切换，当所述第二连接区内第一薄膜与第二薄膜相互分离时，于所述第二连接区内形成可供流体通过的第二微流体通道，而当所述第二连接区内第一薄膜与第二薄膜相互贴合时，所述第二微流体通道消失。
12.根据权利要求11所述的微流控囊袋，其特征在于：所述微流控囊袋还包括第三连接区，一个所述辅助腔室依次通过一个所述一次性阀门结构、一个所述第三连接区和一个所述第二连接区与所述出液口连接，所述第三连接区也分布于所述层叠膜内，在所述第三连接区内第一薄膜与第二薄膜在压力作用下可在相互分离和相互贴合两种状态之间切换，当所述第三连接区内第一薄膜与第二薄膜在相互分离状态时，于所述第三连接区内形成可供流体通过的第三微流体通道，所述第三微流体通道的直径沿流体流动方向变小，而当所述第三连接区内第一薄膜与第二薄膜相互贴合时，所述第三微流体通道消失。
13.根据权利要求11所述的微流控囊袋，其特征在于：多个所述辅助腔室分别为至少一样本池、至少一裂解池、至少一结合液池、至少一洗液池以及至少一洗脱液池，其中一个样本池通过一个所述的一次性阀门结构及一个所述第一连接区与相邻的一个裂解池连接，其中一个洗脱液池通过一个所述第二连接区与出液口连接。
14.根据权利要求1所述的微流控囊袋，其特征在于：所述第一薄膜、第二薄膜包括PET薄膜、PE薄膜、PP薄膜、PA薄膜、PS薄膜、PI薄膜中的任一种膜、任一种膜的镀铝膜、任一种膜与铝箔的复合膜、多种膜的组合、或者多种膜的组合与铝箔的复合膜。
15.根据权利要求1所述的微流控囊袋，其特征在于：在所述固定结合区内，第一薄膜与第二薄膜至少通过热压焊接、超声焊接或化学粘接方式不可逆地结合。
16.根据权利要求1所述的微流控囊袋，其特征在于：所述层叠膜上还形成有至少一个定位孔。
17.一种流体样本处理装置，其特征在于，包括：
权利要求1-16中任一项所述的微流控囊袋，
一个以上第一挤压机构，每一第一挤压机构对应所述微流控囊袋的一个功能腔室设置，并用于选择性地对相应功能腔室施加压力，以驱使流体在相互连接的功能腔室之间流动。
18.根据权利要求17所述的流体样本处理装置，其特征在于，还包括：
一个以上第二挤压机构，每一第二挤压机构对应所述微流控囊袋的一个阀门区设置，并用于选择性地对相应阀门区施加压力，以使相应的阀门开启或关闭。
19.根据权利要求17或18所述的流体样本处理装置，其特征在于，所述第一挤压机构包括磁性挤压机构，所述磁性挤压机构至少能够活动于第一工位、第二工位和第三工位；其中，在所述第一工位处，所述磁性挤压机构挤压相应功能腔室，并使第一薄膜和第二薄膜在该功能腔室内紧密贴合；在所述第二工位处，所述磁性挤压机构与微流控囊袋无接触，且所述磁性挤压机构对相应功能腔室施加的磁场强度在一设定值以下；所述第三工位分布于第一工位和第二工位之间，且在所述第三工位处，所述磁性挤压机构对相应功能腔室施加的磁场强度大于所述设定值。
20.根据权利要求17或18所述的流体样本处理装置，其特征在于，所述流体样本处理装置还包括控制单元，所述控制单元至少与第一挤压机构连接，并用于调控第一挤压机构的工作状态。
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