CN218890576U - 一体化核酸提取微流控芯片盒 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一体化核酸提取微流控芯片盒，涉及核酸检测技术领域，其中，该一体化核酸提取微流控芯片盒包括微流控芯片主体、驱动组件及反应组件。核酸在微流控芯片主体中完成提取纯化后，直接转移到反应组件的PCR反应腔进行扩增，无需在不同离心管之间多次离心或转移，有效降低了核酸提取过程中发生交叉感染的概率。同时，核酸的提取过程均在微流控芯片主体中完成，操作简单，且能够有效提高核酸提取效率。

Description

一体化核酸提取微流控芯片盒

技术领域

本实用新型涉及核酸检测领域，特别是涉及一种一体化核酸提取微流控芯片盒。

背景技术

核酸检测在许多生化分析领域如临床医学、法医鉴定、遗传检验等都有着十分重大的作用，已经广泛应用于生物医药等领域中。在现有技术中通常，使用离心柱法或磁珠法进行核酸提取，这两种方法都需要先使用蛋白酶K和表面活性剂作为细胞裂解液来破坏细胞结构并释放核酸进入溶液，使得核酸与吸附膜或磁珠结合，之后用漂洗液来除去蛋白等杂物，最后洗脱液将吸附柱或者磁珠上的核酸洗脱。

完整的核酸提取检测流程，一般需要进行裂解、结合、清洗、洗脱等四个核酸提取步骤，加上后续的核酸分子杂交、聚合酶链反应(PCR)和生物芯片等检测步骤。就各步骤中有效成分的转移而言，现有技术中多采用手动转移的方式，不仅操作繁琐、费时费力,且样本很难充分、高效地转移，人工操作极易导致结果不稳定。

此外，分子检测的主流技术为荧光定量PCR技术，由于PCR技术具有指数级扩增模板的特点，现有的开放式耗材使整个操作过程容易造成PCR气溶胶污染，影响提取物的纯度，成为限制荧光定量PCR技术进一步广泛应用于临床的重要因素。

实用新型内容

本实用新型旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种一体化核酸提取微流控芯片盒，在核酸提取纯化过程中不需在不同离心管多次离心转移，检测结果更精准，且只需少量手工操作步骤，操作简单，安全方便，能够有效避免核酸提取检测过程中发生交叉污染。

本实用新型实施例的一体化核酸提取微流控芯片盒，包括：微流控芯片主体，所述微流控芯片主体具有活塞腔、样本腔、吸附膜腔、收集腔、多个阀部和至少2个试剂腔，所述活塞腔通过活塞流道与所述吸附膜腔的进液口连通，所述样本腔通过样本流道与所述活塞流道连通，每个所述试剂腔分别通过不同的试剂流道与所述活塞流道连通，所述吸附膜腔的出液口连接有出液流道，所述收集腔通过收集流道与所述出液流道连通，所述微流控芯片主体还设置有第一反应流道，所述第一反应流道的一端与所述出液流道连通，所述样本流道、所述试剂流道、所述收集流道和所述第一反应流道均设置有所述阀部；驱动组件，与所述活塞腔连接，所述驱动组件用于在所述活塞流道内产生正压和负压以驱动液体流动；反应组件，设置有至少一个PCR反应腔，所述PCR反应腔与所述第一反应流道的另一端连通。

进一步地，所述微流控芯片主体包括基板和设置于所述基板两侧的薄膜，所述基板上设置有多个不同槽孔，所述薄膜与所述基板上的不同槽孔分别限定出所述样本腔、所述收集腔、所述样本流道、所述活塞流道、所述试剂流道、所述出液流道、所述收集流道及所述第一反应流道。

进一步地，所述基板设置有与所述阀部匹配的安装槽，所述安装槽的底部设置有流道口，所述阀部包括软质垫，所述软质垫的厚度小于所述流道口与所述薄膜之间的间距，所述软质垫设置于所述安装槽内，通过使所述软质垫封堵所述流道口以控制所述流道口的通断。

进一步地，所述软质垫为橡胶垫。

进一步地，所述吸附膜腔设置有吸附膜和压盖，所述基板设置有用于安装所述吸附膜的固定槽，所述固定槽的底部设置有所述出液口，所述压盖用于将所述吸附膜压在所述固定槽的底部，以使所述吸附膜将所述出液口遮挡。

进一步地，所述驱动组件包括活塞，所述活塞安装于所述活塞腔内。

进一步地，还包括试剂组件，所述试剂组件包括试剂包，所述试剂腔用于放置所述试剂包，所述试剂腔内设置有针刺，所述针刺用于刺破所述试剂包。

进一步地，所述收集腔设置有第一通气孔。

进一步地，所述样本腔设置有加样口、端盖和第二通气孔，所述加样口用于加入样本，所述端盖用于封堵所述加样口。

进一步地，所述反应组件包括扩增部件和设置于所述扩增部件的薄膜，所述扩增部件设置有所述PCR反应腔和气腔，所述扩增部件还设置有第二反应流道，所述第二反应流道的一端与所述PCR反应腔连通，所述第二反应流道的另一端与所述第一反应流道连通。

前述的一体化核酸提取微流控芯片盒，至少具有如下有益效果：核酸在微流控芯片主体中完成提取后，直接转移到反应组件的PCR反应腔进行扩增，无需在不同离心管之间多次离心或转移，有效降低了核酸提取及检测过程中发生交叉感染的概率。同时，核酸的提取过程均在微流控芯片主体中完成，操作简单，且能够有效提高核酸提取纯化效率。

本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。

附图说明

下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：

图1为本实用新型实施例的一体化核酸提取微流控芯片盒的整体结构示意图；

图2为本实用新型实施例的一体化核酸提取微流控芯片盒的爆炸结构示意图；

图3为本实用新型实施例的一体化核酸提取微流控芯片盒中基板和扩增薄板的正面结构示意图；

图4为本实用新型实施例中基板上各流道的示意图，其中，该示意图的视角为基板的正面视角，虚线部分表示流道位于基板的背面；

图5为本实用新型实施例的一体化核酸提取微流控芯片盒中基板及扩增薄板的背面结构示意图；

图6为本实用新型实施例中基板上各流道的示意图，其中，该示意图的视角为基板的背面视角，虚线部分表示流道位于基板的正面；

图7为本实用新型实施例的一体化核酸提取微流控芯片盒的背面结构示意图；

图8为图7中A-A的剖视示意图；

图9为图8中B部分的放大结构示意图；

图10为本实用新型实施例的一体化核酸提取微流控芯片盒的正面结构示意图；

图11为图10中C-C的剖视示意图；

图12为图11中D部分的放大结构示意图。

附图标记：

100、微流控芯片主体；

111、活塞腔；112、活塞；113、试剂腔；114、试剂包；115、样本腔；116、收集腔；120、基板；121、安装槽；122、流道口；131、第一薄膜；132、第二薄膜；140、阀部；151、活塞流道；152、样本流道；153、试剂流道；154、出液流道；155、收集流道；156、第一反应流道；160、吸附膜腔；161、进液口；162、出液口；163、压盖；1631、支撑部；164、吸附膜；

200、反应组件；

210、连接管；220、扩增部件；221、PCR反应腔；222、气腔；230、第三薄膜；240、第二反应流道。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、前、后、左、右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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，若干的含义是一个以上，多个的含义是两个以上，大于、小于、超过等理解为不包括本数，以上、以下、以内等理解为包括本数。如果有描述到第一、第二只是用于区分技术特征为目的，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或者隐含指明所指示的技术特征的先后关系。

本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，设置、安装、连接等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。

本实用新型的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

参见图1至图6所示，本实用新型实施例公开了一种一体化核酸提取微流控芯片盒，该一体化核酸提取微流控芯片盒包括微流控芯片主体100、驱动组件及反应组件200。

具体的，微流控芯片主体100具有活塞腔111、样本腔115、吸附膜腔160、收集腔116、多个阀部140和至少2个试剂腔113，活塞腔111通过活塞流道151与吸附膜腔160的进液口161连通，样本腔115通过样本流道152与活塞流道151连通，每个试剂腔113分别通过不同的试剂流道153与活塞流道151连通，吸附膜腔160的出液口162连接有出液流道154，收集腔116通过收集流道155与出液流道154连通，微流控芯片主体100还设置有第一反应流道156，第一反应流道156的一端与出液流道154连通，样本流道152、试剂流道153、收集流道155和第一反应流道156均设置有阀部140；驱动组件与活塞腔111连接，驱动组件用于在活塞流道151内产生正压和负压以驱动液体流动；反应组件200设置有至少一个PCR反应腔221，PCR反应腔221与第一反应流道156的另一端连通。应当指出，第一反应流道156可以与PCR反应腔221直接连通，也可以通过其它连接管路与PCR反应腔221间接连通。

其中，阀部140用于控制其所在流道的通断。例如，设置于样本流道152的阀部140用于控制样本流道152的通断，以控制样本流道152内的液体的流动。

本实施例中，请继续参见图1至图6所示，驱动组件包括活塞112，活塞112安装于活塞腔111内；试剂腔113设置有四个，其中两个设置于活塞腔111的一侧，另外两个设置于活塞腔111的另一侧。每个试剂腔113内分别设置有试剂包114，试剂包114储存有提取核酸的提取试剂。应当理解，提取试剂通常包括裂解液、清洗液、洗脱液等。吸附膜腔160设置有吸附膜164，吸附膜164能够吸附溶液中裂解分解的核酸。试剂腔113用于放置试剂包114，试剂腔113内设置有针刺，针刺用于刺破试剂包114。收集腔116设置有第一通气孔(图中未示出)，以平衡微流控芯片主体100内部的气压，使液体能够在各腔室及流道内流动得更加顺畅。

进一步地，样本腔115设置有加样口、端盖和第二通气孔，加样口用于加入样本，端盖用于封堵加样口。添加样本时，将端盖打开，从加样口往样本腔115内添加样本，添加完成后，合上端盖，以将加样口封堵。

使用前述一体化核酸提取微流控芯片盒进行核酸提取时，将样本加入样本腔115之后，设置于各流道的阀部140在外力作用下处于关闭状态，此时，活塞腔111、样本腔115、收集腔116及试剂腔113之间互不连通，随后将试剂包114刺破，使储存于试剂包114内的液体被释放到试剂腔113。应当指出，分别在不同的试剂腔113中分别放入裂解液试剂包114、清洗液试剂包114、洗脱液试剂包114。然后，按如下步骤进行核酸提取：

首先，将裂解液与样本溶液混合。先将裂解液对应的试剂流道153中的阀部140打开，活塞腔111与该试剂流道153连通，通过活塞112把裂解液吸取到活塞腔111内；随后关闭裂解液对应的试剂流道153中的阀部140，并将与样本腔115连通的样本流道152中的阀部140打开，然后通过活塞112的活塞运动，将样本腔115内的样本与裂解液混合，得到混合溶液，最后将混合溶液吸入到活塞腔111内，并将样本流道152上的阀部140关闭。

第二，打开收集流道155上的阀部140，通过活塞112使裂解液与样本的混匀溶液经过吸附膜腔160，并将从吸附膜腔160中流出的废液转移到收集腔116中。其中，混合溶液经过吸附膜腔160时，吸附膜腔160能够吸附混合溶液中裂解分离的核酸。废液指的是经过吸附膜腔160过滤后的、不是用于核酸扩增的液体。

第三，打开与清洗液连通的试剂流道153中的阀部140，通过活塞112将试剂腔113中的清洗液抽吸到活塞腔111内，并关闭与清洗液连通的试剂流道153中的阀部140；再使活塞腔111内的清洗液经过吸附膜腔160，最后转移到收集腔116中。其中，此清洗液可以把残留在活塞腔111、流道、吸附膜164及吸附膜腔160上的盐物质等杂质清洗。如果提取试剂包114含不同清洗液，按此方法，依次用不同清洗液清洗。

第四，打开与洗脱液连通的试剂流道153上的阀部140，先将洗脱液吸入到活塞腔111内，然后关闭试剂流道153和收集流道155中的阀部140，打开第一反应流道156上的阀部140，最后用活塞112驱动洗脱液经过吸附膜腔160，并将洗脱液转移到PCR反应腔221。其中，洗脱液能够将吸附膜164上的核酸洗脱，从而可以把核酸转移到PCR反应腔221。

最后，洗脱液与PCR反应腔221内的试剂混匀，然后对PCR腔进行加热扩增以及光学检测，从而完成核酸检测。

前述核酸提取过程中，核酸在微流控芯片主体100中完成提取后，核酸被直接转移到反应组件200的PCR反应腔221进行扩增，无需在不同离心管之间多次离心或转移，有效降低了核酸提取过程中发生交叉感染的概率。同时，核酸的提取过程均在微流控芯片主体100中完成，操作简单，且能够有效提高核酸提取纯化效率。

一些实施例中，参见图2和图3所示，微流控芯片主体100包括基板120和设置于基板120两侧的薄膜，基板120上设置有多个不同槽孔，薄膜与基板120上的不同槽孔分别限定出样本腔115、收集腔116、活塞流道151、样本流道152、试剂流道153、出液流道154、收集流道155及第一反应流道156。其中，活塞流道151、样本流道152、试剂流道153、出液流道154、第一反应流道156、收集流道155等流道在基板120上呈现为槽。基板120两侧的薄膜分别记为第一薄膜131和第二薄膜132。

参见图4和图10至图12所示，其中，图4示出了基板120上各流道的布置示意图，图4所示出的视角记为基板120的正面视角，图示中虚线部分表示流道设置于基板120的背面。由图示可知，基板120设置有与阀部140匹配的安装槽121，安装槽121的底部设置有流道口122，阀部140包括软质垫，软质垫的厚度小于流道口122与第一薄膜131之间的间距，软质垫设置于安装槽121内，通过使软质垫封堵流道口122以控制流道口122的通断。阀部140处于关闭状态时，通过外力使软质垫与安装槽121的底部相抵接，此时，软质垫将流道口122封堵，流道中的液体无法从流道口122流入或流出。当外力撤销时，软质垫与安装槽121的底部分离，此时，流道中的液体能够流入或流出流道口122，从而使该流道处于通路状态。应当理解，覆盖于基板120两侧第一薄膜131和第二薄膜132可以被轻度挤压，即作用于软质垫的外力可以从薄膜外侧施加。

本实施例中，软质垫为橡胶垫，该橡胶垫的直径大于流道口122的直径，能够将流道口122完全封堵。同时，橡胶垫具有良好的密封性能，能够有效避免渗漏的情况。

一些实施例中，参见图5至图9所示，吸附膜腔160设置有吸附膜164和压盖163，基板120设置有用于安装吸附膜164的固定槽，固定槽的底部设置有出液口162，压盖163用于将吸附膜164压在固定槽的底部，以使吸附膜164将出液口162遮挡。具体的，压盖163包括用于抵住吸附膜164的支撑部1631，以使进入到吸附膜腔160内的液体必须穿过吸附膜164才能流道出液口162。工作时，液体从吸附膜腔160的进液口161进入到吸附膜腔160内，然后穿过吸附膜164，并经出液口162流出吸附膜腔160。

另外一些实施例中，该微流控芯片盒可以用磁珠法进行核酸的提取。此时，吸附膜腔160中的吸附膜164用磁珠代替，磁铁设置在膜外面。从样本腔115或试剂腔113中加入磁珠，磁珠可以吸附溶液中的核酸，在磁铁磁力的作用下，核酸及磁珠被吸附并富集在吸附膜腔160内。

一些实施例中，参见图1至图6所示，反应组件200包括扩增部件220和设置于扩增部件220的薄膜，记为第三薄膜230，扩增部件220设置有PCR反应腔221和气腔222，扩增部件220还设置有第二反应流道240，第二反应流道240的一端与PCR反应腔221连通，第二反应流道240的另一端与第一反应流道156连通。应当理解，此时第一反应流道156与PCR反应腔221间接连通。

本实施例中，反应组件200和微流控芯片主体100为分体式设计，第一反应流道156和第二反应流道240通过连接管210连接。在其它的一些实施例中，反应组件200和微流控芯片主体100可以采用一体式设计。

上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。此外，在不冲突的情况下，本实用新型的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

Claims (9)

1.一种一体化核酸提取微流控芯片盒，其特征在于，包括：

微流控芯片主体，所述微流控芯片主体具有活塞腔、样本腔、吸附膜腔、收集腔、多个阀部和至少2个试剂腔，所述活塞腔通过活塞流道与所述吸附膜腔的进液口连通，所述样本腔通过样本流道与所述活塞流道连通，每个所述试剂腔分别通过不同的试剂流道与所述活塞流道连通，所述吸附膜腔的出液口连接有出液流道，所述收集腔通过收集流道与所述出液流道连通，所述微流控芯片主体还设置有第一反应流道，所述第一反应流道的一端与所述出液流道连通，所述样本流道、所述试剂流道、所述收集流道和所述第一反应流道均设置有所述阀部；

驱动组件，与所述活塞腔连接，所述驱动组件用于在所述活塞流道内产生正压和负压以驱动液体流动；

反应组件，设置有至少一个PCR反应腔，所述PCR反应腔与所述第一反应流道的另一端连通。

2.根据权利要求1所述的一体化核酸提取微流控芯片盒，其特征在于，所述微流控芯片主体包括基板和设置于所述基板两侧的薄膜，所述基板上设置有多个不同槽孔，所述薄膜与所述基板上的不同槽孔分别限定出所述样本腔、所述收集腔、所述样本流道、所述活塞流道、所述试剂流道、所述出液流道、所述收集流道及所述第一反应流道。

3.根据权利要求2所述的一体化核酸提取微流控芯片盒，其特征在于，所述基板设置有与所述阀部匹配的安装槽，所述安装槽的底部设置有流道口，所述阀部包括软质垫，所述软质垫的厚度小于所述流道口与所述薄膜之间的间距，所述软质垫设置于所述安装槽内，通过使所述软质垫封堵所述流道口以控制所述流道口的通断。

4.根据权利要求2所述的一体化核酸提取微流控芯片盒，其特征在于，所述吸附膜腔设置有吸附膜和压盖，所述基板设置有用于安装所述吸附膜的固定槽，所述固定槽的底部设置有所述出液口，所述压盖用于将所述吸附膜压在所述固定槽的底部，以使所述吸附膜将所述出液口遮挡。

5.根据权利要求1所述的一体化核酸提取微流控芯片盒，其特征在于，所述驱动组件包括活塞，所述活塞安装于所述活塞腔内。

6.根据权利要求1所述的一体化核酸提取微流控芯片盒，其特征在于，还包括试剂组件，所述试剂组件包括试剂包，所述试剂腔用于放置所述试剂包，所述试剂腔内设置有针刺，所述针刺用于刺破所述试剂包。

7.根据权利要求1所述的一体化核酸提取微流控芯片盒，其特征在于，所述收集腔设置有第一通气孔。

8.根据权利要求1所述的一体化核酸提取微流控芯片盒，其特征在于，所述样本腔设置有加样口、端盖和第二通气孔，所述加样口用于加入样本，所述端盖用于封堵所述加样口。

9.根据权利要求1至8任一项所述的一体化核酸提取微流控芯片盒，其特征在于，所述反应组件包括扩增部件和设置于所述扩增部件的薄膜，所述扩增部件设置有所述PCR反应腔和气腔，所述扩增部件还设置有第二反应流道，所述第二反应流道的一端与所述PCR反应腔连通，所述第二反应流道的另一端与所述第一反应流道连通。

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