用于核酸提取纯化及扩增检测的微流控芯片制造技术

一种用于核酸提取纯化及扩增检测的微流控芯片，包含气道层、薄膜层和流道层，气道层包含按钮一至按钮四及其气道、样本储液池、裂解液储液池、清洗液储液池、洗脱液储液池、反应液储液池，薄膜层为弹性薄膜，流道层包含废液池一、废液池二、核酸纯化浓缩腔室、反应腔室及样本与裂解液混合流道，样本储液池、裂解液储液池、清洗液储液池、洗脱液储液池及反应液储液池分别通过薄膜上的通孔与流道层上的各自流道相连，裂解液混合流道连接核酸纯化浓缩腔室的入口，核酸纯化浓缩腔室分别连接废液池一和反应腔室，反应液储液池连接反应腔室，其中，按钮一至按钮四分别通过气道连接对应的微泵，从相应的储液池内泵送液体，实现驱动液体定量流动。

【技术实现步骤摘要】
用于核酸提取纯化及扩增检测的微流控芯片
本专利技术涉及分子诊断领域，特别是一种用于核酸提取纯化及扩增检测的微流控芯片。
技术介绍
微流控技术在过去的几十年中飞速的发展，是微尺度流体力学，材料学，生命科学，化学等学科交叉的技术。广泛应用在疾病快速检测，微结构制备，环境质检，体外模型构建等多个领域。传统的检测方法(如聚合酶链反应(PCR)和单核苷酸多态性(SNP))不仅需要经验丰富的人员完成，而且还需要笨重的设备，而这些设备无法进行高效且低成本的检测。因此亟待一种快速检测的方式，无需实验室专业人员即可进行的快速、简单、有效的核酸检测方法。微流控技术日益成熟，近年来有大量学者将微流控技术应用在核酸检测中，研发了一些自动化的产品进行高通量的核酸检测。尽管以上产品将核酸检测从手动变成自动，但是操作过程还是需要笨重的设备。因此若有一种便携式的无需外界设备提供驱动力的核酸检测芯片具有较大的应用市场。以上
技术介绍
内容的公开仅用于辅助理解本专利技术的专利技术构思及技术方案，其并不必然属于本专利申请的现有技术，在没有明确的证据表明上述内容在本专利申请的申请日已经公开的情况下，上述
技术介绍
不应当用于评价本申请的新颖性和创造性。
技术实现思路
本专利技术的主要目的在于克服上述
技术介绍
的缺陷，提供一种用于核酸提取纯化及扩增检测的微流控芯片。为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：一种用于核酸提取纯化及扩增检测的微流控芯片，包含气道层、薄膜层和流道层，所述气道层包含按钮一至按钮四及其气道、样本储液池、裂解液储液池、清洗液储液池、洗脱液储液池、反应液储液池，所述薄膜层为弹性薄膜，所述流道层包含废液池一、废液池二、核酸纯化浓缩腔室、反应腔室、样本与裂解液混合流道以若干其他流道，所述样本储液池、所述裂解液储液池、所述清洗液储液池、所述洗脱液储液池及所述反应液储液池分别通过所述薄膜层上的通孔与所述流道层上的第一至第五流道相连，所述第一至第五流道上均分别设置有第一至第五微泵，所述第一至第二流道汇入并经过所述裂解液混合流道连接所述核酸纯化浓缩腔室的入口，所述第三至第四流道连接所述核酸纯化浓缩腔室的入口，所述核酸纯化浓缩腔室通过第六至第七流道分别连接所述废液池一和所述反应腔室，所述反应液储液池通过所述第五流道连接所述反应腔室，所述反应腔室通过第八流道连接所述废液池二，其中，所述按钮一通过气道连接所述第一至第二微泵，所述按钮二至所述按钮四分别通过气道连接所述第三至第五微泵，并在按压时改变气道中的气压以通过相应的微泵从相应的储液池内泵送液体，实现驱动液体定量流动。进一步地：所述裂解液混合流道的出口处流道、所述第三至第四、第六、第七流道还设有微阀，所述按钮一还通过气道与第三、第四和第七流道的微阀相连，所述按钮二还通过气道与所述出口处流道、第四和第七流道的微阀相连，所述按钮三还通过气道与所述出口处流道、第三和第六流道的微阀相连，从而在任一按压按钮时通过改变对应气道中的气压控制相应的微阀关闭。所述微泵包括泵送腔室和分别设置在所述泵送腔室的上、下游的第一阀门及第二阀门，对应按钮的气道与所述泵送腔室和所述第一阀门上方的空腔相连，而所述第二阀门上方与大气相连，弹性薄膜将所述空腔与其下方的流道隔开，在初始状态下，上方的气道内抽出真空度而形成负压，所述泵送腔室和所述第一阀门处的弹性薄膜朝向上方的空腔内形变，在下方的流道内产生负压，所述第二阀门处的弹性薄膜在大气作用下向下方的流道内形变从而关闭流道；当按下按钮时，所述气道内气压增大，所述泵送腔室和所述第一阀门上方的空腔气压增大，相应处的弹性薄膜朝向下方的所述泵送腔室内及流道内形变，流道内的压强增大而使所述第二阀门打开，使所述泵送腔室内的液体向前泵送；当松开按钮时，所述气道内气压重新恢复负压，所述泵送腔室和所述第一阀门处的弹性薄膜又朝向上方的空腔内形变，液体从相应的储液池吸入所述泵送腔室内，而所述第二阀门处的弹性薄膜再次向下方的流道内形变从而关闭流道，多次反复按压实现液体定量泵送。所述微阀包括弹性薄膜，按钮对应微阀的气道与所述微阀上方的空腔相连，弹性薄膜将所述空腔与其下方的流道隔开，当按下按钮时，所述气道内的气压增大使所述空腔内的压力增加，弹性薄膜向下方的流道内形变从而关闭流道，当松开按钮时，弹性薄膜又朝向上方形变从而打开流道。所述薄膜层的材质为聚二甲基硅氧烷PDMS。所述气道层与所述流道层的材质为聚甲基丙烯酸甲酯PMMA。所述气道层、所述薄膜层和所述流道层通过螺栓紧固键合。所述核酸纯化浓缩腔室内含有修饰过的微阵列结构，所述微阵列结构经过紫外光照射，使其表面更易缠绕DNA。所述反应腔室预包埋有冻干引物。一种核酸检测方法，使用所述微流控芯片进行核酸纯化浓缩、恒温扩增及实时荧光核酸检测。通过外部的加热器来维持所述反应腔室设定的恒温，将所述微流控芯片置于荧光检测平台中，进行核酸扩增反应，通过实时检测荧光强度的变化来检测核酸扩增情况。本专利技术具有如下有益效果：本专利技术提供一种便携式的无需外界设备提供驱动力的核酸检测芯片，将核酸的纯化浓缩与实时荧光核酸恒温扩增检测技术结合到同一个微流控芯片中，极大减少人为操作，缩短检测时间，同时也发挥出微流控芯片技术本身的优势(低成本、自动化等)，满足临床中快速诊断的需要。本专利技术的微流控芯片可用于进行核酸的自动化纯化浓缩、恒温扩增以及实时荧光检测。在芯片上可以实现自动化加样、反应及检测，芯片结构简单，控制方便，简化人为操作进而提高检测效率。芯片可批量化、低成本加工。在芯片上检测核酸的过程中，可以准确控制试剂用量，降低试剂消耗，同时可以检测多项指标，保证检测结果的可靠、稳定以及可快速获得。本专利技术实施例的优点还包括：本专利技术将实时荧光核酸恒温扩增及检测技术应用在微流控芯片上，同时将核酸的纯化浓缩过程也集成在芯片上，简化了繁琐的人为操作；同时，本专利技术中使用修饰过的微阵列模块来实现核酸的提取，使得核酸提取纯化模块可以集成在芯片上；同时，本专利技术中使用手指按压驱动的方式实现流体的顺序释放，提供一种便携式无需要借助外部设备的驱动方式；同时，本专利技术中指压驱动方式每次按压驱动量与圆形腔室的体积有关，可实现定量泵送；同时，本专利技术中设计了止回阀，实现了各个流道不互相干扰。附图说明图1为本专利技术一种实施例的微流控芯片的整体结构示意图；图2为图1中气道层的结构示意图；图3为图1中流道层的结构示意图；图4为图1中薄膜层的结构示意图；图5为图1所示的微流控芯片各指压按钮气道及流道整体示意图；图6为本专利技术一种实施例的微泵的结构示意图；图7为图6所示的微流控芯片样本液储液池附近的微泵的剖视图。具体实施方式以下对本专利技术的实施方式做详细说明。应该强调的是，下述说明仅仅是示例性的，而不是为了限制本专利技术的范围及其应用。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于核酸提取纯化及扩增检测的微流控芯片，其特征在于，包含气道层、薄膜层和流道层，所述气道层包含按钮一至按钮四及其气道、样本储液池、裂解液储液池、清洗液储液池、洗脱液储液池、反应液储液池，所述薄膜层为弹性薄膜，所述流道层包含废液池一、废液池二、核酸纯化浓缩腔室、反应腔室、样本与裂解液混合流道以若干其他流道，所述样本储液池、所述裂解液储液池、所述清洗液储液池、所述洗脱液储液池及所述反应液储液池分别通过所述薄膜层上的通孔与所述流道层上的第一至第五流道相连，所述第一至第五流道上均分别设置有第一至第五微泵，所述第一至第二流道汇入并经过所述裂解液混合流道连接所述核酸纯化浓缩腔室的入口，所述第三至第四流道连接所述核酸纯化浓缩腔室的入口，所述核酸纯化浓缩腔室通过第六至第七流道分别连接所述废液池一和所述反应腔室，所述反应液储液池通过所述第五流道连接所述反应腔室，所述反应腔室通过第八流道连接所述废液池二，其中，所述按钮一通过气道连接所述第一至第二微泵，所述按钮二至所述按钮四分别通过气道连接所述第三至第五微泵，并在按压时改变气道中的气压以通过相应的微泵从相应的储液池内泵送液体，实现驱动液体定量流动。/n...

【技术特征摘要】
1.一种用于核酸提取纯化及扩增检测的微流控芯片，其特征在于，包含气道层、薄膜层和流道层，所述气道层包含按钮一至按钮四及其气道、样本储液池、裂解液储液池、清洗液储液池、洗脱液储液池、反应液储液池，所述薄膜层为弹性薄膜，所述流道层包含废液池一、废液池二、核酸纯化浓缩腔室、反应腔室、样本与裂解液混合流道以若干其他流道，所述样本储液池、所述裂解液储液池、所述清洗液储液池、所述洗脱液储液池及所述反应液储液池分别通过所述薄膜层上的通孔与所述流道层上的第一至第五流道相连，所述第一至第五流道上均分别设置有第一至第五微泵，所述第一至第二流道汇入并经过所述裂解液混合流道连接所述核酸纯化浓缩腔室的入口，所述第三至第四流道连接所述核酸纯化浓缩腔室的入口，所述核酸纯化浓缩腔室通过第六至第七流道分别连接所述废液池一和所述反应腔室，所述反应液储液池通过所述第五流道连接所述反应腔室，所述反应腔室通过第八流道连接所述废液池二，其中，所述按钮一通过气道连接所述第一至第二微泵，所述按钮二至所述按钮四分别通过气道连接所述第三至第五微泵，并在按压时改变气道中的气压以通过相应的微泵从相应的储液池内泵送液体，实现驱动液体定量流动。


2.如权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述裂解液混合流道的出口处流道、所述第三至第四、第六、第七流道还设有微阀，所述按钮一还通过气道与第三、第四和第七流道的微阀相连，所述按钮二还通过气道与所述出口处流道、第四和第七流道的微阀相连，所述按钮三还通过气道与所述出口处流道、第三和第六流道的微阀相连，从而在任一按压按钮时通过改变对应气道中的气压控制相应的微阀关闭。


3.如权利要求1或2所述的微流控芯片，其特征在于，所述微泵包括泵送腔室和分别设置在所述泵送腔室的上、下游的第一阀门及第二阀门，对应按钮的气道与所述泵送腔室和所述第一阀门上方的空腔相连，而所述第二阀门上方与大气相连，弹性薄膜将所述空腔与其下方的流道隔开，在初始状态下，上方的气道内抽出真空度而形成负压，所述泵送腔室和所述第一阀门处的弹性薄膜朝向上方的空腔内形变，在下方的流道内产生负压，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：弥胜利，李想，可鑫，黄嘉骏，
申请(专利权)人：清华大学深圳国际研究生院，
类型：发明
国别省市：广东;44