【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于核酸检测领域，特别涉及一种一体化多病原体核酸检测芯片。
技术介绍
1、核酸检测技术在分子生物学实验和医学病原体检测中广泛应用。相比于免疫学检测，核酸检测对样品的含量要求低。因此，更能对感染初期病人进行准确的检测，从而在黄金时间时对疫情进行各方面防控。传统的核酸检测步骤包括：样本裂解、核酸提取与纯化、核酸扩增和检测等步骤，整个检测流程步骤繁琐并且需要耗费数个小时，易由于操作引发交叉污染，所以对医疗人员的实验能力和检测条件有较高要求。目前的核酸提取纯化试剂盒提供的试剂常有5种以上，其提供的操作步骤在10步以上，整个流程需要20分钟至40分钟。该步骤操作繁琐并且耗费大量的时间与精力。
2、聚合酶链反应(polymerase chain reaction，pcr)，是上世纪80年代发展起来的体外核酸扩增技术。其能在一个试管内将所要研究的目的基因或某一dna片段于数小时内扩增至十万乃至百万倍,具有特异性强、灵敏度高、操作简便、省时等特点。在对于病原体检测方面，现有的方案大多数针对多样本单一目标病原体进行即时高通量的检测，缺乏针对单个样本多病原体靶标的检测方案。
3、cn202310539005.0公开了一种多靶标核酸检测芯片，利用压电陶瓷(pzt)震动实现充分反应的同时利用物理切割的作用均分磁珠，但是单纯依靠物理切割难以实现精确均分，会存在分割后磁珠团大小有差异的情况。
技术实现思路
1、本专利技术所要解决的技术问题是提供一种一体化多病原体核酸检测芯片，
2、本专利技术提供了一种一体化多病原体核酸检测芯片，包括芯片层、玻璃基底和压电陶瓷；所述芯片层上的反应单元由样本裂解腔室、第一洗涤室、第二洗涤室、磁珠混合腔室、混合液均分腔室、扩增腔室组成，各反应单元之间通过底部通道连通；所述扩增腔室由多个独立的分支扩增腔室组成，所述多个独立的分支扩增腔室并排分布；所述磁珠混合腔室中设有若干个气泡捕获空腔。各功能区域通过微通道内的油相(液体油或固体油)或微柱形成的水油、水相界面进行分割，防止个功能区域之间的相互干扰和污染。
3、所述芯片层在脱模后与玻璃基底键合形成流道和腔室，试剂的加载和反应在芯片层进行。
4、优选的，所述压电陶瓷可使用环氧树脂粘贴在玻璃基底的上部或下部。
5、进一步的，所述第二洗涤室和磁珠混合腔室之间设有注油孔；所述注油孔和磁珠混合腔室之间设有第一微柱阵列；所述磁珠混合腔室另设置有注液孔。
6、进一步的，所述气泡捕获空腔为马蹄形，所述气泡捕获空腔的开口朝向于混合液均分腔室(10)。
7、进一步的，所述磁珠混合腔室和混合液均分腔室之间设有第二微柱阵列；所述混合液均分腔室和扩增腔室之间设有第三微柱阵列。上述微柱阵列保证磁珠混合腔室内水相独立存在和与核酸提取纯化模块的水油分隔效果，使磁珠在水相中进行充分混合。
8、优选的，由于表面张力的增加量大小与微柱之间的间隙成负相关，所述第二微柱阵列的微柱间隙小于第三微柱阵列的微柱间隙，使得混合完毕后注油孔注入的油相在推动混合液进入均分腔室时液体会完全填充，而不会出现未填满时某个腔室内磁珠混合液突破腔室后端微柱与扩增腔室内的扩增液接触。
9、进一步的，所述混合液均分腔室的两端设置有油相阻隔室。在磁珠混合液通过时生成气泡，可防止油相在推动混合液时贴壁快速移动造成混合液不完全排出的情况出现。
10、进一步的，所述磁珠混合腔室填充depc水；所述样本裂解腔室、第一洗涤室、第二洗涤室填充矿物油，随后在样本裂解腔室中填充磁珠溶液和核酸提取试剂，所述第一洗涤室、第二洗涤室填充洗涤溶液；所述扩增腔室中的多个独立的分支扩增腔室填充不同的扩增试剂。
11、本专利技术还提供了一种一体化多病原体核酸检测芯片的检测方法，包括如下步骤：
12、(1)在样本裂解腔室中加入核酸提取试剂、磁珠、待检测样品，在第一洗涤室、第二洗涤室中分别加入不同的洗涤试剂，在扩增腔室中加入不同的pcr扩增试剂；
13、(2)样品在样本裂解腔室中充分裂解后，使用磁铁聚集磁珠，之后拖动磁珠进入第一洗涤室，洗涤去除杂质(该杂质包括样品裂解后富集在磁珠上的蛋白、碎片等核酸之外的杂质，该杂质会对核酸检测结果产生影响，所以需要去除)；
14、(3)拖动第一洗涤室中的磁珠进入第二洗涤室，完成第二次洗涤；
15、(4)拖动第二洗涤室中的磁珠进入磁珠混合腔室，打开压电陶瓷的电源使其震动产生声场，声波诱导磁珠混合腔室内捕获的气液界面膜共振产生声流，充分混合分散磁珠；
16、(5)混合后的磁珠溶液在注油孔持续通入油相的作用下填充后续的混合液均分腔室完成混合液均分，继续通油相使其与后续的扩增试剂接触并形成油包水体系，扩增腔室中的扩增试剂对磁珠团作用，使核酸被洗脱下来，拖动磁珠回收到前一腔室；将芯片进行扩增反应，然后荧光检测，得到检测结果。
17、本专利技术还提供了一种一体化多病原体核酸检测芯片在病原体检测中的应用。
18、本专利技术原理：本专利技术将核酸提取纯化和试剂分配到各反应区进行多目标检测集成一体化，通过磁场驱动将核酸提取纯化及与扩增试剂的混合分配巧妙的结合起来，通过气泡的震动混合实现磁珠从团状到均匀分散。在均分部分，通过对芯片结构的独特设计(四个体积相等的储液腔室)，使混合液在进入扩增腔室前被切割为多部分(比如四部分)，进入多个独立(例如四个独立)的反应室进行最终的多靶标核酸检测。本专利技术在磁力的驱动下，在芯片上实现了从样品到检测结果之间所有操作步骤，只需手动将芯片送入pcr仪中即可获取多靶标的检测结果。
19、有益效果
20、(1)本专利技术普适性强，可同时检测多种病原体，省时省力，在初次检测过程中可以起到很好的筛查作用，在辅助仪器下帮助下可完成核酸提取、纯化和与扩增试剂混合并均匀分配，之后可以直接转移至平板pcr仪中进行扩增检测步骤。
21、(2)本专利技术采用震荡混合和两次洗涤的方法，使磁珠团携带的干扰物质极少，极大程度提高核酸的提取纯化效果，使检测更加灵敏、准确。
22、(3)本专利技术通过芯片独特的设计，采用磁场驱动磁珠转移的原理进行核酸提取纯化，使用气泡震动实现样品核酸的均分，在后续可以结合电磁控和加热模块使本专利技术完全实现自动化。在完成病原体核酸纯化后通过一分多个通道进入多个独立的扩增腔室，实现单一样本里对多个靶标的同时检测。芯片结构设计简单，不需要复杂的阀门装置，即可实现样品裂解、核酸纯化及多靶标核酸同时检测于一体的功能，省时省力，更容易实现多样本、多靶标的高通量快速检测。
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1.一种一体化多病原体核酸检测芯片，包括芯片层、玻璃基底和压电陶瓷；其特征在于：所述芯片层上的反应单元由样本裂解腔室(1)、第一洗涤室(2)、第二洗涤室(3)、磁珠混合腔室(7)、混合液均分腔室(10)、扩增腔室(13)组成，各反应单元之间通过底部通道连通；所述扩增腔室(13)由多个独立的分支扩增腔室组成，所述多个独立的分支扩增腔室并排分布；所述磁珠混合腔室(7)中设有若干个气泡捕获空腔(8)。
2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：所述压电陶瓷粘贴在玻璃基底的上部或下部。
3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：所述第二洗涤室(3)和磁珠混合腔室(7)之间设有注油孔(4)；所述注油孔(4)和磁珠混合腔室(7)之间设有第一微柱阵列(5)；所述磁珠混合腔室(7)另设置有注液孔(6)。
4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：所述气泡捕获空腔(8)为马蹄形，所述气泡捕获空腔(8)的开口朝向于混合液均分腔室(10)。
5.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：所述磁珠混合腔室(7)和混合液均分腔室(10)之间设有第二微柱阵列(9)
6.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：所述第二微柱阵列(9)的微柱间隙小于第三微柱阵列(13)的微柱间隙。
7.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：所述混合液均分腔室(10)的两端设置有油相阻隔室(12)。
8.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：所述磁珠混合腔室(7)填充DEPC水；所述样本裂解腔室(1)、第一洗涤室(2)、第二洗涤室(3)填充矿物油，随后在样本裂解腔室(1)中填充磁珠溶液和核酸提取试剂，所述第一洗涤室(2)、第二洗涤室(3)填充洗涤溶液；所述扩增腔室(13)中的多个独立的分支扩增腔室填充不同的扩增试剂。
9.一种如权利要求1-8任一所述的一体化多病原体核酸检测芯片的检测方法，包括如下步骤：
10.一种如权利要求1-8任一所述的一体化多病原体核酸检测芯片在病原体检测中的应用。
...【技术特征摘要】
1.一种一体化多病原体核酸检测芯片，包括芯片层、玻璃基底和压电陶瓷；其特征在于：所述芯片层上的反应单元由样本裂解腔室(1)、第一洗涤室(2)、第二洗涤室(3)、磁珠混合腔室(7)、混合液均分腔室(10)、扩增腔室(13)组成，各反应单元之间通过底部通道连通；所述扩增腔室(13)由多个独立的分支扩增腔室组成，所述多个独立的分支扩增腔室并排分布；所述磁珠混合腔室(7)中设有若干个气泡捕获空腔(8)。
2.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：所述压电陶瓷粘贴在玻璃基底的上部或下部。
3.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：所述第二洗涤室(3)和磁珠混合腔室(7)之间设有注油孔(4)；所述注油孔(4)和磁珠混合腔室(7)之间设有第一微柱阵列(5)；所述磁珠混合腔室(7)另设置有注液孔(6)。
4.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：所述气泡捕获空腔(8)为马蹄形，所述气泡捕获空腔(8)的开口朝向于混合液均分腔室(10)。
5.根据权利要求1所述的芯片，其特征在于：...
【专利技术属性】
技术研发人员：贾春平，李俊，高则航，冯世伦，赵建龙，
申请(专利权)人：中国科学院上海微系统与信息技术研究所，
类型：发明
国别省市：
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