【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及体外诊断领域，具体涉及一种离心式全集成核酸检测微流控芯片及其核酸检测方法。
技术介绍
1、分子诊断是唯一能够对疾病进行早期诊断、预防、定制治疗方案的体外诊断方法，其中基于聚合酶链式反应（polymerase chain reaction, pcr）的核酸检测作为分子诊断的金标准，在临床上具有重要价值。传统pcr反应需要在专业分区实验室完成，以避免气溶胶污染，且强依赖专业的设备、人员，造价与维护成本极高。
2、微流控技术具有将样本前处理、反应、检测等所有功能集成在厘米大小芯片上的能力，近年来，基于微流控技术发展的分子poct（point-of-care testing，即时检测）芯片可以有效解决pcr的上述痛点问题。
3、但是，核酸检测过程涉及样本裂解、核酸提取纯化、扩增、检测等复杂液体操控步骤，且需要真正在全密封的芯片内环境完成整个过程，才能规避气溶胶污染问题。目前大多数的技术方案采用压力驱动式的卡盒微流控芯片来实现，集成多个微泵微阀依序控制流体，芯片组成结构复杂、配套外围设备造价高、稳定性差。
4、离心驱动式微流控芯片相较于压力驱动可以更简单，通过离心方向与转速可以将流体在芯片的不同区域操控，具有装配结构简单的优点。但因为离心过程中不方便同步进行机械阀的控制，导致离心芯片上用于流体控制的阀选择较少，这也直接加大了此类芯片在核酸检测上的应用难度，成为技术难点问题。
5、专利cn118185746a公开了一种全集成微流控核酸分析芯片及核酸分析方法，在离心微流控芯片上集成
6、专利cn118048231a公开了一种离心式核酸检测微流控芯片，整个离心微流控芯片内部设计结构复杂，但检测流程的前后液池全部用虹吸阀控制，虹吸阀本身受转速、液体性质及芯片表面性质的影响，专利中仅仅依靠四级虹吸阀精准控制所有流程，本质上难以实现。另外，样本的核酸提取纯化过程对结果精确度影响甚大，但专利中芯片结构即使复杂也还是并未集成这部分功能。
7、专利cn118146930a公开了一种基于离心微流控的单盘全提取芯片，采用液囊的形式预包埋了核酸检测过程中所需的液体试剂，集成了核酸提取纯化流程，但每步骤的反应试剂从液囊释放后，在离心的作用下直接通过缓冲腔经过硅胶膜区进废液池，一方面，试剂与样本没有一个充分的混合时间，另一方面，离心过程中液体的转移是瞬间完成的，在这短暂的时间内很难保证清洗液或洗脱液对硅膜上的核酸进行充分清洗。
8、综上所述，需要开发一种新型的离心式全集成核酸检测微流控芯片及其核酸检测方法，重点增设了多个清洗液分配池，以实现分级清洗，进一步降低提取过程中试剂或杂质残留对检测结果的影响。
技术实现思路
1、鉴于现有技术中存在的问题，本专利技术提供了一种离心式全集成核酸检测微流控芯片及其核酸检测方法，本专利技术所述微流控芯片重点增设了多个清洗液分配池，相对于常规技术清洗液在离心过程中瞬间从核酸捕获池中转移，本专利技术所述微流控芯片巧妙利用离心力大小，设计成少量多次的分级清洗，增强清洗效率，避免裂解液及样本基质对扩增的抑制影响；而且，本专利技术所述微流控芯片集成了样本裂解、核酸纯化、扩增检测功能，只需要加入样本到芯片，在全密封的芯片内完成上述分析全流程；本专利技术所述微流控芯片结构及工艺简单，可并行多样本多指标检测，特别适用于体外诊断poct领域。
2、为达此目的，本专利技术采用以下技术方案：
3、本专利技术的目的之一在于提供一种离心式全集成核酸检测微流控芯片，包括位于上层的试剂层与位于下层的结构层，上下两层围绕同一离心轴设置且紧密结合；
4、所述试剂层包括至少一组液囊试剂组件，所述液囊试剂组件包括裂解液液囊、清洗液液囊及洗脱液液囊；所述试剂层还开设加样管，所述加样管旁开设气孔，保证加样过程流体顺畅进入；
5、所述结构层包括至少一组沿径向依次分布的样本裂解功能模块、核酸提取纯化功能模块、扩增功能模块；所述样本裂解功能模块包括样本池、裂解液池、混合池，所述样本池、所述裂解液池分别独立地与所述混合池相连通；所述核酸提取纯化功能模块包括核酸捕获池、洗脱液池、总清洗液池、分选池、缓冲池、提取废液池，所述混合池与所述核酸捕获池相连通，所述洗脱液池与所述核酸捕获池相连通；所述总清洗液池与至少两个清洗液分配池分别相连通，至少两个所述清洗液分配池依次沿径向分布并相连通，径向分布最远的清洗液分配池与所述核酸捕获池相连通；所述核酸捕获池与所述分选池相连通，所述分选池的左右两侧分别与所述提取废液池、所述缓冲池相连通；所述扩增功能模块与所述缓冲池相连通，用于进行定量和扩增反应；
6、位于上层试剂层的加样管、裂解液液囊、清洗液液囊、洗脱液液囊，分别与位于下层结构层的样本池、裂解液池、总清洗液池、洗脱液池上下对应，使得加样管中的样本液、裂解液液囊中的裂解液、清洗液液囊中的清洗液、洗脱液液囊中的洗脱液能够分别进入相应液池中。
7、本专利技术所述微流控芯片重点增设了多个清洗液分配池，相对于常规技术清洗液在离心过程中瞬间从核酸捕获池中转移，本专利技术所述微流控芯片巧妙利用离心力大小，设计成少量多次的分级清洗，增强清洗效率，避免裂解液及样本基质对扩增的抑制影响；而且，本专利技术所述微流控芯片集成了样本裂解、核酸纯化、扩增检测功能，只需要加入样本到芯片，在全密封的芯片内完成上述分析全流程；本专利技术所述微流控芯片结构及工艺简单，可并行多样本多指标检测，特别适用于体外诊断poct领域。
8、需要说明的是，为了实现并行的多样本多指标检测，可以在试剂层上沿径向对称分布两组或以上的液囊试剂组件，相应地，在结构层上开设两组或以上的沿径向依次分布的样本裂解功能模块、核酸提取纯化功能模块、扩增功能模块。
9、需要说明的是，为了实现上下两层围绕同一离心轴设置且紧密结合，试剂层与结构层分别独立设置中心旋转环与定位卡槽；加样管往往紧邻液囊试剂组件设计，减少试剂流通路径；本专利技术没有特殊说明的话，结构层中均是通过微通道实现相连通。
10、作为本专利技术优选的技术方案，所述扩增功能模块包括定量池、扩增池、扩增废液池；沿周向共设置至少一个定量池，且所述定量池之间相互连通；距离所述缓冲池最远的定量池与所述扩增废液池相连通；所述定量池与所述扩增池一一对应且沿径向依次分布；
11、所述混合池与所述核酸捕获池通过第一虹吸阀相连通；距离所述缓冲池最近的定量池与所述缓冲池通过第二虹吸阀相连通；所述定量池与所述扩增池通过流阻阀相连通，所述流阻阀包括入口通道、突破阀口及溢出通道，所述入口通道位于所述定量池的底部并使得所述定量池的底部与所述突破阀口相连通，所述溢出通道位于所述扩增池的顶部并使得所述扩增池的顶部与所述突破阀口相连通，所述突破阀口内本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种离心式全集成核酸检测微流控芯片，其特征在于，包括位于上层的试剂层（1）与位于下层的结构层（2），上下两层围绕同一离心轴设置且紧密结合；
2.根据权利要求1所述的离心式全集成核酸检测微流控芯片，其特征在于，所述扩增功能模块包括定量池（35）、扩增池（37）、扩增废液池（39）；沿周向共设置至少一个定量池（35），且所述定量池（35）之间相互连通；距离所述缓冲池（34）最远的定量池（35）与所述扩增废液池（39）相连通；所述定量池（35）与所述扩增池（37）一一对应且沿径向依次分布；
3.根据权利要求1或2所述的离心式全集成核酸检测微流控芯片，其特征在于，所述结构层（2）还包括至少一个气体缓冲池（21），所述气体缓冲池（21）与所述提取废液池（28）、至少两个所述清洗液分配池（29）、所述扩增废液池（39）分别通过气体通道相连通，所述混合池（27）与所述提取废液池（28）通过气体通道相连通，使得整个芯片内部实现气液循环。
4.根据权利要求1或2所述的离心式全集成核酸检测微流控芯片，其特征在于，位于所述分选池（33）的内部，在所述核酸捕获池（
5.根据权利要求1或2所述的离心式全集成核酸检测微流控芯片，其特征在于，所述裂解液池（23）、所述总清洗液池（24）、所述洗脱液池（26）内分别设置有液囊穿刺针（25），使得在按压作用下能够分别刺破位于上层液囊的密封铝箔并释放内部试剂。
6.根据权利要求1或2所述的离心式全集成核酸检测微流控芯片，其特征在于，所述提取废液池（28）内设置吸水材料，用于增加液体容纳体积并防止废液回流。
7.一种基于权利要求1-6任一项所述的离心式全集成核酸检测微流控芯片的非医学诊断目的的核酸检测方法，其特征在于，所述裂解液液囊（15）中封装有裂解液，所述清洗液液囊（17）中封装有清洗液，所述洗脱液液囊（16）中封装有洗脱液，所述缓冲池（34）内预包埋有冻干酶球；
8.根据权利要求7所述的核酸检测方法，其特征在于，步骤S2中，完成裂解后，停止微流控芯片的离心转动，在毛细作用下，完成裂解的液体突破第一虹吸阀（30），从混合池（27）进入核酸捕获池（32）；
9.根据权利要求7或8所述的核酸检测方法，其特征在于，步骤S2中，通过仪器超声模块和/或正向反向往复离心，实现样本液与裂解液转移在混合池中充分混合裂解。
10.根据权利要求7或8所述的核酸检测方法，其特征在于，步骤S4中，通过正向反向往复离心，实现洗脱下来的核酸与缓冲池中冻干酶球复溶混合。
...【技术特征摘要】
1.一种离心式全集成核酸检测微流控芯片，其特征在于，包括位于上层的试剂层（1）与位于下层的结构层（2），上下两层围绕同一离心轴设置且紧密结合；
2.根据权利要求1所述的离心式全集成核酸检测微流控芯片，其特征在于，所述扩增功能模块包括定量池（35）、扩增池（37）、扩增废液池（39）；沿周向共设置至少一个定量池（35），且所述定量池（35）之间相互连通；距离所述缓冲池（34）最远的定量池（35）与所述扩增废液池（39）相连通；所述定量池（35）与所述扩增池（37）一一对应且沿径向依次分布；
3.根据权利要求1或2所述的离心式全集成核酸检测微流控芯片，其特征在于，所述结构层（2）还包括至少一个气体缓冲池（21），所述气体缓冲池（21）与所述提取废液池（28）、至少两个所述清洗液分配池（29）、所述扩增废液池（39）分别通过气体通道相连通，所述混合池（27）与所述提取废液池（28）通过气体通道相连通，使得整个芯片内部实现气液循环。
4.根据权利要求1或2所述的离心式全集成核酸检测微流控芯片，其特征在于，位于所述分选池（33）的内部，在所述核酸捕获池（32）与所述分选池（33）的连通处设置切换阀（38），所述切换阀（38）可以实现以下两种状态的切换：
5.根据权利要求1或2所述的离心式全集成核酸...
【专利技术属性】
技术研发人员：彭雅梅，吴文涛，虞峰，叶嘉明，
申请(专利权)人：杭州霆科生物科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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