微流控芯片、芯片操纵系统、微流控装置和核酸提取方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种核酸提取用微流控芯片、芯片操纵系统、微流控装置和核酸提取方法。微流控芯片包括至少一个存储腔、至少一个试剂连通控制部和至少一个反应腔，每个存储腔与一个反应腔对应设置，且每个存储腔与对应的反应腔之间设置有试剂连通控制部以控制二者是否连通，其中，至少一个存储腔封装有用于核酸提取的试剂。本发明专利技术可以简化核酸提取的操作步骤，利于实现核酸提取的自动化，节约核酸提取的操作时间，提高核酸提取的效率，降低操作出错概率。

【技术实现步骤摘要】
微流控芯片、芯片操纵系统、微流控装置和核酸提取方法
本专利技术涉及生物医学、诊断及检测
，特别涉及一种微流控芯片、芯片操纵系统、微流控装置和核酸提取方法。
技术介绍
核酸检测的高灵敏度和特异性，使其在生物检测
中占据了极其重要的位置。实现核酸检测的前提是得到生物样本高度纯化的核酸模板，现有核酸提取过程往往包括多个复杂的生物反应步骤，不管是手工完成，还是依靠辅助设备来完成，均存在效率较低，容易出错等不足。微流控芯片可以把化学、生物、医疗分析过程中的样品制备、混合、分离、反应、检测、细胞培养、分选等基本操作单元移植到在一块微米尺度的芯片上，或者将多个功能模块集成到一个统一芯片上，将可控流体贯穿整个芯片的微通道网络，构建生物、化学微反应器或微系统，自动完成分析全过程。对于生物检测
，其显著优势在于：通过自动化、流水式的工作模式，大幅度缩短样品处理时间，提高检测效率，降低反应试剂和样品消耗，最终实现自动化、低成本、智能化的快速医学检测。由于在样品处理方面的突出优势，微流控芯片通过其集成的多个微反应器，以及由微阀、微泵、微通道构成的可控性微流体网络，为样品处理及核酸自动提取所涉及的样品流动、样品混合、核酸纯化、废液移除等多个步骤提供了一个理想驱动组件。因此，基于微流控芯片技术实现核酸提取，可以提高核酸检测的效率，也可以为构建一体化核酸自动检测系统打下扎实的基础。但是，现有技术中，大部分在采用微流控芯片进行核酸提取时，仍然需要将核酸提取用的各种试剂加入微流控芯片内部，这降低了核酸提取的效率，增加了核酸提取的操作出错概率。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种微流控芯片、芯片操纵系统、微流控装置和核酸提取方法，旨在利于实现核酸提取过程的自动化，提高核酸提取的效率，降低核酸提取的操作出错概率。本专利技术第一方面提供一种核酸提取用微流控芯片，包括至少一个存储腔、至少一个试剂连通控制部和至少一个反应腔，每个所述存储腔与一个所述反应腔对应设置，且每个所述存储腔与对应的反应腔之间设置有所述试剂连通控制部以控制二者是否连通，其中，所述至少一个存储腔封装有用于核酸提取的试剂。本专利技术第二方面提供一种核酸提取用芯片操纵系统，所述芯片操纵系统用于控制根据本专利技术第一方面中任一项所述的微流控芯片执行核酸提取动作。本专利技术第三方面提供一种核酸提取用微流控装置，所述微流控装置包括微流控芯片和用于控制所述微流控芯片执行核酸提取动作的芯片操纵系统，其中，所述微流控芯片为根据本专利技术第一方面中任一项所述的微流控芯片，所述芯片操纵系统为根据本专利技术第二方面中任一项所述的芯片操纵系统。本专利技术第四方面提供一种核酸提取方法，所述核酸提取方法利用本专利技术第三方面中任一项所述的微流控装置提取核酸，所述核酸提取方法包括：控制与所述存储腔对应的试剂连通控制部，使所述至少一个存储腔内的试剂释放至对应的反应腔内。基于本专利技术提供的微流控芯片、芯片操纵系统、微流控装置和核酸提取方法，由于微流控芯片的至少一个存储腔封装有用于核酸提取的试剂，则在核酸提取时，可以将试剂释放至对应的反应腔内，而无需对相应试剂进行计量、注入等专门操作，因此，本专利技术的微流控芯片可以简化核酸提取的操作步骤，节约核酸提取的操作时间，提高核酸提取的效率，降低操作出错概率。本专利技术的核酸提取用芯片操纵系统和核酸提取方法与微流控芯片具有相同的优点。通过以下参照附图对本专利技术的示例性实施例的详细描述，本专利技术的其它特征及其优点将会变得清楚。附图说明此处所说明的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，构成本申请的一部分，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1为本专利技术第一实施例的微流控装置的结构示意图。图2为本专利技术第一实施例的芯片操纵系统的结构示意图。图3为本专利技术第一实施例的芯片操纵系统中Y轴运动驱动组件的结构示意图。图4为本专利技术第一实施例的芯片操纵系统中X轴运动驱动组件的结构示意图。图5为本专利技术第一实施例的芯片操纵系统中磁力施加模块的结构示意图。图6为本专利技术第一实施例的微流控芯片与芯片操纵系统的真空抽吸组件的结构示意图。图7为本专利技术第一实施例的微流控芯片的结构示意图。图8为本专利技术第一实施例的微流控芯片的透视分解结构示意图。图9A和图9B为本专利技术第一实施例的微流控装置在核酸提取过程中磁珠混合过程原理图。图10A和图10B为本专利技术第一实施例的微流控装置在核酸提取过程中磁珠转移过程原理图。图11为本专利技术第一实施例的微流控装置在核酸提取过程中试剂释放过程原理图。图12A和图12B为本专利技术第一实施例的微流控装置在核酸提取过程中软管封闭过程原理图。图13A和图13B为本专利技术第二实施例的微流控芯片的部分结构示意图。图14为本专利技术第三实施例的微流控芯片(部分)与芯片操纵系统的电磁阀的配合结构示意图。图1至图14中，各附图标记分别代表：1、底板，2、Y轴皮带固定件，3、Y轴皮带，4、Y轴滑块，5、Y轴导轨，6、Y轴电机，7、Y轴定位光栅，8、Y轴槽形光耦，9、Y轴微动开关，10、左磁体支架，11、左磁体电机，12、左磁体滑块，13、左磁体定位光栅，14、左磁体槽形光耦，15、左磁体微动开关，16、左侧永久磁铁，17、右磁体支架，18、右磁体电机，19、右磁体滑块，20、右侧永久磁铁，21、软管封闭电机，22、软管封闭电机支架，23、封闭滑块，24、加热膜，，25、底部磁体支架，26、底部永久磁铁，27、微流控芯片，28、穿刺针压片，29、试剂释放电机，30、试剂释放电机支架，31、转接板，32、X轴电机，33、X轴导轨，34、X轴皮带，35、X轴滑块，36、X轴皮带固定件，37、X轴定位光栅，38、X轴槽形光耦，39、X轴微动开关，40、芯片对接座，41、弹簧压片，42、芯片位置检测微动开关，43、吸盘支架，44、吸盘，45、导气管，46、真空泵，47、截止阀，48、真空泵固定架，49、(试剂存储结构片上的)存储腔，50、存储腔盖片，51、加样孔，52、穿刺针，53、混合腔气孔，54、试剂存储结构片，55、穿刺结构片，56、连通结构片，57、容置盲孔，58、隔离盲孔，59、试剂连接通道，60、反应结构片，61、混合腔，62、软管，63、洗脱腔，64、洗脱液存储腔，65、洗脱腔盖片，66、废液存放结构片，67、废液腔，68、废液腔气孔，69、废液腔底片，70、废液移除通道，71、磁珠，72、橡胶塞，73、电磁阀。具体实施方式下面将结合本专利技术实施例中的附图，对本专利技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本专利技术及其应用或使用的任何限制。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、数字表达式和数值不限制本专利技术的范围。同时，应当明白，为了便于描述，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为授权说明书的一部本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种核酸提取用微流控芯片，其特征在于，包括至少一个存储腔、至少一个试剂连通控制部和至少一个反应腔，每个所述存储腔与一个所述反应腔对应设置，且每个所述存储腔与对应的反应腔之间设置有所述试剂连通控制部以控制二者是否连通，其中，所述至少一个存储腔封装有用于核酸提取的试剂。

【技术特征摘要】
1.一种核酸提取用微流控芯片，其特征在于，包括至少一个存储腔、至少一个试剂连通控制部和至少一个反应腔，每个所述存储腔与一个所述反应腔对应设置，且每个所述存储腔与对应的反应腔之间设置有所述试剂连通控制部以控制二者是否连通，其中，所述至少一个存储腔封装有用于核酸提取的试剂。2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述至少一个反应腔包括混合腔(61)，所述至少一个存储腔包括封装有裂解液且与所述混合腔(61)对应设置的裂解液存储腔和/或包括封装有洗涤液且与所述混合腔(61)对应设置的洗涤液存储腔；和/或，所述至少一个反应腔包括洗脱腔(63)，所述至少一个存储腔包括封装有洗脱液且与所述洗脱腔(63)对应设置的洗脱液存储腔(64)。3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片还包括加样结构，所述加样结构包括加样孔(51)和隔膜，刺穿隔膜能够使所述裂解液存储腔通过所述加样孔(51)与外界连通。4.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述至少一个反应腔包括混合腔(61)，所述混合腔(61)内封装有磁珠(71)。5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述试剂连通控制部包括设置于所述存储腔与对应的所述反应腔之间的隔离结构，通过刺穿所述隔离结构控制所述存储腔与对应的所述反应腔连通。6.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，所述试剂连通控制部包括设置于所述存储腔与对应的所述反应腔之间的试剂连接通道(59)，所述隔离结构包括设置于所述存储腔底部的隔离盲孔(58)，所述隔离盲孔(58)的孔底位于对应的所述试剂连接通道(59)上。7.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，所述试剂连通控制部包括用于刺穿所述隔离结构的穿刺针(52)和设置于对应的存储腔顶部的容置盲孔(57)，所述穿刺针(52)设置于所述容置盲孔(57)内且能够沿所述容置盲孔(57)向对应的存储腔内部运动以刺穿所述容置盲孔(57)的孔底和所述隔离结构。8.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，至少一个所述试剂连通控制部与其余试剂连通控制部的结构不同和/或设置高度不同，以使所述至少一个试剂连通控制部的隔离结构的刺穿时间不同于其余试剂连通控制部的隔离结构的刺穿时间。9.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述至少一个反应腔包括混合腔(61)，所述微流控芯片还包括混合腔气孔(53)，所述混合腔气孔(53)与所述混合腔(61)连通。10.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述至少一个反应腔包括混合腔(61)和洗脱腔(63)，所述微流控芯片还包括内部连通控制部，所述内部连通控制部用于控制所述混合腔(61)与所述洗脱腔(63)是否连通。11.根据权利要求10所述的微流控芯片，其特征在于，所述内部连通控制部包括连接于所述混合腔(61)和所述洗脱腔(63)之间的软管(62)，通过控制所述软管(62)的通流截面积控制所述混合腔(61)和所述洗脱腔(63)之间是否连通。12.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，所述混合腔(61)与所述洗脱腔(63)设置于同一水平高度上，所述软管(62)大致水平地设置；或者，所述混合腔(61)设置于所述洗脱腔(63)上方，所述软管(62)大致竖直地设置。13.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述至少一个反应腔包括洗脱腔(63)，所述微流控芯片包括形成所述洗脱腔(63)部分腔壁的洗脱腔盖片(65)，且所述洗脱腔盖片(65)设置有由软性材料制成的可开闭的缝隙结构。14.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述微流控芯片还包括废液腔(67)和废液排除控制部，所述废液排除控制部用于控制所述反应腔是否与所述废液腔(67)连通。15.根据权利要求14所述的微流控芯片，其特征在于，所述废液排除控制部包括设置于所述反应腔和所述废液腔(67)之间的废液移除通道(70)和压力控制部，所述压力控制部控制所述废液腔(67)的压力以控制所述反应腔和所述废液腔(67)之间是否通过所述废液移除通道(70)连通。16.根据权利要求15所述的微流控芯片，其特征在于，所述压力控制部包括与所述废液腔(67)连通的废液腔气孔(68)，通过控制所述废液腔气孔(68)是否抽真空或是否封闭控制所述废液腔(67)的压力。17.一种核酸提取用芯片操纵系统，其特征在于，所述芯片操纵系统用于与根据权利要求1至16中任一项所述的微流控芯片(27)耦合并控制所述微流控芯片(27)执行核酸提取动作。18.根据权利要求17所述的芯片操纵系统，其特征在于，所述芯片操纵系统包括芯片运动控制模块，所述芯片运动控制模块与所述微流控芯片(27)驱动连接以控制所述微流控芯片(27)运动。19.根据权利要求18所述的芯片操纵系统，其特征在于，所述芯片运动控制模块包括驱动所述微流控芯片(27)直线运动的直线运动控制部，所述直线运动控制部包括：X轴运动驱动组件，用于驱动所述微流控芯片沿水平的X方向运动；和/或，Y轴运动驱动组件，用于驱动所述微流控芯片沿水平且垂直于所述X方向的Y方向运动；和/或，Z轴运动驱动组件，用于驱动所述微流控芯片沿竖直的Z方向运动。20.根据权利要求18所述的芯片操纵系统，其特征在于，所述芯片操纵系统还包括芯片对接座(40)和芯片位置检测装置，所述芯片对接座(40)包括用于容纳所述微流控芯片(27)的插槽和连接于所述插槽的侧壁上的弹簧压片(41)，所述微流控芯片(27)通过所述芯片对接座(40)的插槽和弹簧压片(41)与所述芯片运动控制模块可拆卸地连接，所述芯片位置检测装置用于检测所述微流控芯片(27)是否与所述芯片对接座(40)对接成功。21.根据权利要求17所述的芯片操纵系统，其特征在于，所述芯片操纵系统还包括磁力施加模块，所述磁力施加模块包括交变力施加磁体，所述交变力施加磁体用于对所述微流控芯片(27)的反应腔内的磁珠(71)施加交变磁性力。22.根据权利要求21所述的芯片操纵系统，其特征在于，所述磁力施加模块包括相对间隔设置的两个交变力施加磁体，所述微流控芯片(27)能够运动至使所述反应腔位于所述两个交变力施加磁体之间，同时所述微流控芯片(27)内的磁珠(71)能够在所述两个交变力施加磁体之间往复运动。23.根据权利要求21所述的芯片操纵系统，其特征在于，所述磁力施加模块还包括磁体运动驱动组件，所述磁体运动驱动组件用于驱动所述交变力施加磁体相对于所述微流控芯片(27)运动。24.根据权利要求22所述的芯片操纵系统，其特征在于，所述磁力施加模块还包括磁体运动驱动组件，所述磁体运动驱动组件用于驱动所述两个交变力施加磁体沿着与所述两个交变力施加磁体的分布方向垂直的方向往复运动；所述两个交变力施加磁体为沿水平方向分布的左侧永久磁铁(16)和右侧永久磁铁(20)；所述磁体运动驱动组件包括与所述左侧永久磁铁(16)对应设置的左磁体电机(11)、左磁体滑块(12)和左磁体支架(10)，以及包括与所述右侧永久磁体(20)对应设置的右磁体电机(18)、右磁体滑块(19)和右磁体支架(17)，所述左磁体滑块(12)与所述左磁体电机(11)驱动连接，所述右磁体滑块(12)与所述右磁体电机(18)驱动连接，所述左侧永久磁铁(16)和所述右侧永久...

【专利技术属性】
技术研发人员：邱宪波，邱子欣，叶祥忠，王东，冯梁，向飞，李益民，
申请(专利权)人：北京万泰生物药业股份有限公司，北京化工大学，
类型：发明
国别省市：北京,11