【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及核酸检测，特别涉及一种微流控核酸检测芯片及其核酸检测方法。
技术介绍
1、常见的核酸检测方法均基于核酸扩增原理，其检测步骤一般包括样本前处理、核酸扩增及核酸检测三个步骤，操作流程复杂且专业性高。传统的核酸检测要求专业的操作人员在专业的实验室中全手工操作，自动化程度低。为避免出现环境污染导致的假阳性检出结果，核酸检测要求严格四分区实验室，对操作平台和环境要求较高，且检测过程依赖荧光定量pcr仪，检测设备成本较高。核酸检测自动化程度低、人员要求高、环境要求高、设备成本高等特点，一定程度上限制了病原体核酸检测的快速检测及临床应用。
2、微流控芯片从传统意义上来看是一种十分特殊的实验室，通过集成不同单元部件可将复杂冗长的生物检测流程集成到几平方厘米甚至更小的芯片上。其具有处理液量少、损失少、灵敏度高等优点，实现“样本进，结果出”的现场快速检测。通过芯片设计实现液体定量，配合外围控制系统既可以从设备和平台层面减轻对特殊实验室、专业人员操作的需求，同时减少了操作人员的负担及被污染的可能性。微流控芯片技术可为病原体的现场快速检测提供低成本、高效率、高精度的可控一体化处理分析平台。目前大多数微流控芯片将核酸检测步骤中的核酸扩增及核酸检测进行芯片上集成，而对于病原体裂解混匀等样本前处理步骤，通常采用手动操作，一定程度上仍未实现病原体核酸检测全流程的芯片集成。
技术实现思路
1、针对现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种集成裂解、扩增及核酸检测功能的微流控核酸检测芯
2、为实现上述目的，本专利技术第一方面提供一种微流控核酸检测芯片，包括样本前处理模块、样本定量模块、核酸扩增检测模块和气压控制模块；所述样本前处理模块、样本定量模块和核酸扩增检测模块分别设置在芯片的上下两层且三者之间按照核酸检测顺序通过微流道依序连接，并能够在所述气压控制模块的控制下选择性地导通或关断；其中，
3、所述样本前处理模块，用于将样本液与裂解液注入样本前处理模块的腔室并充分混匀实现样本前处理；
4、所述样本定量模块，用于将经过裂解处理后的样本注满与所述腔室连通的样本定量模块的定量腔室；
5、所述核酸扩增检测模块，用于将定量腔室的样本注入与定量腔室连通的核酸扩增检测模块的扩增腔室。
6、进一步，所述微流控核酸检测芯片包括上层芯片和下层芯片，所述样本前处理模块形成在所述上层芯片上，所述样本定量模块和所述核酸扩增检测模块形成在所述下层芯片。
7、进一步，所述样本前处理模块的腔室包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室形成在所述上层芯片，所述第一腔室和所述第二腔室之间通过微流道连接，且所述第二腔室与所述定量腔室之间通过微流道连接；所述第一腔室上设置有与外接液体输入控制模块相连的第一入口和第二入口，所述第二腔室上设置有与外接液体输入控制模块相连的第三入口。
8、进一步，所述样本定量模块包括多个定量腔室，每个定量腔室通过并行设置的分支微流道与所述样本前处理模块的腔室相连的主微流道相连，所述定量腔室分别与外接液体输入控制模块相连的第四入口。
9、进一步，所述核酸扩增检测模块包括多个扩增腔室，每个扩增腔室的输入端通过并行设置的微流道与每个定量腔室相连。
10、进一步，所述气压控制模块包括弹性阻隔膜和防水透气膜，所述防水透气膜分别覆盖在出口和气压控制孔上，所述弹性阻隔膜可闭合或打开的设置在所述防水透气膜上；所述出口沿芯片法向方向贯穿所述上层芯片和所述下层芯片且通过微流道与所述扩增腔室的输出端相连，所述气压控制孔沿法向方向贯穿所述上层芯片和所述下层芯片且通过微流道与所述定量腔室相连。
11、本专利技术第二方面提供一种基于上述的微流控核酸检测芯片的核酸检测方法，包括如下步骤：
12、将预装有样本裂解液的第一外接液体输入控制模块通过三通阀分别与所述第一入口以及样本连接，向第一外接液体输入控制模块施加负压，使样本吸入外接液体输入控制模块中并与所述样本裂解液混合；
13、打开弹性阻隔膜并封闭所述第二入口和所述第四入口，向第一外接液体输入控制模块施加正压将样本和裂解液混合液经所述第一腔室注入所述第二腔室；
14、封闭所述第一入口和所述第四入口并保持弹性阻隔膜打开，向所述第二入口接入的第二外接液体输入控制模块施加负压，将所述第二腔室中混合液抽取至所述第二外接液体输入控制模块后施加正压将混合液打出，并重复混合液抽取和打出操作使裂解液与样本液混合均匀；
15、封闭所述第二入口和所述第四入口并保持弹性阻隔膜打开，向第一外接液体输入控制模块施加正压将所述第二腔室中的混合液注满所述定量腔室；
16、封闭所述第一入口和所述第二入口，打开所述第四入口并封闭所述气压控制孔上覆盖的弹性阻隔膜，打开所述出口上覆盖的弹性阻隔膜，向所述第四入口接入的预装有反应液的第三外接液体输入控制模块施加正压将反应液经所述定量腔室注满扩增腔室后进行核酸扩增检测。
17、本专利技术第三方面提供一种上述的微流控核酸检测芯片的核酸检测方法，包括如下步骤：
18、封闭所述第二入口和所述第四入口并打开弹性阻隔膜，向所述第一入口接入的预装有裂解液的第一外接液体输入控制模块施加正压，将裂解液注入至所述第二腔室；
19、封闭所述第一入口和所述第四入口并保持弹性阻隔膜打开，向所述第二入口接入的预装有样本液的第二外接液体输入控制模块施加正压，将样本液注入至所述第一腔室；
20、向所述第二入口接入的第三外接液体输入控制模块施加负压，将样本液和裂解液抽入至第三外接液体输入控制模块后施加正压将混合液打出，并重复混合液抽取和打出操作使裂解液与样本液混合均匀；
21、封闭所述第二入口和所述第四入口并保持弹性阻隔膜打开，向第一外接液体输入控制模块施加正压将所述第二腔室中的混合液注满所述定量腔室；
22、封闭所述第一入口和所述第二入口，打开所述第四入口并封闭所述气压控制孔上覆盖的弹性阻隔膜，打开所述出口上覆盖的弹性阻隔膜，向所述第四入口接入的预装有反应液的第三外接液体输入控制模块施加正压将反应液经所述定量腔室注满扩增腔室中进行核酸扩增检测。
23、进一步，在所述扩增腔室中填充有冻干试剂时，所述第三外接液体输入控制模块向所述第四入口注入无酶水。
24、进一步，在所述扩增腔室中未填充冻干剂时，所述第三外接液体输入控制模块向所述第四入口注入液相扩增剂。
25、本专利技术在微流控芯片上集成样本前处理模块、样本定量模块、核酸扩增检测模块和气压控制模块，将传统核酸检测的裂解、定量及扩增检测全流程集成至极小的微流控芯片上，不需人工操作及专业实验室，对检测环境、操作人员的专业性要求大大降低，实现真正意义上的“样本进、结果出”，提高核酸检测自动化程度及集成度，有利于拓宽核酸检测的应用市场。
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1.一种微流控核酸检测芯片，其特征在于，包括样本前处理模块、样本定量模块、核酸扩增检测模块和气压控制模块；所述样本前处理模块、样本定量模块和核酸扩增检测模块分别设置在芯片的上下两层且三者之间按照核酸检测顺序通过微流道依序连接，并能够在所述气压控制模块的控制下选择性地导通或关断；其中，
2.如权利要求1所述的微流控核酸检测芯片，其特征在于，所述微流控核酸检测芯片包括上层芯片和下层芯片，所述样本前处理模块形成在所述上层芯片上，所述样本定量模块和所述核酸扩增检测模块形成在所述下层芯片。
3.如权利要求1所述的微流控核酸检测芯片，其特征在于，所述样本前处理模块的腔室包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室形成在所述上层芯片，所述第一腔室和所述第二腔室之间通过微流道连接，且所述第二腔室与所述定量腔室之间通过微流道连接；所述第一腔室上设置有与外接液体输入控制模块相连的第一入口和第二入口，所述第二腔室上设置有与外接液体输入控制模块相连的第三入口。
4.如权利要求3所述的微流控核酸检测芯片，其特征在于，所述样本定量模块包括多个定量腔室，每个定量腔室通
5.如权利要求4所述的微流控核酸检测芯片，其特征在于，所述核酸扩增检测模块包括多个扩增腔室，每个扩增腔室的输入端通过并行设置的微流道与每个定量腔室相连。
6.如权利要求5所述的微流控核酸检测芯片，其特征在于，所述气压控制模块包括弹性阻隔膜和防水透气膜，所述防水透气膜分别覆盖在出口和气压控制孔上，所述弹性阻隔膜设置在所述防水透气膜上，可通过气压控制设置为打开或闭合状态；所述出口沿法向方向贯穿所述上层芯片和所述下层芯片且通过微流道与所述扩增腔室的输出端相连，所述气压控制孔沿法向方向贯穿所述上层芯片和所述下层芯片且通过微流道与所述定量腔室相连。
7.一种基于如权利要求6所述的微流控核酸检测芯片的核酸检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
8.一种基于如权利要求6所述的微流控核酸检测芯片的核酸检测方法，其特征在于，包括如下步骤：
9.如权利要求7或8所述的微流控核酸检测芯片的核酸检测方法，其特征在于，在所述扩增腔室中填充有冻干试剂时，所述第三外接液体输入控制模块向所述第四入口注入无酶水。
10.如权利要求7或8所述的微流控核酸检测芯片的核酸检测方法，其特征在于，在所述扩增腔室中未填充冻干剂时，所述第三外接液体输入控制模块向所述第四入口注入液相扩增剂。
...【技术特征摘要】
1.一种微流控核酸检测芯片，其特征在于，包括样本前处理模块、样本定量模块、核酸扩增检测模块和气压控制模块；所述样本前处理模块、样本定量模块和核酸扩增检测模块分别设置在芯片的上下两层且三者之间按照核酸检测顺序通过微流道依序连接，并能够在所述气压控制模块的控制下选择性地导通或关断；其中，
2.如权利要求1所述的微流控核酸检测芯片，其特征在于，所述微流控核酸检测芯片包括上层芯片和下层芯片，所述样本前处理模块形成在所述上层芯片上，所述样本定量模块和所述核酸扩增检测模块形成在所述下层芯片。
3.如权利要求1所述的微流控核酸检测芯片，其特征在于，所述样本前处理模块的腔室包括第一腔室和第二腔室，所述第一腔室和所述第二腔室形成在所述上层芯片，所述第一腔室和所述第二腔室之间通过微流道连接，且所述第二腔室与所述定量腔室之间通过微流道连接；所述第一腔室上设置有与外接液体输入控制模块相连的第一入口和第二入口，所述第二腔室上设置有与外接液体输入控制模块相连的第三入口。
4.如权利要求3所述的微流控核酸检测芯片，其特征在于，所述样本定量模块包括多个定量腔室，每个定量腔室通过并行设置的分支微流道与所述样本前处理模块的腔室相连的主微流道相连，所述定量腔室分别与外接液体输入控制模块相连的第四入口。
...【专利技术属性】
技术研发人员：何凝香，臧金良，许诺，王一凡，韩丹虹，汪蕾，张友萃，
申请(专利权)人：北京机械设备研究所，
类型：发明
国别省市：
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