一种离心微流控芯片及核酸提取方法与流程

本发明涉及实验用的容器或者器皿领域，具体为一种离心微流控芯片及核酸提取方法。

背景技术：

1、传统的核酸提取作为体外诊断的主要方法之一，将样品中的核酸与其他大分子进行分离和纯化，是分子检测所需样品制备过程中的基础。在现有技术中，核酸提取方式主要采用离心管内提取，无论是人工还是仪器自动化都不免会造成空间和试剂的浪费，进而增加成本。微流控技术被认为是满足poct(point-of-care testing，即时检验)要求的理想解决方案，具备小型化、集成化、自动化、便携性等特点，被广泛应用于生物诊断检测领域。

2、离心微流控盘片能够摒弃一般微流控芯片\试剂盒上的泵和阀需求，利用微量流体特性和精密的微结构设计，以离心产生的离心力场作为驱动力，通过离心盘转速和方向的控制，在盘片上实现复杂的实验室检测过程，比如核酸提取流程，包括样品的裂解、洗涤、洗脱等步骤，具有体积小、样品消耗少、提取速度快，控制简单可靠、成本低，容易生产等优点，在poct产品上具有广阔的应用前景。

3、在现有的ivd(in vitro diagnostic products，体外诊断)检测领域中，核酸提取方法是最为通用的检测原理之一，核酸提取和纯化的方式目前主流的有磁珠法和层析柱法。层析柱法具体是：利用核酸裂解液的成分裂解液体样品的细胞，释放核酸；核酸裂解液的ph值较低，可以与释放的核酸相结合；通过特殊硅基质吸附材料滤膜能够特定的吸附dna，而rna和蛋白质则可以顺利通过滤膜，利用其高盐低ph结合核酸的特点实现核酸的吸附，低盐高ph值洗脱核酸的特点来实现核酸的洗脱和纯化。但是，目前离心盘片对于核酸的提取在核酸洗脱的效率难以保证，检测项目之间差异大。此外，如何提高滤膜后液体流路选择机制稳定性，更好地去除滤膜上残留的裂解试剂，提高检测的准确性，也是技术难题。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种离心微流控芯片及核酸提取方法，其目的主要在于克服现有技术中，离心盘片对于核酸的提取在核酸洗脱的效率难以保证，检测项目之间差异大等上述问题。

2、为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

3、一种离心微流控芯片，包括离心盘本体，所述离心盘本体朝远离旋转中心的方向分布设置有依次连通的加样腔、第二微流道、滤膜安装腔、第三微流道和分液选择腔，且滤膜安装腔的内部设置有滤膜和固定件；所述离心盘本体设有第三液囊安装腔；所述分液选择腔经第四微流道连通有废液收集腔，经第五微流道连通有检测总成；

4、所述离心盘本体设有依次连通的第三液囊安装腔、第三爆破缺口、第六微流道、定量缓冲腔和第七微流道，且第七微流道的另一端连通至所述滤膜安装腔；所述定量缓冲腔相比滤膜安装腔更靠近旋转中心。

5、进一步，所述第六微流道与第七微流道分别处于射线的两侧，第六微流道与第七微流道之间的夹角呈90°至160°；其中，射线经过旋转中心和定量缓冲腔。

6、进一步，所述加样腔、第二微流道、第六微流道、定量缓冲腔和第七微流道均设置于离心盘本体的下端面，所述第三微流道和分液选择腔设置于离心盘本体的上端面；

7、所述滤膜安装腔包括依次连通的下腔室、至少一通孔和上腔室，且所述第二微流道连通于下腔室，上腔室连通于所述第三微流道；

8、所述下腔室设有限位台，所述固定件固设于下腔室，所述滤膜夹固于固定件与限位台之间，且滤膜与通孔之间存在间隙。

9、进一步，所述通孔的数量为多个，所述凸台为环状体，环绕设置于多个所述通孔的外围，且凸台在两通孔之间设有筋条。

10、进一步，所述分液选择腔靠近旋转中心的侧壁连通有所述第三微流道，左、右侧壁分别连通有所述第五微流道和第四微流道，远离旋转中心的侧壁设有相连接的第一导流斜面和第二导流斜面，且第一导流斜面和第二导流斜面的连接处顶点偏向第三微流道的左侧。

11、进一步，所述离心盘本体还设有第一液囊安装腔和至少一第二液囊安装腔，所述第一液囊安装腔经第一爆破缺口连通至所述加样腔的顶面，至少一所述第二液囊安装腔依次经第二爆破缺口、流道、第一微流道连通至所述加样腔的侧壁。

12、进一步，所述第二液囊安装腔的数量为两个，两所述第一微流道分别连通至所述加样腔的左、右侧壁。

13、进一步，所述离心盘本体还设有内循环气路，该内循环气路连通于废液收集腔和检测总成，且经v型气道和至少一截流阀后连通至所述加样腔。

14、进一步，所述内循环气路连通至加样腔靠近旋转中心的侧壁上，所述加样腔设有挡流条，该挡流条与加样腔靠近旋转中心的侧壁之间形成通道；所述加样腔在通道的开口处设有气孔。

15、进一步，所述挡流条的自由端朝远离旋转中心的方向弯曲设置，使所述通道的开口朝远离旋转中心的方向开设。

16、进一步，所述检测总成包括依次连通的样本收集腔、虹吸微流道和定量主流道，所述定量主流道连通有若干定量腔，且每个定量腔连通都连通有一反应腔。

17、进一步，使用结构如上任一所述的离心微流控芯片进行核酸检测，包括以下步骤：

18、(1)、将液体样本加入加样腔。

19、(2)、将核酸裂解液加入加样腔，使核酸裂解液与液体样本混合，裂解。

20、(3)、以2000rpm-3000rpm顺时针离心旋转15s-30s，将裂解后的液体样本从加样腔经第二微流道离心至滤膜安装腔，通过滤膜将裂解的核酸吸附；同时，将裂解后的废液经第三微流道、分液选择腔、第四微流道送入废液收集腔。

21、(4)、进行至少一次洗涤：将核酸洗涤液加入加样腔；然后，以2000rpm-3000rpm顺时针离心旋转15s-30s，将核酸洗涤液从加样腔经第二微流道离心滤膜安装腔(13)，将残留的废液经第三微流道、分液选择腔、第四微流道送入废液收集腔。作为优选，通过两个第二液囊安装腔的第二液囊，对残留的废液进行两次洗涤。

22、(5)、挤破第三液囊安装腔上安装的第三液囊，使核酸洗脱液经第六微流道、定量缓冲腔、第七微流道之后流入滤膜安装腔，使核酸洗脱液完全浸泡滤膜；静置20s-60s，充分润湿滤膜。

23、(6)、以4000rpm-8000rpm逆时针离心旋转，对滤膜进行甩干，将滤膜安装腔内的核酸洗脱液，以及从滤膜上洗脱的核酸经分液选择腔、第五微流道之后送入检测总成，得到待测样本。作为优选，分为两个阶段进行甩干：第一阶段以4000rpm-6000rpm逆时针离心旋转，对滤膜(5)进行初步甩干，第二阶段以7000rpm-6000rpm逆时针离心旋转，对滤膜(5)进行二次甩干。

24、进一步，还包括以下步骤：

25、(7)、以500rpm-800rpm逆时针离心旋转，将待测样本从样本收集腔经虹吸微流道、定量主流道送入若干定量腔。

26、(8)、以2500rpm-3000rpm逆时针离心旋转，将待测样本从定量腔送入反应腔，与反应腔内的冻干微球进行溶解，反应。

27、与现有技术相比，本发明的有益效果是：

28、其一、本发明中，第三液囊安装腔经第六微流道、定量缓冲腔和第七微流道之后连通至滤膜安装腔。大小合适的定量缓冲腔，配合第六微流道和第七微流道，可以对液体进入滤膜安装腔的液体量和液流速度进行控制，可以避免因滤膜安装腔内部的液体量偏少而无法充分浸泡滤膜，也可以避免因液体的液体量过大或者液流速度过快而从滤膜安装腔向第三微流道、分液选择腔溢出，让滤膜可以被充分润湿，进而提升洗脱效果。

29、其二、本发明中，定量缓冲腔相比滤膜安装腔更靠近旋转中心。这样，在离心作用下甩干定量缓冲腔和滤膜时，定量缓冲腔内的液体可以经第七微流道流入定量缓冲腔，减少浪费，提升洗脱效果。第六微流道与第七微流道分别处于射线的两侧，并且第六微流道与第七微流道之间的夹角呈90°至160°。这样，第六微流道与第七微流道的延伸方向不同，从而以定量缓冲腔为拐点，改变液流方向，对液流起到进一步的缓冲和减速作用，同时各结构之间的布局更加合理且紧凑。

30、其三、本发明中，滤膜安装腔包括依次连通的下腔室、至少一通孔和上腔室。下腔室设有凸台，滤膜夹固于凸台与固定件之间。凸台的存在，使得滤膜与通孔(即下腔室的顶面)之间存在可以被液体填充的间隙，让下腔室的液体高于滤膜，确保滤膜可以被浸泡在液体中进行润湿，确保完全润湿，提升洗脱效果。

31、其四、本发明中，凸台在通孔之间设有筋条，用于抵接并支撑滤膜，让滤膜在离心甩干过程中，不易随液流等朝上凸起变形，甚至破裂。

32、其五、本发明中，每个检测单元配设有两个第二液囊安装腔，便于对滤膜安装腔和滤膜进行二次洗涤，更好地清除废液，提纯核酸，进而提升核酸检测的准确性。

33、其六、本发明中，采用内循环气路，可以很好的防止样本受外界污染。内循环气路在连通加样腔的一端设有v型气道和多个截流阀，并在加样腔内设有挡流条，形成通道，以此防止液流进入内循环气路，堵塞内循环气路。此外，第二液囊安装腔经流道和第一微流道连通至加样腔，以防止反流。

34、其七、本发明中，分液选择腔包括第一导流斜面和第二导流斜面，它们的连接处顶点偏向第三微流道的左侧，可以确保偏离预期转向的废液落在第二导流斜面，避免废液进入样本收集腔。