[发明专利]全提取分子诊断微流控芯片及微流控系统

说明书

本申请涉及全提取分子诊断微流控芯片及微流控系统，全提取分子诊断微流控芯片包括储存腔、样品腔、第一加液腔、第一缓冲腔、至少一受控加液腔、第二加液腔、分发腔室、第一废液腔、缓冲腔、第二废液腔、至少一测量腔及至少一PCR扩增腔；受控加液腔靠近目标旋转中心处通过气体管道连通第二废液腔且气体管道中设有相变阀，受控加液腔通过加液管道连通分发腔室。将样本裂解、核酸纯化、试剂的等量分发、多腔室的核酸在特定引物约束下扩增等全部过程都集成在一个离心微流控芯片中，且由此能够实现荧光信号的采集与分析等后续分析工作，实现了单样本多指标的诊断方式，也为分子诊断实现面对病症的多病原体筛查提供了可能。

技术领域

本申请涉及离心微流控领域，特别是涉及全提取分子诊断微流控芯片及微流控系统。

背景技术

微流控(Microfluidics)是指在亚毫米尺度上操控液体。它将生物和化学领域所涉及的基本操作单位，甚至于把整个化验室的功能，包括采样、稀释、反应、分离、检测等集成在一个小型芯片上，故又称芯片实验室(Lab-on-a-Chip)。这种芯片一般是由各种储液池和相互连接的微通道网络组成，能很大程度缩短样本处理时间，并通过精密控制液体流动，实现试剂耗材的最大利用效率。微流控为生物医学研究、药物合成筛选、环境监测与保护、卫生检疫、司法鉴定、生物试剂的检测等众多领域的应用提供了极为广阔的前景。特别地，微流控能很好地满足即时诊断(Point-of-care testing，POCT)小型化仪器的需求，所以被广泛的应用在POCT中。在产业化中，微流控一般分为以下几大类型：压力(气压或者液压)驱动式微流控、离心微流控、液滴微流控、数字化微流控、纸质微流控等。

微流控系统，是指在亚毫米尺度(一般几微米到几百微米)上操控液体的装置。离心微流控隶属于微流控的一个分支，特指通过转动离心微流控芯片来使用离心力在亚毫米尺度上操控液体的流动。它将生物和化学领域所涉及的基本操作单位集成在一个小型碟式的(disc-shaped)芯片上。除了微流控所特有的优点外，由于离心微流控只需要一个电机来提供液体操控所需要的力，所以整个设备更为简洁紧凑。而碟片式芯片上的无处不在的离心场既能使得液体驱动更为有效，确保管道内没有残留液体，又能有效地实现基于密度差异的样本分离，也能让并行处理更为简单。因此，离心微流控也被越来越多的应用在即时诊断中。

基于PCR扩增的分子诊断是通过引物介导特异性扩增目的基因以检测内源性(遗传或变异)或外源性(病原体)目的基因的存在与否，进而对疾病的诊断和治疗提供信息和决策依据。其主要的应用场景有传染病的诊断，血筛，肿瘤突变位点检测，遗传病的诊断，产前诊断，组织分型等。基于PCR扩增的分子诊断一般包含以下步骤：样本裂解，核酸纯化，核酸在特定引物约束下扩增，荧光信号的采集与分析。

但是，在基于PCR扩增的分子诊断体系中，由于PCR扩增时候会有气溶胶污染，也为了避免样本之间的交叉污染，一般情况下要组建一个分区实验室。这个实验室要实现样本处理，核酸提取，PCR扩增的分区操作，且必须具备良好的通风系统，实验室搭建成本高，往往只有大型医疗机构才有搭建的财力。另一方面，实验室操作人员要持证上岗，也大大增加了人工成本。与此同时，过多人工的介入势必也会带来人为的操作失误。这都大大地提高了基于PCR的分子诊断的技术使用门槛。并且，当前的分子诊断实验室模式，在集中实验场地完成多样本和多检测项目操作，过程质量控制要求高。虽然分子诊断技术优势很明显，但是由于其步骤繁琐，过程费时，需要专业人员操作，而且临床分子诊断实验室的搭建成本一般较高，所以分子诊断也价格昂贵。而且当前的分子诊断实验室模式，一般为多样本单指标检测模式，检测指标受限，无法实现单样本多指标感染病原体的筛查。

申请人为此已经提出了免核酸纯化的相关微流控芯片技术，但是还有许多检测项目不可避免地要进行核酸纯化。

发明内容

基于此，有必要提供一种全提取分子诊断微流控芯片及微流控系统，主要解决如何将全提取分子诊断集成在一个离心微流控芯片的问题，将样本裂解、核酸纯化、核酸在特定引物约束下扩增等全部过程都集成在一个离心微流控芯片中，且由此实现荧光信号的采集与分析等。