[发明专利]核酸自动提取微流控装置

说明书

技术领域

本发明涉及生命医学检测领域，尤其涉及一种自动完成核酸提取过程的微流控装置。

背景技术

微流控芯片技术由于其独到的技术特点与优势，得到世界各国研究人员的密切关注，正逐渐取得各类突破性进展。原理上，微流控芯片可以把化学或生物等领域中所涉及的样品制备、混合、反应、分离、检测、细胞培养、分选、裂解等基本操作单元移植到在一块很小的芯片上，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。对于生物医学诊断领域，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的消耗、及检测成本，最终实现自动化、低成本、智能化的快速医学检测。

核酸检测由于具有灵敏度高、特异性好的特点，在生命科学、医学检验中，占据了极其重要的位置。实现核酸检测，首先需要对原始样品进行处理，成功提取其中的高纯度核酸模板。现有核酸提取方法往往包括了多个复杂的生物反应步骤，无论是手工完成，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。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平台。因此，基于微流控芯片技术实现核酸提取的自动化，一方面可以提高核酸检测的效率，另一方面也可以为构建一体化核酸自动检测系统打下扎实的基础。

发明内容

本发明目的在于设计一种自动提取核酸的微流控装置，该装置可以对原始样品，如血液、唾液中的病毒颗粒进行裂解，纯化核酸，最后洗脱得到高纯度的核酸，进一步为PCR(聚合酶链式反应)、基因芯片等下游操作提供样品模板。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为核酸自动提取微流控装置，该装置包括微流控芯片和驱动装置，通过微流控芯片与驱动装置之间的相互配合，实现了操作简单、自动化的核酸提取。

其中，微流控芯片包括芯片上盖1、芯片结构片2、芯片下盖3；芯片结构片2中包括注入孔4、注入通道5、裂解腔6、洗涤腔7、洗脱腔8、挡板9、转移通道10。

所述芯片上盖1和芯片下盖3设置在芯片结构片2的上下两端；芯片结构片2中设有注入通道5、裂解腔6、洗涤腔7、洗脱腔8、转移通道10；所述芯片上盖1、芯片结构片2、芯片下盖3共同组成封闭结构。

所述芯片结构片2中共有一个裂解腔6、三个洗涤腔7和一个洗脱腔8；其中，裂解腔6、洗涤腔7、洗脱腔8组成一个闭合的微流控芯片网络；所述裂解腔6、洗脱腔8设在该微流控芯片网络的两端，三个洗涤腔7设在裂解腔6、洗脱腔8之间且各洗涤腔7相互连接；所述裂解腔6、洗涤腔7、洗脱腔8之间通过转移通道10相连接；所述裂解腔6、洗涤腔7、洗脱腔8的各个侧面均设有一个注入孔4，注入孔4与各腔之间通过注入通道5相连接。

所述各洗涤腔7的每个入口端设有挡板9，用于样品转移过程中截留磁珠，使其停留在当前反应腔，防止磁珠流失。

洗脱腔8所对应的注入孔4同时用于洗脱液的注入及纯化后核酸的移出。

驱动装置包括芯片托盘11、定位槽12、磁铁架13、上磁铁14、下磁铁15、光耦架16、槽型光耦17、电机固定板18、步进电机19、支撑架20、底板21。

所述芯片托盘11的上方固定有上磁铁14，上磁铁14吸附芯片结构片2内的磁珠用以完成样品的逐步转移，芯片托盘11的下方固定有下磁铁15，下磁铁15吸附芯片结构片2内的磁珠，芯片托盘11带动芯片结构片2内的样品往复运动，上磁铁14与下磁铁15均为永久磁铁，并与芯片结构片2中各个腔的中心在同一垂直方向；上磁铁14、下磁铁15均安装在磁铁架13上。

所述芯片托盘11的边缘有距离不等的定位槽12，定位槽12位于芯片托盘11边缘，各定位槽12与各个腔相对应。

所述芯片托盘11与步进电机19紧密配合，通过步进电机19带动芯片托盘11和微流控芯片的转动；步进电机19安装在电机固定板18上。

槽型光耦17安装在光耦架16上，且定位槽12与槽型光耦17相互配合，用以完成转盘转动过程中的定位控制。

磁铁架13、光耦架16、电机固定板18均安装在支撑架20上，所述支撑架20的底部设有底板21。

所述芯片上盖1、芯片结构片2、芯片下盖3的材料为聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲酯材料。

所述芯片上盖1、芯片结构片2、芯片下盖3通过化学粘结或者物理键合进行封闭，构成一个无流体泄露的微流控网络。