[发明专利]一种用于便携设备的核酸检测芯片及其使用方法

说明书

本发明公开了一种用于便携设备的核酸检测芯片及其使用方法。该芯片可实现样品核酸的自动化提取、扩增和检测过程。该芯片不需要复杂结构和微阀，大大降低了成本及批量生产的难度，同时降低外部控制系统的复杂度。芯片内部预装核酸纯化、扩增和检测试剂，常温保存，封闭式操作，可避免样本交叉污染和扩增产物气溶胶污染。

技术领域

本发明涉及核酸提取、扩增检测技术领域，具体涉及一种微流控芯片及其使用方法。

背景技术

核酸是生命最基本的遗传物质，广泛存在于所有动植物、微生物细胞内。随着核酸分析技术的飞速发展，越来越多的学科领域把核酸的纯化、检测和分析作为主要技术手段。例如传染性疾病的预防、控制和诊疗，生物恐怖因子、食源性致病因子和突变基因成分鉴定，口岸卫生和有害生物防御性检疫。常用的核酸提取、纯化方法包括酚氯仿抽提法、离心柱法、磁珠法。提取过程复杂，操作繁琐，耗时长，还可能使用有毒试剂，降低了纯化核酸的得率、纯度及操作的安全性、一致性和重复性。

核酸扩增分析是核酸纯化后的主要检测技术之一，包括变温扩增和等温扩增。变温扩增又称聚合酶链式反应（PCR），是最早的核酸扩增技术，通过温度循环实现特异性引物探针与模版DNA之间的变性-复性而得到指数扩增的DNA片段。等温扩增技术可以在恒定温度下实现DNA分子的指数级扩增，摆脱了对精良设备的依赖，在临床和现场快速诊断中显示了良好的应用前景。但是，由于核酸提取过程的复杂性和扩增检测技术的灵敏性，导致容易产生交叉污染，尤其是气溶胶污染，直接导致检测结果错误。

微流控芯片技术是在微尺度空间下，利用高度集成的功能单元实现多步骤的生化反应过程，减少人工操作，实现样品入-结果出（Sample in- Answer out），为生物医学诊断、分析化学、生命科学等领域提供自动化解决方案。微流控芯片的优势在于减小反应体系和所需试剂用量，大幅缩短样品处理时间，全封闭的芯片-试剂体系避免交叉污染，自动化控制减少人工操作过程，提高操作的一致性。利用微流控芯片集成核酸样本提取和检测分析等过程是近年来研究的热点。目前市场上缺少集成核酸纯化、扩增检测的微流控芯片产品，现有的微流控芯片研究主要集中在科研领域，集成度较高，芯片上设计大量微阀或精密结构，加大了芯片制作工艺的复杂度，批量生产困难，成本偏高，且外部控制系统复杂。

发明内容

为了克服上述技术中的缺陷，本发明提供了一种用于便携设备的核酸检测芯片，将核酸的提取、扩增和检测集成在微流控芯片上。芯片设计简单化，不需要复杂结构和微阀，易于实现量产。芯片上的液体流动用负压实现，简化外部控制系统。

同时，还提供所述核酸检测芯片的使用方法。

本发明第一个方面提供一种用于便携设备的核酸检测芯片。

本发明第一个方面所述的用于便携设备的核酸检测芯片由外功能区和内功能区两部分组成。其中，外功能区包含纯化试剂存储单元、废液单元和扩增检测单元；纯化试剂存储单元包含至少1个仓室及连通管道；废液单元至少包括一个废液室；扩增检测单元包含冻干珠室、干燥剂室、扩增反应室和连通管道。内功能区为圆形，内功能区包含核酸提取单元；核酸提取单元包含至少1个纯化室、至少1个入口和至少1个出口。外功能区和内功能区之间有密封圈，密封圈上设计有凸起式微通道。外功能区和内功能区可在外力作用下发生相对转动；其中，相对转动包括外功能区固定，内功能区旋转；内功能区固定，外功能区旋转；二者反向同时旋转。

优选的，上述用于便携设备的核酸检测芯片预装核酸纯化和扩增检测所需的反应试剂。

优选的，芯片表面平滑、透明，制作材料选用玻璃、硅、PMMA、环氧树脂、PTFE、PS、PC、COC、COP或PDMS的一种或多种组合。

优选的，纯化试剂存储单元含有1种以上核酸纯化试剂；扩增检测单元的冻干珠室内置可常温保存的核酸扩增反应试剂冻干珠；核酸提取单元内置超顺磁纳米磁珠。

优选的，连接外功能区和内功能区的密封圈材质包括硅胶、橡胶。