微流控芯片及分析系统的制作方法

本申请涉及离心微流控领域，特别是涉及微流控芯片及分析系统。

背景技术：

微流控(microfluidics)是指在亚毫米尺度上操控液体，其中，亚毫米尺度一般为几微米到几百微米。微流控技术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。

微流控系统是指在亚毫米尺度上操控液体的装置。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驱动液体的流动，从而实现使用离心力在亚毫米尺度上操控液体。离心微流控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，又能有效的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(point-of-caretesting，poct)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。在某些分子诊断的项目中，由于样本比较简单，常常在样本裂解之后就可以直接进行扩增；另一方面，现在日渐成熟的一步法dna提取扩增试剂盒的出现也使得样本裂解后直接扩增成为可能，避免了核酸纯化这个比较复杂的步骤。

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。这些问题大大地提高了基于pcr的分子诊断的技术使用门槛。

而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。并且，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。此外，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。

技术实现要素：

基于此，有必要提供一种微流控芯片及分析系统。

一种微流控芯片，其包括芯片基体，以及设置于芯片基体中的加样腔、样本富集裂解腔、第一废液腔、稀释腔、毛细阀、第二废液腔、加样腔流通管道、裂解腔流通管道、气体流通管道、样品输出管道、试剂分发管道与多个pcr扩增腔；微流控芯片还于芯片基体中设有连通外部及加样腔的加样孔，且加样腔通过加样腔流通管道连通样本富集裂解腔；样本富集裂解腔通过裂解腔流通管道连通第一废液腔，样本富集裂解腔还通过样品输出管道连通稀释腔；稀释腔通过毛细阀连通试剂分发管道，且通过试剂分发管道分别连通各pcr扩增腔及第二废液腔；微流控芯片还于芯片基体中设有连通外部的出气口，第一废液腔及第二废液腔分别通过气体流通管道连通出气口；样品输出管道设有相变阀，且芯片基体设有连通外部及相变阀的封装孔；芯片基体开设有定位区。

上述微流控芯片，适用于离心微流控分析，能够实现免核酸纯化分子诊断功能，相变阀能够方便地通过封装孔设置于样品输出管道中以控制样本富集裂解腔中的样品在一定条件下进入稀释腔，定位区的设计有利于方便快捷地定位及固定微流控芯片，利用pcr扩增技术应用于离心微流控技术实现基于pcr扩增的分子诊断，无须搭建大型分子诊断实验室，亦无须采用大量人工操作，整个反应过程处于密闭的微流控芯片结构中，减少了操作人员的负担及污染的可能性，也使得整个分子诊断过程不再依赖于分子诊断实验室，也不再依赖于专业的操作人员，实现了随时随地快速检测的需求，为医疗检验和疾病防控带来巨大的帮助。

在其中一个实施例中，微流控芯片还设有多个测量腔及其试剂输送管道，各测量腔与各pcr扩增腔一一对应设置，每一测量腔设置于试剂分发管道与一pcr扩增腔之间，试剂分发管道分别连通各测量腔连通各pcr扩增腔，且测量腔通过其试剂输送管道连通对应的pcr扩增腔。

在其中一个实施例中，裂解腔流通管道弯折设置。

在其中一个实施例中，裂解腔流通管道具有п字形结构。

在其中一个实施例中，样品输出管道具有至少一变向区。

在其中一个实施例中，变向区具有弧形结构。

在其中一个实施例中，样本富集裂解腔设有过滤膜。

在其中一个实施例中，裂解腔流通管道设有阀结构。

在其中一个实施例中，样本富集裂解腔与裂解腔流通管道具有第一连接位置，样本富集裂解腔与样品输出管道具有第二连接位置，第一连接位置与加样腔的距离小于第二连接位置与加样腔的距离；裂解腔流通管道设有阀结构；进一步地，阀结构为虹吸阀结构或者相变阀结构；定位区设置于出气口与封装孔之间；定位区为定位凸部、定位孔或定位槽，定位区的数量为一个、二个或多个；定位槽为直线形或定位槽为弧线形且其弧线的圆心与微流控芯片的旋转中心相重合；进一步地，定位孔的数量为多个且相对于微流控芯片的旋转中心均匀分布；所述封装孔封闭设置；进一步地，所述微流控芯片于所述封装孔处设有封闭盖部；微流控芯片具有旋转中心且旋转中心位于芯片基体外部，按与旋转中心的距离按从小到大顺序排列为：加样腔、样本富集裂解腔、第一废液腔、稀释腔、第二废液腔；气体流通管道设有分支通道，第一废液腔通过分支通道连通气体流通管道，且第一废液腔与分支通道相连通的位置位于第一废液腔最邻近加样腔处。

一种分析系统，其包括任一项微流控芯片。

进一步地，分析系统设有至少三种荧光通道；及/或，分析系统用于在pcr反应过程中，控制微流控芯片保持低速离心的状态；及/或，分析系统还用于采用全自动核酸分析仪的光学系统分别扫描读出每个pcr扩增腔内的各个荧光通道的光强，绘制qpcr曲线，计算ct值，且给出阴阳性报告；及/或，分析系统用于顺序进行静止加样，中速离心以使样本填充样本富集裂解腔并实现样本富集功能后裂解细胞，中高速离心以使裂解后的细胞残渣沉淀于样本富集裂解腔的底部且使裂解后的样本进入稀释腔内，加热以熔化稀释腔内的石蜡从而释放稀释液使裂解后的样本得以稀释，高速离心以使稀释后的样本进入各pcr扩增腔内，加热以熔化各pcr扩增腔内的石蜡，低速离心以进行pcr扩增。

附图说明

图1为本申请一实施例的结构示意图。

图2为图1所示实施例的另一方向示意图。

图3为图1所示实施例的另一方向示意图。

图4为图1所示实施例的另一方向示意图。

图5为图1所示实施例的另一方向示意图。

图6为图1所示实施例的另一方向示意图。

图7为图1所示实施例的另一方向示意图。

图8为本申请另一实施例的结构示意图。

图9为图8所示实施例的另一方向示意图。

图10为图8所示实施例的另一方向示意图。

具体实施方式

为使本申请的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本申请的具体实施方式做详细的说明。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本申请。但是本申请能够以很多不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本申请内涵的情况下做类似改进，因此本申请不受下面公开的具体实施例的限制。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本申请的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本申请的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本申请。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

在本申请一个实施例中，一种微流控芯片，其包括芯片基体，以及设置于芯片基体中的加样腔、样本富集裂解腔、第一废液腔、稀释腔、毛细阀、第二废液腔、加样腔流通管道、裂解腔流通管道、气体流通管道、样品输出管道、试剂分发管道与多个pcr扩增腔；微流控芯片还于芯片基体中设有连通外部及加样腔的加样孔，且加样腔通过加样腔流通管道连通样本富集裂解腔；样本富集裂解腔通过裂解腔流通管道连通第一废液腔，样本富集裂解腔还通过样品输出管道连通稀释腔；稀释腔通过毛细阀连通试剂分发管道，且通过试剂分发管道分别连通各pcr扩增腔及第二废液腔；微流控芯片还于芯片基体中设有连通外部的出气口，第一废液腔及第二废液腔分别通过气体流通管道连通出气口；样品输出管道设有相变阀，且芯片基体设有连通外部及相变阀的封装孔；芯片基体开设有定位区。上述微流控芯片，适用于离心微流控分析，能够实现免核酸纯化分子诊断功能，相变阀能够方便地通过封装孔设置于样品输出管道中以控制样本富集裂解腔中的样品在一定条件下进入稀释腔，定位区的设计有利于方便快捷地定位及固定微流控芯片，利用pcr扩增技术应用于离心微流控技术实现基于pcr扩增的分子诊断，无须搭建大型分子诊断实验室，亦无须采用大量人工操作，整个反应过程处于密闭的微流控芯片结构中，减少了操作人员的负担及污染的可能性，也使得整个分子诊断过程不再依赖于分子诊断实验室，也不再依赖于专业的操作人员，实现了随时随地快速检测的需求，为医疗检验和疾病防控带来巨大的帮助。

在其中一个实施例中，一种微流控芯片，其包括以下实施例的部分结构或全部结构；即，微流控芯片包括以下的部分技术特征或全部技术特征。在其中一个实施例中，一种微流控芯片，其包括芯片基体，以及设置于芯片基体中的加样腔、样本富集腔、第一废液腔、稀释裂解腔、毛细阀、第二废液腔、加样腔流通管道、裂解腔流通管道、气体流通管道、样品输出管道、试剂分发管道与多个pcr扩增腔；可以理解的是，加样腔、样本富集腔、第一废液腔、稀释裂解腔、毛细阀、加样腔流通管道、裂解腔流通管道、气体流通管道、样品输出管道、试剂分发管道、pcr扩增腔及第二废液腔等的形状和大小根据实际需求设计即可。进一步地，在其中一个实施例中，加样腔、样本富集腔、第一废液腔、稀释裂解腔、毛细阀、加样腔流通管道、裂解腔流通管道、气体流通管道、样品输出管道、试剂分发管道、pcr扩增腔及第二废液腔开设于芯片基体中，仅通过加样孔及出气口或其它结构如封装孔连通外部即外部环境。在其中一个实施例中，芯片基体为pmma、pdms、pc、abs、coc或cop制件。在其中一个实施例中，芯片基体具有部分扇形结构。在其中一个实施例中，部分扇形包括扇环形及扇叶形或部分扇形结构具有三条直边。这样的设计，有利于多个微流控芯片规则排列形成类似于圆环形的结构，从而合理利用离心作用，提高处理效率，使得多个微流控芯片可以同时进行离心处理且进行pcr扩增进而完成整个分子诊断过程。在其中一个实施例中，芯片基体采用热压、超声波焊接、激光焊接或胶粘方式封装；这样可以形成一个相对密封的微流控芯片，只有加样孔与出气口与外界连通。进一步地，在其中一个实施例中，芯片基体具有基体部与盖板部，盖板部采用热压、超声波焊接、激光焊接或胶粘方式封装于基体部上，加样腔、出气口、样本富集腔、第一废液腔、稀释裂解腔、毛细阀、pcr扩增腔及第二废液腔均设置于基体部上或中；进一步地，加样腔流通管道、裂解腔流通管道、气体流通管道及样品输出管道均设置于基体部上；这样可以形成可重复利用的离心微流控芯片。进一步地，在其中一个实施例中，盖板部为热压膜层；这样可以形成可重复利用的基体部。在其中一个实施例中，芯片基体设有至少三固定部。固定部用于定位固定芯片基体从而定位固定微流控芯片。进一步地，在其中一个实施例中，固定部包括凸部及/或凹部。这样，可以方便地固定微流控芯片，便于加样后进行离心、pcr扩增及后续的核酸分析与分子诊断等操作。并且，这样的设计，有利于配合全自动核酸分析仪器，能够实现免核酸纯化步骤的分子诊断项目的全自动化。

在其中一个实施例中，微流控芯片还于芯片基体中设有连通外部及加样腔的加样孔，且加样腔通过加样腔流通管道连通样本富集腔；在其中一个实施例中，于芯片基体中设有连通外部及加样腔的加样孔，且加样腔通过加样腔流通管道连通样本富集腔；在其中一个实施例中，加样孔及出气口位于芯片基体的同一端。在其中一个实施例中，加样孔及出气口均位于芯片基体靠近离心时的旋转中心的一端。在其中一个实施例中，加样孔及出气口位于芯片基体的同一端。

在其中一个实施例中，样本富集腔通过裂解腔流通管道连通第一废液腔，样本富集腔还通过样品输出管道连通稀释裂解腔；在其中一个实施例中，样本富集腔通过裂解腔流通管道连通第一废液腔，样本富集腔还通过样品输出管道连通稀释裂解腔；在其中一个实施例中，样本富集腔与裂解腔流通管道具有第一连接位置，样本富集腔与样品输出管道具有第二连接位置，第一连接位置与加样腔的距离小于第二连接位置与加样腔的距离；在其中一个实施例中，第一连接位置位于样本富集腔的中部或中下部，在离心时，样本富集腔在第一连接位置以上的液体将进入第一废液腔，样本富集腔在第一连接位置以下的液体将在相变阀打开后，经由样品输出管道进入稀释裂解腔内。所以第一连接位置决定了参与后续反应的液体总体积。进一步地，在其中一个实施例中，根据参与反应的目标液体总体积设置第一连接位置。在其中一个实施例中，如图2所示，第一连接位置146与加样腔120的距离小于第二连接位置147与加样腔120的距离，样本富集腔中富集的样本通过样品输出管道161进入稀释裂解腔170中。在其中一个实施例中，样本富集腔设有过滤膜，以分隔样本富集腔，使得上清液与富集液更好地分隔开，从而达到更好的样本富集效果。进一步地，在其中一个实施例中，样本富集腔中设有富集腔及裂解腔；裂解腔通过裂解腔流通管道连通第一废液腔，富集腔连通样品输出管道。进一步地，在其中一个实施例中，富集腔用于通过离心富集样本，裂解腔用于将离心得到的上清液通过裂解腔流通管道溢出到第一废液腔。在其中一个实施例中，样本富集腔中设有富集腔及裂解腔，富集腔及裂解腔通过一过滤膜相分隔；裂解腔通过裂解腔流通管道连通第一废液腔，富集腔连通样品输出管道。进一步地，在其中一个实施例中，富集腔于其下部或底部位置处连通样品输出管道，在其中一个实施例中，富集腔于其中部或者中下部位置处连通样品输出管道，即富集腔的底部与样品输出管道之间具有一定的距离，以免细胞残渣的沉淀堵塞样品输出管道或者通过样品输出管道进入pcr扩增腔而抑制后续的pcr反应；进一步地，富集腔的底部设有颈部及位于颈部下方的沉淀区，即沉淀区相对于旋转中心的距离大于颈部相对于旋转中心的距离，且富集腔于其颈部上方位置处连通样品输出管道。其中，颈部相对于富集腔的其他区域具有收窄设计。在其中一个实施例中，样本富集腔中设有富集腔及裂解腔，富集腔及裂解腔通过一过滤膜相分隔；裂解腔通过裂解腔流通管道连通第一废液腔，富集腔连通样品输出管道，裂解腔中设有裂解液干粉及/或富集腔中设有顺磁物。

在其中一个实施例中，裂解腔流通管道弯折设置；在其中一个实施例中，裂解腔流通管道具有п字形结构。进一步地，在其中一个实施例中，裂解腔流通管道的顶部位置与旋转中心的距离，小于样本富集腔的顶部位置与旋转中心的距离，这样的设计，在高速离心时，裂解腔流通管道靠近样本富集腔的一侧所填充液体的液面，与样本富集腔的腔室内液面在一个离心圆周上，从而具有虹吸阀的控制效果。在其中一个实施例中，裂解腔流通管道设有阀结构。在其中一个实施例中，阀结构为虹吸阀结构或者相变阀结构；在其中一个实施例中，п字形结构可以达成虹吸阀结构的效果。这样的设计，有利于实现样本富集腔的液体从裂解腔流通管道流出控制。

在其中一个实施例中，稀释裂解腔通过毛细阀连通试剂分发管道，且通过试剂分发管道分别连通各pcr扩增腔及第二废液腔；在其中一个实施例中，第二废液腔设有连通外部的辅助出气口或凸设有定位柱。在其中一个实施例中，各pcr扩增腔并排设置。在其中一个实施例中，pcr扩增腔的数量为8个，各pcr扩增腔并排设置，在其中一个实施例中，pcr扩增腔具有圆柱形结构；在其中一个实施例中，试剂分发管道分别于相对旋转中心的相同距离位置处连通各pcr扩增腔。进一步地，在其中一个实施例中，pcr扩增腔中容置pcr反应试剂干粉。在其中一个实施例中，pcr扩增腔中还容置石蜡。在其中一个实施例中，pcr扩增腔中的石蜡的用量用于匹配封闭pcr扩增腔的腔口。在其中一个实施例中，pcr扩增腔中还容置荧光染料。在其中一个实施例中，各pcr扩增腔中的pcr反应试剂干粉相同或相异设置。在其中一个实施例中，各pcr扩增腔中容置的荧光染料相同或相异设置。这样，可以实现各种相同或不同的荧光检测。并且，这样的设计，微流控芯片设有8个pcr扩增腔，每个扩增腔对应的核酸分析仪器有5种荧光通道，最多可实现同时40个指标的检测。这种的单样本多指标的方式，也为分子诊断实现面对病症的多病原体筛查提供了可能。

在其中一个实施例中，微流控芯片还设有多个测量腔，各测量腔与各pcr扩增腔一一对应设置，每一测量腔设置于试剂分发管道与一pcr扩增腔之间且试剂分发管道分别通过各测量腔连通各pcr扩增腔；在其中一个实施例中，微流控芯片还设有多个测量腔及其试剂输送管道，各测量腔与各pcr扩增腔一一对应设置，每一测量腔设置于试剂分发管道与一pcr扩增腔之间，试剂分发管道分别连通各测量腔连通各pcr扩增腔，且测量腔通过其试剂输送管道连通对应的pcr扩增腔。测量腔的设计有利于实现均匀分液，避免相互干扰或污染，如果没有测量腔，液体依次填满pcr扩增腔，由于pcr扩增腔里预存在试剂干粉，会导致，液体填满一个pcr扩增腔后，把里面的试剂干粉带出来经试剂分发管道进入下一个pcr扩增腔，而通过测量腔的设计则杜绝了此种现象。在其中一个实施例中，pcr扩增腔的数量为8个，测量腔的数量亦为8个，各pcr扩增腔并排设置，每一测量腔对应一pcr扩增腔；测量腔连通各pcr扩增腔，且测量腔通过其试剂输送管道连通对应的pcr扩增腔。这样的设计，可以实现液体先进入测量腔，全部测量腔都满了之后，再高速离心进入pcr扩增腔，确保pcr扩增腔中的液体的数量一致性。

在其中一个实施例中，所述微流控芯片还于芯片基体中设有连通外部的出气口，第一废液腔及第二废液腔分别通过气体流通管道连通出气口；在其中一个实施例中，气体流通管道设有分支通道，第一废液腔通过分支通道连通气体流通管道，且第一废液腔与分支通道相连通的位置位于第一废液腔最邻近加样腔处；在其中一个实施例中，第一废液腔与第二废液腔的容积之和不小于加样腔的容积；这样可以避免加样过多。在其中一个实施例中，出气口具有凸起设置的末端部。这样可以在方便排气的同时避免废液溢出。进一步地，在其中一个实施例中，第一废液腔在其靠近旋转中心的一端连接气体流通管道，以免废液通过出气口溢出。

为了便于在离心时更快捷、准确地安装微流控芯片，在其中一个实施例中，芯片基体开设有定位区，定位区用于定位安装微流控芯片。为了更好地实现定位功能，可以设计一个或多个定位结构，在其中一个实施例中，定位区的数量为一个、二个或多个；在其中一个实施例中，定位区为定位孔且定位孔的数量为至少一个。在其中一个实施例中，定位区为定位凸部且定位凸部的数量为至少一个。在其中一个实施例中，定位孔的数量为多个且相对于微流控芯片的旋转中心均匀分布。在其中一个实施例中，定位区为定位槽。在其中一个实施例中，定位槽为直线形。在其中一个实施例中，定位槽为弧线形。在其中一个实施例中，弧线形的弧线的圆心与微流控芯片的旋转中心相重合。在其中一个实施例中，定位区设置于出气口与封装孔之间。

在其中一个实施例中，样品输出管道设有相变阀，且芯片基体设有连通外部及相变阀的封装孔，相变阀用于封闭或导通样品输出管道；这样的设计，可以通过封装孔注入相变材料以形成所述相变阀，再在形成所述相变阀封闭所述封装孔即可。进一步地，在其中一个实施例中，封装孔封闭设置；进一步地，微流控芯片于封装孔处设有封闭盖部。在其中一个实施例中，相变阀设置于样品输出管道靠近稀释裂解腔的位置；进一步地，在其中一个实施例中，相变阀采用相变材料制备；进一步地，在其中一个实施例中，相变阀具有石蜡或者相变阀为石蜡，各实施例中，相变材料可以是蜡，例如，蜡可以是石蜡，微晶蜡，合成蜡或天然蜡。或者，相变材料也可以是凝胶或热塑性树脂。凝胶可以是聚丙烯酰胺，聚丙烯酸酯，聚甲基丙烯酸酯，或聚乙烯胺。热塑性树脂可以是环状的烯烃共聚物(coc)，聚甲基丙烯酸甲酯(pmma)，聚碳酸酯(pc)，聚苯乙烯(ps)，聚甲醛(pom)，全氟烷氧基(pfa)，聚氯乙烯(pvc)，聚丙烯(pp)，聚乙烯对苯二甲酸酯(pet)，聚醚醚酮(peek)，聚丙烯酸酯(pa)，聚砜(psu)或聚乙烯二烯氟化物(pvdf)等。

这样的设计，在初始阶段，相变阀封闭样品输出管道；当样本富集腔完成样品富集裂解时，通过加热或其他处理方式，使得相变阀发生相变，从而导通样品输出管道，样本经过样品输出管道进入稀释裂解腔中。在其中一个实施例中，样品输出管道具有至少一变向区。在其中一个实施例中，变向区具有弧形结构。进一步地，在其中一个实施例中，变向区具有c形或s形。这样的设计，有利于降低液体经样品输出管道流到相变阀或稀释裂解腔的冲击力，实现一定的缓流作用，配合离心速度效果更佳。具有相变阀的实施例，尤其是图8至10所示实施例，样本富集方式更直接，申请人在先设计的样本一边流入废液腔一边在离心作用下沉淀到裂解腔室底部，此种富集方法往往适合于样本里沉淀物质体积较大的场景。而本申请对此进行了改进设计，样本富集同样是基于密度差的富集方式，但是由于样本富集腔的所有液体出口均为关闭状态，因此可以高速离心待沉淀充分后再低速打开裂解腔流通管道例如其中的п字形结构的虹吸阀设计，因此样本富集普适性更广，富集作用更充分。并且本申请的裂解是在稀释裂解腔内实现的，裂解方式是高温煮沸裂解。进一步地，在其中一个实施例中，芯片基体采用亲水材料制备，或裂解腔流通管道内表面设有亲水材料层或者内表面进行亲水处理；这样的п字形结构设计，在离心力很小(低速离心)或者没有离心力(微流控芯片停止转动)的时候，样本富集腔内液体由毛细力牵引没过虹吸管道最靠近离心圆心处至虹吸管道内充满液体；随后增大离心速度，在离心力的作用下，虹吸管道内部虹吸流动发生，液体全部流入后面的第一废液腔内。

在其中一个实施例中，微流控芯片具有旋转中心且旋转中心位于芯片基体外部；在其中一个实施例中，按与旋转中心的距离按从小到大顺序排列为：加样腔、样本富集腔、第一废液腔、稀释裂解腔、第二废液腔；即，按离心方向，加样腔、样本富集腔、第一废液腔、稀释裂解腔、试剂分发管道顺序设置，且出气口的位置相对于第一废液腔更接近加样腔；在其中一个实施例中，稀释裂解腔内的液面与旋转中心之间的距离大于毛细阀与旋转中心之间的距离；这样，在进行离心操作时，加样腔中的样本通过加样腔流通管道进入样本富集腔，样本富集腔上部的上清液通过裂解腔流通管道进入第一废液腔，样本富集腔下部的样本富集后进入样品输出管道，然后进入稀释裂解腔，在稀释裂解腔进行稀释后通过毛细阀及试剂分发管道顺序进入各个pcr扩增腔，多余的部分进入第二废液腔。在其中一个实施例中，稀释裂解腔中设有储液容器；储液容器用于容置稀释液。或者，稀释裂解腔用于容置稀释液。这样，在进行pcr扩增乃至于分子诊断时可以直接使用，无需再装配稀释液。或者，在其中一个实施例中，稀释裂解腔设有注液孔，注液孔用于注入稀释液。在其中一个实施例中，注液孔为单向孔。或者，在其中一个实施例中，稀释裂解腔设有封闭注液孔的注液盖。进一步地，在其中一个实施例中，储液容器中设有稀释液。在其中一个实施例中，储液容器设有采用热熔层封闭的开口。在其中一个实施例中，储液容器粘设于稀释裂解腔中。在其中一个实施例中，储液容器具有铝箔层。在其中一个实施例中，储液容器设有开口、刺件、弹性件与封膜，封膜用于封闭开口，弹性件一端连接刺件，另一端固定于稀释裂解腔中，刺件用于在离心时配合弹性件产生位移以刺破封膜。进一步地，在其中一个实施例中，稀释裂解腔中设有稀释液。在其中一个实施例中，稀释液设置于热熔包裹层中，热熔包裹层设置于稀释裂解腔中。在其中一个实施例中，稀释液设置于包裹层中，包裹层设置于稀释裂解腔中且包裹层设有采用热熔层封闭的开口。

在其中一个实施例中，如图1所示，一种微流控芯片，其包括芯片基体100，以及设置于芯片基体100中的加样腔120、样本富集腔140、第一废液腔150、稀释裂解腔170、毛细阀180、第二废液腔200加样腔流通管道121、裂解腔流通管道141、气体流通管道151、样品输出管道161、试剂分发管道191与多个pcr扩增腔190；芯片基体100具有部分扇形结构；微流控芯片具有旋转中心且旋转中心位于芯片基体100外部，按与旋转中心的距离按从小到大顺序排列为：加样腔120、样本富集腔140、第一废液腔150、稀释裂解腔170、第二废液腔200，微流控芯片还于芯片基体100中设有连通外部的出气口130，各实施例中，出气口130的位置相对于第一废液腔150更接近加样腔120；微流控芯片还于芯片基体100中设有连通外部及加样腔120的加样孔110，且加样腔120通过加样腔流通管道121连通样本富集腔140；样本富集腔140通过裂解腔流通管道141连通第一废液腔150，样本富集腔140还通过样品输出管道161连通稀释裂解腔170；请一并参阅图2、图5、图6及图7，样本富集腔140与裂解腔流通管道141具有第一连接位置146，样本富集腔140与样品输出管道161具有第二连接位置147，第一连接位置146与加样腔120的距离小于第二连接位置147与加样腔120的距离；稀释裂解腔170通过毛细阀180连通试剂分发管道191，且通过试剂分发管道191分别连通各pcr扩增腔190及第二废液腔200；各pcr扩增腔190并排设置，且微流控芯片还设有多个测量腔192及其试剂输送管道193，各测量腔与各pcr扩增腔190一一对应设置，每一测量腔192设置于试剂分发管道191与一pcr扩增腔190之间，试剂分发管道191分别连通各测量腔192连通各pcr扩增腔190，且测量腔192通过其试剂输送管道193连通对应的pcr扩增腔190；第一废液腔150及第二废液腔200分别通过气体流通管道151连通出气口130；气体流通管道151设有分支通道152，第一废液腔150通过分支通道152连通气体流通管道151，且第一废液腔150与分支通道152相连通的位置位于第一废液腔150最邻近加样腔120处；芯片基体100开设有定位区101，样品输出管道161设有相变阀162，相变阀162设置于样品输出管道161靠近稀释裂解腔170的位置；如图3及图4所示，芯片基体100设有连通外部及相变阀162的封装孔163，加样孔110、出气口130及封装孔163分别连通外部，定位区101为定位槽，定位槽为弧线形，弧线形的弧线的圆心与微流控芯片的旋转中心相重合，定位区101设置于出气口130与封装孔163之间。进一步地，第二废液腔200处凸设有定位柱201。加样孔110及出气口130位于芯片基体的同一端，即靠近旋转中心的一端；芯片基体100具有部分扇形结构且部分扇形结构具有三条直边。各实施例中，各pcr扩增腔并排设置，即如图1至图8所示，各pcr扩增腔的腔口与旋转中心的距离相同。

采用图1至图7所示实施例，在具体应用中，在微流控芯片静止的时候，样本通过加样孔110加入到加样腔120中。随后，高速离心微流控芯片，此时样本通过加样腔流通管道121填充样本富集腔140。各实施例中，高速离心的转速大约是3000rpm-6000rpm。由于相变阀162的存在，使得样本富集腔140的液体无法经由样品输出管道161进入后续反应腔室。裂解腔流通管道141可以是一个正常的液体流通管道也可以额外具有一个阀结构例如相变阀结构或虹吸阀结构等，相变阀结构亦可称为相变阀，虹吸阀结构亦可称为虹吸阀。如果裂解腔流通管道141是正常的液体流通管道，那么在样本填充样本富集腔140时，由于离心场的存在，样本内的细胞、组织、病原体等会沉淀到样本富集腔140的底部，而上清液会经由裂解腔流通管道141溢出进入第一废液腔150，这样实现了样本富集的功能；在其它实施例中，可以在样本富集腔140内加入一层过滤膜，通过过滤膜过滤的方式实现样本中细胞、组织、病原体等的富集。如果裂解腔流通管道141具有虹吸阀或者相变阀，则此时可以高速离心，让样本在样本富集腔140内充分富集，之后如果裂解腔流通管道141处具有虹吸阀，则通过降低转速使得样本富集腔140中上清液突破裂解腔流通管道141的虹吸阀进入第一废液腔150中，或者如果裂解腔流通管道141处具有相变阀，则通过加热或其他相变方式打开相变阀使得样本富集腔140中的上清液突破裂解腔流通管道141处的相变阀进入第一废液腔150中。在具体应用的某些实施例中，还可先中高速离心让离心后的细胞残渣充分沉淀到样本富集腔140的底部，以避免细胞残渣抑制后续的pcr反应。在具体应用的某些实施例中，还可采取缓慢加速至高速的方式，一边实现细胞残渣的沉淀沉淀到样本富集腔140的底部，一边实现裂解后的液体经由样品输出管道161进入稀释裂解腔170内。

本实施例中，在样本富集腔140中实现样本内的细胞、组织、病原体等的裂解。裂解方式包括但不限于超声波裂解、高温煮沸裂解、磁搅拌裂解等。对相变阀162处加热，相变阀162的相变材料融化，使得样本富集腔140中剩余液体可以经由样品输出管道161流入稀释裂解腔170中。相变材料包括但不限于石蜡。由于裂解后的液体体积有限，此时稀释裂解腔170内的液面与离心圆心即旋转中心之间的距离大于毛细阀180与离心圆心之间的距离，即稀释裂解腔170内的液面低于毛细阀180，亦即稀释裂解腔170内的液面低于稀释裂解腔170与毛细阀180的连通位置，所以在稀释之前，无论离心力多大，稀释裂解腔170内的液体也不会突破毛细阀180进入到后续的反应腔室内。

进一步地，各实施例中，稀释裂解腔170预置有稀释液；在某些实例中，稀释液预置在一端由石蜡封装另一端由胶粘合的铝箔之中，铝箔用胶粘合在稀释裂解腔170的顶部，加热之后，石蜡融化，稀释液才会释放出来。在另一些实例中，稀释裂解腔170内的稀释液预置在放置在尖刺上面的密封的铝箔之中，尖刺固定在稀释裂解腔170的顶部，铝箔和尖刺之间由弹簧固定。这样，高速离心时候，铝箔被尖刺刺破，从而释放稀释液。在某些实例中，稀释液释放后与裂解后的液体混合，混合可以通过正反转微流控芯片或者加减速转动微流控芯片来实现。

随后，中速离心，被稀释后的裂解后的液体突破毛细阀180进入试剂分发管道191，并从左到右依次填满各测量腔192。随后高速离心，各测量腔192的液体分别通过试剂输送管道193进入对应的pcr扩增腔190内。进一步地，各实施例中，pcr扩增腔190内预置有pcr反应试剂干粉和石蜡，在其中一个实施例中，pcr反应试剂干粉包括pcr反应所需的酶、dntps、引物等。特别地，每个扩增腔可以预置多种引物，每个扩增腔内均可以实现多重pcr。在其中一个实施例中，扩增产物通过不同的荧光染料来做以区分。随后，开启温度循环，扩增腔内开始实现pcr反应，扩增腔内石蜡开始融化。由于石蜡密度小于水，在离心场中，石蜡会上浮到pcr扩增腔的入口并密封pcr扩增腔，以避免pcr反应中易出现的气溶胶污染。在pcr反应过程中，微流控芯片始终保持着低速离心的状态，各实施例中，低速离心的转速大约是0-300rpm；这样配套的全自动核酸分析仪里面的光学系统能扫描式的分别读出每个pcr扩增腔内的各个荧光通道的光强，从而绘制qpcr曲线，来计算ct值，给出阴阳性报告。特别地，为配合pcr扩增腔内的多重pcr，全自动核酸分析仪里面光学系统也需有多套的光学和光电探测器系统，以读取不同波长的荧光信号。

在其中一个实施例中，微流控芯片具有旋转中心且旋转中心位于芯片基体外部；按与旋转中心的距离按从小到大顺序排列为：加样腔、样本富集腔、第一废液腔、稀释裂解腔、第二废液腔；相变阀设置于样品输出管道靠近稀释裂解腔的位置；定位区设置于出气口与封装孔之间；气体流通管道设有分支通道，第一废液腔通过分支通道连通气体流通管道，且第一废液腔与分支通道相连通的位置位于第一废液腔最邻近加样腔处；微流控芯片还设有多个测量腔，各测量腔与各pcr扩增腔一一对应设置，每一测量腔设置于试剂分发管道与一pcr扩增腔之间且试剂分发管道分别通过各测量腔连通各pcr扩增腔；裂解腔流通管道弯折设置；样品输出管道具有至少一变向区。

在其中一个实施例中，如图8、图9及图10所示，裂解腔流通管道141弯折设置且具有п字形结构，裂解腔流通管道141的顶部位置与旋转中心的距离，小于样本富集腔140的顶部位置与旋转中心的距离，即裂解腔流通管道141的顶部位置与加样腔120的距离，小于样本富集腔140的顶部位置与加样腔120的距离；样品输出管道161具有第一变向区166与第二变向区167。

在其中一个实施例中，微流控芯片整体设计采用离心力驱动的方式。整个微流控芯片为类似扇形结构，八个微流控芯片组成一个圆环，离心转动中心即旋转中心位于类似扇形结构的圆心。

下面以人乳头状瘤病毒(hpv)的分型为例，来说明微流控芯片的具体实施。现代医学研究确认，女性患宫颈癌是子宫颈被人乳头状瘤病毒感染所致，hpv是一组病毒的总称，其主要由dna核心和蛋白衣壳组成。目前已经确定的hpv型类别大约有80余种，不同基因型的hpv具有不同的致病危险性，按其致癌性大小可分为低危型、中危型和高危型三类。hpvdna的检测和分型对了解病情、判断预防及指导治疗具有重要价值。

在如图1至图7所示实施例中，应用微流控芯片的检测流程说明如下。

1.以1ml宫颈刷洗刷液作为样本，通过加样孔110加入到加样腔120中；

2.4000rpm离心5分钟，样本经加样腔流通管道121流入样本富集腔140中；在样本富集腔140中，由于离心场的存在，样本内的细胞、组织、病原体会充分沉淀到腔室底部，并且上清液会进入到第一废液腔150内；

3.对样本富集腔140处进行95℃或更高温度加热，高温煮沸使得样本内细胞、组织、病原体充分裂解；

4.1500rpm离心，随后对相变阀162加热，以使密封相变阀的相变材料得以融化，样本富集腔140内的液体经样品输出管道161流入稀释裂解腔170内。在一个应用实例中，对相变阀162进行60℃或更高温度加热，此时石蜡融化，样品输出管道161导通，样本富集腔140内剩余液体经样品输出管道161流入稀释裂解腔170中。

5.离心速度降至200rpm，由于稀释裂解腔170预置有稀释液，稀释液预置在一端由石蜡封装另一端由胶粘合的铝箔之中，铝箔用胶粘合在稀释裂解腔170的顶部，对稀释裂解腔170进行70℃或更高温度加热，加热之后，石蜡融化，稀释液才会释放出来。

6.待稀释裂解腔170内裂解后的液体和稀释液充分混合后，离心速度升至1500rpm，稀释裂解腔170内的在毛细阀180入口处以上的液体会突破毛细阀180进入试剂分发管道191中，并依次填满各测量腔192，多余液体进入第二废液腔200中；

7.3000rpm离心微流控芯片，各测量腔192内的液体分别通过试剂输送管道193进入pcr扩增腔190内，pcr扩增腔190内预置的试剂干粉复融。

8.500rpm离心，并开始热启动加热，pcr扩增腔190内的预置的石蜡融化并上浮到pcr扩增腔190的入口，密封pcr扩增腔190，随后进入pcr反应的温度循环。并在每个循环的延伸阶段扫描式地读取每个pcr扩增腔内的荧光信号以绘制pcr曲线。

在如图8至图10所示实施例中，应用微流控芯片的检测流程说明如下。

1.以1ml宫颈刷洗刷液作为样本，通过加样孔110加入到加样腔120中；

2.4000rpm离心5分钟，样本经加样腔流通管道121流入样本富集腔140中；在样本富集腔140中，由于离心场的存在，样本内的细胞、组织、病原体会充分沉淀到腔室底部，并且上清液会进入到第一废液腔150内；

3.离心速度降为200rmm再升至1500rpm，样本富集腔140处在具有虹吸管道效果的裂解腔流通管道141入口以上的液体均沿裂解腔流通管道141进入第一废液腔150；

4.对样本富集腔140处进行95℃或更高温度加热，高温煮沸使得样本内细胞、组织、病原体充分裂解；

5.维持1500rpm离心速度，随后对相变阀162加热，以使密封相变阀的相变材料得以融化，样本富集腔140内的液体经样品输出管道161流入稀释裂解腔170内。在一个应用实例中，对相变阀162进行60℃或更高温度加热，此时石蜡融化，样品输出管道161导通，样本富集腔140内剩余液体经样品输出管道161流入稀释裂解腔170中。

6.离心速度降至200rpm，由于稀释裂解腔170预置有稀释液，稀释液预置在一端由石蜡封装另一端由胶粘合的铝箔之中，铝箔用胶粘合在稀释裂解腔170的顶部，对稀释裂解腔170进行70℃或更高温度加热，加热之后，石蜡融化，稀释液才会释放出来。

7.待稀释裂解腔170内裂解后的液体和稀释液充分混合后，离心速度升至1500rpm，稀释裂解腔170内的在毛细阀180入口处以上的液体会突破毛细阀180进入试剂分发管道191中，并依次填满各测量腔192，多余液体进入第二废液腔200中；

8.3000rpm离心微流控芯片，各测量腔192内的液体分别通过试剂输送管道193进入pcr扩增腔190内，pcr扩增腔190内预置的试剂干粉复融。

9.500rpm离心，并开始热启动加热，pcr扩增腔190内的预置的石蜡融化并上浮到pcr扩增腔190的入口，密封pcr扩增腔190，随后进入pcr反应的温度循环。并在每个循环的延伸阶段扫描式地读取每个pcr扩增腔内的荧光信号以绘制pcr曲线。

之后就可以有针对性地进行荧光检测乃至于阴阳性判断等操作，还可以进行数据处理，写入数据库，打印报告。

这样的设计，微流控芯片配合全自动核酸分析仪器，实现了核酸分析系统，采用该核酸分析系统可实现免核酸纯化步骤的分子诊断项目的全自动化。在这样的离心微流控芯片里，样本的富集，裂解，裂解后稀释以及等量分发，多腔室的pcr扩增都得以顺序实现。在其中一个实施例中，整个反应过程处于密闭的微流控芯片中，减少了操作人员的负担及污染的可能性，也使得整个分子诊断过程不再依赖于分子诊断实验室，也不再依赖于专业的操作人员，实现了随时随地快速检测的需求，为医疗检验和疾病防控带来巨大的帮助。与此同时，这种微流控芯片，配合全自动核酸分析仪能实现单样本多指标的检测，为分子诊断实现面对病症的病原体筛查提供了可能。

在其中一个实施例中，一种分析系统，其包括任一项微流控芯片。进一步地，在其中一个实施例中，分析系统设有至少三种荧光通道；进一步地，在其中一个实施例中，核酸分析系统设有5种荧光通道。在其中一个实施例中，分析系统用于在pcr反应过程中，控制微流控芯片保持低速离心的状态；在其中一个实施例中，分析系统还用于采用全自动核酸分析仪的光学系统分别扫描读出每个pcr扩增腔内的各个荧光通道的光强，绘制qpcr曲线，计算ct值，且给出阴阳性报告；在其中一个实施例中，分析系统用于顺序进行静止加样，中速离心以使样本填充样本富集腔并实现样本富集功能后裂解细胞，中高速离心以使裂解后的细胞残渣沉淀于样本富集腔的底部且使裂解后的样本进入稀释裂解腔内，加热以熔化稀释裂解腔内的石蜡从而释放稀释液使裂解后的样本得以稀释，高速离心以使稀释后的样本进入各pcr扩增腔内，加热以熔化各pcr扩增腔内的石蜡，低速离心以进行pcr扩增；在其中一个实施例中，核酸分析装置还包括设置在铁磁物块下方的永磁体，永磁体用于带动顺磁物块在样本富集腔内移动或转动，这样的设计，配合具有顺磁物的实施例，可以实现较好的裂解效果。进一步地，在其中一个实施例中，分析系统设有至少三种荧光通道；及/或，分析系统用于在pcr反应过程中，控制微流控芯片保持低速离心的状态；及/或，分析系统还用于采用全自动核酸分析仪的光学系统分别扫描读出每个pcr扩增腔内的各个荧光通道的光强，绘制qpcr曲线，计算ct值，且给出阴阳性报告；及/或，分析系统用于顺序进行静止加样，中速离心以使样本填充样本富集腔并实现样本富集功能后裂解细胞，中高速离心以使裂解后的细胞残渣沉淀于样本富集腔的底部且使裂解后的样本进入稀释裂解腔内，加热以熔化稀释裂解腔内的石蜡从而释放稀释液使裂解后的样本得以稀释，高速离心以使稀释后的样本进入各pcr扩增腔内，加热以熔化各pcr扩增腔内的石蜡，低速离心以进行pcr扩增；及/或，核酸分析装置还包括设置在铁磁物块下方的永磁体。

进一步地，在其中一个实施例中，核酸分析系统使用各实施例微流控芯片，配合全自动核酸分析仪器，实现免核酸纯化步骤的分子诊断项目的全自动化。在这个微流控芯片里，样本的富集，裂解，裂解后稀释以及等量分发，多腔室的pcr扩增都得以顺序实现。在其中一实施例中，微流控芯片设有8个pcr扩增腔，每个扩增腔对应的核酸分析仪器设有5种荧光通道，最多可实现同时40个指标的检测。这种的单样本多指标的方式，也为分子诊断实现面对病症的多病原体筛查提供了可能。进一步地，整个反应过程处于密闭的微流控芯片中，减少了操作人员的负担及污染的可能性，也使得整个分子诊断过程不再依赖于分子诊断实验室，也不再依赖于专业的操作人员，实现了随时随地快速检测的需求，为医疗检验和疾病防控带来巨大的帮助。

需要说明的是，本申请的其它实施例还包括，上述各实施例中的技术特征相互组合所形成的、能够实施的微流控芯片及分析系统。

以上实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上实施例仅表达了本申请的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对申请专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本申请构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本申请的保护范围。因此，本申请的专利保护范围应以所附权利要求为准。