一种全自动微流控可视化基因芯片

1.本实用新型属于微流控芯片制造领域，具体涉及一种全自动微流控可视化基因芯片。


背景技术：

2.据统计，在急性呼吸道感染中，90％以上是由病毒引起的。呼吸道病毒感染是以空气或飞沫传播的，病毒种类繁多，症状相似，临床上很难鉴别。像新冠肺炎这样快速传播的流行病，往往需要快速、准确地进行核酸检测来筛查是否患病，以对确诊患者进行隔离和下一步治疗，从而降低传染率。因此，提供一种能快速、准确检测常见呼吸道病毒种类的检测方法具有重要的临床意义。
3.目前临床检测运用最广泛的是荧光pcr检测技术，当前基于荧光定量pcr的核酸检测技术，需要昂贵的仪器，复杂的核酸提取和检测流程；另外，在人工提取核酸过程中，样本间的交叉污染会影响检测准确性；同时由于多种荧光通道互相重叠干扰，难以实现真正在单管内多重检测。近年来出现的基因芯片是一种多靶点的核酸序列测定方法，能实现多种核酸的同时检测，但其需要昂贵的基因芯片扫描仪；此外，常规的基因芯片技术中pcr产物在开放体系中杂交易导致气溶胶污染，从而影响实验的准确性，限制了该技术在临床上的使用。


技术实现要素：

4.本实用新型旨在至少解决上述现有技术中存在的技术问题之一。为此，本实用新型提出一种可进行高通量、高准确性、低成本、可视化、操作门槛低核酸检测的全自动微流控可视化基因芯片。
5.本实用新型提出了一种“样本进-结果出”的全自动微流控可视化基因芯片。
6.在本实用新型的一些实施方式中，上述全自动微流控可视化基因芯片，包括核酸提取区、重组酶聚合酶扩增区和显色区，具体为：
7.所述核酸提取区，包括裂解液和磁珠混合液进液口、第一洗液进液口、洗脱进液口和核酸提取室，所述裂解液和磁珠混合液进液口、所述第一洗液进液口、所述洗脱进液口分别与所述核酸提取室连接；
8.所述重组酶聚合酶扩增区，包括扩增液进液口和重组酶聚合酶扩增室，所述核酸提取室与所述重组酶聚合酶扩增室连接；
9.所述显色区，包括杂交液进液口、第一显色液进液口、第二显色液进液口、第二洗液进液口和显色室，所述第一显色液进液口、所述第二显色液进液口、所述第二洗液进液口分别与所述显色室连接，所述显色室内置有含核酸探针微阵列的膜；
10.所述重组酶聚合酶扩增室与所述显色室连接。
11.具体的，所述全自动微流控可视化基因芯片包括第一转阀，所述裂解液和磁珠混合液进液口通过所述第一转阀与所述核酸提取室连通。
12.具体的，所述全自动微流控可视化基因芯片包括第一转阀，所述第一洗液进液口通过所述第一转阀与所述核酸提取室连通。
13.具体的，所述全自动微流控可视化基因芯片包括第一转阀，所述洗脱进液口通过所述第一转阀与所述核酸提取室连通。
14.具体的，所述全自动微流控可视化基因芯片包括第一转阀，所述扩增液进液口，通过所述第一转阀经所述核酸提取室与所述重组酶聚合酶扩增室连通。
15.具体的，所述重组酶聚合酶扩增室与所述核酸提取室通过弯曲管路连接。
16.具体的，所述全自动微流控可视化基因芯片还包括第二转阀，所述杂交液进液口，通过所述第一转阀经所述核酸提取室、所述重组酶聚合酶扩增室，再经所述第二转阀与所述显色室连通。
17.具体的，所述全自动微流控可视化基因芯片包括第二转阀，所述第一显色液进液口通过所述第二转阀与所述显色室连通。
18.具体的，所述全自动微流控可视化基因芯片包括第二转阀，所述第二显色液进液口通过所述第二转阀与所述显色室连通。
19.具体的，所述全自动微流控可视化基因芯片包括第二转阀，所述第二洗液进液口通过所述第二转阀与所述显色室连通。
20.具体的，所述全自动微流控可视化基因芯片包括第二转阀，所述重组酶聚合酶扩增室通过所述第二转阀与所述显色室连通。
21.具体的，所述第一转阀有两个接口与管路连接，所述第一转阀上有第一手柄，当所述第一手柄转动至朝右的位置，所述第一转阀处于开启状态；当所述第一手柄转动至朝上的位置，所述第一转阀处于关闭状态。
22.具体的，所述第二转阀有一个接口与管路连接，所述第二转阀上有第二手柄，当所述第二手柄转动至朝右的位置，所述第二转阀处于开启状态；当所述第二手柄转动至朝上的位置，所述第二转阀处于关闭状态。
23.与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
24.1.将核酸提取、恒温扩增和基因芯片整合进了微流控芯片，整个检测流程在封闭的环境中进行，降低了核酸提取和恒温扩增过程中造成污染的风险，同时实现了全自动的“样品进-结果出”的检测形式。
25.2.与微流控芯片结合降低了检测所需的液量，缩短了检测所需时间，提高了检测效率。
26.3.恒温重组酶聚合酶扩增技术避免了使用复杂的温控设备，结合可视化基因芯片，实现了单管扩增；在芯片上与不同位点探针杂交后进行多重可视化检测，省去了昂贵的荧光读取设备，在增加检测靶标的同时降低了检测成本。
27.4.实现了核酸提取、扩增、杂交、显色检测的集成化，整合度高，极大降低了操作者的技术门槛；且装置体积小，易携带，可以满足应急以及医疗落后地区检测的需求。
附图说明
28.下面结合附图和实施例对本实用新型做进一步的说明，其中：
29.图1为本实用新型实施例中的全自动微流控可视化基因芯片的结构示意图。
30.附图标记：
31.110-裂解液和磁珠混合液进液口；111-第一洗液进液口；112-洗脱液进液口；120-第一转阀；121-核酸提取室；122-第一手柄；210-扩增液进液口；211-弯曲管路；212-重组酶聚合酶扩增室；310-杂交液进液口；311-第一显色液进液口；312-第二显色液进液口；313-第二洗液进液口；320-第二转阀；321-第二手柄；330-显色室；331-新型冠状病毒核酸探针；332-甲型流感病毒核酸探针；333-新型甲型h1n1流感病毒核酸探针；334-甲型h3n2流感病毒核酸探针；335-乙型流感病毒核酸探针；336-呼吸道合胞病毒核酸探针；410-第三转阀；411-废液收集室。
具体实施方式
32.下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。
33.在本实用新型的描述中，需要理解的是，涉及到方位描述，例如上、下、左、右等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
34.本实用新型的描述中，除非另有明确的限定，连接、连通等词语应做广义理解，所属技术领域技术人员可以结合技术方案的具体内容合理确定上述词语在本实用新型中的具体含义。
35.本实用新型的描述中，参考术语“一些实施例”等的描述意指结合该实施例描述的具体特征、结构或者材料包含于本实用新型的至少一个实施例中。在本实用新型中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例。而且，描述的具体特征、结构或者材料可以在任何的一个或多个实施例中以合适的方式结合。
36.实施例中所使用的试验方法如无特殊说明，均为常规方法；所使用的材料、试剂等，如无特殊说明，均可从商业途径得到的试剂和材料。
37.参考图1描述本实用新型实施例的全自动微流控可视化基因芯片。
38.参见附图所示，全自动微流控可视化基因芯片包括核酸提取区、重组酶聚合酶扩增区和显色区，具体为：
39.所述核酸提取区，包括裂解液和磁珠混合液进液口110、第一洗液进液口111、洗脱进液口112和核酸提取室121，所述裂解液和磁珠混合液进液口110、所述第一洗液进液口111、所述洗脱进液口112分别与所述核酸提取室121连接；
40.所述重组酶聚合酶扩增区，包括扩增液进液口210和重组酶聚合酶扩增室212，所述扩增液进液口210通过所述核酸提取室121与所述重组酶聚合酶扩增室212连接，所述核酸提取室121与所述重组酶聚合酶扩增室212连接；
41.所述显色区，包括杂交液进液口310、第一显色液进液口311、第二显色液进液口312、第二洗液进液口313和显色室330，所述杂交液进液口310通过所述核酸提取室121、所述重组酶聚合酶扩增室212与所述显色室330连接，所述第一显色液进液口311、所述第二显
色液进液口312、所述第二洗液进液口313分别与所述显色室330连接，所述显色室330内置有含核酸探针微阵列的膜；
42.所述重组酶聚合酶扩增室212与所述显色室330连接；所述核酸提取室121、所述重组酶聚合酶扩增室212和所述显色室330都与废液收集室411连通。
43.具体的，所述全自动微流控可视化基因芯片包括第一转阀120和第二转阀320。
44.具体的，所述第一转阀120有两个接口与管路连接，所述第一转阀120上有第一手柄122，当所述第一手柄122转动至朝右的位置，所述第一转阀120处于开启状态；当所述第一手柄122转动至朝上的位置，所述第一转阀120处于关闭状态。
45.具体的，所述第二转阀320有一个接口与管路连接，所述第二转阀320上有第二手柄321，当所述第二手柄321转动至朝右的位置，所述第二转阀320处于开启状态；当所述第二手柄321转动至朝上的位置，所述第二转阀320处于关闭状态。
46.具体的，所述裂解液和磁珠混合液进液口110，通过所述第一转阀120与所述核酸提取室121连通。
47.具体的，所述第一洗液进液口111，通过所述第一转阀120与所述核酸提取室121连通。
48.具体的，所述洗脱进液口112，通过所述第一转阀120与所述核酸提取室121连通。
49.具体的，所述扩增液进液口210，通过所述第一转阀120经所述核酸提取室121与所述重组酶聚合酶扩增室212连通。
50.具体的，所述重组酶聚合酶扩增室212，与所述核酸提取室121通过弯曲管路211连接。
51.具体的，所述弯曲管路211用于防止所述核酸提取室121进液的时候部分液体虹吸进入所述重组酶聚合酶扩增室212。
52.具体的，所述杂交液进液口310，通过所述第一转阀120经所述核酸提取室121、所述重组酶聚合酶扩增室212，再经所述第二转阀320与所述显色室330连通。
53.具体的，所述第一显色液进液口311，通过所述第二转阀320与所述显色室330连通。
54.具体的，所述第二显色液进液口312，通过所述第二转阀320与所述显色室330连通。
55.具体的，所述第二洗液进液口313，通过所述第二转阀320与所述显色室330连通。
56.具体的，所述重组酶聚合酶扩增室212，通过所述第二转阀320与所述显色室330连通。
57.所述核酸提取室121、所述重组酶聚合酶扩增室212和所述显色室330都与废液收集室411连通。
58.实施例
59.本实施例用上述的全自动微流控可视化基因芯片对6种常见呼吸道病毒(新型冠状病毒、甲型流感病毒、新型甲型h1n1流感病毒、甲型h3n2流感病毒、乙型流感病毒、呼吸道合胞病毒)的核酸进行了检测，具体过程为：
60.1.注射器将咽拭子样本、磁珠混合液(购自苏州纳微科技股份有限公司)和裂解液(50mm tris hcl,1.0mm edta,150mm nacl,0.1％sds)的混合液从裂解液和磁珠混合液进
液口110泵入，经第一转阀120注入核酸提取室121，温育15分钟，使样本中的细胞充分裂解，磁珠与裂解产物混匀，用磁铁进行磁分离，再转动第一转阀120将废液排入废液收集室411；
61.2.注射器将洗涤液(70％乙醇)从第一洗液进液口111泵入，经第一转阀120注入核酸提取室121，点震数次后进行磁分离，转动第一转阀120将废液排入废液收集室411，撤去磁铁；
62.3.注射器将洗脱液(tris edta)从洗脱液进液口112泵入，经第一转阀120注入核酸提取室121，对上述提取的核酸进行洗脱、分离，用磁铁将磁珠固定在核酸提取室121，再转动第一转阀120将废液排入废液收集室411，此时核酸提取完成；
63.4.转动第一转阀120，将提取出的核酸注入重组酶聚合酶扩增室212；
64.5.注射器将扩增试剂a(rpa等温扩增试剂)从扩增液进液口210泵入，经第一转阀120注入核酸提取室121，再通过弯曲的管路211送入重组酶聚合酶扩增室212，扩增液a、扩增试剂b(mg
2+
)与核酸在重组酶聚合酶扩增室212混合，对提取的核酸进行等温扩增，其中扩增引物的一条引物由生物素进行修饰；
65.6.注射器将杂交液(4x柠檬酸钠缓冲溶液(4x ssc)，0.1％十二烷基磺酸钠(0.1％sds))从杂交液进液口310泵入，经第一转阀120注入核酸提取室121，再通过弯曲管路211送入重组酶聚合酶扩增室212，与扩增产物混合，经第二转阀320流入显色室330，与探针(新型冠状病毒核酸探针331、甲型流感病毒核酸探针332、新型甲型h1n1流感病毒核酸探针333、甲型h3n2流感病毒核酸探针334、乙型流感病毒核酸探针335、呼吸道合胞病毒核酸探针336)进行杂交，95℃加热5分钟，之后45℃杂交30分钟，转动第二转阀320将废液排入废液收集室411；
66.7.将洗涤液(70％乙醇)从第二洗液进液口313泵入，经第二转阀320流入显色室330，对含有核酸探针微阵列的膜进行洗涤，转动第二转阀320将废液排入废液收集室411；
67.8.将显色液a(链霉亲和素修饰的辣根过氧化物酶(hrp))从第一显色液进液口311泵入，经第二转阀320流入显色室330，与杂交混合物混合，由于扩增引物上带有生物素，所以扩增产物可以通过与探针杂交后，将链霉亲和素修饰的hrp捕获至膜表明。转动第二转阀320将废液排入废液收集室411；
68.9.将显色液b(3,3’,5,5
’‑
四甲基联苯胺(tmb)显色液)从第二显色液进液口312泵入，经第二转阀320流入显色室，与第8步所述的混合物混合显色，转动第二转阀320将废液排入废液收集室411；
69.10.转动第三转阀410，将废液排出。
70.结果显示，通过用全自动微流控可视化基因芯片检测，6种病毒核酸的检测结果在基因芯片上以不同的颜色显示，实现了一次可以准确、快速、直观地检测出多种核酸的检测方法。
71.上面结合附图对本实用新型实施例作了详细说明，但是本实用新型不限于上述实施例，在所属技术领域普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本实用新型宗旨的前提下作出各种变化。