一种微流控芯片及其使用方法与流程

本发明涉及生物医学检测，具体涉及一种微流控芯片及其使用方法。

背景技术：

1、微流控芯片，又称为芯片实验室或微流控芯片实验室，是微流控技术实现的主要平台。由于微流控芯片采用微米级的结构，流体可在微流控芯片中显示和产生了与宏观尺度不同的特殊性能，因此发展出独特的分析产生的性能。与其他分析技术相比较，微流控芯片的最大优势在于各种单元技术的灵活组合和规模集成，能够实现操作过程的自动化，检测目标的高通量和试剂的低消耗，能够排除人为干扰，防止污染，完成自动高效的重复实验，还具有易于和其他技术设备集成以及兼容性好的特点。因此，微流控芯片成为了最具发展潜力的新型分子诊断平台。可广泛应用于各个分析领域，如生化医疗诊断、食品和商品检验和环境监测等重要应用领域。

2、现有微流控芯片功能较单一，可以达到抗体检测和相应的分子扩增的目的。但样本中基因分子分布随机，分子在流通转移时存在丢失，扩增时存在干扰污染的情况，使得检测结果准确性不高，导致微流控芯片存在检测灵敏度低，降低了检测精度的问题，且无法满足同时对样本进行多种检测、多次检测的需求，限制了微流控芯片的检测使用能力。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题在于现有技术中微流控芯片存在检测灵敏度低，降低了检测精度；无法满足同时对样本进行多种检测、多次检测的需求的缺陷。

2、本发明提供了一种微流控芯片，包括：

3、基板，其上构造有进样腔和排出腔，所述进样腔适于放置样本，所述进样腔和所述排出腔通过微流通道相连通；

4、多组相串联设置的第一反应腔和第二反应腔，相应并联连接于所述进样腔和所述排出腔之间，所述第一反应腔适于内置干化的rpa反应体系，所述第二反应腔适于内置干化的crispr/cas反应体系；所述第一反应腔的上游端和所述进样腔流体连接，所述第二反应腔的下游端和所述排出腔流体连接；

5、驱动单元，包括第一驱动件，所述第一驱动件安装于所述进样腔内，所述第一驱动件用于沿微流通道流向驱动样本流入反应腔；

6、以及检测单元，用于检测电信号，所述检测单元适于与外设仪器电性连接，所述检测单元的检测端和所述第二反应腔对应相连通设置。

7、可选地，所述微流通道包括第一通道、第二通道和第三通道，所述第二通道连接于串联设置的所述第一反应腔和所述第二反应腔间，所述第一通道的输入端和所述进样腔密封连接，所述第一通道的输出端和多个所述第一反应腔连通，所述第三通道的输入端和多个所述第二反应腔连通，所述第三通道的输出端和所述排出腔连通设置；

8、还包括第五通道和第六通道，所述第五通道的输入端和多个所述第一反应腔连通，所述第六通道一端和所述第五通道相连接，所述第六通道另一端和所述排出腔连通；所述第三通道和所述第五通道相对设置在串联设置的所述第一反应腔和所述第二反应腔的两侧。

9、可选地，上述的微流控芯片，还包括第四通道和第一开关件，所述第四通道一端和所述第三通道的输出端连接，所述第四通道另一端和所述排出腔连通，所述第一开关件安装在所述基板上，所述第一开关件用于控制所述第三通道和所述第四通道的通断；

10、还包括第二开关件，所述第二开关件安装在所述基板上，所述第二开关件用于控制所述第五通道和所述第六通道的通断。

11、可选地，所述基板上构造有多个检测腔，所述检测腔和所述第二反应腔对应连通设置，所述检测腔和所述第二反应腔适形设置；

12、所述检测单元包括多个电极模块，所述电极模块安装在所述检测腔内，所述电极模块和所述检测腔对应设置。

13、可选地，所述基板包括相互可拆卸连接且依次叠放密封抵接的控制层、密封层、流道层、防水绝缘层以及电极层；

14、所述进样腔和所述排出腔配置在所述控制层上；

15、所述微流通道、第一反应腔和第二反应腔成型在所述流道层上；

16、所述检测腔配置在所述电极层上。

17、可选地，所述密封层上设有两个连通孔，所述连通孔用于所述微流通道连通所述进样腔和所述排出腔；

18、所述防水绝缘层设有连通口，所述连通口用于连通所述检测腔和所述第二反应腔。

19、可选地，所述电极模块包括连接触点，所述连接触点部分端穿设所述电极层延伸设置于所述检测腔内，所述连接触点设置在所述电极层远离所述检测腔的一侧；或

20、所述电极模块包括连接触点和连接线，所述连接线一端延伸至所述检测腔，所述连接线另一端和所述连接触点电性连接，所述连接触点、连接线和所述检测腔设置在所述电极层朝向所述流道层的同侧。

21、可选地，所述驱动单元还包括第二驱动件，所述第二驱动件安装于所述排出腔内，所述第二驱动件用于沿微流通道流向驱动样本流入反应腔；或

22、还包括弹性膜，所述弹性膜安装在所述排出腔远离其输入端的一侧，所述弹性膜与所述排出腔一同收集微流控芯片内因样品流入而被排出的气体介质。

23、可选地，所述基板上设有第一导柱和第二导柱，任一导柱为空心结构，所述第一导柱和第二导柱设置在所述基板的同侧，所述第一导柱内构造形成所述进样腔，所述第二导柱内构造形成所述排出腔；所述第一驱动件滑动密封配置在所述第一导柱内；所述第二驱动件滑动密封配置在所述第二导柱内；

24、所述第一驱动件和/或所述第二驱动件为活塞件。

25、一种微流控芯片的使用方法，采用上述的微流控芯片，所述使用方法包括如下步骤：

26、第一反应腔内配置rpa反应体系干化试剂，第二反应腔内配置crispr/cas反应体系干化试剂；

27、将样本置于所述进样腔内；

28、通过所述第一驱动件驱动所述进样腔内样本通过微流通道流通至第一反应腔内，以进行孵育扩增；通过rpa反应体系干化试剂对样本含有的靶标dna进行扩增；

29、通过所述第一驱动件驱动所述进样腔内流体介质，使所述第一反应腔内扩增产生的靶标dna流通至第二反应腔内，以进行孵育剪切；

30、检测单元检测所述第二反应腔内的孵育产物输出的电信号。

31、可选地，所述crispr/cas反应体系为报告分子、crispr/cas工具及反应buffer的混合干化试剂；或

32、所述crispr/cas反应体系为报告分子、crispr/cas工具、反应buffer、t7聚合酶及rntp的混合干化试剂。

33、可选地，所述报告分子由dna链、rna链或dna/rna掺杂链与亚甲基蓝构成；

34、所述crispr/cas工具为crispr/cas9、crispr/cas12、crispr/cas13和crispr/cas14中的至少一种。

35、本发明提供的技术方案，具有如下优点：

36、1.本发明提供的微流控芯片，包括基板、驱动单元以及检测单元，基板上构造有进样腔和排出腔，进样腔和排出腔通过微流通道相连通；还包括多组相串联设置的第一反应腔和第二反应腔，相应并联连接于进样腔和排出腔之间；第一反应腔的上游端和进样腔流体连接，第二反应腔的下游端和排出腔流体连接；驱动单元包括第一驱动件，第一驱动件安装于进样腔内，第一驱动件用于沿微流通道流向驱动样本流入反应腔；检测单元用于检测电信号，检测单元适于与外设仪器电性连接，检测单元的检测端和第二反应腔对应相连通设置。

37、此结构的微流控芯片，通过多组相串联设置的第一反应腔和第二反应腔构建多个孵育及检测路径，进样腔适于放置样本，第一反应腔适于内置干化的rpa反应体系，第二反应腔适于内置干化的crispr/cas反应体系，第一驱动件驱动进样腔内样本沿微流通道流向流入第一反应腔，以进行孵育扩增，再通过第一驱动件驱动第一反应腔内的孵育产物流入第二反应腔，以进行孵育剪切，通过检测单元检测第二反应腔内孵育产物的电信号，从而得到相对应的检测结果，均衡样本检测，降低分子流通转移时存在丢失，扩增时存在干扰污染对最终检测结果的影响，加强微流控芯片检测灵敏度，提高了其检测精度；可在第一反应腔和第二反应腔设置不同的检测反应体系，以满足对样本进行多种检测的需求；可在第一反应腔和第二反应腔设置相同的检测反应体系，以满足对样本进行多次检测的需求，提高微流控芯片的检测使用能力。

38、2.本发明提供的微流控芯片，微流通道包括第一通道、第二通道和第三通道，第二通道连接于串联设置的第一反应腔和第二反应腔间，第一通道的输入端和进样腔密封连接，第一通道的输出端和多个第一反应腔连通，第三通道的输入端和多个第二反应腔连通，第三通道的输出端和排出腔连通设置；微流通道还包括第五通道和第六通道，第五通道的输入端和多个第一反应腔连通，第六通道一端和第五通道相连接，第六通道另一端和排出腔连通；第三通道和第五通道相对设置在串联设置的第一反应腔和第二反应腔的两侧。

39、此结构的微流控芯片，通过第一通道将进样腔和第一反应腔导通，从而在第一驱动件驱动进样腔内样品时，样品流通至第一反应腔，以进行孵育扩增，通过第二通道连通第一反应腔和第二反应腔，从而在第一驱动件再驱动进样腔内样品时，孵育扩增完成的产物进入第二反应腔，第三通道将第二反应腔和排出腔导通，以在第一驱动件驱动作用下，相应排出微流通道和反应腔内的气体介质，促进样品以及孵育产物流通转移流畅，从而保证微流控芯片可靠的检测能力；通过第五通道和第六通道构建第一反应腔至排出腔的流通路径，以在将第二反应腔和排出腔间连通断开后，通过第一驱动件驱动作用样品进入第一反应腔，第一反应腔内初始的气体介质通过第五通道和第六通道导至排出腔，可避免样品进入第二反应腔内，造成孵育和检测干扰，保证检测结果的准确性；第三通道和第五通道相对设置在反应腔的两侧，加强微流通道结构排列紧凑。

40、3.本发明提供的微流控芯片，微流控芯片还包括第四通道和第一开关件，第四通道一端和第三通道的输出端连接，第四通道另一端和排出腔连通，第一开关件安装在基板上，第一开关件用于控制第三通道和第四通道的通断；微流控芯片还包括第二开关件，第二开关件安装在基板上，第二开关件用于控制第五通道和第六通道的通断。

41、此结构的微流控芯片，通过第四通道将第三通道和排出腔连通，第一开关件控制第三通道和第四通道的通断，需进行孵育扩增时，第一开关件关闭第四通道和第三通道间的连通，第二开关件打开第五通道和第六通道间连通，使样品随第一驱动件作用仅流入第一反应腔，需要进行孵育剪切时，第一开关件打开第四通道和第三通道间的连通，第二开关件关闭第五通道和第六通道间连通，使第一次的孵育产物随第一驱动件作用上游的样品流入第二反应腔，以达到相应孵育和检测的目的，保证孵育环境的可靠，加强了微流控芯片检测灵敏度，提高其检测精度。

42、4.本发明提供的微流控芯片，驱动单元还包括第二驱动件，第二驱动件安装于排出腔内，第二驱动件用于沿微流通道流向驱动样本流入反应腔。

43、此结构的微流控芯片，通过排出腔内第二驱动件驱动作用样本沿微流通道流向流入反应腔，增大流通的驱动作用力，以加快样品的流通进入第一反应腔和第二反应腔孵育，有利于缩短操作检测时间。