核酸自動提取微流控裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及生命醫(yī)學(xué)檢測領(lǐng)域，尤其涉及一種自動完成核酸提取過程的微流控裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]微流控芯片技術(shù)由于其獨到的技術(shù)特點與優(yōu)勢，得到世界各國研宄人員的密切關(guān)注，正逐漸取得各類突破性進(jìn)展。原理上，微流控芯片可以把化學(xué)或生物等領(lǐng)域中所涉及的樣品制備、混合、反應(yīng)、分離、檢測、細(xì)胞培養(yǎng)、分選、裂解等基本操作單元移植到在一塊很小的芯片上，或者將多個功能模塊集成到一個統(tǒng)一芯片上，將可控流體貫穿整個芯片的微通道網(wǎng)絡(luò)，構(gòu)建生物、化學(xué)微反應(yīng)器或微系統(tǒng)。對于生物醫(yī)學(xué)診斷領(lǐng)域，其顯著優(yōu)勢在于:通過自動化、流水式的工作模式，大幅度縮短樣品處理時間，提高檢測效率，降低反應(yīng)試劑和樣品的消耗、及檢測成本，最終實現(xiàn)自動化、低成本、智能化的快速醫(yī)學(xué)檢測。
[0003]核酸檢測由于具有靈敏度高、特異性好的特點，在生命科學(xué)、醫(yī)學(xué)檢驗中，占據(jù)了極其重要的位置。實現(xiàn)核酸檢測，首先需要對原始樣品進(jìn)行處理，成功提取其中的高純度核酸模板?，F(xiàn)有核酸提取方法往往包括了多個復(fù)雜的生物反應(yīng)步驟，無論是手工完成，還是依靠輔助設(shè)備來完成，均存在效率較低，容易出錯等不足。由于在樣品處理方面的突出優(yōu)勢，微流控芯片通過其集成的多個微反應(yīng)器，以及由微閥、微泵、微通道構(gòu)成的可控性微流體網(wǎng)絡(luò)，為樣品處理及核酸自動提取所涉及的樣品流動、樣品混合、核酸純化、廢液移除等多個步驟提供了一個理想平臺。因此，基于微流控芯片技術(shù)實現(xiàn)核酸提取的自動化，一方面可以提高核酸檢測的效率，另一方面也可以為構(gòu)建一體化核酸自動檢測系統(tǒng)打下扎實的基礎(chǔ)。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明目的在于設(shè)計一種自動提取核酸的微流控裝置，該裝置可以對原始樣品，如血液、唾液中的病毒顆粒進(jìn)行裂解，純化核酸，最后洗脫得到高純度的核酸，進(jìn)一步為PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))、基因芯片等下游操作提供樣品模板。
[0005]為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為核酸自動提取微流控裝置，該裝置包括微流控芯片和驅(qū)動裝置，通過微流控芯片與驅(qū)動裝置之間的相互配合，實現(xiàn)了操作簡單、自動化的核酸提取。
[0006]其中，微流控芯片包括芯片上蓋1、芯片結(jié)構(gòu)片2、芯片下蓋3 ;芯片結(jié)構(gòu)片2中包括注入孔4、注入通道5、裂解腔6、洗滌腔7、洗脫腔8、擋板9、轉(zhuǎn)移通道10。
[0007]所述芯片上蓋I和芯片下蓋3設(shè)置在芯片結(jié)構(gòu)片2的上下兩端；芯片結(jié)構(gòu)片2中設(shè)有注入通道5、裂解腔6、洗滌腔7、洗脫腔8、轉(zhuǎn)移通道10;所述芯片上蓋1、芯片結(jié)構(gòu)片2、芯片下蓋3共同組成封閉結(jié)構(gòu)。
[0008]所述芯片結(jié)構(gòu)片2中共有一個裂解腔6、三個洗滌腔7和一個洗脫腔8 ;其中，裂解腔6、洗滌腔7、洗脫腔8組成一個閉合的微流控芯片網(wǎng)絡(luò)；所述裂解腔6、洗脫腔8設(shè)在該微流控芯片網(wǎng)絡(luò)的兩端，三個洗滌腔7設(shè)在裂解腔6、洗脫腔8之間且各洗滌腔7相互連接；所述裂解腔6、洗滌腔7、洗脫腔8之間通過轉(zhuǎn)移通道10相連接；所述裂解腔6、洗滌腔7、洗脫腔8的各個側(cè)面均設(shè)有一個注入孔4，注入孔4與各腔之間通過注入通道5相連接。
[0009]所述各洗滌腔7的每個入口端設(shè)有擋板9，用于樣品轉(zhuǎn)移過程中截留磁珠，使其停留在當(dāng)前反應(yīng)腔，防止磁珠流失。
[0010]洗脫腔8所對應(yīng)的注入孔4同時用于洗脫液的注入及純化后核酸的移出。
[0011]驅(qū)動裝置包括芯片托盤11、定位槽12、磁鐵架13、上磁鐵14、下磁鐵15、光耦架16、槽型光耦17、電機固定板18、步進(jìn)電機19、支撐架20、底板21。
[0012]所述芯片托盤11的上方固定有上磁鐵14，上磁鐵14吸附芯片結(jié)構(gòu)片2內(nèi)的磁珠用以完成樣品的逐步轉(zhuǎn)移，芯片托盤11的下方固定有下磁鐵15，下磁鐵15吸附芯片結(jié)構(gòu)片2內(nèi)的磁珠，芯片托盤11帶動芯片結(jié)構(gòu)片2內(nèi)的樣品往復(fù)運動，上磁鐵14與下磁鐵15均為永久磁鐵，并與芯片結(jié)構(gòu)片2中各個腔的中心在同一垂直方向；上磁鐵14、下磁鐵15均安裝在磁鐵架13上。
[0013]所述芯片托盤11的邊緣有距離不等的定位槽12，定位槽12位于芯片托盤11邊緣，各定位槽12與各個腔相對應(yīng)。
[0014]所述芯片托盤11與步進(jìn)電機19緊密配合，通過步進(jìn)電機19帶動芯片托盤11和微流控芯片的轉(zhuǎn)動；步進(jìn)電機19安裝在電機固定板18上。
[0015]槽型光耦17安裝在光耦架16上，且定位槽12與槽型光耦17相互配合，用以完成轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)動過程中的定位控制。
[0016]磁鐵架13、光耦架16、電機固定板18均安裝在支撐架20上，所述支撐架20的底部設(shè)有底板21。
[0017]所述芯片上蓋1、芯片結(jié)構(gòu)片2、芯片下蓋3的材料為聚碳酸酯或聚甲基丙烯酸甲醋材料。
[0018]所述芯片上蓋1、芯片結(jié)構(gòu)片2、芯片下蓋3通過化學(xué)粘結(jié)或者物理鍵合進(jìn)行封閉，構(gòu)成一個無流體泄露的微流控網(wǎng)絡(luò)。
[0019]所述芯片上蓋1、芯片結(jié)構(gòu)片2、芯片下蓋3組成的微流控芯片中部設(shè)有梯形凹槽，用以安裝固定整個芯片。
[0020]裂解腔6內(nèi)通過注射器或移液槍將樣品、裂解液、磁珠注入，三個洗滌腔7注入有清洗液，洗脫腔8注入有洗脫液。
[0021]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有如下有益效果。
[0022]1、微流控芯片采用一次性檢測模式，避免了原始樣品在核酸提取過程中的交叉污染。
[0023]2、本裝置以一種自動化、流水式的工作模式，通過微流控芯片與驅(qū)動裝置之間的相互配合，自動完成細(xì)胞裂解、核酸純化及核酸洗脫等多個反應(yīng)步驟，得到適合基因擴增反應(yīng)的核酸模板。
[0024]3、本發(fā)明裝置具有體積小、結(jié)構(gòu)簡單、操作簡單、自動化程度高、提取效率高等優(yōu)點，既可以與現(xiàn)有方法相結(jié)合，也能夠與下游PCR(聚合酶鏈?zhǔn)椒磻?yīng))、基因芯片等反應(yīng)及檢測裝置一起，構(gòu)成一體化的微流控檢測系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0025]為了更清楚地說明本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案，下面將對實施例或描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。
[0026]圖1本發(fā)明核酸自動提取微流控裝置的一個實施例示意圖；
[0027]圖2本裝置的微流控芯片結(jié)構(gòu)圖；
[0028]圖3a本裝置的芯片結(jié)構(gòu)片正面結(jié)構(gòu)圖；
[0029]圖3b本裝置的芯片結(jié)構(gòu)片反面結(jié)構(gòu)圖；
[0030]圖4本裝置的驅(qū)動裝置結(jié)構(gòu)圖；
[0031]圖中:1、芯片上蓋，2、芯片結(jié)構(gòu)片，3、芯片下蓋，4、注入孔，5、注入通道，6、裂解腔，7、洗滌腔，8、洗脫腔，9、擋板，10、轉(zhuǎn)移通道，11、芯片托盤，12、定位槽，13、磁鐵架，14、上磁鐵，15、下磁鐵，16、光耦架，17、槽型光耦，18、電機固定板，19、步進(jìn)電機，20、支撐架，21、底板。
【具體實施方式】
[0032]下面將結(jié)合本發(fā)明實施例中的附圖，對本發(fā)明實施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發(fā)明一部分實施例，而不是全部的實施例。以下對至少一個示例性實施例的描述實際上僅僅是說明性的，決不作為對本發(fā)明及其應(yīng)用或使用的任何限制?；诒景l(fā)明中的實施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。
[0033]除非另外具體說明，否則在這些實施例中闡述的部件和步驟的相對布置、數(shù)字表達(dá)式和數(shù)值不限制本發(fā)明的范圍。
[0034]同時，應(yīng)當(dāng)明白，為了便于描述，附圖中所示出的各個部分的尺寸并不是按照實際的比例關(guān)系繪制的。
[0035]對于相關(guān)領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知的技術(shù)、方法和設(shè)備可能不作詳細(xì)討論，但在適當(dāng)情況下，所述技術(shù)、方法和設(shè)備應(yīng)當(dāng)被視為授權(quán)說明書的一部分。
[0036]在這里示出和討論的所有示例中，任何具體值應(yīng)被解釋為僅僅是示例性的，而不是作為限制。因此，示例性實施例的其它示例可以具有不同的值。
[0037]應(yīng)注意到:相似的標(biāo)號和字母在下面的附圖中表示類似項，因此，一旦某一項在一個附圖中被定義，則在隨后的附圖中不需要對其進(jìn)行進(jìn)一步討論。
[0038]如圖1-4所示，該裝置操作過程為通過注入孔4，將樣品、裂解液、磁珠等注入微流控芯片中的裂解腔6，將清洗液注入三個洗滌腔7，將洗脫液注入洗脫腔8，然后，將微流控芯片放入芯片托盤11，并形