CN116135313B - 微流控芯片及微流控芯片检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种微流控芯片及微流控芯片检测系统。其中，微流控芯片包括：储存件，其上设有凹槽，围绕所述凹槽设有至少两个储存仓；底座，设于所述储存件背离所述凹槽的一端，所述底座上设有反应仓；以及阀，设于所述凹槽内，所述阀被配置为可操作地将至少两个储存仓中的任一个与所述反应仓连通。本发明通过操作阀可将任一储存仓内的溶液引向反应仓，或将反应仓内的溶液引向任一储存仓，实现溶液转移，结构简单紧凑，能够大幅缩短流道长度，提高检测效率。

Description

微流控芯片及微流控芯片检测系统

技术领域

本发明涉及体外诊断领域，尤其涉及一种微流控芯片及微流控芯片检测系统。

背景技术

核酸检测技术是直接对生命体的遗传物质，如DNA、RNA，进行检测的技术，其特异性及灵敏度极高，窗口期短，具备多重检测能力。但是，核酸检测过程十分复杂，步骤繁多，对检测环境、实验室条件、人员技术水平要求甚高，因此，核酸检测的发展趋势为全自动一体化、高度集成化，以及床边检测、即时检测，随地随检。

为了实现上述核酸全自动一体化检测，近年来兴起的微流控技术，将繁琐的核酸检测流程集成于带有微小尺寸流道、腔体且以一定规则排列的芯片上，不同的生物试剂按照一定的顺序释放，并通过不同流道流动至指定腔体，完成各种生化反应，最终实现核酸的快速、准确检测。得益于该种实现形式，基于微流控技术的核酸检测具备完全自动化、高度集成化以及简便快速、避免交叉污染、可在多种环境下独立使用和无需高度专业人员等优势，符合快速检测的理念和要求。

发明内容

本发明的一些实施例提出一种微流控芯片及微流控芯片检测系统，适用于体外快速检测。

在本发明的一个方面，提供一种微流控芯片，其包括：

储存件，其上设有凹槽，围绕所述凹槽设有至少两个储存仓；

底座，设于所述储存件背离所述凹槽的一端，所述底座上设有反应仓；以及

阀，设于所述凹槽内，所述阀被配置为可操作地将至少两个储存仓中的任一个与所述反应仓连通。

在一些实施例中，所述储存件内设有至少两个第一储存件内流道，每个第一储存件内流道对应连通一个储存仓，所述阀内设有连通所述反应仓的阀内流道，所述阀被配置为可操作地将所述阀内流道与任一第一储存件内流道连通。

在一些实施例中，每个第一储存件内流道的第一端穿过所述凹槽的底壁，所述阀被配置为可操作地将所述阀内流道与所述第一储存件内流道的第一端连通，每个第一储存件内流道的第二端经所述储存仓邻近所述底座的一侧与所述储存仓连通。

在一些实施例中，所述第一储存件内流道的第二端连通所述储存仓的位置最低的部位。

在一些实施例中，所述阀内流道的第一端和第二端均穿过所述阀邻近所述凹槽的底壁的一端，所述阀内流道的第一端与所述反应仓连通，所述阀内流道的第二端可操作地与任一第一储存件内流道连通，所述阀内流道的第一端位于所述阀的中部，所述阀内流道的第二端靠近所述阀的外缘。

在一些实施例中，所述阀包括：

转子，可转动地设于所述凹槽内，所述转子包括阀座和阀杆，所述阀杆连接所述阀座；以及

阀盖，连接所述凹槽的周向侧壁，且抵接所述阀座，将所述阀座限位在所述阀盖与所述凹槽的底壁之间，所述阀盖上设有第一通孔，所述阀杆的操作部穿出所述第一通孔，所述阀杆的操作部被配置为与外部的操作件连接。

在一些实施例中，所述阀盖与所述阀座的周向边缘抵接。

在一些实施例中，微流控芯片还包括密封膜，所述至少两个储存仓包括试剂仓，所述密封膜被配置为密封所述试剂仓，所述微流控芯片还包括顶盖和刺破针，所述顶盖设于所述储存件设有所述凹槽的一端，所述刺破针连接于所述顶盖，所述刺破针被配置为在外力作用下压向所述密封膜，以刺破所述密封膜。

在一些实施例中，所述顶盖包括第一筋条，所述刺破针连接于所述第一筋条，所述第一筋条被配置为在外力作用下断开，以使所述刺破针脱离所述顶盖压向所述密封膜。

在一些实施例中，所述顶盖的中部设有第二通孔，所述第二通孔被配置为允许外部的操作件穿过，以操作所述阀。

在一些实施例中，所述刺破针内设有针内气道，所述刺破针与所述顶盖连接的部位附近设有连通所述刺破针外部和所述针内气道的第三通孔。

在一些实施例中，微流控芯片还包括盖片，所述盖片设于所述顶盖内，所述盖片上设有允许所述刺破针穿过的第四通孔，所述刺破针被配置在外力作用下压向所述密封膜，且在刺破密封膜后继续压向密封膜，以使所述第三通孔被所述盖片密封。

在一些实施例中，所述反应仓向远离所述储存件的一侧凸起。

在一些实施例中，所述反应仓为球冠状结构。

在一些实施例中，微流控芯片还包括扩增件，所述扩增件设有扩增仓，所述储存件的侧部设有插槽，所述插槽位于所述相邻两个储存仓之间，所述扩增件与所述插槽插接，所述阀被配置为可操作地将所述反应仓与所述扩增仓连通。

在一些实施例中，所述储存件设有第二储存件内流道，所述第二储存件内流道的第一端穿过所述插槽，所述第二储存件内流道的第二端穿过所述凹槽，所述扩增件设有连通所述扩增仓的扩增件内流道，所述扩增件内流道与所述第二储存件内流道的第一端连通，所述阀被配置为可操作地连通所述第二储存件内流道的第二端，以将所述反应仓内的溶液通过所述第二储存件内流道和所述扩增件内流道引向所述扩增仓。

在一些实施例中，所述储存件设有第三储存件内流道，所述第三储存件内流道的第一端穿过所述插槽，所述第三储存件内流道的第二端穿过所述凹槽，所述扩增件设有连通所述扩增仓的扩增件内气道，所述扩增件内气道与所述第三储存件内流道的第一端连通，所述阀被配置为可操作地连通所述第三储存件内流道的第二端，以将所述扩增仓的气体通过所述扩增件内气道和所述第三储存件内流道引向一储存仓。

在一些实施例中，所述阀内设有连通所述反应仓的阀内流道，所述阀内还设有阀内气道，所述阀被配置为可操作地将所述阀内流道连通所述反应仓和所述扩增仓，且将所述阀内气道连通所述扩增仓和一储存仓。

在一些实施例中，所述储存件设有储存件内气道，所述储存件内气道连通所述反应仓，所述储存件内气道被配置为连通外部的气泵。

在一些实施例中，所述储存件内气道的第一端穿过所述储存件设置凹槽的一端，所述储存件内气道的第一端位于相邻两个储存仓之间。

在一些实施例中，所述顶盖固定设于所述储存件设有所述凹槽的一端，所述底座固定设于所述储存件远离所述顶盖的一端。

在本发明的一个方面，提供一种微流控芯片检测系统，包括检测设备和上述的微流控芯片，所述检测设备包括用于容纳所述微流控芯片的操作台，以及用于操作所述阀的操作件。

基于上述技术方案，本发明至少具有以下有益效果：

在一些实施例中，储存件上设置凹槽，围绕凹槽的周向设置至少两个储存仓，在凹槽内设置阀，阀的下方设置反应仓，通过操作阀可将任一储存仓内的溶液引向反应仓，或将反应仓内的溶液引向任一储存仓，实现溶液转移，结构简单紧凑，能够大幅缩短流道长度，提高检测效率。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：

图1为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的整体结构示意图；

图2为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的分解结构示意图；

图3为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的顶盖的结构示意图；

图4为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的顶盖和盖片的结构示意图；

图5为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的储存件和阀的结构示意图；

图6为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的储存件的俯视示意图；

图7为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的储存件的仰视示意图；

图8为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的储存件的剖视示意图；

图9为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的阀的分解结构示意图；

图10为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的阀的剖视示意图；

图11为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的底座的结构示意图；

图12为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的底座的俯视示意图；

图13为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的底座的底部结构示意图；

图14为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的底座的剖视示意图；

图15为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的扩增件的示意图；

图16为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的扩增件、第二垫片以及储存件连接之前的示意图；

图17为根据本发明一些实施例提供的微流控芯片的扩增件插入储存件的插槽之前的示意图。

附图中标号说明如下：

1-储存件；11-凹槽；12-储存仓；121-试剂仓；13-第一储存件内流道；131-第一储存件内流道的第一端；132-第一储存件内流道的第二端；14-插槽；141-第一卡扣；15-第二储存件内流道；151-第二储存件内流道的第一端；152-第二储存件内流道的第二端；16-第三储存件内流道；161-第三储存件内流道的第一端；162-第三储存件内流道的第二端；17-储存件内气道；171-储存件内气道的第一端；18-第四储存件内流道；181-第四储存件内流道的第一端；

2-底座；21-反应仓；22-底盘；23-支撑件；24-定位件；25-卡紧槽；261-底盘内流道的第一端；262-底盘内流道的第二端；27-定位凸块；28-定位槽；

3-阀；31-阀内流道；311-阀内流道的第一端；312-阀内流道的第二端；32-转子；321-阀座；3211-阀座本体；3212-第一垫片；322-阀杆； 324-凸台；33-阀盖；331-第一通孔；34-阀内气道；

4-顶盖；41-刺破针；411-针内气道；412-第三通孔；421-第一筋条；422-第二筋条；43-第二通孔；44-第五通孔；45-环形件；46-加样口；47-盖板；48-周向侧壁；49-筒形件；

5-扩增件；51-扩增仓；52-扩增件内流道；53-扩增件内气道；54-第二卡扣；

6-盖片；61-第四通孔；62-第六通孔；63-第七通孔；

7-第二垫片。

应当明白，附图中所示出的各个部分的尺寸并不是按照实际的比例关系绘制的。此外，相同或类似的参考标号表示相同或类似的构件。

具体实施方式

现在将参照附图来详细描述本发明的各种示例性实施例。对示例性实施例的描述仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使用的任何限制。本发明可以以许多不同的形式实现，不限于这里所述的实施例。提供这些实施例是为了使本发明透彻且完整，并且向本领域技术人员充分表达本发明的范围。应注意到：除非另外具体说明，否则在这些实施例中阐述的部件和步骤的相对布置、材料的组分、数字表达式和数值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制。

本发明中使用的“第一”、“第二”以及类似的词语并不表示任何顺序、数量或者重要性，而只是用来区分不同的部分。“包括”或者“包含”等类似的词语意指在该词前的要素涵盖在该词后列举的要素，并不排除也涵盖其他要素的可能。“上”、“下”、“左”、“右”等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也可能相应地改变。

在本发明中，当描述到特定器件位于第一器件和第二器件之间时，在该特定器件与第一器件或第二器件之间可以存在居间器件，也可以不存在居间器件。当描述到特定器件连接其它器件时，该特定器件可以与所述其它器件直接连接而不具有居间器件，也可以不与所述其它器件直接连接而具有居间器件。

本发明使用的所有术语（包括技术术语或者科学术语）与本发明所属领域的普通技术人员理解的含义相同，除非另外特别定义。还应当理解，在诸如通用字典中定义的术语应当被解释为具有与它们在相关技术的上下文中的含义相一致的含义，而不应用理想化或极度形式化的意义来解释，除非这里明确地这样定义。

对于相关领域普通技术人员已知的技术、方法和设备可能不作详细讨论，但在适当情况下，所述技术、方法和设备应当被视为说明书的一部分。

如图1和图2所示，一些实施例提供了一种微流控芯片，其包括储存件1、底座2和阀3。

如图5和图6所示，储存件1上设有凹槽11，围绕凹槽11设有至少两个储存仓12。其中，凹槽11包括底壁和周向侧壁。

如图1和图2所示，底座2设于储存件1背离凹槽11的一端，底座2上设有反应仓21。

如图1、图2和图5所示，阀3设于凹槽11内，阀3被配置为可操作地将至少两个储存仓12中的任一个与反应仓21连通。

至少两个储存仓12包括至少一个样本仓和至少两个试剂仓121，试剂仓121用于储存不同检测试剂，可以是固体或者液体试剂，试剂仓121的数量可以根据需求灵活增减。样本仓可以设置一个，也可以根据需要设置两个等，样本仓内用于加待检测样本，待检测样本包括血液或唾液等。

反应仓21为核酸提取的试剂反应场所。

阀3为微流控芯片中液流控制的关键部件，控制流道的连通和闭合。

底座2用于保证微流控芯片的稳固平放，同时具有定位和限位作用，以提高检测稳定性。

本公开实施例通过在储存件1上设置凹槽11，围绕凹槽11的周向设置至少两个储存仓12，在凹槽11内设置阀3，阀3的下方设置反应仓21，通过操作阀3可将任一储存仓12内的溶液引向反应仓21，或将反应仓21内的溶液引向任一储存仓12，实现溶液转移，结构简单紧凑，能够大幅缩短流道长度，提高检测效率。

如图8所示，储存件1内设有至少两个第一储存件内流道13，每个第一储存件内流道13对应连通一个储存仓12，如图10所示，阀3内设有连通反应仓21的阀内流道31，阀3被配置为可操作地将阀内流道31与任一第一储存件内流道13连通。

阀内流道31始终与反应仓21连通，通过操作阀3，使阀内流道31可选择地与任意一个第一储存件内流道13连通，以将储存仓12内的溶液引向反应仓21，或者将反应仓21内的溶液引向储存仓12。

在一些实施例中，如图6至图8所示，每个第一储存件内流道13的第一端131穿过凹槽11的底壁，阀3被配置为可操作地将阀内流道31与第一储存件内流道13的第一端131连通，每个第一储存件内流道13的第二端132经储存仓12邻近底座2的一侧与储存仓12连通。

在一些实施例中，如图6至图8所示，第一储存件内流道13的第二端132连通储存仓12的位置最低且最靠近凹槽11的部位。

在一些实施例中，如图6至图8所示，第一储存件内流道13的第二端132连通储存仓12的位置最低且最靠近凹槽11的部位，以缩短流道长度。

在一些实施例中，如图9和图10所示，阀内流道31的第一端311和第二端312均穿过阀3邻近凹槽11的底壁的一端，阀内流道31的第一端311与反应仓21连通，阀内流道31的第二端312可操作地与任一第一储存件内流道13连通，阀内流道31的第一端311位于阀3的中部，阀内流道31的第二端312靠近阀3的外缘。

在一些实施例中，如图5和图8所示，储存件1整体呈圆柱形。

在一些实施例中，如图2、图9和图10所示，阀3包括转子32和阀盖33。

转子32可转动地设于凹槽11内，转子32包括阀座321和阀杆322，阀杆322连接阀座321。

阀盖33连接凹槽11的周向侧壁，且抵接阀座321，将阀座321限位在阀盖33与凹槽11的底壁之间，阀座321抵接凹槽11的底壁，阀盖33上设有第一通孔331，阀杆322的操作部穿出第一通孔331，且阀杆322的操作部被配置为与外部的操作件连接。

阀座321包括阀座本体3211和第一垫片3212，第一垫片3212与阀座本体3211的底部形状一致，阀座本体3211和第一垫片3212固定设置。阀内流道31形成于阀座321内。阀座本体3211采用硬性材料制成，第一垫片3212采用弹性材料制成，通过调整阀盖33对转子21的阀座321施加合适的抵接压力，使阀座321与凹槽11的底壁抵接，进而使阀内流道31具有检测需求的气密性，避免阀内流道31与储存件内流道连接处漏液。

在一些实施例中，阀盖33与阀座321的周向边缘抵接。

各第一储存件内流道13的第一端131穿过凹槽11的底壁，围绕凹槽11的中轴线设置，阀盖33与阀座321的周向边缘抵接，能够使阀座321与凹槽11的底壁抵接，使阀内流道31与储存件内流道连接处密封，避免漏液。

阀杆322的径向尺寸小于阀座本体3211的径向尺寸，阀杆322的一端与阀座本体3211固定连接，阀杆322的另一端为操作部，用于穿出第一通孔331，且与外部的操作件连接。通过操作件转动阀杆322，进而带动阀座本体3211和第一垫片3212转动，以选择地将阀内流道31的第二端312与一第一储存件内流道13连通。

可选地，阀杆322的操作部设置为六角形结构或四角形结构。

阀座本体3211的周向设有凸台324，凸台324具有弧形外轮廓，以在阀座本体3211相对于凹槽11转动的过程中，减少阀座本体3211的周向与凹槽11的周向侧壁的摩擦。

在一些实施例中，如图3至5所示，微流控芯片还包括密封膜，至少两个储存仓12包括试剂仓121，密封膜被配置为密封试剂仓121，微流控芯片还包括顶盖4和刺破针41，顶盖4设于储存件1设有凹槽11的一端，刺破针41连接于顶盖4，刺破针41被配置为在外力作用下压向密封膜，以刺破密封膜。

在一些实施例中，如图3至5所示，顶盖4包括第一筋条421，刺破针41连接于第一筋条421，第一筋条421被配置为在外力作用下断开，以使刺破针41脱离顶盖4压向密封膜。

在一些实施例中，如图3至5所示，顶盖4的中部设有第二通孔43，第二通孔43被配置为允许外部的操作件穿过，以连接阀3的操作部，用于转动阀3。

在一些实施例中，如图4所示，刺破针41内设有针内气道411，刺破针41与顶盖4连接的部位设有第三通孔412，第三通孔412连通刺破针41的外部和针内气道411。

在一些实施例中，如图4所示，微流控芯片还包括盖片6，盖片6设于顶盖4内，盖片6上设有允许外部的操作件穿过，以连接转子32的第六通孔62。盖片6上还设有允许刺破针41穿过的第四通孔61，刺破针41被配置在外力作用下压向密封膜，且在刺破密封膜后继续压向密封膜，以使第三通孔412被盖片6密封。

如图4所示，刺破针41包括第一针段和第二针段，第二针段的径向尺寸大于第一针段的径向尺寸。第二针段连接第一筋条421，第一针段被构造为尖针状，用于刺破密封膜，第三通孔412设于第二针段。

刺破针41在外力作用下压向密封膜，且刺破密封膜，使试剂仓121通过刺破针41上的针内气道411和第三通孔412与大气连通，便于后续抽取试剂，此时第一针段穿过第四通孔61。在检测结束后，刺破针41在外力作用下进一步压向密封膜，第三通孔412被盖片6密封，进而密封试剂仓121，避免废液流出。

在一些实施例中，密封膜设置在盖片6上，以密封试剂仓121。

在另一些实施例中，密封膜直接设置在试剂仓121上，以密封试剂仓121。

在一些实施例中，如图11至14所示，反应仓21向远离储存件1的一侧凸起。

在一些实施例中，如图11至14所示，反应仓21呈球冠状结构。反应仓21作为核酸提取的试剂反应场所，通过球冠状的腔室结构与超声换能器的配合，在短时间内完成提取步骤。

在一些实施例中，如图15至17所示，微流控芯片还包括扩增件5，扩增件5设有扩增仓51，如图5和图6所示，储存件1的侧部设有插槽14，插槽14位于相邻两个储存仓12之间，扩增件5与插槽14插接，阀3被配置为可操作地将反应仓21与扩增仓51连通。

扩增件5为薄片式结构，受热面大且易进行样本荧光采集。

扩增件5采用分离式设计，可以通过插拔的方式与微流控芯片的主体结构（包括储存件1）连接或者分离，提高了通用性。

在一些实施例中，如图5至图8所示，储存件1设有第二储存件内流道15，第二储存件内流道15的第一端151穿过插槽14，第二储存件内流道15的第二端152穿过凹槽11，如图15所示，扩增件5设有与扩增仓51连通的扩增件内流道52，扩增件内流道52与第二储存件内流道15的第一端151连通，阀3被配置为可操作地连通第二储存件内流道15的第二端152，以将反应仓21内的溶液通过第二储存件内流道15和扩增件内流道52引向扩增仓51。

在一些实施例中，如图5至图8所示，储存件1设有第三储存件内流道16，第三储存件内流道16的第一端161穿过插槽14，第三储存件内流道16的第二端162穿过凹槽11，如图15所示，扩增件5设有与扩增仓51连通的扩增件内气道53，扩增件内气道53与第三储存件内流道16的第一端161连通，阀3被配置为可操作地连通第三储存件内流道16的第二端162，以将扩增仓51的气体通过扩增件内气道53和第三储存件内流道16引向一储存仓12，以保持扩增仓51内气压平衡，若待测样本稍多，扩增仓51装不下时，也可通过上述连通的气道和流道将扩增仓51内多余的液体排至储存仓12，避免泄漏污染。扩增件5包括主体部和插拔部，扩增仓51设于主体部，插拔部与插槽14配合插拔连接。

扩增件内流道52和扩增件内气道53均连通扩增仓51，且扩增件内流道52和扩增件内气道53的部分部位位于插拔部。

在阀3连通第二储存件内流道15的第二端152，以将反应仓21内的溶液通过第二储存件内流道15和扩增件内流道52引向扩增仓51的同时，阀3还连通第三储存件内流道16的第二端162，以将扩增仓51的气体通过扩增件内气道53和第三储存件内流道16引向一储存仓12。可选地，该储存仓12与插槽14相邻。

在一些实施例中，如图9和图10所示，阀3内设有连通反应仓21的阀内流道31，阀3内还设有阀内气道34，阀3被配置为可操作地将阀内流道31连通反应仓21与扩增仓51，且将阀内气道34连通扩增仓51与一储存仓12。

在一些实施例中，如图5至图7所示，储存件1设有储存件内气道17，储存件内气道17连通反应仓21，储存件内气道17被配置为连通外部的气泵。通过气泵提供抽吸力，用于将储存仓12内的溶液通过阀3引向反应仓21内，或者，气泵提供吹力，用于将反应仓21内的溶液通过阀3引向储存仓12内。

在一些实施例中，如图5至图7所示，储存件内气道17的第一端171穿过储存件1设置凹槽11的一端，储存件内气道17的第一端171位于相邻两个储存仓12之间。

在一些实施例中，如图1所示，顶盖4固定设于储存件1设有凹槽11的一端，底座2固定设于储存件1远离顶盖4的一端。

在一些实施例中，如图2所示，储存件1为圆柱形结构，顶盖4覆盖储存件1的盖面为圆形，底座2与储存件1连接的面为圆形，盖片6为圆形。储存件1内设置的凹槽11为圆柱形凹槽。阀3的转子32的底座321和第一垫片3212为圆形。

下面结合附图1至17详细描述微流控芯片的一些具体实施例。

如图1和图2所示，微流控芯片包括储存件1、底座2、阀3、顶盖4、扩增件5和盖片6。

如图1和图2所示，顶盖4固定在储存件1的顶部，且将储存件1顶部的部分部位包设在内，盖片6设于顶盖4与储存件1的顶部之间。底座2固定设置在储存件1的底部。储存件1的顶部中间位置设有凹向底部的凹槽11，阀3设于凹槽11内，阀3的操作部伸出凹槽11，伸向顶盖4，顶盖4设有允许阀3的操作部穿出的通孔，或者外部的操作件伸入通孔连接阀3的操作部，以操作阀3动作。扩增件5可插拔地设于储存件1的侧部，顶盖4的侧部设有避让扩增件5的缺口。

如图2至4所示，顶盖4包括圆形的盖板47，盖板47的中部设有第二通孔43，第二通孔43用于穿过阀3的操作部，或者外部的操作件伸入第二通孔43连接阀3的操作部。盖板47的周向设有一圈向储存件1延伸的周向侧壁48，顶盖4的周向侧壁48将储存件1的顶部部分部位包设在内。顶盖4的周向侧壁48设有卡块，储存件1的顶部设有卡槽，顶盖4与储存件1通过卡块和卡槽结构固定连接。

顶盖4的盖板47上设有加样口46，加样口46与多个储存仓12中的一个储存仓12的位置对应，该储存仓12作为加样仓，通过加样口46向加样仓内添加待检测样品。

顶盖4的盖板47上还设有第五通孔44，第五通孔44用于与储存件1的储存件内气道17连通，储存件内气道17与反应仓21连通，反应仓21内的气体通过储存件内气道17和第五通孔44连通外部，第五通孔44可以作为泵接口，连接气泵，通过气泵提供抽吸力，以使储存仓12内的溶液通过阀3引向反应仓21内；通过气泵提供吹力，以使反应仓21内的溶液通过阀3引向储存仓12内。

储存件1围绕凹槽11设有多个储存仓12，因此，对应的，顶盖4的盖板47上连接有多个刺破针41，各刺破针41围绕凹槽11的中线间隔设置，每个刺破针41对应一储存仓12。各刺破针41可以连接至环形件45上，环形件45的外缘通过多个第一筋条421连接至顶盖4的盖板上，环形件45的内缘处可以通过多个第二筋条422连接一筒形件49。

刺破针41为中空结构，即其内设有针内气道411，刺破针41上还设有第三通孔412，第三通孔412连通针内气道411和外部大气。刺破针41包括第一针段和第二针段，第二针段的径向尺寸大于第一针段的径向尺寸。第二针段连接于环形件45，第一针段被构造为尖针状，用于刺破密封膜，第三通孔412设于第二针段。

在使用微流控芯片时，向顶盖4上的环形件45施加压力，使第一筋条421断裂，环形件45带动各刺破针41与盖板47脱离，压向储存仓12上的密封膜，刺破针41刺破密封膜，筒形件49与凹槽11的周向侧壁抵接，避免刺破针41过渡下移，此时，储存仓12内的气体通过针内气道411、第三通孔412与大气连通。在提取步骤完成后，继续向环形件45和各刺破针41施加外力，第二筋条422断裂，环形件45与筒形件49脱离，筒形件49不再干涉刺破针41的下移，环形件45和各刺破针41在外力作用下进一步压向密封膜，第二针段与第四通孔61过盈配合，第二针段与盖片6配合堵住第二针段上的第三通孔412，进而密封储存仓12，避免储存仓12内的废液泄漏。

盖片6为圆形，其中部设有第四通孔61、第六通孔62和第七通孔63。第六通孔62与盖板47上的第二通孔43对齐，第六通孔62用于穿过阀3的操作部，或者允许外部的操作件伸入第六通孔62连接阀3的操作部。第四通孔61具有多个，每个第四通孔61对应一刺破针41。第七通孔63与顶盖4上的第五通孔44对齐，用于连通储存件内气道17。

刺破针41的第二针段的径向尺寸大于第一针段的径向尺寸，在使用微流控芯片时，第一针段穿过第四通孔61刺破密封膜，第二针段和第三通孔412位于盖片6的上方，在提取步骤完成后，环形件45和各刺破针41在外力作用下进一步压向密封膜，第二针段与第四通孔61过盈配合，第二针段与盖片6配合堵住第三通孔412，进而密封储存仓12，避免储存仓12内的废液泄漏。

综上，顶盖4上的刺破针41用于刺破储存仓12上的密封膜，使储存仓12与大气连通。盖片6用于与顶盖4的刺破针41配合，在检测结束后密闭储存仓12。

如图5至图8所示，储存件1为圆柱形，其顶端的中部设有凹向底部的凹槽11，围绕凹槽11设有多个储存仓12。储存仓12可以用作加样仓和试剂仓121。在该实施例中，多个储存仓12包括一个加样仓和多个试剂仓121，加样仓用于加待检测样品，试剂仓121内用于储存生化反应的试剂，试剂仓121的上表面设置密封膜密封，下表面密封，第一储存件内流道13的第二端132通过试剂仓121的最低位置与试剂仓121连通。试剂仓121根据需求选取合适的键合方式，保证试剂的封装密闭，便于运输及储存。储存仓12的截面为椭圆形。储存仓12的截面靠近凹槽11的中线的部位窄，远离凹槽11的中线的部位宽。储存仓12的大小和分布可根据需求调整。

储存件1内设有储存件内气道17，储存件内气道17第一端位于相邻两个储存仓12之间。储存件内气道17与反应仓21连通。储存件1的侧部设有插槽14，用于插设扩增件5。

储存件1内设有至少两个第一储存件内流道13，每个第一储存件内流道13对应连通一个储存仓12。每个第一储存件内流道13的第一端131穿过凹槽11的底壁，用于与阀3的阀内流道31连通。每个第一储存件内流道13的第二端132经储存仓12邻近底座2的一侧与储存仓12连通，第一储存件内流道13的第二端132连通储存仓12的最低部位，避免试剂残留。且第一储存件内流道13的第二端132连通储存仓12最靠近凹槽11的位置，以缩短与阀3连通的距离，提高检测效率。

储存件1内设有第四储存件内流道18，第四储存件内流道18的第一端181穿过凹槽11的底壁，且位于凹槽11的中部，第四储存件内流道18的第一端181用于与阀3的阀内流道31连通。第四储存件内流道18的第二端连通反应仓21。

储存件1设有第二储存件内流道15，第二储存件内流道15的第一端151穿过插槽14，用于与扩增件内流道52连通。第二储存件内流道15的第二端152穿过凹槽11，用于与阀3的阀内流道31连通。

储存件1设有第三储存件内流道16，第三储存件内流道16的第一端161穿过插槽14，用于与扩增件内气道53连通。第三储存件内流道16的第二端162穿过凹槽11，用于与阀3的阀内气道34连通。

插槽14内设有第一卡扣141，用于与扩增件5上的第二卡扣54配合连接。

如图9和图10所示，阀3用于控制液路闭合和连通各仓室。阀3包括转子32和阀盖33。

阀盖33用于连接凹槽11的周向侧壁，阀盖33上设有第一通孔331，转子32的操作部穿出第一通孔331，转子32的操作部被配置为与外部的操作件连接。阀盖33上设有与凹槽11的周向侧壁连接的多个连接块。

转子32可转动地设于凹槽11内。转子21包括阀座本体3211、阀杆322和第一垫片3212。第一垫片3212与阀座本体3211的底部形状一致，均为圆形。阀座本体3211和第一垫片3212固定设置。阀内流道31形成于阀座本体3211和第一垫片3212的组合结构中。

阀杆322的径向尺寸小于阀座本体3211的径向尺寸，阀杆322的一端与阀座本体3211固定连接，阀杆322的另一端为操作部，用于穿出第一通孔331，且与外部的操作件连接。

阀3内设有阀内流道31和阀内气道34。

阀内流道31的第一端311位于阀3的中部，且与凹槽11上的第四储存件内流道18的第一端181对齐连通，阀内流道31始终通过第四储存件内流道18与反应仓21连通，阀内流道31的第二端312在随转子32的转动过程中可选择地与任一第一储存件内流道13或第二储存件内流道15连通，阀内流道31的第二端312靠近阀3的外缘。

阀内流道31的第二端312与第二储存件内流道15连通时，阀内气道34的第一端与第三储存件内流道16的第二端162连通，阀内气道34的第二端与一第一储存件内流道13的第一端131连通，该第一储存件内流道13的第二端132与一储存仓12连通。

通过外部的操作件连接阀杆322的操作部，转动阀杆322，进而带动阀座本体3211和第一垫片3212转动，以选择地将阀内流道31的第二端312与一第一储存件内流道13连通或与第二储存件内流道15连通，完成检测过程中的液流转移。

可选地，阀杆322的操作部被构造为六角形结构。

阀座本体3211的周向设有凸台324，凸台324具有弧形外轮廓，以在阀座本体3211相对于凹槽11转动的过程中，减少阀座本体3211的周向与凹槽11的周向侧壁的摩擦。

如图11至图14所示，底座2包括底盘22、支撑件23和定位件24。

底盘22的表面为圆形，底盘22上设有定位凸块27，定位凸块27用于连接储存件1。

支撑件23设于底盘22的下方，用于支撑底盘22以及整个微流控芯片。支撑件23作为微流控芯片的支撑结构，使微流控芯片能够稳固放置。支撑件23的底部还设有定位槽28，定位槽28用于与检测设备上的放置平台配合，完成微流控芯片的初定位。支撑件23与底盘22之间形成卡紧槽25，在微流控芯片被推入检测设备的过程中，卡紧槽25用于与检测设备上的结构配合定位，进而对微流控芯片进行固定，避免检测过程中由于微流控芯片的移动造成的检测误差，提高检测一致性。

反应仓21设于底盘22的底部，向下凸出，为球冠状结构，该结构可以与超声头耦合，快速达到共振，辅助样本裂解与磁珠混匀。底盘22内设有与反应仓21连通的底盘内流道，底盘内流道的第一端261位于底盘22的中部，底盘内流道的第二端262连通反应仓21。底盘内流道的第一端261与第四储存件内流道18连通，且与阀内流道31的第一端311对齐，使阀内流道31始终与反应仓21连通。底盘内流道的第二端262经反应仓21的最低部位与反应仓21连通，避免形成死区造成试剂无法排尽。

定位件24设于支撑件23，用于在检测设备上安装微流控芯片时进行定位。

上述的顶盖4固定设于储存件1设有凹槽11的一端，底座2固定设于储存件1远离顶盖4的一端，阀3设于凹槽11内。顶盖4、储存件1、底座2和阀3形成微流控芯片的主体结构。

如图15至图17所示，扩增件5为薄片式结构，用于实现快速升降温扩增。扩增件5可插拔的与储存件1的插槽14连接拆卸。扩增件5可以与微流控芯片的主体结构分离，可以使用不同于主体结构的材质进行生产和键合处理。

扩增件5内设有扩增仓51，扩增仓51为薄片状，使之能与热源具有较大的接触面和导热性能。扩增件5设有与扩增仓51连通的扩增件内流道52，扩增件内流道52与第二储存件内流道15的第一端151连通。扩增件5设有与扩增仓51连通的扩增件内气道53，扩增件内气道53与第三储存件内流道16的第一端161连通。

微流控芯片的主体结构与扩增件5的连接处可使用二次注塑或者粘合等方式固定软胶第二垫片7，保证连接处扩增件内流道52和扩增件内气道53的密闭性。

插槽14内设置的第一卡扣141和扩增件5上设置的第二卡扣54的截面均可以为三角形，扩增件5插入插槽14后，第一卡扣141与第二卡扣54相互限位，防止扩增件5被从插槽14中拔出。

一些实施例还提供了一种微流控芯片检测系统，其包括检测设备和上述的微流控芯片，检测设备包括用于容纳微流控芯片的操作台，以及用于操作阀3的操作件。

本公开实施例提供的微流控芯片检测系统对操作人员要求低，只需要添加待测样本，将微流控芯片放入检测设备后，点击开始按钮，即可开始包括提取和扩增在内的检测流程。

下面描述微流控芯片的检测流程：

根据检测项目选取装载相应试剂的微流控芯片，将待测样本注入微流控芯片的样本仓内，即完成前期准备工作。

操作人员留意微流控芯片的底座2与检测设备对应的定位结构，将其平放于检测设备的托盘上完成初定位。点击开始按钮后，托盘进入检测设备的工作区，同时底座2的卡紧槽25与检测设备上的结构配合夹紧固定微流控芯片。

检测流程开始，气泵与微流控芯片上的气泵接口连接，微流控芯片的顶盖4上的刺破针41受向下压力，第一筋条421断裂，使刺破针41脱离顶盖4，刺破储存仓12上的密封膜，储存仓12通过刺破针41内的针内气道411、第三通孔412与空气连通，为试剂释放做准备。

转动阀3，分别连接一储存仓12与反应仓21，通过外接气泵提供动力源，依次完成提取各个步骤所需的试剂抽取。

本实施例采用磁珠法进行核酸提取，在抽取储存仓12内的试剂进入反应仓21后，超声头将与反应仓21耦合共振，反应仓21的球冠状结构能够提供比较好的支持力，避免超声过程中壁面变形，同时接触面也具有较好的一致性。在超声的作用下，壁面振动带动反应仓21内的试剂和磁珠激荡，能够在数秒内完成样本的辅助裂解和磁珠混匀。反应后的废液将由反应仓21转移回储存仓12内，再通过转动阀3进行密封。

依次抽取试剂并在反应仓21内进行反应后，最终得到纯化后的提取产物，将纯化后的提取产物转移至扩增仓51，再通过转动阀3密封扩增仓51，等待检测设备的扩增模块进行样本的快速扩增与多通道光学检测。

检测完成后，检测设备中的下压模块将再次作用于微流控芯片的顶盖4上的刺破针41，下压力使第二筋条422断裂，刺破针41继续下移，刺破针41的第二针段与盖片6形成过盈配合，盖片6覆盖第二针段上的第三通孔412，使储存仓12与大气隔绝，避免储存仓12中的反应废液泄漏。

至此微流控芯片检测流程全部完成，可点击出仓按钮，撤出压力，取出微流控芯片并开始下一组的检测。

本公开中的流道可以用于液体传输，也可以用于气体传输，同理，气道可以用于气体传输，也可以用于液体传输。

基于上述本发明的各实施例，在没有明确否定的情况下，其中一个实施例的技术特征可以有益地与其他一个或多个实施例相互结合。

虽然已经通过示例对本发明的一些特定实施例进行了详细说明，但是本领域的技术人员应该理解，以上示例仅是为了进行说明，而不是为了限制本发明的范围。本领域的技术人员应该理解，可在不脱离本发明的范围和精神的情况下，对以上实施例进行修改或者对部分技术特征进行等同替换。本发明的范围由所附权利要求来限定。

Claims (18)

1.一种微流控芯片，其特征在于，包括：

储存件（1），其上设有凹槽（11），围绕所述凹槽（11）设有至少两个储存仓（12）；

底座（2），设于所述储存件（1）背离所述凹槽（11）的一端，所述底座（2）上设有反应仓（21）；以及

阀（3），设于所述凹槽（11）内，所述阀（3）被配置为可操作地将至少两个储存仓（12）中的任一个与所述反应仓（21）连通；

所述储存件（1）内设有至少两个第一储存件内流道（13），每个第一储存件内流道（13）对应连通一个储存仓（12），所述阀（3）内设有连通所述反应仓（21）的阀内流道（31），所述阀（3）被配置为可操作地将所述阀内流道（31）与任一第一储存件内流道（13）连通；

所述微流控芯片还包括密封膜，所述至少两个储存仓（12）包括试剂仓（121），所述密封膜被配置为密封所述试剂仓（121），所述微流控芯片还包括顶盖（4）和刺破针（41），所述顶盖（4）设于所述储存件（1）设有所述凹槽（11）的一端，所述刺破针（41）连接于所述顶盖（4），所述刺破针（41）被配置为在外力作用下压向所述密封膜，以刺破所述密封膜；

所述刺破针（41）内设有针内气道（411），所述刺破针（41）与所述顶盖（4）连接的部位附近设有连通所述刺破针（41）外部和所述针内气道（411）的第三通孔（412）；

所述微流控芯片还包括盖片（6），所述盖片（6）设于所述顶盖（4）内，所述盖片（6）上设有允许所述刺破针（41）穿过的第四通孔（61），所述刺破针（41）被配置在外力作用下压向所述密封膜，且在刺破密封膜后继续压向密封膜，以使所述第三通孔（412）被所述盖片（6）密封。

2.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，每个第一储存件内流道（13）的第一端（131）穿过所述凹槽（11）的底壁，所述阀（3）被配置为可操作地将所述阀内流道（31）与所述第一储存件内流道（13）的第一端（131）连通，每个第一储存件内流道（13）的第二端（132）经所述储存仓（12）邻近所述底座（2）的一侧与所述储存仓（12）连通。

3.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述第一储存件内流道（13）的第二端（132）连通所述储存仓（12）的位置最低的部位。

4.根据权利要求2所述的微流控芯片，其特征在于，所述阀内流道（31）的第一端（311）和第二端（312）均穿过所述阀（3）邻近所述凹槽（11）的底壁的一端，所述阀内流道（31）的第一端（311）与所述反应仓（21）连通，所述阀内流道（31）的第二端（312）可操作地与任一第一储存件内流道（13）连通，所述阀内流道（31）的第一端（311）位于所述阀（3）的中部，所述阀内流道（31）的第二端（312）靠近所述阀（3）的外缘。

5.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述阀（3）包括：

转子（32），可转动地设于所述凹槽（11）内，所述转子（32）包括阀座（321）和阀杆（322），所述阀杆（322）连接所述阀座（321）；以及

阀盖（33），连接所述凹槽（11）的周向侧壁，且抵接所述阀座（321），将所述阀座（321）限位在所述阀盖（33）与所述凹槽（11）的底壁之间，所述阀盖（33）上设有第一通孔（331），所述阀杆（322）的操作部穿出所述第一通孔（331），所述阀杆（322）的操作部被配置为与外部的操作件连接。

6.根据权利要求5所述的微流控芯片，其特征在于，所述阀盖（33）与所述阀座（321）的周向边缘抵接。

7.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述顶盖（4）包括第一筋条（421），所述刺破针（41）连接于所述第一筋条（421），所述第一筋条（421）被配置为在外力作用下断开，以使所述刺破针（41）脱离所述顶盖（4）压向所述密封膜。

8.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述顶盖（4）的中部设有第二通孔（43），所述第二通孔（43）被配置为允许外部的操作件穿过，以操作所述阀（3）。

9.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述反应仓（21）向远离所述储存件（1）的一侧凸起。

10.根据权利要求9所述的微流控芯片，其特征在于，所述反应仓（21）为球冠状结构。

11.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，还包括扩增件（5），所述扩增件（5）设有扩增仓（51），所述储存件（1）的侧部设有插槽（14），所述插槽（14）位于相邻两个所述储存仓（12）之间，所述扩增件（5）与所述插槽（14）插接，所述阀（3）被配置为可操作地将所述反应仓（21）与所述扩增仓（51）连通。

12.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，所述储存件（1）设有第二储存件内流道（15），所述第二储存件内流道（15）的第一端（151）穿过所述插槽（14），所述第二储存件内流道（15）的第二端（152）穿过所述凹槽（11），所述扩增件（5）设有连通所述扩增仓（51）的扩增件内流道（52），所述扩增件内流道（52）与所述第二储存件内流道（15）的第一端（151）连通，所述阀（3）被配置为可操作地连通所述第二储存件内流道（15）的第二端（152），以将所述反应仓（21）内的溶液通过所述第二储存件内流道（15）和所述扩增件内流道（52）引向所述扩增仓（51）。

13.根据权利要求12所述的微流控芯片，其特征在于，所述储存件（1）设有第三储存件内流道（16），所述第三储存件内流道（16）的第一端（161）穿过所述插槽（14），所述第三储存件内流道（16）的第二端（162）穿过所述凹槽（11），所述扩增件（5）设有连通所述扩增仓（51）的扩增件内气道（53），所述扩增件内气道（53）与所述第三储存件内流道（16）的第一端（161）连通，所述阀（3）被配置为可操作地连通所述第三储存件内流道（16）的第二端（162），以将所述扩增仓（51）的气体通过所述扩增件内气道（53）和所述第三储存件内流道（16）引向一储存仓（12）。

14.根据权利要求11所述的微流控芯片，其特征在于，所述阀（3）内设有连通所述反应仓（21）的阀内流道（31），所述阀（3）内还设有阀内气道（34），所述阀（3）被配置为可操作地将所述阀内流道（31）连通所述反应仓（21）和所述扩增仓（51），且将所述阀内气道（34）连通所述扩增仓（51）和一储存仓（12）。

15.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述储存件（1）设有储存件内气道（17），所述储存件内气道（17）连通所述反应仓（21），所述储存件内气道（17）被配置为连通外部的气泵。

16.根据权利要求15所述的微流控芯片，其特征在于，所述储存件内气道（17）的第一端（171）穿过所述储存件（1）设置凹槽（11）的一端，所述储存件内气道（17）的第一端（171）位于相邻两个储存仓（12）之间。

17.根据权利要求1所述的微流控芯片，其特征在于，所述顶盖（4）固定设于所述储存件（1）设有所述凹槽（11）的一端，所述底座（2）固定设于所述储存件（1）远离所述顶盖（4）的一端。

18.一种微流控芯片检测系统，其特征在于，包括检测设备和根据权利要求1至17任一项所述的微流控芯片，所述检测设备包括用于容纳所述微流控芯片的操作台，以及用于操作所述阀（3）的操作件。