CN108728327B - 一种全自动样本制备微流控***及其制备方法与使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种全自动样本制备微流控***及其制备方法与使用方法，该***包括芯片主体及样本接口模块，芯片主体上依次设置有串联的入口、第一芯片阀、扩增腔室、第二芯片阀、产物输出口及废液输出口；样本接口模块与芯片主体密封连接，样本接口模块包括上下布置且密封隔离的裂解液存储池及扩增试剂存储池，扩增试剂存储池的下端与入口密封隔离；上述***且具备独特的加样模块以及储液模式，能够对生物样本进行集成自动化处理，直接给出扩增产物，整个过程完全不需要用移液器、振荡仪、离心机等额外的实验室专用设备或仪器，使得该制备流程可以脱离实验室环境进行，操作简单，可以由稍加培训的非专业人士完成，使DNA的现场检测成为可能。

Description

一种全自动样本制备微流控***及其制备方法与使用方法

技术领域

本发明涉及生物芯片技术领域，特别涉及一种全自动样本制备微流控***及其制备方法与使用方法。

背景技术

对于DNA检测技术来说，前置的样本制备过程显得尤为重要。样本制备一般包括细胞裂解、DNA提取、纯化以及DNA扩增这几个步骤。

现有的全集成样本制备***一般是基于液体工作站式的高通量样本制备仪器。对于液体工作站来说，其原理是将原本需要人工配置、转移的试剂移植到固定程式的机械手中有仪器自动完成，现有的液体工作站主要针对DNA 提取、纯化以及PCR体系配置这几个环节来运行，一般不带有细胞裂解以及 PCR扩增功能，集成度不高，制备过程中往往还需要其他专用设备如离心机、漩涡震荡仪、移液器、PCR热循环仪等的加入才能完成，因此整个操作过程非常复杂，需要在多台专业仪器间反复切换，耗时耗力，从收集样本到拿到检测结果往往需要等上数天的时间。而且整个仪器十分庞大、笨重，需要在专用环境下由专业人员进行操作，维护起来也不便利。

因此，如何提供一种全自动集成化的样本制备***，使其可接受生物样本输入，并直接输出扩增产物，操作过程不依赖其他实验室设备，操作流程简单，降低对操作人员要求，成为本领域技术人员亟待解决的重要技术问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的第一个目的在于提供一种全自动样本制备微流控***，以使其可接受生物样本输入，并直接输出扩增产物，操作过程不依赖其他实验室设备，操作流程简单，降低对操作人员要求；本发明的第二个目的在于提供一种上述全自动样本制备微流控***的制备方法及使用方法。

为实现上述目的,本发明提供如下技术方案：

一种全自动样本制备微流控***，包括：

芯片主体，其上依次设置有通过微流控管道串联的入口、第一芯片阀、扩增腔室、第二芯片阀、产物输出口以及废液输出口；

样本接口模块，与所述芯片主体密封连接，所述样本接口模块包括从上到下依次设置的裂解液存储池以及扩增试剂存储池，所述裂解液存储池与所述扩增试剂存储池之间通过第一密封隔层密封隔离，所述裂解液存储池在所述第一密封隔层破损时与所述扩增试剂存储池连通，所述扩增试剂存储池的下端与所述入口通过第二密封隔层密封隔离，所述扩增试剂存储池的下端在所述第二密封隔层破损时与所述入口连通。

优选地，所述样本接口模块包括上层模块以及下层模块，所述裂解液存储池开设于所述上层模块，所述扩增试剂存储池开设于所述下层模块，所述上层模块与所述下层模块密封连接。

优选地，所述扩增试剂存储池通过排气孔与外部连通。

优选地，所述排气孔开设于所述上层模块。

优选地，所述扩增试剂存储池的侧壁上设置有与所述裂解液存储池相接的用于破坏液体表面张力的导流结构。

优选地，所述导流结构为上下贯通地开设于所述扩增试剂存储池的侧壁上的导流槽。

优选地，所述第一密封隔层以及所述第二密封隔层均由脆性材料制成。

优选地，所述产物输出口与所述扩增腔室体积相同。

一种全自动样本制备微流控***的制备方法，包括步骤：

a1)将样品接口模块密封连接于芯片主体；

a2)添加扩增试剂体系溶液至样品接口模块的扩增试剂存储池，然后对扩增试剂体系溶液进行干燥以形成扩增体系粉末；

a3)将裂解液添加至样品接口模块的裂解液存储池中；

a4)将样品接口模块以及芯片主体上的各接口封闭。

优选地，所述样品接口模块包括上层模块以及下层模块，所述步骤a1) 具体为将样品接口模块的下层模块密封连接于芯片主体，然后进入所述步骤 a2)。

优选地，所述步骤a3)具体为：

a3.1)将上层模块密封连接于下层模块，使第一密封隔层将裂解液存储池及扩增试剂存储池隔离；

a3.2)将裂解液添加至样品接口模块的裂解液存储池中。

优选地，进入所述步骤a3)之前，捅破扩增试剂存储池与芯片主体的入口之间的第二密封隔层使两者连通。

一种全自动样本制备微流控***的使用方法，包括步骤：

b1)提取样本，并在裂解液存储池的裂解液中涮洗，将样本DNA分子释放到裂解液中；

b2)若第二密封隔层在全自动样本制备微流控***的制备过程中被捅破，则关闭第一芯片阀后，再捅破第一密封隔层，使含有样本DNA分子的裂解液进入扩增试剂存储池中溶解扩增体系粉末形成完整的PCR扩增体系；若第二密封隔层在全自动样本制备微流控***的制备过程中未被捅破，则捅破第一密封隔层，使含有样本DNA分子的裂解液进入扩增试剂存储池中溶解扩增体系粉末形成完整的PCR扩增体系后再捅破第二密封隔层；

b3)在废液输出口处连接负压源并开启第一芯片阀以及第二芯片阀，将 PCR扩增体系引流至扩增腔室；

b4)关闭第一芯片阀以及第二芯片阀，使PCR扩增体系在扩增腔室进行温度循环扩增；

b5)扩增完成后，开启第一芯片阀以及第二芯片阀，将扩增产物引流至产物输出口以进行提取；

b6)提取扩增产物后的废液经废液输出口输出。

为实现上述目的，本发明提供的全自动样本制备微流控***，包括芯片主体以及样本接口模块，其中，芯片主体上依次设置有通过微流控管道串联的入口、第一芯片阀、扩增腔室、第二芯片阀、产物输出口以及废液输出口；样本接口模块与芯片主体密封连接，样本接口模块包括从上到下依次设置的裂解液存储池以及扩增试剂存储池，裂解液存储池与扩增试剂存储池之间通过第一密封隔层密封隔离，裂解液存储池在第一密封隔层破损时与扩增试剂存储池连通，以使裂解液能够进入扩增试剂存储池中，扩增试剂存储池的下端与入口通过第二密封隔层密封隔离，扩增试剂存储池的下端在第二密封隔层破损时与入口连通；

在制备上述全自动样本制备微流控***时，首先将样品接口模块密封连接于芯片主体；然后添加扩增试剂体系溶液至样品接口模块的扩增试剂存储池，并对扩增试剂体系溶液进行干燥以形成扩增体系粉末，且在扩增试剂体系溶液干燥形成扩增体系粉末之前，保证扩增试剂存储池与芯片样本的入口之间为密封隔离状态；其后使裂解液存储池与扩增试剂存储池处于密封隔离状态，将裂解液添加至样品接口模块的裂解液存储池中；最后将样品接口模块以及芯片主体上的各接口封闭以便存储及运输；

在应用时，先打开裂解液存储池的密封，通过棉棒或者其他取样设备提取样本，并在裂解液存储池的裂解液中涮洗，将样本DNA分子释放到裂解液中；其后，若第二密封隔层在全自动样本制备微流控***的制备过程中被捅破，则为避免裂解液不能充分溶解扩增体系粉末的情况，则应当关闭第一芯片阀后，再捅破第一密封隔层，使含有样本DNA分子的裂解液进入扩增试剂存储池中溶解扩增体系粉末形成完整的PCR扩增体系，利用液体的表面张力以及微流控管道内的气压避免裂解液直接进入微流控管道；若第二密封隔层在全自动样本制备微流控***的制备过程中未被捅破，则捅破第一密封隔层，使含有样本DNA分子的裂解液进入扩增试剂存储池中溶解扩增体系粉末形成完整的PCR扩增体系后再捅破第二密封隔层；在裂解液与扩增体系粉末相互溶解后，开启第一芯片阀以及第二芯片阀，并在废液输出口处连接负压源，将PCR扩增体系引流至扩增腔室；当PCR扩增体系到达扩增腔室后，关闭第一芯片阀以及第二芯片阀，使PCR扩增体系在扩增腔室进行温度循环扩增；扩增完成后，开启第一芯片阀以及第二芯片阀，将扩增产物引流至产物输出口以进行提取；

由此可见，上述全自动样本制备微流控***，结构简单，便于制备，且具备独特的加样模块以及储液模式，能够对口腔拭子、唾液、脱落细胞等生物样本进行集成式的自动化处理，直接给出扩增产物，整个过程完全不需要用移液器、振荡仪、离心机等额外的实验室专用设备或仪器，使得该制备流程可以脱离实验室环境进行，操作简单，可以由稍加培训的非专业人士完成，使DNA的现场检测成为可能。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***的轴测图；

图2为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***的俯视图；

图3为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***的上层模块的轴测图；

图4为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***的下层模块的轴测图；

图5为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***的制备过程中芯片半成品的剖视图；

图6为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***的制备完成的剖视图；

图7为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***在加样操作时的剖视图；

图8为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***形成PCR扩增体系时的剖视图；

图9为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***在进行PCR扩增时的剖视图。

图中：

1为上层模块；2为下层模块；3为裂解液存储池；4为排气孔；5为扩增试剂存储池；6为导流结构；7为芯片主体；8为扩增腔室；9为第一芯片阀； 10为产物输出口；11为废液输出口；12为入口；13为微流控管道；14为第二芯片阀；15为第二密封隔层；16为扩增体系粉末；17为裂解液；18为第一密封隔层；19为棉棒。

具体实施方式

本发明的第一个目的在于提供一种全自动样本制备微流控***，该用于全自动样本制备微流控***的结构设计使其可接受生物样本输入，并直接输出扩增产物，操作过程不依赖其他实验室设备，操作流程简单，降低对操作人员要求；本发明的第二个目的在于提供一种上述全自动样本制备微流控***的制备方法及使用方法。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，图1为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***的轴测图，图2为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***的俯视图。

本发明实施例提供的一种全自动样本制备微流控***，包括芯片主体7 以及样本接口模块。

其中，芯片主体7上依次设置有通过微流控管道13串联的入口12、第一芯片阀9、扩增腔室8、第二芯片阀14、产物输出口10以及废液输出口11，废液输出口11后端连接负压源，比如精密注射泵或是蠕动泵以精密控制微流控管道13内的液***置，上述产物输出口10以及废液输出口11在芯片运作的整个过程中，其上方的开口处均由胶带粘接密封，使用时再打开；样本接口模块与芯片主体7密封连接，所述密封连接可以为密封胶粘接、超声焊接或是热封接等形式，样本接口模块包括从上到下依次设置的裂解液存储池3 以及扩增试剂存储池5，裂解液存储池3与扩增试剂存储池5之间通过第一密封隔层18密封隔离，裂解液存储池3在第一密封隔层18破损时与扩增试剂存储池5连通，以使裂解液17能够进入扩增试剂存储池5中，扩增试剂存储池5的下端与入口12通过第二密封隔层15密封隔离，扩增试剂存储池5的下端在第二密封隔层15破损时与入口12连通；第一密封隔层18以及第二密封隔层15均采用易损材料制作；第一芯片阀9以及第二芯片阀14可以是现有的任意芯片阀结构，如经典的气动阀，或是微流控芯片中常用的PDMS阀体等。

每个全自动样本制备微流控***的芯片主体7上可设置多条微流控管道 13，并且每条微流控管的上游均设置样本接口模块，以使上述全自动样本制备微流控***能够同时对多个样本进行检测，提高效率，本发明图示的实施例中，全自动样本制备微流控***包括两个样本接口模块以及分别与之连接的两条微流控管道13。

与现有技术相比，本发明提供的用于现场DNA检测的全自动样本制备微流控***，制备时在扩增试剂存储池5中存储扩增体系粉末16，裂解液存储池3中存储裂解液17，且扩增试剂存储池5与裂解液存储池3之间通过一易损的第一密封隔层18隔离，在使用时，将样本与裂解液17混合，使样本DNA 分子释放到裂解液17中，然后捅破第一密封隔层18，使含有样本DNA分子的裂解液17进入扩增试剂存储池5中溶解扩增体系粉末16形成PCR扩增体系，且在此过程中，利用第二密封隔层15或者液体表面张力及气压保证形成的PCR扩增体系处于扩增试剂存储池5中，而不进入芯片本体的入口12；然后开启第一芯片阀9以及第二芯片阀14，并在废液输出口11处连接负压源，将PCR扩增体系引流至扩增腔室8；当PCR扩增体系到达扩增腔室8后，关闭第一芯片阀9以及第二芯片阀14，使PCR扩增体系在扩增腔室8进行温度循环扩增；扩增完成后，开启第一芯片阀9以及第二芯片阀14，将扩增产物引流至产物输出口10以进行提取；

由此可见，上述全自动样本制备微流控***，结构简单，便于制备，且具备独特的加样模块以及储液模式，能够对口腔拭子、唾液、脱落细胞等生物样本进行集成式的自动化处理，直接给出扩增产物，整个过程完全不需要用移液器、振荡仪、离心机等额外的实验室专用设备或仪器，使得该制备流程可以脱离实验室环境进行，操作简单，可以由稍加培训的非专业人士完成，使DNA的现场检测成为可能。

扩增体系粉末16可直接添加于扩增试剂存储池5中，也可先加入扩增试剂体系溶液，然后对其进行干燥形成扩增体系粉末16，扩增试剂体系溶液的干燥可以在真空干燥箱或冻干机中进行，在本发明实施例中，采用加入扩增试剂体系溶液然后干燥的方式获得扩增体系粉末16，为便于操作，样本接口模块采用上下层的结构，包括上层模块1以及下层模块2，裂解液存储池3开设于上层模块1，扩增试剂存储池5开设于下层模块2，上层模块1与下层模块2密封连接，上层模块1与下层模块2之间可使用生物兼容性好的双面胶粘接固定或者采用其他的方式密封连接固定。

这样，在制备时，可先将下层模块2固定于芯片本体，加入扩增试剂体系溶液，干燥后在扩增试剂存储池5中形成扩增体系粉末16，然后再将上层模块1连接到下层模块2上，进行下一步的操作。

在上述干燥过程中，由于表面张力的作用，扩增体系粉末16会均匀地分布在扩增试剂存储池5底部边缘地带，如图5所示，因此可在获得扩增体系粉末16将第二密封隔层15捅破以方便基因检测过程中的操作，当然，也可以保留第二密封隔层15，在后面基因检测操作时再行破坏。在本发明实施例中，为简化基因检测过程中的操作流程，在制备过程中得到扩增体系粉末16 后即将第二密封隔层15破坏掉。

由于第二密封隔层15破坏掉在制备过程中即被破坏，因此，在应用过程中，裂解液17进入扩增试剂存储池5与扩增体系粉末16混合形成PCR扩增体系溶液的过程中，只能依靠微流控管道13以及液体的表面张力保证PCR 扩增体系溶液处于扩增试剂存储池5而不提前进入微流控管道13中，从而保证裂解液17对扩增体系粉末16的充分溶解，但由于扩增试剂存储池5与裂解液存储池3上下布置，裂解液17从上方流入会导致扩增试剂存储池5气压升高，容易导致液体的表面张力与微流控管道13中气压对PCR扩增体系溶液的支撑，从而使裂解液17过早进入微流控管道13，为解决上述问题，在本发明实施例中，扩增试剂存储池5通过排气孔4与外部连通，如图1和图3所示，进一步地，排气孔4开设在上层模块1中，并沿厚度方向贯穿上层模块1。当然，排气孔4的开设位置及形状并不唯一，比如，其可以开设在上层模块1 与下层模块2的配合面中的至少一个上，也可以开设在上层模块1中但为L 形等等，只要能够实现扩增试剂存储池5的排气即可。

在组装上层模块1与下层模块2时，务必保证裂解液存储池3以及排气孔4均能够与扩增试剂存储池5相通。

进一步优化上述技术方案，如图1和图6所示，裂解液存储池3从上到下截面尺寸渐缩，其大口端开设在上层模块1的顶部，小口端开设在上层模块1的底部。更进一步地，如图6所示，裂解液存储池3的纵截面为直角梯形。

第一密封隔层18设置在上层模块1的底部以密封裂解液存储池3的小口端。

由于裂解液存储池3的下端开口较小，在应用过程中，当第一密封隔层 18被破坏时，容易由于液体表面张力的作用，导致裂解液17无法在自身重力的作用下进入扩增试剂存储池5，为此，在本发明实施例中，扩增试剂存储池 5的侧壁上设置有与裂解液存储池3相接的用于破坏液体表面张力的导流结构 6，在应用时，通过该导流结构6破坏裂解液17在裂解液存储池3小口端的液面张力，使其能够顺利流入扩增试剂存储池5中，导流结构6可采用多种方式实现，比如可使扩增试剂存储池5与裂解液存储池3相接的部分侧壁的粗糙度与其他部分不同，或者，如图4所示，在本发明一种具体实施例中，导流结构6为上下贯通地开设于扩增试剂存储池5的侧壁上的导流槽，该导流槽设置有多个，在扩增试剂存储池5的侧壁上平行布置。

在本发明实施例中，第一密封隔层18以及第二密封隔层15均由脆性材料制成，脆性材料包括但不限于铝、铜、塑料等，即第一密封隔层18以及第二密封隔层15可以为铝箔、铜箔以及塑料薄膜中的任意一种，且第一密封隔层18与第二密封隔层15所使用的脆性材料可一致，或者可根据使用需求各自采用不同的材料。

进一步优化上述技术方案，在本发明实施例中，为便于扩增腔室8内形成的扩增产物全部输出，产物输出口10与扩增腔室8体积相同。

本发明实施例还提供了一种制备上述全自动样本制备微流控***的方法，该方法包括步骤：

a1：将样品接口模块密封连接于芯片主体7；

样品接口模块与芯片主体7之间必须密封连接以避免漏液，具体地，密封连接可采用密封胶粘接、超声焊接或是热封接等形式，下面的步骤a2以及步骤a3可以在样品接口模块密封连接于芯片主体7上之前完成，也可以在样品接口模块连接于芯片主体7上之后完成，本发明实施例中，步骤a2以及步骤a3在样品接口模块密封连接于芯片主体7之后进行。

a2：添加扩增试剂体系溶液至样品接口模块的扩增试剂存储池5，然后对扩增试剂体系溶液进行干燥以形成扩增体系粉末16；

在步骤a2进行过程中，保证扩增试剂体系溶液仅存在于扩增试剂存储池5，因此应当对扩增试剂存储池5下端进行密封，将其与芯片主体7的入口12 密封隔离。

a3：将裂解液17添加至样品接口模块的裂解液存储池3中；

在上述步骤完成后，向与扩增试剂存储池5密封隔离的裂解液存储池3 中加入裂解液17，由于本案中的全自动样本制备微流控***主要针对人体细胞的裂解，针对人体细胞，碱性条件能够较好的使细胞膜破裂释放DNA分子，因此，此处的裂解液17为碱性裂解液17，利用pH条件使细胞裂解；当然，上述碱性裂解液17仅仅是本发明根据全自动样本制备微流控***的主要用途所做出的优选实施方案，实际并不局限于此，本领域技术人员根据全自动样本制备微流控***用途的不同，也可加入其它类型的裂解液17，在此不做限定。

a4：将样品接口模块以及芯片主体7上的各接口封闭。

待步骤a3完成，裂解液17存储到位后，可以直接将全自动样本制备微流控***的所有接口密封后进行存储与运输。使用前再将密封外包装拆除即可。

进一步优化上述技术方案，为便于全自动样本制备微流控***的制备，在本发明实施例中，如图1所示，样品接口模块采用了双层结构，包括上层模块1以及下层模块2，因此，扩增试剂体系溶液的加入与干燥以及裂解液 17的截图可分别在两个模块上进行，互不影响，在此基础上，步骤a1具体为将样品接口模块的下层模块2密封连接于芯片主体7，然后进入步骤a2，步骤a2完成后所形成的芯片半成品的剖视图如图5所示，从图中可以看出，受液体表面张力的影响，扩增体系粉末16均匀分布在扩增试剂存储池5底部边缘地带，而将被第二密封隔层15封闭的扩增试剂存储池5底部中心空出，此时，为便于以后的应用，简化操作流程，在进入步骤a3之前，捅破扩增试剂存储池5与芯片主体7的入口12之间的第二密封隔层15使两者连通。

如图6所示的实施例中，步骤a3具体为：

a3.1：将上层模块1密封连接于下层模块2，使第一密封隔层18将裂解液存储池3及扩增试剂存储池5隔离；

上层模块1与下层模块2可通过生物兼容性好的双面胶粘接固定，当然也可以通过其他方式固定，且上层模块1的底部设置有第一密封隔层18以将裂解液存储池3与扩增试剂存储池5隔离。

a3.2：将裂解液17添加至样品接口模块的裂解液存储池3中。

请参阅图7-图9，图7为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***在加样操作时的剖视图，图8为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***形成PCR扩增体系时的剖视图，图9为本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***在进行PCR扩增时的剖视图，本发明实施例还提供了一种全自动样本制备微流控***的使用方法，包括步骤：

b1：提取样本，并在裂解液存储池3的裂解液17中涮洗，将样本DNA 分子释放到裂解液17中；

在图示实施例中，采用棉棒19提取样本，如图7所示，棉棒19蘸取样本后将其伸入裂解液存储池3中进行涮洗，涮洗过程中附着在棉棒19头上的样本细胞将会脱落或是破裂从而将样本DNA分子释放到裂解液17中。

b2：若第二密封隔层15在全自动样本制备微流控***的制备过程中被捅破，则关闭第一芯片阀9后，再捅破第一密封隔层18，使含有样本DNA分子的裂解液17进入扩增试剂存储池5中溶解扩增体系粉末16形成完整的PCR 扩增体系；若第二密封隔层15在全自动样本制备微流控***的制备过程中未被捅破，则捅破第一密封隔层18，使含有样本DNA分子的裂解液17进入扩增试剂存储池5中溶解扩增体系粉末16形成完整的PCR扩增体系后再捅破第二密封隔层15；

涮洗后，将棉棒19往下按压到裂解液存储池3底部，将第一密封隔层18 扎破，之后作为耗材的棉棒19可以丢弃。第一密封隔层18被扎破后，裂解液17由于重力作用会向下运动至扩增试剂存储池5中，在此过程中，如图7 所示，第二密封隔层15在制备过程中已经被破坏，因此为使裂解液17向下流动过程可控，有三个条件必须共同满足：首先，第一芯片阀9关闭，阻断微流控管道13以防止液体进入微流控管道13入口12；其次，排气口与扩增试剂存储池5相互连通以保证扩增试剂存储池5与外部气压平衡；最后，裂解液17的下端界面与导流结构6接触以克服其下表面的表面张力；在此三个条件满足的基础上，裂解液17会沿导流结构6向下流动进入扩增试剂存储池 5，由于后端第一芯片阀9关闭，扩增试剂存储池5内的空气由排气口排出，裂解液17底部的表面张力以及微流控管道13内部的气压会维持住裂解液17 的底部表面，使其不进入入口12。

当然，上述内容仅仅本发明提供的优选实施方案，实际上，还存在第二密封隔层15在制备过程中未被破坏的情况，在此情况下，由于第二密封隔层 15依然能够起到密封隔离的作用，因此第一芯片阀9关闭与否并不重要，可待裂解液17与扩增体系粉末16混合完成后直接破坏第二密封隔层15。

b3：在废液输出口11处连接负压源并开启第一芯片阀9以及第二芯片阀 14，将PCR扩增体系引流至扩增腔室8；

待步骤b2中的裂解液17将扩增体系粉末16充分溶解后，在废液输出口 11处利用负压源真空抽吸将PCR扩增体系溶液引流至扩增腔室8以便进行扩增操作。

b4：关闭第一芯片阀9以及第二芯片阀14，使PCR扩增体系在扩增腔室 8进行温度循环扩增；

将第一芯片阀9与第二芯片阀14关闭以保证扩增腔室8的密封性，从而避免高温时在扩增腔室8内生成的气泡扩张，然后在扩增腔室8外部安装热源与冷源对PCR扩增体系溶液进行温度循环。

b5：扩增完成后，开启第一芯片阀9以及第二芯片阀14，将扩增产物引流至产物输出口10以进行提取；

b6：提取扩增产物后的废液经废液输出口输出。

本发明实施例提供的全自动样本制备微流控***及其制备方法与使用方法，具有以下优点：1、操作简便，不需要移液器、离心机等实验室专用设备与仪器即可实现全集成自动化DNA样本制备；2、效率高，细胞裂解、DNA 提取与扩增在芯片上自动进行，整个流程可以在两个小时以内完成；3、大众化，操作简单使得未经过专业训练的普通民众也能够操作仪器完成样本制备流程，为基因技术的普及与推广提供便利。

本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (11)

1.一种全自动样本制备微流控***，其特征在于，包括：

芯片主体，其上依次设置有通过微流控管道串联的入口、第一芯片阀、扩增腔室、第二芯片阀、产物输出口以及废液输出口；

样本接口模块，与所述芯片主体密封连接，所述样本接口模块包括从上到下依次设置的裂解液存储池以及扩增试剂存储池，所述裂解液存储池从上到下截面尺寸渐缩，所述裂解液存储池与所述扩增试剂存储池之间通过第一密封隔层密封隔离，所述裂解液存储池在所述第一密封隔层破损时与所述扩增试剂存储池连通，所述扩增试剂存储池的侧壁上设置有与所述裂解液存储池相接的用于破坏液体表面张力的导流结构，所述扩增试剂存储池的下端与所述入口通过第二密封隔层密封隔离，所述扩增试剂存储池的下端在所述第二密封隔层破损时与所述入口连通，所述第一密封隔层以及所述第二密封隔层均由脆性材料制成，所述扩增试剂存储池中存储扩增体系粉末。

2.根据权利要求1所述的全自动样本制备微流控***，其特征在于，所述样本接口模块包括上层模块以及下层模块，所述裂解液存储池开设于所述上层模块，所述扩增试剂存储池开设于所述下层模块，所述上层模块与所述下层模块密封连接。

3.根据权利要求2所述的全自动样本制备微流控***，其特征在于，所述扩增试剂存储池通过排气孔与外部连通。

4.根据权利要求3所述的全自动样本制备微流控***，其特征在于，所述排气孔开设于所述上层模块。

5.根据权利要求1-4任意一项所述的全自动样本制备微流控***，其特征在于，所述导流结构为上下贯通地开设于所述扩增试剂存储池的侧壁上的导流槽。

6.根据权利要求1所述的全自动样本制备微流控***，其特征在于，所述产物输出口与所述扩增腔室体积相同。

7.一种如权利要求1-6任意一项所述的全自动样本制备微流控***的制备方法，其特征在于，包括步骤：

a1）将样品接口模块密封连接于芯片主体，所述样本接口模块包括从上到下依次设置的裂解液存储池以及扩增试剂存储池；

a2）添加扩增试剂体系溶液至样品接口模块的扩增试剂存储池，然后对扩增试剂体系溶液进行干燥以形成扩增体系粉末，且在扩增试剂体系溶液干燥形成扩增体系粉末之前，保证扩增试剂存储池与芯片样本的入口之间为密封隔离状态；

a3）使裂解液存储池与扩增试剂存储池处于密封隔离状态，将裂解液添加至样品接口模块的裂解液存储池中；

a4）将样品接口模块以及芯片主体上的各接口封闭。

8.根据权利要求7所述的全自动样本制备微流控***的制备方法，其特征在于，所述样品接口模块包括上层模块以及下层模块，所述步骤a1）具体为将样品接口模块的下层模块密封连接于芯片主体，然后进入所述步骤a2）。

9.根据权利要求8所述的全自动样本制备微流控***的制备方法，其特征在于，所述步骤a3）具体为：

a3.1）将上层模块密封连接于下层模块，使第一密封隔层将裂解液存储池及扩增试剂存储池隔离；

a3.2）将裂解液添加至样品接口模块的裂解液存储池中。

10.根据权利要求7-9任意一项所述的全自动样本制备微流控***的制备方法，其特征在于，进入所述步骤a3）之前，捅破扩增试剂存储池与芯片主体的入口之间的第二密封隔层使两者连通。

11.一种如权利要求1-6任意一项所述的全自动样本制备微流控***的使用方法，其特征在于，包括步骤：

b1）提取样本，并在裂解液存储池的裂解液中涮洗，将样本DNA分子释放到裂解液中；

b2）若第二密封隔层在全自动样本制备微流控***的制备过程中被捅破，则关闭第一芯片阀后，再捅破第一密封隔层，使含有样本DNA分子的裂解液进入扩增试剂存储池中溶解扩增体系粉末形成完整的PCR扩增体系；若第二密封隔层在全自动样本制备微流控***的制备过程中未被捅破，则捅破第一密封隔层，使含有样本DNA分子的裂解液进入扩增试剂存储池中溶解扩增体系粉末形成完整的PCR扩增体系后再捅破第二密封隔层；

b3）在废液输出口处连接负压源并开启第一芯片阀以及第二芯片阀，将PCR扩增体系引流至扩增腔室；

b4）关闭第一芯片阀以及第二芯片阀，使PCR扩增体系在扩增腔室进行温度循环扩增；

b5）扩增完成后，开启第一芯片阀以及第二芯片阀，将扩增产物引流至产物输出口以进行提取；

b6）提取扩增产物后的废液经废液输出口输出。

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