本發(fā)明涉及一種用于生物化學(xué)反應(yīng)的流體處理裝置，具體涉及一種用以對(duì)流體生物、臨床或環(huán)境樣品進(jìn)行處理，分離，提取，分配和生物化學(xué)反應(yīng)的裝置和方法。

背景技術(shù)：

諸如實(shí)驗(yàn)室檢測、臨床檢驗(yàn)或環(huán)境監(jiān)測中對(duì)流體樣品的識(shí)別和分析一般包括一系列生物化學(xué)反應(yīng)的處理步驟，這些步驟可能包括對(duì)流體樣品的化學(xué)、光學(xué)、電子、機(jī)械、熱或聲的處理。不管是包括批量處理的工作站、臺(tái)式儀器，還是基于一次性試劑盒的POCT設(shè)備，這樣的處理過程典型地都包括復(fù)雜的流體裝置和處理程序。

人們對(duì)流體樣品(如生物樣品、臨床樣品或環(huán)境樣品)進(jìn)行分析可能有不同的目的，其中一個(gè)方面就是開發(fā)一種能有效鑒定流體樣品中生物物質(zhì)的方法。這種方法可用于疾病的臨床診斷，特別是針對(duì)一些傳染性強(qiáng)的感染性疾病，有利于實(shí)現(xiàn)快速診斷、治療和感染控制，或者這種方法也可以用于環(huán)境污染物的識(shí)別等。核酸擴(kuò)增(如聚合酶鏈反應(yīng)，PCR)是目前最為廣泛使用的用于鑒定生物物質(zhì)的方法，但是將該方法用于非實(shí)驗(yàn)室環(huán)境(如野外現(xiàn)場即時(shí)診斷)進(jìn)行生物物質(zhì)的鑒定時(shí)存在一些問題，其中一個(gè)關(guān)鍵問題是在對(duì)一個(gè)典型生物樣品進(jìn)行核酸擴(kuò)增前，需要對(duì)該樣品進(jìn)行一系列的前處理(如細(xì)胞裂解、核酸提取、富集濃縮)。核酸擴(kuò)增雖然只是眾多流體處理方法中的一種，也需要一系列同時(shí)或順序處理步驟，這些處理步驟本身又有很多并且各種各樣，除了可能的稀釋和濃縮步驟，還包括如化學(xué)、光學(xué)、電、熱、機(jī)械、聲學(xué)、處理、感測或監(jiān)控的步驟。

迄今為止，這些復(fù)雜的流體處理通常是在實(shí)驗(yàn)室中由人工進(jìn)行處理，或者利用專業(yè)機(jī)器人同時(shí)處理多個(gè)不同的樣品。然而，這些方法處理速度慢、成本高、存在人工誤差、且存在交叉污染。傳統(tǒng)的流體處理系統(tǒng)要求流體樣品連續(xù)流動(dòng)通過一系列不同腔室，其中每個(gè)腔室按順序用于特定的操作步驟，當(dāng)流體樣品依次從一個(gè)腔室流到另一個(gè)腔室的時(shí)候，流體樣品經(jīng)歷了依據(jù)一個(gè)特定程序的處理步驟。然而，使這些處理過程實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化需要復(fù)雜的流體裝置和處理程序，因此，仍需要開發(fā)這類裝置。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

針對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的缺陷或不足，本發(fā)明的目的一方面在于提供一種用于生物化學(xué)反應(yīng)的流體樣品處理裝置。

本發(fā)明提供的用于生物化學(xué)反應(yīng)的流體樣品處理裝置，該裝置包括加樣口、樣品處理腔、至少兩個(gè)反應(yīng)腔、廢液腔和分液檢測腔陣列，流體樣品靠壓力和重力依次流經(jīng)加樣口、樣品處理腔、至少兩個(gè)反應(yīng)腔后流入分液檢測腔陣列或者流入分液檢測腔陣列和廢液腔；所述樣品處理腔上連通有至少一個(gè)試劑腔，每個(gè)反應(yīng)腔上連通有至少一個(gè)試劑腔。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的每個(gè)試劑腔中封裝有儲(chǔ)液泡，所述儲(chǔ)液泡包括封存膜和封存在封存膜中的反應(yīng)試劑。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的分液檢測腔陣列中封裝有固態(tài)試劑。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的加樣口、樣品處理腔和至少兩個(gè)反應(yīng)腔沿流體重力方向依次分布，且所述樣品處理腔和至少兩個(gè)反應(yīng)腔中相鄰的腔體之間通過第一主流道連通；所述分液檢測腔陣列位于流體重力方向上，且所述分液檢測腔陣列通過第二主流道與分液檢測腔陣列相鄰的反應(yīng)腔連通；所述廢液腔位于流體重力方向上，且所述廢液腔通過廢液流道與至少兩個(gè)反應(yīng)腔連通；所述試劑腔通過側(cè)流道與樣品處理腔和反應(yīng)腔連通。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的第一主流道、第二主流道和側(cè)流道流體的進(jìn)口在流體重力方向上高于其流體的出口；所述樣品處理腔、各反應(yīng)腔和廢液腔上所設(shè)流體進(jìn)口在流體重力方向上高于樣腔內(nèi)液位。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的分液檢測腔陣列包括多組陣列分布的分液檢測腔，每組分液檢測腔包括分液腔和檢測腔，多個(gè)分液腔串聯(lián)，與反應(yīng)腔最近的分液腔通過第二主流道與反應(yīng)腔連通，每個(gè)分液腔上連通有檢測腔。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的分液檢測腔陣列包括多組陣列分布的分液檢測腔，每組分液檢測腔包括分液腔和檢測腔，各分液腔通過分支流道與第二主流道連通，且各分支流道與第二主流道之間的夾角角度為90°～180°，每個(gè)分液腔上連通有檢測腔。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的裝置包括加樣口、樣品處理腔、第一反應(yīng)腔、第二反應(yīng)腔、廢液腔和分液檢測腔陣列。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的樣品處理腔連通有兩個(gè)試劑腔，該兩個(gè)試劑腔分別預(yù)封裝有裂解液儲(chǔ)液泡和磁珠儲(chǔ)液泡；第一反應(yīng)腔連通兩個(gè)試劑腔，該兩個(gè)試劑腔分別預(yù)封裝有第一洗滌液儲(chǔ)液泡和第二洗滌液儲(chǔ)液泡；第二反應(yīng)腔連通一個(gè)試劑腔，該試劑腔預(yù)封裝有洗脫液儲(chǔ)液泡；所述分液檢測腔陣列包括五組陣列分布的分液檢測腔，每個(gè)檢測腔中預(yù)封裝有固態(tài)PCR核酸檢測試劑。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的裝置整體為矩形，且矩形裝置的外邊緣有硬質(zhì)邊框。

一種實(shí)施方式中，每個(gè)反應(yīng)腔上連通有一個(gè)廢液腔。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的裝置包括加樣口、樣品處理單元、至少兩個(gè)反應(yīng)單元和分液檢測腔陣列，所述加樣口、樣品處理單元、至少兩個(gè)反應(yīng)單元和分液檢測腔陣列沿流體重力方向依次分布；所述樣品處理單元包括樣品處理腔和試劑腔，所述試劑腔和樣品處理腔聯(lián)通，且所述試劑腔的流體出口和樣品處理腔的流體進(jìn)口沿流體重力方向依次分布，也就是說，在重力作用下，流體可依次經(jīng)試劑腔的流體出口、樣品處理腔的流體進(jìn)口，由試劑腔進(jìn)入樣品處理腔；所述反應(yīng)單元包括廢液腔、反應(yīng)腔和試劑腔，所述試劑腔、反應(yīng)腔和廢液腔依次聯(lián)通，并且所述試劑腔的流體出口、反應(yīng)腔的流體進(jìn)口和廢液腔的流體進(jìn)口沿重力方向依次分布，也就是說，在重力作用下，流體可依次流經(jīng)試劑腔的流體出口、反應(yīng)腔的流體進(jìn)口和廢液腔的流體進(jìn)口；所述加樣口、樣品處理腔、至少兩個(gè)反應(yīng)腔和分液檢測腔依次聯(lián)通。

本發(fā)明的反應(yīng)單元采用模塊化設(shè)計(jì)，多個(gè)反應(yīng)單元可以使用相同的控制機(jī)構(gòu)實(shí)現(xiàn)液體轉(zhuǎn)移和反應(yīng)需求。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的加樣口、樣品處理單元、至少兩個(gè)反應(yīng)單元和分液檢測腔陣列之間呈陣列分布，所述樣品處理單元的樣品處理腔和試劑腔呈陣列分布，所述反應(yīng)單元中的廢液腔、反應(yīng)腔和試劑腔呈陣列分布，所述加樣口、樣品處理腔、至少兩個(gè)反應(yīng)腔和分液檢測腔呈陣列分布。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的樣品處理腔與試劑腔的聯(lián)通流道上設(shè)有隔斷，用于預(yù)封裝樣品處理試劑。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的反應(yīng)腔與試劑腔的聯(lián)通流道上設(shè)有隔斷，用于預(yù)封裝反應(yīng)試劑。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明的樣品處理腔上連通有一個(gè)預(yù)留腔，所述試劑腔的流體出口、樣品處理腔的流體進(jìn)口和預(yù)留腔的流體進(jìn)口沿流體重力方向依次分布。

一種實(shí)施方式中，本發(fā)明裝置整體為矩形，且矩形裝置的兩個(gè)邊上設(shè)有平行齒孔，以便于所述裝置在儀器中的傳輸，同時(shí)保持在傳輸過程中裝置的平展?fàn)顟B(tài)。

本發(fā)明的裝置依靠壓力和重力作用實(shí)現(xiàn)驅(qū)動(dòng)流體流動(dòng)，較易實(shí)現(xiàn)流體的順利進(jìn)入和通過各反應(yīng)腔和檢測腔。同時(shí)裝置采用流體控制方式，使封裝有試劑的腔體與相鄰的腔體之間雖然由流道相連接，但只有在外力作用下才可以實(shí)現(xiàn)兩個(gè)腔體間的流體轉(zhuǎn)移。

一種流體控制實(shí)施方式中，本發(fā)明所述裝置采用的流體控制方式為儲(chǔ)液泡，預(yù)封裝有試劑的儲(chǔ)液泡存于試劑腔內(nèi)，對(duì)試劑腔施加外部壓力，可使儲(chǔ)液泡破裂并釋放液體試劑，反復(fù)擠壓試劑腔可以將液體試劑通過連通的流道轉(zhuǎn)移至相鄰的腔體。儲(chǔ)液泡的材料和制作工藝能夠保證其在試劑腔無任何破損的情況下先發(fā)生破裂，并且在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過程中不受到擠壓作用，不會(huì)發(fā)生試劑泄漏。

一種流體控制實(shí)施方式中，本發(fā)明所述裝置采用的流體控制方式為流道隔斷，在擬封裝試劑的腔體與相鄰腔體連接的流道內(nèi)設(shè)置隔斷，對(duì)試劑腔施加外部壓力，預(yù)封裝的液體試劑可以沖破流道內(nèi)的隔斷，反復(fù)擠壓可以將液體試劑通過連通的流道轉(zhuǎn)移至相鄰的腔體。流道隔斷的材料和制作工藝能夠保證其在試劑腔和流道無任何破損的情況下先發(fā)生破裂，并且在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過程中不受到擠壓作用，不會(huì)發(fā)生試劑泄漏。

本發(fā)明所述裝置可以根據(jù)樣品特性及檢測需求靈活調(diào)整反應(yīng)單元和分液檢測單元的數(shù)量，以適應(yīng)不同的樣品、檢測通量、檢測用途等需求。

一種實(shí)施方式中，反應(yīng)單元的數(shù)量可以根據(jù)流體樣品的特性而增加，以適應(yīng)更多樣品處理步驟的需求。

一種實(shí)施方式中，分液檢測腔陣列包含至少兩個(gè)分液檢測單元，每個(gè)分液檢測單元包含一個(gè)分液腔和至少一個(gè)檢測腔。分液檢測腔陣列所包含的分液檢測單元數(shù)量，可以根據(jù)待檢樣品的檢測項(xiàng)目數(shù)量需求進(jìn)行調(diào)整。每個(gè)分液檢測腔單元所包含的檢測腔數(shù)量可以根據(jù)檢測用途而增加，以適應(yīng)更多檢測需求。

附圖說明

圖1表示本發(fā)明公開內(nèi)容的一個(gè)實(shí)施方案中所使用的說明性的裝置；

圖2表示分液腔結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施方式，此時(shí)主流道與分支流道夾角為90°；

圖3表示分液檢測陣列結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施方式；

圖4表示分液檢測陣列結(jié)構(gòu)的另一種實(shí)施方式；

圖5為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)的一種實(shí)施方式；

圖6為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式之一；

圖7為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式之一；

圖8為本發(fā)明裝置結(jié)構(gòu)的實(shí)施方式之一。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明的用于生物化學(xué)反應(yīng)的流體樣品處理裝置為具有多個(gè)腔體和流道結(jié)構(gòu)的一體化耗材，腔體之間通過流道相互連通。

本發(fā)明的裝置用于生物化學(xué)反應(yīng)的流體樣品可能包括組織、細(xì)胞、蛋白質(zhì)、核酸、碳水化合物、病毒顆粒、細(xì)菌化學(xué)品或生化物質(zhì)等。

在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明裝置適用的樣本可以是直接包含有生物物質(zhì)的液體樣本，如生物體液(血液、唾液、尿液、淋巴液、腦脊液、精液、膽汁等)、組織液、細(xì)胞內(nèi)液等。

在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明的裝置適用的樣本可以是含有生物物質(zhì)的液體溶劑，如試子保存液，微生物培養(yǎng)液，糞便稀釋液，鼻腔、陰道洗滌液、組織研磨液等。

本發(fā)明裝置的材質(zhì)包含至少一種制作材料，包括但不限于聚乙烯、聚碳酸酯、聚酰胺、聚丙烯、聚甲醛、聚苯乙烯、聚甲基丙烯酸酯。本發(fā)明裝置的腔體和流道由至少兩層制作材料密封形成。腔體可設(shè)置成不同形狀，例如圓形、橢圓形、方形或不規(guī)則形狀。連通腔體之間的流道也包括不同形狀，可以是直線型，圓弧形，或不規(guī)則形狀；在某種實(shí)施方式中，流道截面積是可以是漸變的。

在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明裝置整體外觀的一面是平整的，所有腔體和流道都在另外一面形成凸起；腔體和流道也可以兩面都凸起。

在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明的裝置上設(shè)置有硬質(zhì)塑料材料構(gòu)成的邊框，該邊框可以支撐耗材整體豎直放置，并保持展開的正常使用狀態(tài)。

在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明裝置整體為矩形，且矩形裝置的兩個(gè)邊上設(shè)有平行齒孔，以便于所述裝置在儀器中的傳輸，同時(shí)保持在傳輸過程中裝置的平展?fàn)顟B(tài)。

在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明所述裝置部分采用透明材料，以配合傳感器監(jiān)測諸如流體轉(zhuǎn)移、裝置傳輸?shù)葘?shí)時(shí)狀態(tài)或適應(yīng)諸如核酸熒光檢測的光學(xué)掃描需求；部分采用不透光材料以減少諸如核酸熒光檢測過程中的光學(xué)串?dāng)_現(xiàn)象。

在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明裝置中的至少一個(gè)反應(yīng)腔用于流體樣品中檢測目標(biāo)的捕獲、吸附、洗滌、洗脫等提取或純化的處理過程。該處理過程可以通過使用多種試劑實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，樣品處理模塊各單元試劑腔內(nèi)預(yù)封裝的試劑包括：用于裂解細(xì)胞/組織、釋放細(xì)胞內(nèi)部物質(zhì)的裂解液，用于去除細(xì)胞內(nèi)如蛋白質(zhì)、糖類等非目標(biāo)核酸物質(zhì)的洗滌液，用于溶解純化后的目標(biāo)核酸的洗脫液等。該處理過程可以使用至少一種微粒來實(shí)現(xiàn)。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，可使用磁珠實(shí)現(xiàn)不同的作用，如細(xì)胞捕獲、蛋白吸附、或核酸的提取或純化。

本發(fā)明的裝置還包括至少一個(gè)液體試劑預(yù)封裝在塑料泡中形成的液泡，液泡儲(chǔ)存于試劑腔內(nèi)，受擠壓后破裂，反復(fù)擠壓可以將試劑排出試劑腔；該流體裝置分液檢測腔陣列中的檢測腔預(yù)封裝有固態(tài)試劑。

本發(fā)明的儲(chǔ)液泡由至少一種塑料材料制成，包括聚乙烯，低密度聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯等。液泡由至少兩層塑料材料密封形成，包括多種形狀，例如半球形、橢球形、液滴形、圓柱形、橢圓柱形或不規(guī)則形。

本發(fā)明的儲(chǔ)液泡儲(chǔ)存于試劑腔內(nèi)，可以在液體試劑的保存條件下和有效期內(nèi)的正常保存，液泡在儲(chǔ)存、運(yùn)輸過程中不受到擠壓作用，不會(huì)發(fā)生試劑泄漏。

在使用本發(fā)明的裝置時(shí)，通過擠壓試劑腔可以使儲(chǔ)液泡破裂并釋放液體試劑，同時(shí)儲(chǔ)液泡的材料和制作工藝保證在試劑腔無任何損失的情況下先發(fā)生破裂。反復(fù)擠壓試劑腔可以將液體試劑通過連通的流道排出試劑腔。

本發(fā)明的裝置在使用時(shí)豎直放置，各個(gè)流道可以在外力按壓的作用下實(shí)現(xiàn)導(dǎo)通和閉合；流體樣品在擠壓和重力作用下可從豎直方向上位置高的腔向位置低的腔單向流動(dòng)。

本發(fā)明的裝置豎直放置時(shí)，各個(gè)腔體在重力方向上有高有低，所有的流體樣品流動(dòng)都是由重力方向上位置高的腔體向位置低的腔體單向流動(dòng)。配合不同流道的導(dǎo)通和閉合，流體收到擠壓實(shí)現(xiàn)其在腔體間的轉(zhuǎn)移，同時(shí)由于重力作用和從高到低的單向流動(dòng)方向減小液體殘留。

在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明裝置兩個(gè)腔體間流道中流體是單向流動(dòng)的，液體流出的腔體的流道出口在其下部，液體流入的腔體的流道入口在其上部。

在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明裝置的流道可以通過各種方式實(shí)施對(duì)流道的外力按壓實(shí)現(xiàn)流道的導(dǎo)通和閉合，例如機(jī)械推桿按壓，機(jī)械滾輪按壓，或者夾子等可以實(shí)現(xiàn)流道密封制動(dòng)的結(jié)構(gòu)。

在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明裝置的腔體可以通過各種方式實(shí)施對(duì)腔體的外力擠壓實(shí)現(xiàn)流體在腔體間的轉(zhuǎn)移，例如機(jī)械推桿按壓，機(jī)械滾輪按壓等。

在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明裝置的流道按壓結(jié)構(gòu)可以一次控制一個(gè)流道的導(dǎo)通和閉合，也可以組合起來一次控制多個(gè)流道的同時(shí)導(dǎo)通和閉合。在某些實(shí)施方案中，流道的按壓結(jié)構(gòu)盡量靠近腔體的接口，減小流道中的流體殘留。

在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明所述裝置采用的流體控制方式為流道隔斷，在擬封裝試劑的腔體與相鄰的腔體連接的流道內(nèi)設(shè)置隔斷，對(duì)試劑腔施加外部壓力，預(yù)封裝的液體試劑可以沖破流道內(nèi)的隔斷，反復(fù)擠壓可以將液體試劑通過連通的流道轉(zhuǎn)移至相鄰的腔體。

在某些實(shí)施方式中，本發(fā)明裝置內(nèi)部的大部分空氣被抽出，各個(gè)腔體和流道都發(fā)生收縮。包含液泡的試劑腔和預(yù)封裝固態(tài)試劑的反應(yīng)腔由于腔體收縮將包緊液泡和固態(tài)試劑。當(dāng)流體樣品和液泡中的液體試劑被擠壓到另一個(gè)反應(yīng)腔時(shí)，反應(yīng)腔收縮的側(cè)壁可以張開并容納流體樣品和液體試劑，被擠壓的反應(yīng)腔或試劑腔側(cè)壁則收縮，使得殘留的流體很少。

在某些實(shí)施方式中，流體樣品在反應(yīng)腔中反應(yīng)時(shí)，拍打該反應(yīng)腔可加快反應(yīng)時(shí)間；流體樣品在反應(yīng)腔中反應(yīng)后，對(duì)該反應(yīng)腔加壓可將流體壓出該反應(yīng)腔。

在某些實(shí)施方式中，對(duì)試劑腔的擠壓包括多種方式，例如在混勻時(shí)采用可調(diào)幅度的脈沖式擠壓、排除腔體中流體中氣泡時(shí)采用輕輕拍打的擠壓。

本發(fā)明裝置使用時(shí)，通過控制一體化耗材腔體間不同流道的導(dǎo)通和閉合狀態(tài)，通過擠壓和重力作用可以對(duì)流體進(jìn)行多種處理，實(shí)現(xiàn)流體轉(zhuǎn)移，混勻，分液等生物化學(xué)反應(yīng)所需功能。

在某些實(shí)施方式中，通過流體轉(zhuǎn)移、混勻等處理步驟，在外加磁場的作用下，可以實(shí)現(xiàn)細(xì)胞裂解、磁珠與核酸的吸附、磁珠的洗滌、核酸的洗脫等核酸提取和純化功能。

在某些實(shí)施方式中，通過分液、混勻等處理步驟，可以實(shí)現(xiàn)模板分液、PCR體系建立等功能。

在某些實(shí)施方式中，在外部熱循環(huán)和光學(xué)檢測裝置的作用下，可以在一些反應(yīng)腔中實(shí)現(xiàn)核酸PCR擴(kuò)增、實(shí)時(shí)熒光檢測等檢測功能。

在一個(gè)具體實(shí)施方式中，該裝置使用前將所有流道封閉，通過加樣口加入流體樣品后將加樣口密封；通過對(duì)一體化耗材外加流道按壓開關(guān)控制結(jié)構(gòu)、腔體擠壓結(jié)構(gòu)、磁場吸附裝置、熱循環(huán)裝置和光學(xué)檢測裝置等，可以實(shí)現(xiàn)從樣品進(jìn)到結(jié)果出的封閉式、全自動(dòng)的核酸提取、PCR擴(kuò)增和檢測功能。

在某些實(shí)施方式中，不同的檢測用途可以通過檢測模塊中預(yù)封裝的不同試劑實(shí)現(xiàn)，試劑可以為液體或固體。

在某些實(shí)施方式中，多種檢測單元可以組合使用以實(shí)現(xiàn)多種檢測用途。在一個(gè)具體實(shí)施方案中，第一個(gè)檢測單元的檢測腔內(nèi)預(yù)封裝有PCR試劑，第二個(gè)檢測單元的檢測腔內(nèi)預(yù)封裝有核酸雜交試劑。在外部熱循環(huán)和光學(xué)檢測裝置的作用下，從樣本處理模塊中得到的核酸樣本在第一個(gè)檢測單元中進(jìn)行擴(kuò)增反應(yīng)，擴(kuò)增后的核酸樣品在第二個(gè)檢測單元進(jìn)行進(jìn)一步的雜交檢測。在另一個(gè)具體實(shí)施方案中，第一個(gè)檢測單元的檢測腔內(nèi)預(yù)封裝有PCR試劑，第二個(gè)檢測單元的檢測腔內(nèi)預(yù)封裝有核酸測序試劑。在外部熱循環(huán)和光學(xué)檢測裝置的作用下，從樣本處理模塊中得到的核酸樣本在第一個(gè)檢測單元中進(jìn)行擴(kuò)增反應(yīng)，擴(kuò)增后的核酸樣品在第二個(gè)檢測單元進(jìn)行進(jìn)一步的測序檢測。

以下是發(fā)明人提供的具體實(shí)施例，以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案作進(jìn)一步解釋說明。

實(shí)施例1：

如圖1所示的流體處理裝置，用于處理流體樣品，進(jìn)行核酸樣品處理、提取純化、擴(kuò)增，以及熒光PCR檢測，可完成對(duì)樣品中多種核酸目標(biāo)的定性檢測。

該實(shí)施例的裝置包括一個(gè)用于加入流體樣品的加樣口1和用于流體樣品裂解以及核酸吸附的樣品處理腔3，加樣口1和樣品處理腔3通過流道2連通；流道2的出口在流體重力方向上高于樣品處理腔3的液位，流體樣品加入加樣口1后經(jīng)流道2到達(dá)樣品處理腔3。

樣品處理腔3用于完成流體樣品裂解以及核酸吸附，第一試劑腔4中預(yù)封裝有裂解液儲(chǔ)液泡，第一試劑腔4通過流道5和樣品處理腔3連通，流道5的出口在流體重力方向上高于樣品處理腔3的液位，第一試劑腔4受壓后儲(chǔ)液泡破裂從而將裂解液擠出液泡，進(jìn)而壓出第一試劑腔4經(jīng)流道5進(jìn)入樣品處理腔3。

第二試劑腔6中預(yù)封裝有磁珠懸液儲(chǔ)液泡，第二試劑腔6通過流道7和樣品處理腔3連通，流道7的出口在流體重力方向上高于樣品處理腔3的液位，第二試劑腔6受壓后儲(chǔ)液泡破裂從而將磁珠懸液壓出液泡，進(jìn)而壓出第二試劑腔6經(jīng)流道7進(jìn)入樣品處理腔3。裂解液、磁珠保存液和流體樣品混合后，使用外力拍打樣品處理腔3進(jìn)行裂解，樣品裂解后，磁珠吸附樣品核酸。

第一反應(yīng)腔9實(shí)現(xiàn)樣品核酸與磁珠復(fù)合體洗滌功能，第一反應(yīng)腔9通過流道8和樣品處理腔3連通，流道8的進(jìn)口在流體重力方向上高于樣品處理腔3的液位，流道8的出口在流體重力方向上高于第一反應(yīng)腔9的液位，樣品處理腔3受壓后使裂解反應(yīng)后的混合液經(jīng)流道8進(jìn)入第一反應(yīng)腔9。

第一反應(yīng)腔9通過流道15和廢液腔14連通，流道15的進(jìn)口在流體重力方向上高于第一反應(yīng)腔9的液位，流道15的出口在流體重力方向上高于廢液腔14的液位，通過裝置外部的磁鐵吸附固定附著有核酸的磁珠，并對(duì)第一反應(yīng)腔9加壓使混合液經(jīng)流道15進(jìn)入廢液腔14。

第三試劑腔10中預(yù)封裝有用于洗滌樣品中除核酸以外，如蛋白質(zhì)、多糖等雜質(zhì)的第一洗滌液儲(chǔ)液泡，第三試劑腔10通過流道11和第一反應(yīng)腔9連通，流道11的出口在流體重力方向上高于第一反應(yīng)腔9的液位，第三試劑腔10受壓后使液泡破裂從而將第一洗滌液壓出液泡，進(jìn)而壓出第三試劑腔10經(jīng)流道11進(jìn)入第二反應(yīng)腔9，外部磁鐵釋放在第一反應(yīng)腔9中的磁珠，拍打第一反應(yīng)腔9使第一洗滌液對(duì)附著有核酸的磁珠進(jìn)行洗滌，洗滌后磁鐵吸附磁珠，對(duì)第一反應(yīng)腔9加壓使第一洗滌液經(jīng)流道15進(jìn)入廢液腔14。

第四試劑腔12中預(yù)封裝有用于洗滌樣品中除核酸以外，如蛋白質(zhì)、多糖等雜質(zhì)的第二洗滌液儲(chǔ)液泡，第四試劑腔12通過流道13和第一反應(yīng)腔9連通，流道12的出口在流體重力方向上高于第一反應(yīng)腔9的液位，第四試劑腔12受壓后使液泡破裂從而將第二洗滌液壓出液泡，進(jìn)而壓出第四試劑腔12經(jīng)流道13進(jìn)入第一反應(yīng)腔9，外部磁鐵釋放磁珠，拍打第二反應(yīng)腔9使第一洗滌液對(duì)附著有核酸的磁珠進(jìn)行洗滌。

第二反應(yīng)腔16實(shí)現(xiàn)樣品核酸與磁珠復(fù)合體洗滌液二的轉(zhuǎn)移和樣品核酸的洗脫功能，第二反應(yīng)腔16通過流道17和第一反應(yīng)腔9連通，流道17的進(jìn)口在流體重力方向上高于第一反應(yīng)腔9的液位，流道17的出口在流體重力方向上高于第二反應(yīng)腔16的液位，對(duì)第一反應(yīng)腔9加壓使第二洗滌液和附著有核酸的磁珠經(jīng)流道17進(jìn)入第二反應(yīng)腔16。

廢液腔14通過流道18和第二反應(yīng)腔16連通，流道18的進(jìn)口在流體重力方向上高于第二反應(yīng)腔16的液位，流道18的出口在流體重力方向上高于廢液腔14的液位，通過裝置外部磁鐵吸附固定附著有核酸的磁珠，對(duì)第二反應(yīng)腔16加壓使洗滌液二經(jīng)流道18進(jìn)入廢液腔14。

第五試劑腔19中預(yù)封裝有用于洗脫磁珠復(fù)合體上樣品核酸的洗脫液儲(chǔ)液泡，第五試劑腔19通過流道20和第二反應(yīng)腔16連通，流道11的出口在流體重力方向上高于第二反應(yīng)腔16的液位，第五試劑腔19受壓后使液泡破裂從而將洗脫液壓出液泡，進(jìn)而壓出第五試劑腔19經(jīng)流道20進(jìn)入第二反應(yīng)腔16，外部磁鐵釋放在第二反應(yīng)腔16中的磁珠，拍打第二反應(yīng)腔16使洗脫液對(duì)附著有核酸的磁珠進(jìn)行洗脫，洗脫后樣品核酸和磁珠分離，利用裝置外部的磁鐵吸附固定磁珠。

分液檢測腔陣列用于實(shí)現(xiàn)核酸提取產(chǎn)物分液與檢測。分液檢測腔陣列通過主流道22與第二反應(yīng)腔16中連通，主流道22的進(jìn)口在重力方向上高于第二反應(yīng)腔16中的液位，主流道22與側(cè)流道的夾角θ為120°，對(duì)第二反應(yīng)腔16中加壓使核酸洗脫液即核酸提取產(chǎn)物經(jīng)主流道22進(jìn)入分液腔21以進(jìn)行分液。

該實(shí)施例的裝置外邊緣設(shè)置硬質(zhì)塑料材料構(gòu)成的邊框26，該邊框可以支撐耗材整體豎直放置，并保持展開的正常使用狀態(tài)。

實(shí)施例2：

該實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處，如圖2所示，主流道22與各側(cè)流道25夾角θ等于90度，流道22的進(jìn)口與第二反應(yīng)腔16連通，流道22的出口為側(cè)流道25的進(jìn)口，側(cè)流道25的出口與分液腔21連通。在該實(shí)施方式中，對(duì)第二反應(yīng)腔16連通加壓使含有核酸的洗脫液經(jīng)流道22、側(cè)流道25進(jìn)入分液腔21以進(jìn)行分液。

實(shí)施例3：

該實(shí)施例與實(shí)施例1不同之處在于，如圖3所示，分液檢測腔陣列中的分液腔21分布在主流道22上。在該實(shí)施方式中，分液腔陣列通過主流道22和第二反應(yīng)腔16連通，對(duì)第二反應(yīng)腔16加壓使核酸洗脫液經(jīng)主流道22進(jìn)入分液腔陣列以進(jìn)行分液。

各檢測腔23預(yù)封裝有用于核酸擴(kuò)增、熒光檢測的PCR固態(tài)試劑，在外部熱循環(huán)和光學(xué)檢測裝置的配合作用下，用于實(shí)現(xiàn)PCR反應(yīng)體系建立、核酸擴(kuò)增、熒光檢測等功能。各檢測腔23通過流道陣列24和分液腔陣列21連通，對(duì)分液腔陣列加壓使核酸洗脫液經(jīng)流道陣列24進(jìn)入各檢測腔23與PCR固態(tài)試劑混合，以進(jìn)行進(jìn)一步的核酸擴(kuò)增。

實(shí)施例4：

該實(shí)施例與實(shí)施例3不同之處在于，如圖3所示，分液檢測腔陣列的另一端可以是一個(gè)用于輔助分液的腔體28，確保分液均勻。

實(shí)施例5：

該實(shí)施例與實(shí)施例3不同之處在于，如圖4所示，分液檢測腔陣列的另一端通過一個(gè)回流流道27與上述第二反應(yīng)腔16連通，以減少流體分液過程中產(chǎn)生氣泡。

實(shí)施例6：

如圖5所示，該實(shí)施例的用于生物化學(xué)反應(yīng)的流體處理裝置，用于進(jìn)行流體樣品處理、核酸提取純化、擴(kuò)增，以及熒光PCR檢測，可完成對(duì)樣品中多種核酸目標(biāo)的定性、定量檢測。

該實(shí)施例的裝置包括用于加入流體樣品的加樣模塊6-1、用于處理樣品的樣品處理模塊6-2和分液檢測腔陣列，其中：樣本處理模塊6-2由一個(gè)樣本處理單元6-8和兩個(gè)反應(yīng)單元6-16、6-24構(gòu)成；分液檢測腔陣列由用于分配樣品的分液模塊6-3和用于樣品檢測的檢測模塊6-4構(gòu)成。

該示例性實(shí)施例的裝置的加樣模塊6-1由加樣瓶6-5和加樣口6-6構(gòu)成，加樣瓶6-5的流體出口嵌入在加樣口6-6內(nèi)，加樣口6-6與第一主流道6-7連通，加樣瓶6-5中的流體樣品經(jīng)過加樣口6-6流入第一主流道6-7，并進(jìn)入樣本處理模塊6-2，第一主流道6-7的進(jìn)口在重力方向上高于其出口。

樣本處理單元6-8用于流體樣品裂解以及核酸吸附功能，由試劑腔6-9、樣品處理腔6-12和預(yù)留腔6-13構(gòu)成，且三個(gè)腔體沿流體流動(dòng)方向由高至低依次連接；試劑腔6-9與樣品處理腔6-12通過側(cè)流道6-11連接，側(cè)流道6-11連接內(nèi)設(shè)有隔斷6-10，并且側(cè)流道6-11的進(jìn)口在重力方向上高于其出口；樣品處理腔6-12與預(yù)留腔6-13通過側(cè)流道6-14連通，側(cè)流道6-14的進(jìn)口在重力方向上高于其出口；試劑腔6-9預(yù)封裝有裂解液和磁珠，在外力作用下試劑沖破隔斷6-10，經(jīng)側(cè)流道6-11進(jìn)入樣品處理腔6-12，與經(jīng)第一主流道6-7進(jìn)入樣品處理腔6-12的流體樣品混合；使用外力拍打樣品處理腔6-12進(jìn)行樣品裂解，并使磁珠吸附樣品細(xì)胞裂解后釋放的核酸。對(duì)樣品處理腔6-12施加外部壓力使裂解反應(yīng)后的混合液經(jīng)流道6-15進(jìn)入反應(yīng)單元6-16，流道6-15的進(jìn)口在重力方向上高于其出口。

反應(yīng)單元6-16用于實(shí)現(xiàn)樣品核酸與磁珠復(fù)合體的洗滌功能，由試劑腔6-17、反應(yīng)腔6-20和廢液腔6-21構(gòu)成，且三個(gè)腔體沿流體流動(dòng)方向由高至低依次連接；試劑腔6-17與反應(yīng)腔6-20通過側(cè)流道6-19連接，側(cè)流道6-19連接內(nèi)設(shè)有隔斷6-18，并且側(cè)流道6-19的進(jìn)口在重力方向上高于其出口；反應(yīng)腔6-20與廢液腔6-21通過側(cè)流道6-22連通，側(cè)流道6-22的進(jìn)口在重力方向上高于其出口；裂解反應(yīng)后的混合液經(jīng)流道6-15進(jìn)入反應(yīng)腔6-20，通過裝置外部的磁鐵吸附固定反應(yīng)腔6-20內(nèi)附著有核酸的磁珠，并對(duì)反應(yīng)腔6-20加壓使混合液經(jīng)流道6-22進(jìn)入廢液腔6-21；試劑腔6-17預(yù)封裝有用于洗滌樣品中除核酸以外，如蛋白質(zhì)、多糖等雜質(zhì)的洗滌液，在外力作用下洗滌液沖破隔斷6-18，經(jīng)側(cè)流道6-19進(jìn)入反應(yīng)腔6-20，外部磁鐵釋放在反應(yīng)腔6-20內(nèi)附著有核酸的磁珠，使用外力拍打反應(yīng)腔6-20使洗滌液對(duì)附著有核酸的磁珠進(jìn)行洗滌，對(duì)反應(yīng)腔6-20施加外部壓力使洗滌后的混合液經(jīng)流道6-23進(jìn)入反應(yīng)單元6-24，流道6-23的進(jìn)口在重力方向上高于其出口。

反應(yīng)單元6-24用于實(shí)現(xiàn)樣品核酸的洗脫功能，由試劑腔6-25、反應(yīng)腔6-28和廢液腔6-29構(gòu)成，且三個(gè)腔體沿流體流動(dòng)方向由高至低依次連接。試劑腔6-25與反應(yīng)腔6-28通過側(cè)流道6-27連接，側(cè)流道6-27連接內(nèi)設(shè)有隔斷6-26，并且側(cè)流道6-27的進(jìn)口在重力方向上高于其出口；反應(yīng)腔6-28與廢液腔6-29通過側(cè)流道6-30連通，側(cè)流道6-30的進(jìn)口在重力方向上高于其出口。洗滌后的混合液經(jīng)流道6-23進(jìn)入反應(yīng)腔6-28，通過裝置外部的磁鐵吸附固定反應(yīng)腔6-28內(nèi)附著有核酸的磁珠，并對(duì)反應(yīng)腔6-28加壓使混合液經(jīng)流道6-30進(jìn)入廢液腔6-29。試劑腔6-25預(yù)封裝有用于洗脫磁珠復(fù)合體上樣品核酸的洗脫液，在外力作用下洗脫液沖破隔斷6-26經(jīng)側(cè)流道6-27進(jìn)入反應(yīng)腔6-28，外部磁鐵釋放在反應(yīng)腔6-28內(nèi)附著有核酸的磁珠，使用外力拍打反應(yīng)腔6-28使洗脫液對(duì)附著有核酸的磁珠進(jìn)行洗脫，洗脫后樣品核酸和磁珠分離，利用裝置外部的磁鐵再次吸附固定磁珠。對(duì)反應(yīng)腔6-28施加外部壓力使核酸洗脫液即核酸提取產(chǎn)物經(jīng)第三主流道6-31進(jìn)入分液模塊6-3進(jìn)行分液，第三主流道6-31的進(jìn)口在重力方向上高于其出口。

該示例性實(shí)施例的裝置的分液模塊6-3由五個(gè)呈陣列分布的，且形狀、大小相同的分液腔6-33、五個(gè)分液輔助腔6-32a和一個(gè)分液輔助腔6-32b構(gòu)成。五個(gè)分液輔助腔6-32a位于第三主流道6-31上，用于減少分液過程中產(chǎn)生的氣泡。每個(gè)分液輔助腔6-32a與每個(gè)分液腔6-34之間由分支流道6-33連通，各分支流道與第三主流道之間的夾角角度為90度。反應(yīng)腔6-28內(nèi)的核酸提取產(chǎn)物經(jīng)第三主流道6-31上的各分液輔助腔6-32a進(jìn)入各個(gè)分液腔6-34進(jìn)行分液，分液輔助腔6-32a能夠減少分液過程中產(chǎn)生的氣泡。分液輔助腔6-32b位于第三主流道6-31末端，用于減少分液過程中產(chǎn)生的溢流現(xiàn)象，并容納分液過程中產(chǎn)生的氣泡，輔助分液過程。每個(gè)分液腔6-34與每個(gè)檢測腔6-36由分支流道6-35連通，對(duì)分液腔6-34施加外部壓力使分液后的核酸提取產(chǎn)物經(jīng)分支流道6-35進(jìn)入檢測模塊6-4進(jìn)行檢測，分支流道6-35的進(jìn)口在重力方向上高于其出口。

該示例性實(shí)施例的裝置的檢測模塊6-4由一個(gè)檢測單元構(gòu)成，該檢測單元包括五個(gè)大小、形狀相同且呈陣列分布的檢測腔6-36，檢測腔6-36中預(yù)封裝有用于核酸擴(kuò)增、熒光檢測的PCR固態(tài)試劑。對(duì)分液腔6-34施加外部壓力使分液后的核酸提取產(chǎn)物經(jīng)分支流道6-35進(jìn)入檢測腔6-36，使用外力拍打檢測腔6-36使PCR固態(tài)試劑與液體核酸提取產(chǎn)物充分溶解以建立PCR反應(yīng)體系，檢測腔6-36內(nèi)的該P(yáng)CR反應(yīng)體系在外部熱循環(huán)和光學(xué)檢測裝置的配合作用下，能夠?qū)崿F(xiàn)進(jìn)一步的PCR核酸擴(kuò)增、熒光檢測等功能。

該示例性實(shí)施例的裝置整體為矩形，且矩形裝置的兩個(gè)邊上設(shè)有平行齒孔6-37，以便于所述裝置在儀器中的傳輸，同時(shí)保持在傳輸過程中裝置的平展?fàn)顟B(tài)。

圖6所示，實(shí)施例6所示的裝置結(jié)構(gòu)中樣品處理模塊所包含的單元數(shù)量可根據(jù)樣本特性及處理步驟進(jìn)行調(diào)節(jié)；分液模塊的分液腔數(shù)量可根據(jù)檢測數(shù)量進(jìn)行調(diào)節(jié)；檢測模塊所包含的檢測單元和檢測腔數(shù)量可根據(jù)檢測目的及檢測數(shù)量調(diào)節(jié)。

實(shí)施例7：

如圖7所示，該實(shí)施例與實(shí)施列6裝置所采用隔斷的流體控制方式不同的是，該實(shí)施例的裝置采用儲(chǔ)液泡流體控制方式，各試劑腔中預(yù)封裝有試劑的儲(chǔ)液泡存于試劑腔內(nèi)。

實(shí)施例8：

圖8表示本發(fā)明裝置的一個(gè)實(shí)施方案，此時(shí)檢測模塊部分采用透明材料、部分采用不透光材料，以適應(yīng)核酸熒光檢測的光學(xué)掃描需求，并減少光學(xué)串?dāng)_現(xiàn)象。

顯然，本發(fā)明的上述實(shí)施例僅僅是為清楚地說明本發(fā)明所作的舉例，而并非是對(duì)本發(fā)明的實(shí)施方式的限定。對(duì)于所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員來說，在上述說明的基礎(chǔ)上還可以做出其它不同形式的變化或變動(dòng)。這里無需也無法對(duì)所有的實(shí)施方式予以窮舉。而這些屬于本發(fā)明的精神所引伸出的顯而易見的變化或變動(dòng)仍處于本發(fā)明的保護(hù)范圍之中。