专利摘要

本发明公开了一种生物反应芯片和生物反应设备，生物反应芯片包括：设置有反应结构和通气结构的芯片主体，以及密封体；其中，反应结构包括：加液口，与加液口连通的反应液存储腔，加样口，与加样口连通的预扩增腔，能够与反应液存储腔和预扩增腔连通的预混腔，能够与预混腔连通的分配通道，至少两个均与分配通道连通的反应单元；通气结构与反应结构连通以使反应结构自通气；密封体能够密封反应结构和通气结构。上述生物反应芯片在满足多指标检测需求的同时提高了检测灵敏度。

权利要求

1.一种生物反应芯片，其特征在于，包括：设置有反应结构和通气结构的芯片主体（200），以及密封体；

其中，所述反应结构包括：加液口（213a），与所述加液口（213a）连通的反应液存储腔（202a），加样口（213b），与所述加样口（213b）连通的预扩增腔（211），能够与所述反应液存储腔（202a）和所述预扩增腔（211）连通的预混腔（205），能够与所述预混腔（205）连通的分配通道（206），至少两个均与所述分配通道（206）连通的反应单元；

所述通气结构与所述反应结构连通以使所述反应结构自通气；

所述密封体能够密封所述反应结构和所述通气结构；

自所述加液口（213a）加入的反应液能够依次进入所述反应液存储腔（202a）和所述预混腔（205），自所述加样口（213b）加入的样本能够进入所述预扩增腔（211）进行预扩增反应且形成预扩增液，所述预扩增液能够自所述预扩增腔（211）进入所述预混腔（205），进入所述预混腔（205）内的所述反应液和所述预扩增液混合后能够经所述分配通道（206）到达每个所述反应单元内。

2.根据权利要求1所述的生物反应芯片，其特征在于，所述预扩增腔（211）通过第一通道（209b）与所述预混腔（205）连通，且通过调整所述第一通道（209b）在所述预扩增腔（211）上的位置调整所述预扩增腔（211）内的预扩增液转移到所述预混腔（205）的体积；

其中，所述第一通道（209b）与所述预扩增腔（211）的连通位置位于所述预扩增腔（211）的外端和内端之间；

所述预扩增腔（211）的外端为所述预扩增腔（211）远离所述生物反应芯片的离心中心（A）的一端，所述预扩增腔（211）的内端为所述预扩增腔（211）靠近所述生物反应芯片的离心中心（A）的一端。

3.根据权利要求1所述的生物反应芯片，其特征在于，所述反应液存储腔（202a）通过第二通道（209a）与所述预混腔（205）连通，且所述第二通道（209a）与所述反应液存储腔（202a）的连通位置位于所述反应液存储腔（202a）的外端，其中，所述反应液存储腔（202a）的外端为所述反应液存储腔（202a）远离所述生物反应芯片的离心中心（A）的一端。

4.根据权利要求1所述的生物反应芯片，其特征在于，所述预扩增腔（211）通过第一通道（209b）与所述预混腔（205）连通，所述反应液存储腔（202a）通过第二通道（209a）与所述预混腔（205）连通，所述预混腔（205）通过第三通道（209c）与所述分配通道（206）连通；

其中，所述第一通道（209b）内设置有第一界面阀（212a），和/或所述第二通道（209a）内设置有第二界面阀（212c），和/或所述第三通道（209c）内设置有第三界面阀（212e）。

5.根据权利要求1所述的生物反应芯片，其特征在于，所述反应单元包括：扩增腔（218），以及能够与所述扩增腔（218）连通的检测腔（219）；其中，所述扩增腔（218）与所述检测腔（219）一一对应。

6.根据权利要求5所述的生物反应芯片，其特征在于，

所述通气结构包括：通气孔（214），连通所述通气孔（214）和所述预混腔（205）的第一通气通道（210f），以及连通所述预混腔（205）和所述分配通道（206）的第二通气通道（210g）；

其中，所述预混腔（205）通过第三通道（209c）与所述分配通道（206）连通，所述检测腔（219）通过第四通道（209e）与所述扩增腔（218）连通，所述第二通气通道（210g）和所述第三通道（209c）分别与所述分配通道（206）的两端连通。

7.根据权利要求6所述的生物反应芯片，其特征在于，所述第二通气通道（210g）内设置有第一通气界面阀（212d），所述第四通道（209e）内设置有第四界面阀（212i）。

8.根据权利要求1所述的生物反应芯片，其特征在于，所述反应单元仅包括一个反应腔（208）。

9.根据权利要求1所述的生物反应芯片，其特征在于，所述反应结构还包括：第一缓冲腔（203），通过连通通道与所述第一缓冲腔（203）连通的第二缓冲腔（204），以及样本存储腔（202b）；

其中，所述第一缓冲腔（203）能够与所述反应液存储腔（202a）连通，所述第二缓冲腔（204）能够与所述预混腔（205）连通，所述第二缓冲腔（204）的腔体大于所述第一缓冲腔（203）的腔体，所述第二缓冲腔（204）的流通截面大于所述第一缓冲腔（203）的流通截面，且所述第一缓冲腔（203）的流通截面大于所述连通通道的流通截面；

所述样本存储腔（202b）与所述加样口（213b）连通，所述样本存储腔（202b）能够与所述预扩增腔（211）连通。

10.根据权利要求9所述的生物反应芯片，其特征在于，所述通气结构包括：通气孔（214），连通所述通气孔（214）、所述预扩增腔（211）和所述分配通道（206）的第三通气通道（210a），连通所述第一缓冲腔（203）、所述预扩增腔（211）和所述预混腔（205）的第四通气通道（210b），连通所述第一缓冲腔（203）和所述分配通道（206）的第五通气通道（210c）；

其中，所述第五通气通道（210c）和所述第三通气通道（210a）分别位于所述分配通道（206）的两端。

11.根据权利要求10所述的生物反应芯片，其特征在于，所述第三通气通道（210a）靠近所述分配通道（206）的一端设置有第二通气界面阀（212f），和/或所述第四通气通道（210b）靠近所述预混腔（205）的一端设置有第三通气界面阀（212b）。

12.根据权利要求1所述的生物反应芯片，其特征在于，所述反应结构还包括第三缓冲腔（217），所述预混腔（205）能够通过所述第三缓冲腔（217）与所述分配通道（206）连通。

13.根据权利要求12所述的生物反应芯片，其特征在于，

所述预混腔（205）通过第五通道（209d）与所述第三缓冲腔（217）连通，所述第三缓冲腔（217）通过第六通道（220）与所述分配通道（206）连通；

所述通气结构包括：通气孔（214），连通所述通气孔（214）、所述预混腔（205）和所述第五通道（209d）的第六通气通道（210d），连通所述第三缓冲腔（217）和所述分配通道（206）的第七通气通道（210e）；

其中，所述第六通道（220）和所述第七通气通道（210e）分别位于所述分配通道（206）的两端。

14.根据权利要求13所述的生物反应芯片，其特征在于，所述第六通气通道（210d）内设置有第四通气界面阀（212g），和/或所述第五通道（209d）内设置有第五界面阀（212h）；

所述第五通道（209d）的内端较所述预混腔（205）的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心（A），或所述预混腔（205）的内端较所述第五通道（209d）的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心（A）；

其中，所述第五通道（209d）的内端为所述第五通道（209d）靠近所述生物反应芯片的离心中心（A）的部分，所述预混腔（205）的内端为所述预混腔（205）靠近所述生物反应芯片的离心中心（A）的一端。

15.根据权利要求1所述的生物反应芯片，其特征在于，

所述预扩增腔（211）通过第一通道（209b）与所述预混腔（205）连通，所述第一通道（209b）的内端较所述预扩增腔（211）的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心（A），或所述预扩增腔（211）的内端较所述第一通道（209b）的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心（A）；

所述反应液存储腔（202a）通过第二通道（209a）与所述预混腔（205）连通，所述第二通道（209a）的内端较所述预扩增腔（211）的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心（A），或所述预扩增腔（211）的内端较所述第二通道（209a）的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心（A）；

所述预混腔（205）通过第三通道（209c）与所述分配通道（206）连通，所述第三通道（209c）的内端较所述预混腔（205）的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心（A），或所述预混腔（205）的内端较所述第三通道（209c）的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心（A）；

其中，所述第一通道（209b）的内端为所述第一通道（209b）靠近所述生物反应芯片的离心中心（A）的部分，所述第二通道（209a）的内端为所述第二通道（209a）靠近所述生物反应芯片的离心中心（A）的部分，所述第三通道（209c）的内端为所述第三通道（209c）靠近所述生物反应芯片的离心中心（A）的部分，所述预扩增腔（211）的内端为所述预扩增腔（211）靠近所述生物反应芯片的离心中心（A）的一端；所述预混腔（205）的内端为所述预混腔（205）靠近所述生物反应芯片的离心中心（A）的一端。

16.根据权利要求1所述的生物反应芯片，其特征在于，所述芯片主体（200）设置有用于与承载部件（400）可拆卸地固定连接的固定结构（215），和/或所述芯片主体（200）设置有用于与承载部件（400）定位配合的定位结构（216）。

17.根据权利要求1-16中任一项所述的生物反应芯片，其特征在于，

所述通气结构包括通气孔（214）和通气通道；

所述加液口（213a）、所述加样口（213b）和所述通气孔（214）均开设在所述芯片主体（200）的一侧，所述反应结构中除所述加液口（213a）和所述加样口（213b）以外的其他结构以及所述通气通道均开设在所述芯片主体（200）的另一侧；

所述密封体包括第一密封体（100）和第二密封体（300），所述第一密封体（100）密封所述反应结构中除所述加液口（213a）和所述加样口（213b）以外的其他结构以及所述通气通道，所述第二密封体（300）密封所述加液口（213a）、所述加样口（213b）和所述通气孔（214）。

18.根据权利要求17所述的生物反应芯片，其特征在于，

所述第一密封体（100）为盖板或密封胶体，所述第二密封体（300）为盖板或密封胶体；

所述第一密封体（100）和所述芯片主体（200）中，至少一者为透光体或具有透光体，所述透光体能够使所述反应单元被检测到。

19.一种生物反应设备，包括：承载部件（400），能够固定在所述承载部件（400）上的生物反应芯片；其特征在于，所述生物反应芯片为如权利要求1-18中任一项所述的生物反应芯片。

说明书

技术领域

本发明涉及体外诊断技术领域，更具体地说，涉及一种生物反应芯片和生物反应设备。

背景技术

目前，微流控芯片因其自动化的流体操纵方式、快速的生化反应速率、微型化便携化可集成的优异性能，被广泛应用于生化检测、免疫分析、环境监测和食品安全检测等领域。

在面对各种突发性传染性疾病的严峻情形时，为了区分与溯源感染源，需要对同一样本进行多指标并行检测分析。具体地，需要将同一种样本分配到用于分析不同靶标的多个反应腔中。但是，待分析的样本被分配到多个反应腔中，导致每个反应腔中的样本含量较少，导致整个芯片的检测灵敏度较低，诊断早期感染病患的能力较差。

综上所述，如何提供一种生物反应芯片，在满足多指标检测需求的同时提高检测灵敏度，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种生物反应芯片，在满足多指标检测需求的同时提高检测灵敏度。本发明的另一目的是提供一种包括上述生物反应芯片的生物反应设备。

为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种生物反应芯片，包括：设置有反应结构和通气结构的芯片主体，以及密封体；

其中，所述反应结构包括：加液口，与所述加液口连通的反应液存储腔，加样口，与所述加样口连通的预扩增腔，能够与所述反应液存储腔和所述预扩增腔连通的预混腔，能够与所述预混腔连通的分配通道，至少两个均与所述分配通道连通的反应单元；

所述通气结构与所述反应结构连通以使所述反应结构自通气；

所述密封体能够密封所述反应结构和所述通气结构；

自所述加液口加入的反应液能够依次进入所述反应液存储腔和所述预混腔，自所述加样口加入的样本能够进入所述预扩增腔进行预扩增反应且形成预扩增液，所述预扩增液能够自所述预扩增腔进入所述预混腔，进入所述预混腔内的所述反应液和所述预扩增液混合后能够经所述分配通道到达每个所述反应单元内。

优选地，所述预扩增腔通过第一通道与所述预混腔连通，且通过调整所述第一通道在所述预扩增腔上的位置调整所述预扩增腔内的预扩增液转移到所述预混腔的体积；

其中，所述第一通道与所述预扩增腔的连通位置位于所述预扩增腔的外端和内端之间；

所述预扩增腔的外端为所述预扩增腔远离所述生物反应芯片的离心中心的一端，所述预扩增腔的内端为所述预扩增腔靠近所述生物反应芯片的离心中心的一端。

优选地，所述反应液存储腔通过第二通道与所述预混腔连通，且所述第二通道与所述反应液存储腔的连通位置位于所述反应液存储腔的外端，其中，所述反应液存储腔的外端为所述反应液存储腔远离所述生物反应芯片的离心中心的一端。

优选地，所述预扩增腔通过第一通道与所述预混腔连通，所述反应液存储腔通过第二通道与所述预混腔连通，所述预混腔通过第三通道与所述分配通道连通；

其中，所述第一通道内设置有第一界面阀，和/或所述第二通道内设置有第二界面阀，和/或所述第三通道内设置有第三界面阀。

优选地，所述反应单元包括：扩增腔，以及能够与所述扩增腔连通的检测腔；其中，所述扩增腔与所述检测腔一一对应。

优选地，所述通气结构包括：通气孔，连通所述通气孔和所述预混腔的第一通气通道，以及连通所述预混腔和所述分配通道的第二通气通道；

其中，所述预混腔通过第三通道与所述分配通道连通，所述检测腔通过第四通道与所述扩增腔连通，所述第二通气通道和所述第四通道分别与所述分配通道的两端连通。

优选地，所述第二通气通道内设置有第一通气界面阀，所述第四通道内设置有第四界面阀。

优选地，所述反应单元仅包括一个反应腔。

优选地，所述反应结构还包括：第一缓冲腔，通过连通通道与所述第一缓冲腔连通的第二缓冲腔，以及样本存储腔；

其中，所述第一缓冲腔能够与所述反应液存储腔连通，所述第二缓冲腔能够与所述预混腔连通，所述第二缓冲腔的腔体大于所述第一缓冲腔的腔体，所述第二缓冲腔的流通截面大于所述第一缓冲腔的流通截面，且所述第一缓冲腔的流通截面大于所述连通通道的流通截面；

所述样本存储腔与所述加样口连通，所述样本存储腔能够与所述预扩增腔连通。

优选地，所述通气结构包括：通气孔，连通所述通气孔、所述预扩增腔和所述分配通道的第三通气通道，连通所述第一缓冲腔、所述预扩增腔和所述预混腔的第四通气通道，连通所述第一缓冲腔和所述分配通道的第五通气通道；

其中，所述第五通气通道和所述第三通气通道分别位于所述分配通道的两端。

优选地，所述第三通气通道靠近所述分配通道的一端设置有第二通气界面阀，和/或所述第四通气通道靠近所述预混腔的一端设置有第三通气界面阀。

优选地，所述反应结构还包括第三缓冲腔，所述预混腔能够通过所述第三缓冲腔与所述分配通道连通。

优选地，所述预混腔通过第五通道与所述第三缓冲腔连通，所述第三缓冲腔通过第六通道与所述分配通道连通；

所述通气结构包括：通气孔，连通所述通气孔、所述预混腔和所述第五通道的第六通气通道，连通所述第三缓冲腔和所述分配通道的第七通气通道；

其中，所述第六通道和所述第七通气通道分别位于所述分配通道的两端。

优选地，所述第六通气通道内设置有第四通气界面阀，和/或所述第五通道内设置有第五界面阀；

所述第五通道的内端较所述预混腔的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心，或所述预混腔的内端较所述第五通道的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心；

其中，所述第五通道的内端为所述第五通道靠近所述生物反应芯片的离心中心的部分，所述预混腔的内端为所述预混腔靠近所述生物反应芯片的离心中心的一端。

优选地，所述预扩增腔通过第一通道与所述预混腔连通，所述第一通道的内端较所述预扩增腔的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心，或所述预扩增腔的内端较所述第一通道的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心；

所述反应液存储腔通过第二通道与所述预混腔连通，所述第二通道的内端较所述预扩增腔的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心，或所述预扩增腔的内端较所述第二通道的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心；

所述预混腔通过第三通道与所述分配通道连通，所述第三通道的内端较所述预混腔的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心，或所述预混腔的内端较所述第三通道的内端靠近所述生物反应芯片的离心中心；

其中，所述第一通道的内端为所述第一通道靠近所述生物反应芯片的离心中心的部分，所述第二通道的内端为所述第二通道靠近所述生物反应芯片的离心中心的部分，所述第三通道的内端为所述第三通道靠近所述生物反应芯片的离心中心的部分，所述预扩增腔的内端为所述预扩增腔靠近所述生物反应芯片的离心中心的一端；所述预混腔的内端为所述预混腔靠近所述生物反应芯片的离心中心的一端。

优选地，所述芯片主体设置有用于与承载部件可拆卸地固定连接的固定结构，和/或所述芯片主体设置有用于与承载部件定位配合的定位结构。

优选地，所述通气结构包括通气孔和通气通道；

所述加液口、所述加样口和所述通气孔均开设在所述芯片主体的一侧，所述反应结构中除所述加液口和所述加样口以外的其他结构以及所述通气通道均开设在所述芯片主体的另一侧；

所述密封体包括第一密封体和第二密封体，所述第一密封体密封所述反应结构中除所述加液口和所述加样口以外的其他结构以及所述通气通道，所述第二密封体密封所述加液口、所述加样口和所述通气孔。

优选地，所述第一密封体为盖板或密封胶体，所述第二密封体为盖板或密封胶体；

所述第一密封体和所述芯片主体中，至少一者为透光体或具有透光体，所述透光体能够使所述反应单元被检测到。

基于上述提供的生物反应芯片，本发明还提供了一种生物反应设备，该生物反应设备包括：承载部件，能够固定在所述承载部件上的生物反应芯片；其中，所述生物反应芯片为上述任一项所述的生物反应芯片。

本发明提供的生物反应芯片的工作原理为：

自加样口加入样本以及自加液口加入反应液，样本进入预扩增腔进行预扩增，待预扩增后形成预扩增液，预扩增液自预扩增腔进入预混腔，同时反应液自反应液存储腔进入预混腔，反应液和经过预扩增的预扩增液在预混腔内混合，混合后通过分配通道分配到每个反应单元中，在反应单元中进行反应，任意两个反应单元内可进行不同指标检测。

本发明提供的生物反应芯片中，由于反应单元至少为两个，则可进行不同指标检测，能够满足多指标检测需求；同时，通过单独设置加液口和加样口，则能够单独加入反应液和样本，与加样口连通的预扩增腔能够先对样本进行预扩增，提高了扩增效果，从而提高了待检测样本的含量，相应地提高了每个反应腔内的样本含量，有效提高了检测灵敏度。因此，本发明提供的生物反应芯片在满足多指标检测需求的同时提高了检测灵敏度。

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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1为本发明实施例提供的生物反应芯片的爆炸图；

图2为本发明实施例提供的生物反应芯片与承载部件的装配示意图；

图3a为本发明实施例一提供的生物反应芯片的正面结构示意图；

图3b为本发明实施例一提供的生物反应芯片的背面结构示意图；

图4a为本发明实施例一提供的生物反应芯片在第一工作阶段中的液体分布图；

图4b为本发明实施例一提供的生物反应芯片在第二工作阶段中的液体分布图；

图4c为本发明实施例一提供的生物反应芯片在第三工作阶段中的液体分布图；

图4d为本发明实施例一提供的生物反应芯片在第四工作阶段中的液体分布图；

图5a为本发明实施例二提供的生物反应芯片的正面结构示意图；

图5b为本发明实施例二提供的生物反应芯片的背面结构示意图；

图6a为本发明实施例二提供的生物反应芯片在第一工作阶段中的液体分布图；

图6b为本发明实施例二提供的生物反应芯片在第二工作阶段中的液体分布图；

图6c为本发明实施例二提供的生物反应芯片在第三工作阶段中的液体分布图；

图6d为本发明实施例二提供的生物反应芯片在第四工作阶段中的液体分布图；

图7a为本发明实施例三提供的生物反应芯片的正面结构示意图；

图7b为本发明实施例三提供的生物反应芯片的背面结构示意图；

图8a为本发明实施例三提供的生物反应芯片在第一工作阶段中的液体分布图；

图8b为本发明实施例三提供的生物反应芯片在第二工作阶段中的液体分布图；

图8c为本发明实施例三提供的生物反应芯片在第三工作阶段中的液体分布图。

具体实施方式

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。

如附图所示，本发明实施例提供的生物反应芯片包括：设置有反应结构和通气结构的芯片主体200，以及密封体。

上述反应结构包括：加液口213a，与加液口213a连通的反应液存储腔202a，加样口213b，与加样口213b连通的预扩增腔211，能够与反应液存储腔202a和预扩增腔211连通的预混腔205，能够与预混腔205连通的分配通道206，至少两个均与分配通道206连通的反应单元；上述通气结构与反应结构连通以使反应结构自通气；上述密封体能够密封反应结构和通气结构。

可以理解的是，上述预扩增腔211能够对样本进行预扩增，上述反应单元能够使其内部的液体反应，例如扩增反应和检测反应。

为了便于加入样本和加入反应液，上述反应结构中，反应液存储腔202a通过进液通道201a与加液口213a连通，预扩增腔211通过进样通道201b与加样口213b连通。

在应用过程中，自加液口213a加入的反应液能够依次进入反应液存储腔202a和预混腔205；自加样口213b加入的样本进入预扩增腔211进行预扩增反应且形成预扩增液，预扩增液能够自预扩增腔211进入预混腔205；进入预混腔205内的反应液和预扩增液混合后能够经分配通道206到达每个反应单元内。

上述分配通道206沿生物反应芯片的离心方向设置，相应地，任意两个反应单元沿生物反应芯片的离心方向依次分布，即任意两个反应单元与分配通道206的连通位置沿生物反应芯片的离心方向依次分布。上述离心方向即为以生物反应芯片的离心中心A为圆心、以设定长度为半径的圆弧。

可以理解的是，预混腔205位于分配管道206靠近生物反应芯片的离心中心A的内侧。反应液存储腔202a和预扩增腔211均位于预混腔205靠近生物反应芯片的离心中心A的内侧。所有的反应单元位于远离离心中心A的最外侧，所有的反应单元以离心中心A为圆心沿周向等间隔分布。

需要说明的是，所有的反应单元中，可选择沿液体在分配通道206中的流向，位于最后的一个反应单元作为废液腔，该废液腔存放剩余的液体。也可选择上述反应结构另设废液腔，本实施例对此不做限定。

在实际应用过程中，对于如何实现液体的流动，根据实际情况进行选择，本实施例对此不做限定。上述液体包括样本、预扩增液、反应液、以及反应液和预扩增液的混合液等。

本发明实施例提供的生物反应芯片的工作原理为：

自加样口213b加入样本以及自加液口213a加入反应液，样本进入预扩增腔211进行预扩增，待预扩增后形成预扩增液，预扩增液自预扩增腔211进入预混腔205，同时反应液自反应液存储腔202a进入预混腔205，反应液和经过预扩增的预扩增液在预混腔205内混合，混合后通过分配通道206分配到每个反应单元中，在反应单元中进行反应，任意两个反应单元内可进行不同指标检测。

本发明实施例提供的生物反应芯片中，由于反应单元至少为两个，则可进行不同指标检测，能够满足多指标检测需求；同时，通过单独设置加液口213a和加样口213b，则能够单独加入反应液和样本，与加样口213b连通的预扩增腔211能够先对样本进行预扩增，提高了扩增效果，从而提高了待检测样本的含量，相应地提高了每个反应单元内的样本含量，有效提高了检测灵敏度。因此，本发明提供的生物反应芯片在满足多指标检测需求的同时提高了检测灵敏度。

需要说明的是，本发明实施例提供的生物反应芯片中，通过在预扩增腔211内进行预扩增，在反应单元内进行再次反应，则上述生物反应芯片能够完成至少两个步骤的反应，即上述生物反应芯片为多步生物反应芯片。

上述生物反应芯片中，为了便于连通，优选预扩增腔211通过第一通道209b与预混腔205连通。对于上述第一通道209b与预扩增腔211的连通位置，根据预扩增液与反应液的反应比例进行选择。即，通过调整第一通道209b在预扩增腔211上的位置调整预扩增腔211内的预扩增液转移到预混腔205的体积。

为了减少反应液的使用量，优选预扩增腔211内的预扩增液仅部分转移到预混腔205。具体地，第一通道209b与预扩增腔211的连通位置位于预扩增腔211的外端和内端之间。可以理解的是，预扩增腔211的外端为预扩增腔211远离生物反应芯片的离心中心A的一端，预扩增腔211的内端为预扩增腔211靠近生物反应芯片的离心中心A的一端，第一通道209b的入口位于预扩增腔211的侧壁上。

在实际应用过程中，也可通过其他方式节省反应液。具体地，上述反应液存储腔202a通过第二通道209a与预混腔205连通，且第二通道209a与反应液存储腔202a的连通位置位于反应液存储腔202a的外端，其中，反应液存储腔202a的外端为反应液存储腔202a远离生物反应芯片的离心中心A的一端。

上述生物反应芯片中，优选预扩增腔211通过第一通道209b与预混腔205连通，反应液存储腔202a通过第二通道209a与预混腔205连通，预混腔205通过第三通道209c与分配通道206连通。

为了避免样本未经过预扩增就进入预混腔205，优选上述第一通道209b内设置有第一界面阀212a。上述第一界面阀212a可为一个，也可为两个或三个以上。为了提高稳定性，优选上述第一界面阀212a为两个。一个第一界面阀212a位于第一通道209b的中部，另一个第一界面阀212a位于第一通道209b靠近预混腔205的一端。

为了避免反应液过早进入预混腔205，优选第二通道209a内设置有第二界面阀212c。对于第二界面阀212c的数目，根据实际需要选择。具体地，第二界面阀212c为一个，且第二界面阀212c位于第二通道209a靠近预混腔205的一端。

为了保证反应液和预扩增液混合均匀后进入分配通道206，优选第三通道209c内设置有第三界面阀212e。对于第三界面阀212e的数目，根据实际需要选择。优选地，上述第三界面阀212e为两个，一个位于第三界面阀212e位于第三通道209c靠近预混腔205的一端或位于第三通道209c的中部，另一个第三界面阀212e位于第三通道209c靠近分配通道206的一端。

位于第三通道209c靠近预混腔205的一端或位于第三通道209c中部的第三界面阀212e防止了在混合腔205混合液体的过程中混合液流入第三通道209c中，位于第三通道209c靠近分配通道206的一端的第三界面阀212e保证了当混合液填充满第三通道209c后，不会直接进入分配通道206。

为了进一步优化上述技术方案，如图3a所示，上述反应单元包括：扩增腔218，以及能够与扩增腔218连通的检测腔219；其中，扩增腔218与检测腔219一一对应。

上述生物反应芯片可进行三步反应检测，可适用于核酸扩增反应，如在预扩增腔211中进行多重PCR、多重RPA、多重LAMP等反应中的一种，在预混腔205中固定有第二步反应的体系，例如用于PCR、RPA、LAMP等反应的试剂，而在扩增腔218中固定有不同检测指标的引物进行分腔体的PCR、RPA、LAMP，最后在检测腔219中固定有结果检测体系，如CRISPR/Cas检测体系，对与之对应连接的扩增腔218中的产物进行最终的检测。

上述多重PCR、多重RPA、多重LAMP等扩增技术可以进行组合，不再赘述。考虑到不同扩增反应所需的温度不同，优选在预混腔205中进行多重RPA扩增、在扩增腔218中进行LAMP扩增，或在预扩增腔211中进行多重RPA扩增、在扩增腔218中进行RPA扩增；在检测腔219中对扩增腔218中的产物进行CRISPR/Cas检测。在上述检测方案中，上述三步反应均在37-42℃之间进行反应，温度较为一致，便于仪器和生物反应芯片的控制和功能实现。

需要说明的是，上述PCR为Polymerase chain reaction的简写，中文名为聚合酶链式反应；上述RPA为Recombinase Polymerase Amplification的简写，中文名为重组酶聚合扩增；上述LAMP的中文名为环介导等温扩增反应；上述CRISPR为Clustered RegularlyInterspaced Short Palindromic Repeats的简写，中文名为规律间隔成簇短回文重复序列；上述Cas为CRISPR-associated nuclease的简写，中文名为规律间隔成簇短回文重复序列关联核酸酶。上述生物反应芯片可进行三步反应检测，且在扩增腔218内进行扩增，在检测腔219内进行检测，扩增和检测分开进行，有效提高了检测特异性。

优选地，上述检测腔219通过第四通道209e与扩增腔218连通。为了保证混合液在扩增腔218充分反映后再进入检测腔219，上述第三通道209e内设置有第四界面阀212i。对于第四界面阀212i的数目，根据实际需要进行选择，本实施例对此不做限定。

上述生物反应芯片中，为了简化通气结构，优选上述通气结构包括：通气孔214，连通通气孔214和预混腔205的第一通气通道210f，以及连通预混腔205和分配通道206的第二通气通道210g；其中，预混腔205通过第三通道209c与分配通道206连通，第二通气通道210g和第三通道209c分别与分配通道206的两端连通。

为了避免在混合反应液和预扩增液过程中，液体进入第二通气通道210g，优选上述第二通气通道210g内设置第一通气界面阀212d，具体地，该第一通气界面阀212d位于第二通气通道210g靠近预混腔205的一端。

上述通气孔214至少为一个，对于通气孔214的具体数目，根据实际需要进行选择，本实施例对此不做限定。

上述生物反应芯片中，反应单元也可为其他结构，具体地，反应单元仅包括一个反应腔208，如图5a和图7a所示。

为了更为有效的避免在预扩增时反应液进入预混腔，如图5a所示，上述反应结构还包括：第一缓冲腔203，通过连通通道与第一缓冲腔203连通的第二缓冲腔204，以及样本存储腔202b。

上述第一缓冲腔203能够与反应液存储腔202a连通，第二缓冲腔204能够与预混腔205连通，此时，第二缓冲腔204通过第二通道209a与预混腔205连通。第二缓冲腔204的腔体大于第一缓冲腔203的腔体，第二缓冲腔204的流通截面大于第一缓冲腔203的流通截面，且第一缓冲腔203的流通截面大于连通通道的流通截面；上述样本存储腔202b与加样口213b连通，样本存储腔202b能够与预扩增腔211连通，此时，上述样本存储腔202b通过进样通道201b与加样口213b连通。

可以理解的是，当样本进入样本存储腔202b时，反应液进入反应液存储腔202a；当样本进入预扩增腔211时，反应液进入第二缓冲腔204；当样本进入预混腔205时，反应液也进入预混腔205。

针对上述生物反应芯片，为了便于通气，优选上述通气结构包括：通气孔214，连通通气孔214、预扩增腔211和分配通道206的第三通气通道210a，连通第一缓冲腔203、预扩增腔211和预混腔205的第四通气通道210b，连通第一缓冲腔203和分配通道206的第五通气通道210c。其中，第五通气通道210c和第三通气通道210a分别位于分配通道206的两端。

为了避免分配通道206内的混合液进入第三通气通道210a，上述第三通气通道210a内设置有第二通气界面阀212f。该第二通气界面阀212f位于第三通气通道210a靠近分配通道206的一端。

为了在混合反应液和预扩增液的过程中液体进入第四通气通道210b，优选上述第四通气通道210b靠近预混腔205的一端设置有第三通气界面阀212b。

上述通气孔214至少为一个，对于通气孔214的具体数目，根据实际需要进行选择，本实施例对此不做限定。

上述生物反应芯片中，也可选择反应结构为其他结构，根据实际需要进行相应的改进。具体地，如图7a所示，上述反应结构还包括第三缓冲腔217，预混腔205能够通过第三缓冲腔217与分配通道206连通。

上述预混腔205通过第五通道209d与第三缓冲腔217连通，第三缓冲腔217通过第六通道220与分配通道206连通。

为了便于通气，上述通气结构包括：通气孔214，连通通气孔214、预混腔205和第五通道209d的第六通气通道210d，连通第三缓冲腔217和分配通道206的第七通气通道210e；其中，第六通道220和第七通气通道210e分别位于分配通道206的两端。

优选地，上述第六通气通道210d内设置有第四通气界面阀212g，第五通道209d内设置有第五界面阀212h。上述第六通气通道210d与第五通道209d的连通位置位于第五界面阀212h的上游或第五界面阀212h处。

上述生物反应芯片中，第五通道209d的内端较预混腔205的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，此时，若混合完成后，需要降低生物反应芯片的离心速度或停止离心，使得预混腔205内的液体通过毛细作用进入第五通道209d，随后通过高速离心生物反应芯片，使得预混腔205内的所有液体进入第三缓冲腔217内。此时，为了便于预混腔205内的液体进入第五通道209d，优选第五通道209d具有亲液性。

在实际应用过程中，也可选择上述预混腔205的内端较第五通道209d的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，此时，若混合完成后，需要增大或降低生物反应芯片的离心速度以使生物反应芯片具有较大的加速度，从而使得预混腔205内的液体在欧拉力的作用下进入第三缓冲腔217内。此时，第五通道209d无需具有亲液性，简化了第五通道209d的设置，简化了整个生物反应芯片的结构，也降低了整个生物反应芯片的成本。

需要说明的是，第五通道209d的内端为所述第五通道209d靠近生物反应芯片的离心中心A的部分，预混腔205的内端为预混腔205靠近生物反应芯片的离心中心A的一端。

上述第五通道209d的设置原理也可应用于其他通道。

具体地，上述预扩增腔211通过第一通道209b与预混腔205连通，第一通道209b的内端较预扩增腔211的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，此时，若预扩增完成后，需要降低生物反应芯片的离心速度或停止离心，使得预扩增腔211内的液体通过毛细作用进入第五通道209d，随后通过高速离心生物反应芯片，使得预扩增腔211内的所有液体进入预混腔205内。为了便于预扩增腔211内的液体进入第一通道209b，优选第一通道209b具有亲液性。

或者，上述预扩增腔211的内端较第一通道209b的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，此时，若预扩增完成后，需要增大或降低生物反应芯片的离心速度以使生物反应芯片具有较大的加速度，从而使得预扩增腔211内的液体在欧拉力的作用下进入预混腔205内。此时，第一通道209b无需具有亲液性，简化了第一通道209b的设置，简化了整个生物反应芯片的结构，也降低了整个生物反应芯片的成本。

具体地，上述反应液存储腔202a通过第二通道209a与预混腔205连通，第二通道209a的内端较反应液存储腔202a的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，此时，若预扩增完成后，需要降低生物反应芯片的离心速度或停止离心，使得反应液存储腔202a内的液体通过毛细作用进入第二通道209a，随后通过高速离心生物反应芯片，使得反应液存储腔202a内的所有液体进入预混腔205内。为了便于反应液存储腔202a内的液体进入第二通道209a，优选第二通道209a具有亲液性。

或者，反应液存储腔202a的内端较第二通道209a的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，此时，若预扩增完成后，需要增大或降低生物反应芯片的离心速度以使生物反应芯片具有较大的加速度，从而使得反应液存储腔202a内的液体在欧拉力的作用下进入预混腔205内。此时，第二通道209a无需具有亲液性，简化了第二通道209a的设置，简化了整个生物反应芯片的结构，也降低了整个生物反应芯片的成本。

由于反应液和预扩增液需要同步进入预混腔205内，因此，第二通道209a和第一通道209b的设置方式相同，即若第一通道209b的内端较预扩增腔211的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，则第二通道209a的内端较反应液存储腔202a的内端靠近生物反应芯片的离心中心A；若预扩增腔211的内端较第一通道209b的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，则反应液存储腔202a的内端较第二通道209a的内端靠近生物反应芯片的离心中心A。

具体地，上述预混腔205通过第三通道209c与分配通道206连通，第三通道209c的内端较预混腔205的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，若混合完成后，需要降低生物反应芯片的离心速度或停止离心，使得预混腔205内的液体通过毛细作用进入第三通道209c，随后通过高速离心生物反应芯片，使得预混腔205内的所有液体进入分配通道206内。为了便于预混腔205内的液体进入第三通道209c，优选第三通道209c具有亲液性。

或者，预混腔205的内端较第三通道209c的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，此时，若混合完成后，需要增大或降低生物反应芯片的离心速度以使生物反应芯片具有较大的加速度，从而使得预混腔205内的液体在欧拉力的作用下进入分配通道206内。此时，第三通道209c无需具有亲液性，简化了第三通道209c的设置，简化了整个生物反应芯片的结构，也降低了整个生物反应芯片的成本。

需要说明的是，第一通道209b的内端为第一通道209b靠近生物反应芯片的离心中心A的部分，第二通道209a的内端为第二通道209a靠近生物反应芯片的离心中心A的部分，第三通道209c的内端为第三通道209c靠近生物反应芯片的离心中心A的部分，预扩增腔211的内端为预扩增腔211靠近生物反应芯片的离心中心A的一端；预混腔205的内端为预混腔205靠近生物反应芯片的离心中心A的一端。

上述亲液性，是指亲液体性能。若液体为水，则亲液性即为亲水性。

优选地，上述第一通道209b、第二通道209a和第三通道209c均为虹吸通道。

在实际应用过程中，对于生物反应芯片的具体离心速度，根据实际需要进行选择，本实施例对此不做限定。

上述生物反应芯片需要放置在承载部件400上，具体地，芯片主体200需要放置在承载部件400上，如图2所示。

为了便于拆卸，如图3b和图5b所示，上述芯片主体200设置有用于与承载部件400可拆卸地固定连接的固定结构215。例如，上述固定结构215为卡接结构。对于上述固定结构215的具体结构，根据实际需要进行选择，例如，卡接孔等，本实施例对此不做限定。

为了便于装配，上述芯片主体200设置有用于与承载部件400定位配合的定位结构216，如图3b、5b、7b所示。该定位结构216可为凸缘、凹槽或者凸起等，本实施例对此不做限定。

上述生物反应芯片中，通气结构包括通气孔214和通气通道。为了便于设置反应结构和通气结构，优选加液口213a、加样口213b和通气孔214均开设在芯片主体200的一侧，反应结构中除加液口213a和加样口213b以外的其他结构以及通气通道均开设在芯片主体200的另一侧。

此时，为了便于密封，上述密封体包括第一密封体100和第二密封体300，第一密封体100密封反应结构中除加液口213a和加样口213b以外的其他结构以及通气通道，第二密封体300密封加液口213a、加样口213b和通气孔214。可以理解的是，第一密封体100和第二密封体300分别位于芯片主体200的两侧。第一密封体100和第二密封体300均与芯片主体200密封连接。

对于上述第一密封体100和第二密封体300的具体形式，根据实际需要进行选择，具体地，第一密封体100为盖板或密封胶体，第二密封体300为盖板或密封胶体。为了便于密封，优选上述密封胶体为紫外胶体。具体地，第二密封体300为密封胶体，直接用紫外胶等密封胶来密封加液口213a、加样口213b和通气孔214。

为了便于密封，优选第一密封体100和第二密封体300均为盖板，如图1所示。为了减少材料成本，优选上述第一密封体100覆盖芯片主体200的一侧，第二密封体300仅覆盖盖芯片主体200另一侧的部分，即加液口213a、加样口213b和通气孔214所在的区域。第一密封体100、芯片主体200和第二密封体300可通过粘接、热封、热压焊接、超声焊接、激光焊接等方式密封连接。

在实际应用过程中，也可选择第一密封体100和第二密封体300为具有单面胶的部件。

为了保证检测反应结构，上述第一密封体100和芯片主体200中，至少一者为透光体或具有透光体，该透光体能够使反应单元被检测到。即上述第一密封体100和芯片主体200中至少有一者局部或全部为透光材料。具体地，透光材料为聚甲基丙烯酸甲酯、聚碳酸酯、聚丙烯等高分子聚合物中的一者或至少两者的组合。

为了更为具体地说明本发明提供的生物反应芯片，下面提供三个实施例来具体说明。

实施一

如图3a和图3b所示，本实施例一提供的生物反应芯片包括芯片主体200，芯片主体200的一侧设置有固定结构215、定位结构216、加液口213a、加样口213b和通气孔214，芯片主体200的另一侧设置有通气结构、进液通道201a、反应液存储腔202a，第二通道209a、进样通道201b、预扩增腔211、第一通道209b、预混腔205、第三通道209c、分配通道206、注入通道207和反应单元。

上述反应单元包括：扩增腔218，以及能够与扩增腔218连通的检测腔219；其中，扩增腔218与检测腔219一一对应。上述扩增腔218通过注入通道207与分配通道206连通，上述检测腔219通过第四通道209e与扩增腔218连通，且第四通道209e的中部设置有第四界面阀212i。这样，整个生物反应芯片的结构简单，且能够实现三步核酸反应的检测。

上述第四通道209e位于扩增腔218远离生物反应芯片的离心中心的一侧，且上述第四通道209e位于检测腔219靠近生物反应芯片的离心中心的一侧。

每个注入通道207连通有一个反应单元，即注入通道207和反应单元一一对应。上述注入管道207位于反应单元靠近生物反应芯片的离心中心A的内侧，所有的反应单元位于远离离心中心A的最外侧，所有的反应单元以离心中心A为圆心沿周向等间隔分布。

具体地，上述加液口213a通过进液通道201a与反应液存储腔202a连通，上述加样口213b通过进样通道201b与预扩增腔211连通。反应液存储腔202a通过第二通道209a与预混腔205连通，上述加样口219b通过进样通道201b与预扩增腔211连通，预扩增腔211通过第一通道209b与预混腔205连通，预混腔205通过第三通道209c与分配通道206连通。

上述进液通道201a和进样通道201b为直通道。

上述预扩增腔211的内端较第一通道209b的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，上述反应液存储腔202a的内端较第二通道209a的内端靠近生物反应芯片的离心中心A。即反应液存储腔202a和预扩增腔211中的液体可以通过增大或降低生物反应芯片的离心速度以使生物反应芯片具有较大的加速度，来进入预混腔205内。此时，优选上述第二通道209a和第一通道209b无亲液性。

上述第三通道209c的内端较预混腔205的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，则需要降低生物反应芯片的离心速度或停止离心，使得预混腔205内的液体通过毛细作用进入第三通道209c，随后通过高速离心生物反应芯片，使得预混腔205内的所有液体进入分配通道206内。优选第三通道209c具有亲液性。

上述第一通道209b内设置有第一界面阀212c，第三通道209c内设置有第三界面阀212e。

上述通气结构包括：通气孔214，连通通气孔214和预混腔205的第一通气通道210f，以及连通预混腔205和分配通道206的第二通气通道210g；其中，第二通气通道210g和第三通道209c分别与分配通道206的两端连通；第二通气通道210g内设置第一通气界面阀212d，该第一通气界面阀212d位于第二通气通道210g靠近预混腔205的一端。

上述通气结构保证了在加样完成、加液口213a、加样口213b和通气孔214密封后，生物反应芯片中各腔体之间通过第一通气通道210f和第二通气通道210g自通气，从而保证了生物反应芯片离心时各部分的液体顺畅流动。

上述固定结构215为固定孔，上述定位结构216为定位槽。

为了保证反应液存储腔202a中的液体完全转移到预混腔205中，上述第二通道209a的入口位于反应液存储腔202a远离离心中心A的外端。

上述第一通道209b的入口位于预扩增腔211的侧壁中间位置，这样只能转移部分体积的预扩增液，节省反应液。

如图4a、4b、4c、4d所示，本实施例一还提供了上述生物反应芯片的使用方法，具体包括步骤：

（1）使用第一密封体100密封芯片主体200，将样本由加样口213b注入预扩增腔211，反应液由加液口213a注入反应液存储腔202a，如图4a所示，之后使用第二密封体300将加液口213a、加样口213b和通气孔214密封，然后将生物反应芯片放置在承载部件400上，随后对预扩增腔进行加热控温以在预扩增腔211中进行预扩增反应；

（2）完成预扩增反应后，对生物反应芯片进行高速离心操作，使反应液存储腔202a中的反应液和预扩增腔211中的预扩增液直接离心进入预混腔205中，如图4b所示，通过加减速或正反旋转混匀预扩增液和反应液；

（3）待混匀后，停止离心或降低离心转速，此时预混腔205中的液体会通过毛细作用进入第三通道209c，随后高速离心生物反应芯片，预混腔205中的液体会全部进入分配管道206，进而经由注入通道207分配进各个扩增腔218，完成预扩增液往各个扩增腔218的分配，完成分配后最后一个扩增腔218充当废液池，该废液池未填充满，其他扩增腔218均填满，且分配管道206中没有液体残留，此时第三界面阀212i会阻止扩增腔218中的液体进入检测腔219中，其后各个扩增腔218中独立进行各指标的反应，如图4c所示；

（4）在扩增腔218中的反应结束后，再次高速离心，使得扩增腔218中的液体突破第三界面阀212i进入到检测腔219中，之后在检测腔219中进行检测反应。

上述步骤（1）中，也可先将芯片主体200预先放置在承载部件400后再用第二密封体300密封加液口213a、加样口213b和通气孔214。

本实施例一中可进行三步反应检测，可适用于核酸扩增反应，例如在预扩增腔211中进行多重PCR、多重RPA、多重LAMP等反应中的一种，在预混腔205中固定有第二步反应的体系，如用于PCR、RPA、LAMP等反应的试剂，而在扩增腔218中固定有不同检测指标的引物进行的是分腔体的PCR、RPA、LAMP扩增，最后在检测腔219中固定有结果检测体系，如CRISPR/Cas检测体系，对与之对应连接的扩增腔218中的产物进行最终的检测。

根据本发明实施例提出的生物反应芯片能够实现核酸的多步扩增反应与检测，既可以实现恒温扩增的多步反应，也能够实现巢式PCR的扩增检测，操作流程简单，可并行高通量检测，具有很高的临床应用价值，促进分子诊断的普及。

上述几种扩增技术可以进行组合，如在预扩增腔211、预混腔205和扩增腔218中采样不同的扩增技术进行扩增，或采样其他方式组合，本实施例对此不做限定。

实施例二

如图5a和图5b所示，本实施例二提供的生物反应芯片中，芯片主体200的一侧设置有固定结构215、定位结构216、加液口213a、加样口213b和通气孔214。芯片主体200的另一侧设置有通气结构、进液通道201a、反应液存储腔202a，第一缓冲腔203、第二缓冲腔204、第一通道209b、进样通道201b、样本存储腔202b、预扩增腔211、第二通道209a、预混腔205、第三通道209c、分配通道206、注入通道207和反应单元。

上述反应单元仅包括一个反应腔208。

具体地，上述加液口213a通过进液通道201a与反应液存储腔202a连通，上述加样口213b通过进样通道201b与样本存储腔202b连通。反应液存储腔202a通过直通通道与第一缓冲腔203连通，第一缓冲腔203通过连通通道与第二缓冲腔204连通，第二缓冲腔204通过第二通道209a与预混腔205连通，样本存储腔202b通过直通管道与预扩增腔211连通，预扩增腔211通过第一通道209b与预混腔205连通，上述预混腔205通过第三通道209c与分配通道206连通上述分配管道206通过注入通道207与反应腔208连通，每个注入通道207连通有一个反应腔208，即注入通道207和反应腔208一一对应。

上述预扩增腔211和第二缓冲腔204位于预混腔205靠近生物反应芯片的离心中心A的内侧，上述注入管道207位于反应腔208靠近生物反应芯片的离心中心A的内侧，所有的反应腔208位于远离离心中心A的最外侧，所有的反应腔208以离心中心A为圆心沿周向等间隔分布。

上述第一通道209b设置有两个第一界面阀212a，第二通道209a靠近预混腔205的一端设置有第二界面阀212c，第三通道209c设置有两个第三界面阀212e。

上述第一通道209b的内端较预扩增腔211的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，第二通道209a的内端较第二缓冲腔204的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，第三通道209c的内端较预混腔205的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，且上述第一通道209b、第二通道209a和第三通道209c均具有亲液性。

上述通气结构包括：通气孔214，连通通气孔214、预扩增腔211和分配通道206的第三通气通道210a，连通第一缓冲腔203、预扩增腔211和预混腔205的第四通气通道210b，连通第一缓冲腔203和分配通道206的第五通气通道210c。其中，上述第三通气通道210a靠近分配通道206的一端设置有第二通气界面阀212f，第四通气通道210b靠近预混腔205的一端设置有第三通气界面阀212b，第五通气通道210c和第三通气通道210a分别位于分配通道206的两端。

上述通气结构保证了在加样完成、加液口213a、加样口213b和通气孔214密封后，生物反应芯片中各腔体之间通过第三通气通道210a、第四通气通道210b和第五通气通道210c自通气，从而保证了生物反应芯片离心时各部分的液体顺畅流动。

上述固定结构215为卡接结构，上述定位结构216为凹陷楞槽。

为了保证第二缓冲腔204中的液体完全转移到预混腔205中，上述第二通道209a的入口位于第二缓冲腔204远离离心中心A的外端。

上述第一通道209b的入口位于预扩增腔211的侧壁中间位置，这样只能转移部分体积的预扩增液，节省了反应液。

如图6a、6b、6c和6d所示，本实施例二还提供了上述生物反应芯片的使用方法，具体包括步骤：

（1）使用第一密封体100密封芯片主体200，将样本溶液由加样口213b注入样本存储腔202b，反应液由加液口213a注入反应液存储腔202a，如图6a所示，使用第二密封体300将加液孔213a、加样口213b和通气孔214密封，然后将生物反应芯片放置在承载部件400上；

（2）对生物反应芯片进行离心操作，把反应液从反应液存储腔202a中直接离心通过第一缓冲腔203并进入到第二缓冲腔204中，样本从样本存储腔202b中直接离心进入预扩增腔211中，如图6b所示，样本复溶预先冻干在预扩增腔211中的反应体系，之后对预扩增腔211进行加热控温，以在预扩增腔211中进行预扩增反应；

（3）预扩增反应后，停止离心或将转速降低到设定范围内，第二缓冲腔204中的液体通过毛细作用进入第二通道209a，预扩增腔211中的液体通过毛细作用进入第一通道209b，之后再次高速离心，使预扩增腔211中的预扩增液和第二缓冲腔204中的反应液离心到预混腔205中，如图6c所示，通过加减速或正反旋转将预扩增液和反应液混匀；

（4）停止离心或将转速降低到设定范围内，预混腔205中的液体会通过毛细作用进入第三通道209c，随后高速离心，预混腔205中的液体会全部进入分配管道206，进而经由注入通道207分配进各反应腔208，完成预反应后的样本往各反应腔208的分配，完成分配后最后一个反应腔208充当废液池，该废液池未填充满，其他反应腔208均填满，且分配管道206中没有液体残留，如图6d所示；

（5）各个反应腔208中独立进行各指标的反应。

上述步骤（1）中，也可先将芯片主体200预先放置在承载部件400后再用第二密封体300密封加液口213a、加样口213b和通气孔214。

上述步骤（2）中，第一缓冲腔203也可根据反应需要预先存储试剂进行试剂复溶或其他预反应。

上述反应过程可为核酸扩增反应，如在预扩增腔211中进行的是多PCR、多重RPA、多重LAMP等反应中的一种，在预混腔205中固定有第二步反应的体系，如用于PCR、RPA、LAMP等反应的试剂，而在反应腔208中固定有对应的扩增引物进行的是分腔体的PCR、RPA、LAMP。

上述几种扩增技术可以进行组合，如在预扩增腔211中进行多重RPA，在反应腔208中进行LAMP扩增；也可以在预扩增腔211中进行多重RPA，在反应腔208中进行RPA扩增；与之类似，其他扩增技术也可以按类似的方式组合，在此不做赘述。

实施例三

如图7a和图7b所示，本实施例三提供的生物反应芯片与实施例二提供的生物反应芯片的区别在于：去除了第一缓冲腔203、第二缓冲腔204和样本存储腔202b，增加了第三缓冲腔217，而且通气结构也做了调整。

具体地，上述加液口213a通过进液通道201a与反应液存储腔202a连通，上述加样口213b通过进样通道201b与预扩增腔211连通。反应液存储腔202a通过第二通道209a与预混腔205连通，上述加样口219b通过进样通道201b与预扩增腔211连通，预扩增腔211通过第一通道209b与预混腔205连通，预混腔205通过第五通道209d与第三缓冲腔217连通，第三缓冲腔217通过第六通道220与分配通道206连通。

上述预扩增腔211的内端较第一通道209b的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，上述反应液存储腔202a的内端较第二通道209a的内端靠近生物反应芯片的离心中心A，上述预混腔205的内端较第五通道209d的内端靠近生物反应芯片的离心中心A。上述第一通道209b、第二通道209a和第三通道209c无亲液性。这样，使得整个芯片主体200的结构简单，且减少了修饰工序，提高了控制的稳定性，也降低了成本。

上述通气结构包括：通气孔214，连通通气孔214、预混腔205和第五通道209d的第六通气通道210d，连通第三缓冲腔217和分配通道206的第七通气通道210e；其中，第六通气通道210d内设置有第四通气界面阀212g，第六通道220和第七通气通道210e分别位于分配通道206的两端。

上述第五通道209d内设置有第五界面阀212h，上述第六通气通道210d与第五通道209d的连通位置位于第五界面阀212h的上游或第五界面阀212h处。

如图8a 、8b和8c所示，本实施例三还提供了上述生物反应芯片的使用方法，具体包括步骤：

（1）使用第一密封体100密封芯片主体200后，将样本由加样口213b注入预扩增腔211，反应液由加液口213a注入反应液存储腔202a，如图8a所示，使用第二密封体300将加液口213a、加样口213b和通气孔214密封，然后将生物反应芯片放置在承载部件400上，随后加热控温以在预扩增腔211中进行预扩增反应；

（2）完成预扩增反应后，对生物反应芯片进行高速离心操作，使反应液存储腔202a中的反应液和预扩增腔202b中的预扩增液直接离心进入预混腔205中，如图8b所示，通过加减速或正反旋转混匀预扩增液和反应液；

（3）待混匀后，进一步加大离心转速或以高加速度快速切换离心转速或离心方向，在欧拉力的作用下，预混腔205中的混合液会通过第三缓冲腔217进入分配管道206，进而经由注入通道207分配进各个反应腔208，完成预反应后的样本往各个反应腔208的分配，完成分配后最后一个反应腔208充当废液池，该废液池未填充满，其他反应腔208均填满，且分配管道206中没有液体残留，如图8c所示；

（4）各个反应腔208中独立进行各指标的反应。

上述步骤（1）中，也可先将芯片主体200预先放置在承载部件400后再用第二密封体300密封加液口213a、加样口213b和通气孔214。

在本实施例三中可进行的核酸扩增反应与实施例二类似，这里也不再赘述。

基于上述实施例提供的生物反应芯片，本实施例还提供了一种生物反应设备，该生物反应设备包括：承载部件400，能够固定在承载部件400上的生物反应芯片；其中，生物反应芯片为上述实施例所述的生物反应芯片。

上述承载部件400可放置一个生物反应芯片，也可以中心对称放置至少两个生物反应芯片，配套的设备可以同步操纵至少两个生物反应芯片。

由于上述实施例提供的生物反应芯片具有上述技术效果，上述生物反应设备包括上述生物反应芯片，则上述生物反应设备也具有相应的技术效果，本文不再赘述。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域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。

生物反应芯片和生物反应设备专利购买费用说明

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A：专利权人变更需要办理著录项目变更手续，有代理机构的，变更手续应当由代理机构办理。

1：专利变更应当使用专利局统一制作的“著录项目变更申报书”提出。

2：按规定缴纳著录项目变更手续费。

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4：专利权转移的，变更后的专利权人委托新专利代理机构的，应当提交变更后的全体专利申请人签字或者盖章的委托书。

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