一种核酸提取与基因扩增的便携装置的制作方法

本发明涉及聚合酶链反应(PCR)技术领域，具体涉及一种核酸提取与基因扩增的便携装置。

背景技术：

提取样本的核酸，通过在体外实现扩增是PCR技术的目的所在。PCR的扩增过程是指将微量生物样本中的DNA聚合酶在催化剂的作用下根据DNA模板的特征进行特定的基因扩增。整个过程中将包含以下三个部分：高温变性、低温退火和中温引物延伸。传统PCR基于三个温度变化来实现此过程，一个样品一般需要20-40次的循环过程，从而实现核酸的扩增。

在核酸提取方面，由于提取方法较复杂，往往需要各种与之配合的仪器设备来完成，比如离心机，移液枪等等配套设备，过程繁琐，设备价格昂贵。

在核酸的体外扩增方面，传统的三个温度区间，由于仪器的温度滞后性，温度变化时间较长；样品的载台需要不断的切换温度，需要配备帕尔特原件和散热原件等等，温度变化体的比热容较大，系统受自身的原理限制，仪器体积均比较笨重。

技术实现要素：

为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供一种核酸提取与基因扩增的便携装置，能够实现简单有效的核酸提取与快速核酸扩增过程，具有便携、快速的优点。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种核酸提取与基因扩增的便携装置，包括一个核酸提取与预处理模块和与之配合的一个基因扩增模块。

所述的核酸提取与预处理模块包括多功能热盖3，多功能热盖3内部设有四个独立的裂解液腔体13、缓冲液腔体14、第一PCR反应试剂腔体15、第二PCR反应试剂腔体16，每一个腔体中部设有一个镂空紧定环5，镂空紧定环5的上下两端分别与第一弹簧4和第二弹簧6相连，第二弹簧6在正常工作时始终处于拉紧状态，第二弹簧6下端与阀门7连接，阀门7在第二弹簧6的拉力作用下与多功能热盖3内部腔体的出口紧密嵌合，阀门7和接头8的上端连接，接头8的下端能够和试剂腔10连接，接头8的底端覆盖有一层核酸提取膜9；第一弹簧4在正常工作时始终处于压紧状态，第一弹簧4上端与活塞2相连，活塞2与多功能热盖3的每一个腔体内部之间紧密贴合，活塞2的上部连接有按钮1。

所述的基因扩增模块包括第一温区12-1和与之相对的第二温区12-3，第一温区12-1、第二温区12-3通过其连接的固定板12-4固定在能够直线往复运动的机构上，第一温区12-1和第二温区12-3构成U行温度模块12，支撑架11固定在第一温区12-1和第二温区12-3之间，在工作时保持不动，多功能热盖3通过卡扣结构能够与支撑架11紧密结合，第一温区12-1、第二温区12-3上设有相对的四个U形凹槽，每个凹槽开口处都固定有一对扇形弹簧片12-2，两个温区的温度独立控制。

所述的试剂腔10与多功能热盖3通过接头8连接，连接方式均采用波纹状嵌合结构，以保证连接的紧密性。

所述的第一温区12-1、第二温区12-3和弹簧片12-2均采用导热性好的材料加工而成。

本发明的有益效果在于：

1、本发明将复杂的核酸预处理过程中的核酸提取，添加裂解液，滤膜过滤，添加缓冲液等过程和这些过程所需要的仪器通过多功能热盖3来实现，结构简单，价格低廉。

2、本发明通过两温区的循环扩增过程取代传统三温区的温度变化过程，降低了温控功率。

3、由于双温区结构简单，体积能够做到了80mm*80mm*80mm以内，达到便携的目的。

4、由于不需要变温过程，仅仅需要移动双温区，使基因扩增的速度得到加快。

5、通过U行温度模块与扇形弹簧片的匹配，使试剂腔轻易进入双温区。

附图说明

图1是本发明核酸提取与预处理模块的结构示意图。

图2是本发明基因扩增模块的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明做详细描述。

一种核酸提取与基因扩增的便携装置，包括一个核酸提取与预处理模块和与之配合的一个基因扩增模块。

参照图1，所述的核酸提取与预处理模块包括多功能热盖3，多功能热盖3内部设有四个独立的裂解液腔体13、缓冲液腔体14、第一PCR反应试剂腔体15、第二PCR反应试剂腔体16，每一个腔体中部设有一个镂空紧定环5，镂空紧定环5的上下两端分别与第一弹簧4和第二弹簧6相连，第二弹簧6在正常工作时始终处于拉紧状态，第二弹簧6下端与阀门7连接，阀门7在第二弹簧6的拉力作用下与多功能热盖3内部腔体的出口紧密嵌合，保证腔体内部的试剂不会流出，阀门7和接头8的上端连接，接头8的下端能够和试剂腔10连接，接头8的底端覆盖有一层核酸提取膜9；第一弹簧4在正常工作时始终处于压紧状态，第一弹簧4上端与活塞2相连，活塞2与多功能热盖3的每一个腔体内部之间紧密贴合，活塞2的上部连接有按钮1，工作时，活塞2在按钮1的推动下会向下移动，同时会对多功能热盖3与活塞2所形成的封闭腔体中的空气产生压力，当压缩空气产生的压力大于底部第二弹簧6对阀门7的拉力作用时，阀门7就会在压力作用下向下移动，阀门7开启，试剂流出。

参照图2,所述的基因扩增模块包括第一温区12-1和与之相对的第二温区12-3，第一温区12-1、第二温区12-3通过其连接的固定板12-4固定在能够直线往复运动的机构上，第一温区12-1和第二温区12-3构成U行温度模块12，支撑架11固定在第一温区12-1和第二温区12-3之间，在工作时保持不动，多功能热盖3通过卡扣结构能够与支撑架11紧密结合，第一温区12-1、第二温区12-3上设有相对的四个U形凹槽，每个凹槽开口处都固定有一对扇形弹簧片12-2，两个温区的温度独立控制。

所述的试剂腔10与多功能热盖3通过接头8连接，连接方式均采用波纹状嵌合结构，以保证连接的紧密性。

所述的第一温区12-1、第二温区12-3和弹簧片12-2均采用导热性好的材料加工而成，以保证空腔内部温度的一致性，使试剂腔10能够均匀受热。

本发明的工作原理为：

1)样品预处理阶段：

①将原始样品加入试剂腔10中，并与接头8相连；②将接头8与多功能热盖3的裂解液腔体13对应的接口相连接，按压对应的按钮1，向试剂腔10中注入裂解液；③再将接头8与多功能热盖3的缓冲液腔体14对应的接口相连，按压对应的按钮1，向试剂腔10中注入缓冲液；④再将接头8与多功能热盖3的第一PCR反应试剂腔体15或第二PCR反应试剂腔体16对应的接口相连，按压对应的按钮1，向试剂腔10中注入相应的PCR反应试剂；⑤最后，去除接头8，将试剂腔10与多功能热盖3直接相连，此时，多功能热盖3仅具有密闭作用；

2)基因扩增阶段：

对样品的预处理工作完成后，覆盖有核酸提取膜9的接头8作为耗材，在样品预处理完成后被丢弃，将多功能热盖3与试剂腔10直接相连，并通过卡扣结构与支撑架11紧密结合，支撑架11固定在第一温区12-1和第二温区12-3之间，在工作时保持不动，实际工作时，第一温区12-1、第二温区12-3直线往复运动时，会迫使试剂腔10顶开弹簧片12-2，进入U形凹槽内，弹簧片12-2复位后，会与温区上的U形凹槽共同围成一个近似圆柱形的空腔，从而使试剂腔10被完整地包裹与其中。

通过驱动第一温区12-1和第二温区12-3做直线往复运动，使试剂腔10在不同的温区之间移动，从而为试剂腔10中的样品及试剂提供不同的反应温度，进而实现基因扩增。