一种全封闭一体化试剂提取扩增装置的制作方法

本发明涉及一种全封闭一体化试剂提取扩增装置。

背景技术

以pcr技术为基础的核酸诊断分析方法是分子诊断中的核心技术。将核酸自动提取过程与pcr扩增检测过程相互集成，构建一体化的核酸提取与扩增检测系统，对于进一步提高核酸诊断分析效率，实现整个核酸诊断分析过程的自动化具有重要的现实意义。

中国专利201120449250.5公开了一种核酸扩增与检测反应管，包括相互配合管体和管盖，管体包括位于上方的储液区以及位于下方的核酸扩增区，在核酸扩增区完成反应及荧光信号采集等实时检测手段；管盖内部设有中空凹槽，且核酸扩增区的容积分别小于或等于储液区的容积和中空凹槽的容积。

中国专利201521043284.9公开了一种等温核酸扩增装置及实验方法，包括平板原位核酸扩增芯片，该芯片由相互贴合、可滑动的上、下层载体构成，上、下层载体为同等大小的长方形，当下层固定时，上层载体可相对摩擦滑动。在下层载体的上贴合面上开设各种开口向下的凹槽流道、微腔，在上层载体的下贴合面上开设各种开口向上的凹槽流孔、微腔，以及一些进、出口通孔。

中国专利201620284715.9公开了一种多功能核酸扩增仪，包括控制系统、开关电源、上位机、加热循环系统和样本模块，控制系统连接开关电源、上位机和加热循环系统，加热循环系统的上方连接样本模块，样本模块上设有0.2ml的384孔板、96孔板、48孔板和1.5ml的12孔板。

中国专利申请201710163203.6公开了一体化核酸提取与扩增检测系统，该系统包括一次性微流控芯片及配套检测装置。其中微流控芯片包括反应单元和废液存储单元，芯片工作时，借助振动模块实现反应试剂之间、反应试剂与磁珠之间的相互混合，依靠磁珠驱动模块，依次完成核酸吸附、纯化等步骤；通过流体驱动模块让pcr扩增试剂冲洗磁珠，洗脱磁珠上的扩增模板，进入由垂直通道构建的对流pcr反应器中，通过加热模块及荧光采集模块实现pcr扩增反应和检测。

上述技术方案的缺陷在于：

1、结构复杂，需要真空泵；而裂解液比较粘稠，真空泵运行容易产生气泡，影响提取；

2、废液会经过核酸扩增检测腔，有废液残留污染，影响核酸扩增检测；

3、检测过程不封闭，导致检测装置外的环境与检测装置内的试剂接触，致使两者存在交叉污染的风险；

4、检测过程繁琐，多个环节需要增加手工操作；

5、检测时间长。

因此，如何提供一种没有真空泵，仪器设备结构更简单；不产生气泡，有利于提取顺利进行，得到纯度更高的核酸；具有单独的核酸扩增检测腔，没有废液残留影响；检测过程封闭、可有效避免外部环境与检测试剂交叉污染的试剂提取扩增装置成为了业界需要解决的问题。

技术实现要素：

针对现有技术的缺点，本发明的目的是提供一种全封闭一体化试剂提取扩增装置，其结构简单，高效准确，检测过程封闭、可有效避免外部环境与检测试剂交叉污染。

为了实现上述目的，本发明提供了一种全封闭一体化试剂提取扩增装置，试剂提取扩增装置包括：

提取仓，提取仓包括按照样本流向依次分布的裂解机构、洗涤机构和洗脱机构；裂解机构内设有裂解试剂和磁性物质；洗涤机构包括第一油槽和洗涤槽，洗涤槽内设有洗涤液；第一油槽位于裂解机构和洗涤槽之间；洗脱机构包括第二油槽和洗脱槽，洗脱槽内设有洗脱液；第二油槽位于洗涤槽和洗脱槽之间；第一油槽和第二油槽内均设有油相；相邻两槽之间设有可活动的隔断；裂解机构与第一油槽之间设有可活动的隔断；

驱动机构，驱动机构包括可按照样本流向滑移的滑块；滑块上设有磁铁；

扩增管，扩增管位于洗脱机构下游；扩增管与洗脱槽连通。

本发明中，提取仓可以由弹性材料制成。

本发明中，提取仓中，槽的数量根据所承载试剂或固体物质所需而定，容量可不尽相同。

本发明中，磁铁位于滑块中心，其为永磁铁或电磁铁；磁性物质可为磁珠。

本发明中，驱动机构进一步包括用于驱动滑块运行的动力部件，动力部件可为电机或气缸。

本发明中，样本裂解后产生的核酸附着在磁性物质上；滑块运动时，通过磁铁带动磁性物质运动，从而带动核酸运动。

本发明中，各槽沿直线分布；在使用过程中，提取仓可以水平放置、竖直放置或者倾斜放置。

本发明中，当滑块经过隔断时，驱动机构会使隔断失效，隔断两侧的槽相通；部分隔断永久失效，部分隔断在滑块经过后再度恢复。

本发明解决了核酸提取和核酸扩增检测不能一体化、核酸提取和核酸扩增检测过程操作繁杂的技术问题，高效简便，结果准确。

根据本发明另一具体实施方式，裂解机构包括按照样本流向依次分布的磁性槽、裂解槽和结合槽；裂解机构内，相邻两槽之间设有可活动的隔断；结合槽与第一油槽之间设有可活动的隔断。

样本盖根据本发明另一具体实施方式，裂解机构进一步包括位于磁性槽上游的样本槽，样本位于样本槽中；裂解试剂包括裂解增强剂和裂解结合液，分别设于裂解槽和结合槽内；磁性物质设于磁性槽内。

本方案中，样本槽上设有用于添加样本的进料口，进料口上设有样本盖，用于样本添加后封闭样本槽。

根据本发明另一具体实施方式，提取仓进一步包括缓冲液槽，缓冲液槽位于洗脱槽下游，且与洗脱槽之间设有可活动的隔断；缓冲液槽位于扩增管上游，且与扩增管相通。

本方案中，缓冲液槽与扩增管通过连接头相连，连接头上设有出料口；样本通过出料口从缓冲液槽流入扩增管。

此外，也可以不设扩增管，而在缓冲液槽内进行扩增反应；此时，无需设置连接头，在缓冲液槽上直接设置出料口，用于扩增反应后样本的流出。

根据本发明另一具体实施方式，第一油槽和洗涤槽之间设有可上下移动的密封片；第二油槽和洗脱槽之间设有可上下移动的密封片。

根据本发明另一具体实施方式，裂解机构内，相邻两槽之间设有可脱落的固定卡片；结合槽与第一油槽之间设有可脱落的固定卡片；洗涤槽和第二油槽之间设有可脱落的固定卡片；洗脱槽与缓冲液槽之间设有可脱落的固定卡片。

根据本发明另一具体实施方式，提取仓进一步包括弹性密封膜，弹性密封膜位于密封片与固定卡片下方，且被密封片与固定卡片压紧。

根据本发明另一具体实施方式，滑块上设有用于顶起密封片或使固定卡片脱落的楔形块。

本方案中，试剂提取扩增装置进一步包括上盖、支架和底盖；支架固定在提取仓上，二者通过粘接、胶结、热粘结等方式结合；上盖和底盖可拆卸地连接，二者围成一个空腔，提取仓和支架位于空腔内；支架上设有上盖安装孔，用于与上盖连接。

提取仓底部采用封膜密封，封膜可封住装于提取仓中各个槽内的液体或固体；封膜与提取仓可以通过粘接、胶结、热粘结等方式结合；弹性密封膜位于封膜上方，其在固定卡片及密封片的压紧作用下，与封膜贴合，对各槽之间的液体或固体形成隔离。

固定卡片用于试剂封堵，防止相邻两槽中的试剂相混，其数量根据反应要求而定；固定卡片两侧分别通过弱支撑连接上盖底部；弱支撑用于连接固定卡片和上盖，其很容易被切断。

支架上设有用于限制密封片自由度的限位槽，限位槽与密封片对应设置；密封片用于防止相邻两槽中的试剂相混；上盖内侧顶部设有弹簧安装孔，其与密封片对应设置；密封片包括用于压紧弹性密封膜的突起和用于与弹簧配合的销轴，突起位于密封片底部，销轴位于密封片顶部；弹簧一侧安装于弹簧安装孔内，另一侧套在销轴上。

楔形块的数目为两个，分别位于磁铁两侧；滑块位于底盖外侧。

底盖中部设有用于磁铁移动的驱动槽，两侧设有用于楔形块移动的滑道；滑块运动时，提取仓位于两个楔形块之间；楔形块可切断弱支撑，使固定卡片脱落；或者通过其顶部的斜面顶起密封片。

上盖上设有挤出孔，挤出孔位于缓冲液槽上方；挤出孔上连有可开合的压板，压板向下移动时可挤压洗脱槽和缓冲液槽。

根据本发明另一具体实施方式，相邻两槽之间设有可旋转的密封轴，密封轴上设有通道。

根据本发明另一具体实施方式，相邻两槽之间设有与密封轴配合的密封槽，密封槽与密封轴对应设置。

本方案中，试剂提取扩增装置进一步包括顶盖，顶盖可拆卸地连接提取仓顶端，并封闭提取仓各槽；提取仓各槽的大小和形状可按需定制，数量根据反应需求而定。

密封轴上设有旋钮，旋钮位于通道上方；顶盖设有若干旋转孔，其与密封轴对应设置；旋钮穿过对应的旋转孔。

顶盖进一步包括两个活塞孔，分别位于洗脱槽和缓冲液槽上方；每一个活塞孔均有一个活塞穿过。

根据本发明另一具体实施方式，扩增管内设有用于实现核酸增量扩增的扩增试剂，扩增试剂为pcr平台试剂或恒温扩增试剂。

本发明的操作原理如下(磁铁为电磁铁)：

1、将样本加入样本槽，封闭进料口；同时，滑块置于样本槽下方；此时，磁铁尚未通电，不具有磁性；

2、滑块向扩增管方向移动，隔断失效，液体流入磁性槽；

3、滑块继续移动，隔断失效，液体流入裂解槽；

4、滑块继续移动，隔断失效，液体流入结合槽；

5、磁性物质均匀扩散到裂解结合液中；样本被裂解，释放核酸；核酸跟磁性物质结合在一起；

6、磁铁通电，开始具有磁性；滑块继续移动，隔断失效，磁性物质流入第一油槽；

7、滑块继续移动，隔断暂时失效，磁性物质流入洗涤槽；当滑块位于洗涤槽下方时，第一油槽与洗涤槽之间的隔断恢复，继续隔开第一油槽与洗涤槽；

8、磁铁断电，磁性物质均匀扩散到洗涤液中；磁性物质上的杂质被洗掉，并转移到洗涤液中；

9、磁铁通电，滑块继续移动，隔断失效，磁性物质流入第二油槽；

10、滑块继续移动，隔断暂时失效，磁性物质流入洗脱槽；当滑块位于洗脱槽下方时，第二油槽与洗脱槽之间的隔断恢复，继续隔开第二油槽与洗脱槽；

11、磁铁断电，磁性物质均匀扩散到洗脱液中；磁性物质上的核酸被洗掉，并转移到洗脱液中；

12、磁铁通电，滑块继续移动，隔断失效，液体流入缓冲液槽；滑块往回运动，停在洗脱槽下方，使磁性物质保留在洗脱槽中；核酸留在缓冲液槽中；

13、在外界挤压下，缓冲液槽内的液体流入扩增管，并在扩增管内进行核酸扩增。

与现有技术相比，本发明具备如下有益效果：

本发明可将核酸提取和核酸扩增检测无缝联合，仅需加入样本，1小时内即可得到结果；整个过程无需再增加操作步骤，且均在全封闭环境下进行，可有效避免外部环境与检测试剂交叉污染；裂解液、洗涤液、洗脱液分别固定在单独的液体储存腔，且用油相将液体两两隔开，液体之间不会相互直接接触，避免交叉污染；扩增管也是单独设置，更有利于进行扩增反应。

下面结合附图对本发明作进一步的详细说明。

附图说明

图1是实施例1的试剂提取扩增装置的爆炸图；

图2是实施例1的试剂提取扩增装置的剖视图；

图3是实施例1的支架的结构示意图；

图4是实施例1的上盖的结构示意图；

图5是实施例1的滑块的结构示意图；

图6是实施例1的密封片的结构示意图；

图7是实施例1的试剂提取扩增装置的整体结构示意图；

图8是实施例2的试剂提取扩增装置的爆炸图；

图9是实施例2的试剂提取扩增装置的剖视图；

图10是实施例2的提取仓的结构示意图；

图11是实施例2的顶盖的结构示意图；

图12是实施例2的滑块的结构示意图；

图13是实施例2的密封轴的结构示意图；

图14是实施例2的试剂提取扩增装置的整体结构示意图。

具体实施方式

实施例1

本实施例提供了一种全封闭一体化试剂提取扩增装置，如图1－7所示，其包括提取仓1、裂解机构2、洗涤机构3、洗脱机构4、驱动机构5、扩增管6、上盖7、支架8和底盖9。

其中，提取仓1由弹性材料制成，其包括按照样本流向依次分布的裂解机构2、洗涤机构3、洗脱机构4、缓冲液槽101和弹性密封膜104；支架8固定在提取仓1上，二者通过黏结剂粘合；上盖7和底盖9可拆卸地连接，二者围成一个空腔，提取仓1和支架8位于空腔内；支架8上设有上盖安装孔801，用于与上盖7连接。

裂解机构2内设有裂解试剂和磁性物质；磁性物质为磁珠。

洗涤机构3包括第一油槽301和洗涤槽302，洗涤槽302内设有洗涤液；第一油槽301位于裂解机构2和洗涤槽302之间。

洗脱机构4包括第二油槽401和洗脱槽402，洗脱槽402内设有洗脱液；第二油槽401位于洗涤槽302和洗脱槽402之间；第一油槽301和第二油槽401内均设有油相；相邻两槽之间设有可活动的隔断；裂解机构2与第一油槽301之间设有可活动的隔断。

裂解机构2包括按照样本流向依次分布的样本槽201、磁性槽202、裂解槽203和结合槽204；裂解机构2内，相邻两槽之间设有可活动的隔断；结合槽204与第一油槽301之间设有可活动的隔断；样本槽201上设有用于添加样本的进料口205，进料口205上设有样本盖206，用于样本添加后封闭样本槽201。

裂解试剂包括裂解增强剂和裂解结合液，分别设于裂解槽203和结合槽204内；磁性物质设于磁性槽202内。

驱动机构5包括可按照样本流向滑移的滑块501和用于驱动滑块501运行的动力部件(图中未示)，动力部件为电机；滑块501上设有磁铁502；磁铁502位于滑块501中心，其为电磁铁。

扩增管6位于洗脱机构4下游；扩增管6与洗脱槽402连通；扩增管内设有用于实现核酸增量扩增的扩增试剂，扩增试剂为pcr平台试剂。

缓冲液槽101位于洗脱槽402下游，且与洗脱槽402之间设有可活动的隔断；缓冲液槽101位于扩增管6上游，且与扩增管6相通；缓冲液槽101与扩增管6通过连接头102相连，连接头102上设有出料口103；样本通过出料口103从缓冲液槽101流入扩增管6；上盖7上设有挤出孔701，挤出孔701位于缓冲液槽101上方；挤出孔701上连有可开合的压板702，压板702向下移动时可挤压洗脱槽402和缓冲液槽101。

第一油槽301和洗涤槽302之间设有可上下移动的密封片11；第二油槽401和洗脱槽402之间设有可上下移动的密封片11；支架8上设有用于限制密封片11自由度的限位槽802，限位槽802与密封片11对应设置；密封片11用于防止相邻两槽中的试剂相混；上盖7内侧顶部设有弹簧安装孔703，其与密封片11对应设置；密封片11包括用于压紧弹性密封膜104的突起1101和用于与弹簧13配合的销轴1102，突起1101位于密封片11底部，销轴1102位于密封片11顶部；弹簧13一侧安装于弹簧安装孔703内，另一侧套在销轴1102上。

裂解机构2内，相邻两槽之间设有可脱落的固定卡片12；结合槽204与第一油槽301之间设有可脱落的固定卡片12；洗涤槽302和第二油槽401之间设有可脱落的固定卡片12；洗脱槽402与缓冲液槽101之间设有可脱落的固定卡片12；固定卡片12用于试剂封堵，防止相邻两槽中的试剂相混；固定卡片12两侧分别通过弱支撑1201连接上盖7底部。

弹性密封膜104位于密封片11与固定卡片12下方，且被密封片11与固定卡片12压紧。

滑块501上设有用于顶起密封片11或使固定卡片12脱落的楔形块503；楔形块503的数目为两个，分别位于磁铁502两侧；滑块501位于底盖9外侧；底盖9中部设有用于磁铁502移动的驱动槽901，两侧设有用于楔形块503移动的滑道902；滑块501运动时，提取仓1位于两个楔形块503之间；楔形块503可切断弱支撑1201，使固定卡片12脱落；或者通过其顶部的斜面顶起密封片11。

本实施例中，提取仓1底部采用封膜105密封，封膜105可封住装于提取仓1中各个槽内的液体或固体；封膜105与提取仓1通过黏结剂粘合；弹性密封膜104位于封膜105上方，其在固定卡片12及密封片11的压紧作用下，与封膜105贴合，对各槽之间的液体或固体形成隔离。

本实施例的使用方法如下：

1、取下样本盖206，向样本槽201加入样本，盖上样本盖206；

2、在动力部件驱动下，滑块501往扩增管6方向移动；当滑块501经过固定卡片12时，楔形块503切断固定卡片12两侧的弱支撑1201；固定卡片12脱落，密封作用失效；被固定卡片12顶紧密封的弹性密封膜104在自身弹性作用下弹起，且永不恢复密封状态；此时形成通路，位于通路两侧槽内的液体连通；

3、样本流入磁性槽202，磁性物质携带样本信息；在磁铁502作用下，携带样本信息的磁性物质随滑块501继续移动；经过固定卡片12时，重复步骤2；

4、当滑块501经过密封片11时，密封片11在楔形块503经过时弹起，被密封片11顶紧密封的弹性密封膜104在自身弹性作用下弹起；磁性物质随滑块501通过；在楔形块503通过后，密封片11在弹簧13作用下再次压紧弹性密封膜104，重新阻断其两侧液体；

5、当磁性物质保留在洗脱槽402中，而核酸留在缓冲液槽101中时，压板702向下移动，挤压洗脱槽402和缓冲液槽101；缓冲液槽101内的液体流入扩增管6，并在扩增管6内进行pcr扩增。

实施例2

本实施例提供了一种全封闭一体化试剂提取扩增装置，如图8－14所示，其包括提取仓21、裂解机构22、洗涤机构23、洗脱机构24、驱动机构25、扩增管26和顶盖27。

其中，提取仓21包括按照样本流向依次分布的裂解机构22、洗涤机构23、洗脱机构24和缓冲液槽2101。

裂解机构22内设有裂解试剂和磁性物质；磁性物质为磁珠。

洗涤机构23包括第一油槽2301和洗涤槽2302，洗涤槽2302内设有洗涤液；第一油槽2301位于裂解机构22和洗涤槽2302之间。

洗脱机构24包括第二油槽2401和洗脱槽2402，洗脱槽2402内设有洗脱液；第二油槽2401位于洗涤槽2302和洗脱槽2402之间；第一油槽2301和第二油槽2401内均设有油相；相邻两槽之间设有可活动的隔断；裂解机构22与第一油槽2301之间设有可活动的隔断。

裂解机构22包括按照样本流向依次分布的样本槽2201、磁性槽2202、裂解槽2203和结合槽2204；裂解机构22内，相邻两槽之间设有可活动的隔断；结合槽2204与第一油槽2301之间设有可活动的隔断；样本槽2201上设有用于添加样本的进料口2205，进料口2205上设有样本盖2206，用于样本添加后封闭样本槽2201。

裂解试剂包括裂解增强剂和裂解结合液，分别设于裂解槽2203和结合槽2204内；磁性物质设于磁性槽2202内。

驱动机构25包括可按照样本流向滑移的滑块2501和用于驱动滑块2501运行的动力部件(图中未示)，动力部件为电机；滑块2501上设有磁铁2502；磁铁2502位于滑块2501中心，其为电磁铁。

扩增管26位于洗脱机构24下游；扩增管26与洗脱槽2402连通；扩增管内设有用于实现核酸增量扩增的扩增试剂，扩增试剂为恒温扩增试剂。

缓冲液槽2101位于洗脱槽2402下游，且与洗脱槽2402之间设有可活动的隔断；缓冲液槽2101位于扩增管26上游，且与扩增管26相通；缓冲液槽2101与扩增管26通过连接头2102相连，连接头2102上设有出料口2103；样本通过出料口2103从缓冲液槽2101流入扩增管26。

本实施例中，相邻两槽之间设有可旋转的密封轴28，密封轴28上设有通道2801和旋钮2802，旋钮2802位于通道2801上方；顶盖27可拆卸地连接提取仓21顶端，并封闭提取仓21各槽；相邻两槽之间设有与密封轴28配合的密封槽29，密封槽29与密封轴28对应设置。

顶盖27设有若干旋转孔2701和两个活塞孔2702，其与密封轴28对应设置；旋钮2802穿过对应的旋转孔2701；两个活塞孔2702分别位于洗脱槽2402和缓冲液槽2101上方；每一个活塞孔2702均有一个活塞2703穿过。

本实施例的使用方法如下：

1、取下样本盖2206，加入样本，盖上样本盖2206；此时，通道2801与其两侧槽之间的连线垂直，防止两槽内的物质流通，起到隔离的作用；

2、在动力部件驱动下，滑块2501往扩增管26方向移动；当滑块2501经过密封轴28时，密封轴28旋转90°，通道2801将相邻两槽连通；

3、样本经通道2801流入磁性槽2202，磁性物质携带样本信息；在磁铁2502作用下，携带样本信息的磁性物质随滑块2501继续移动；经过密封轴28时，重复步骤2；第一油槽2301和洗涤槽2302之间的密封轴28以及第二油槽2401和洗脱槽2402之间的密封轴28在滑块2501经过后，旋转90°，重新封闭两侧槽；其余密封轴28不再旋转；

4、当磁性物质保留在洗脱槽2402中，而核酸留在缓冲液槽2101中时，向下推动活塞2703，挤压缓冲液槽2101；缓冲液槽2101内的液体流入扩增管26，并在扩增管26内进行pcr扩增。

实施例3

本实施例与实施例1的区别在于：不设扩增管，而在缓冲液槽内进行扩增反应；此时，无需设置连接头，在缓冲液槽上直接设置出料口，用于扩增反应后样本的流出。

实施例4

本实施例与实施例2的区别在于：提取仓竖直放置。

实施例5

本实施例与实施例1的区别在于：缓冲液槽和扩增管之间设有第三油槽，第三油槽内设有油相；缓冲液槽与第三油槽之间设有可脱落的固定卡片，扩增管与第三油槽之间设有可脱落的固定卡片。

虽然本发明以较佳实施例揭露如上，但并非用以限定本发明实施的范围。任何本领域的普通技术人员，在不脱离本发明的发明范围内，当可作些许的改进，即凡是依照本发明所做的同等改进，应为本发明的范围所涵盖。