全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机

1.本发明涉及核酸检测技术领域，特别涉及一种全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机。


背景技术：

2.核酸扩增检测技术被广泛应用于如分子生物学、医学、法学等生命科学的各个领域，由于pcr需要不断变化温度来实现核酸的扩增，始终无法摆脱依赖精良仪器设备的局限，多种机制的核酸等温扩增技术应运而生，也得到了迅猛的发展。其中，环介导等温扩增(loop-mediated isothermal amplification,lamp)方法自2000年notomi等开发出来后，因其快速(1小时内)、简易(只需65℃温控设备)、灵敏、特异等特点，近年来被广泛用于病毒、细菌等微生物的检测，为微生物大规模快速检测做出了巨大贡献。例如，专利cn111270010a公开的一种检测2019-ncov的环介导等温扩增检测引物组及其应用。
3.核酸等温扩增检测主要步骤包括：核酸提取与纯化、等温扩增以及光学检测，其步骤较多，尤其是核酸提取与纯化步骤，操作人员工作量大，使得一些自动化的核酸等温扩增检测设备具有很大的需求。离心柱法提取核酸是目前主流的核酸提取方法之一，其基本原理是利用裂解液促使细胞破碎，使细胞中的核酸释放出来，然后把释放出的核酸特异地吸附在离心柱的核酸吸附膜(如硅胶膜)上，这种膜只对核酸有较强的亲和力和吸附力，对其他生化成分如蛋白质、多糖、脂类则基本不吸附，因而在离心时能被甩出柱子，再通过漂洗液对离心柱进行漂洗以去除杂质，最后通过洗脱液把吸附在核酸吸附膜上的核酸洗脱下来，即可得到纯化的核酸，以用于后续的核酸扩增检测。
4.目前公开的一些自动化核酸检测设备中，通常是采用机械手来实现检测过程中各个阶段的试剂添加，如裂解液、结合液、漂洗液、洗脱液、扩增体系溶液等，由于试剂较多，采用机械臂添加虽然能够实现自动化。例如专利cn208454938u公开了一种用于全自动核酸提取扩增诊断一体机的核酸提取模块。这类自动化核酸提取扩增方法仍然存在以下缺陷：1、操作过程仍然很繁琐，机械手控制较复杂，更重要的时，机械手在进行试剂添加时，需要停止离心作业，完成添加后才能再进行离心，这样势必导致整个作业过程的时间大大增加，且装置的尺寸、复杂性会增加；2、另外，在核酸提取的洗脱作业前通常还需要更换新的离心管(前面裂解液、结合液、漂洗液作业中的废液均进入离心管收集，最后进行洗脱时需要更换新的离心管来收集最终的核酸提取液)，然后加提取的核酸与扩增体系溶液混合进行恒温扩增，这样进一步增加了操作步骤。


技术实现要素：

5.本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机。
6.为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：一种全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机，包括：
7.核酸提取扩增集成装置，其包括核酸提取与扩增容器、用于实现所述核酸提取与扩增容器的离心转动的离心机以及用于对所述核酸提取与扩增容器提供加热功能的加热模块；
8.以及光学检测模块，其用于对所述核酸提取与扩增容器中完成核酸提取与恒温扩增后的产物进行荧光检测；
9.所述核酸提取与扩增容器包括可转动设置在所述离心机的离心工位上的支架以及对称设置在所述支架上的两个离心容器管，所述离心容器管包括设置在所述支架上的外套筒、插设在所述外套筒内的离心管、插设在所述离心管内的裂解管、设置在所述离心管的内壁上且处于所述裂解管下方的若干预封液袋、设置在所述离心管内且处于所述若干预封液袋下方的离心柱以及可拆卸连接在所述离心管底部的至少一个收集管；
10.所述预封液袋的底部设置有出液口，所述出液口通过石蜡阀密封，所述石蜡阀可在所述加热模块的加热下打开，从而使得所述预封液袋内的液体通过所述出液口向下流出。
11.优选的是，所述出液口内设置有导热金属环，所述导热金属环的内部填充石蜡形成所述石蜡阀；所述离心管的内壁内部设置有与所述导热金属环的外壁接触的导热件；
12.所述加热模块包括温度控制模块以及与所述温度控制模块连接的若干加热片，所述加热片设置在所述外套筒的内壁上且与所述导热件接触以对所述导热金属环进行加热，从而融化所述导热金属环内部的石蜡，使得所述石蜡阀打开；
13.所述若干预封液袋包括至少一个结合液预封袋、至少一个漂洗液预封袋和至少一个洗脱液预封袋。
14.优选的是，所述离心管的侧壁上开设有用于安装所述导热件的安装槽，所述导热件包括与所述导热金属环的外壁接触的导热柱以及连接在所述导热柱上的导热片，所述导热片的末端向上弯折形成外凸的弧形状的弹片部，所述弹片部伸出所述安装槽且与所述导热片之间具有间隙；
15.所述加热片的外壁上具有用于与所述弹片部配合接触的弧形凹槽；
16.若干加热片包括用于对所述结合液预封袋上的石蜡阀进行加热的第一加热片、用于对所述漂洗液预封袋上的石蜡阀进行加热的第二加热片和用于对所述洗脱液预封袋上的石蜡阀进行加热的第三加热片。
17.优选的是，所述离心管的底部连接有自切换通道块，所述自切换通道块内部具有与所述离心柱下方空间连通的自切换通道，所述自切换通道具有可切换打开/关闭的第一出口和第二出口；
18.所述收集管包括连接在所述第一出口上的核酸样品收集管和可拆卸连接在所述第二出口上的废液收集管，所述核酸样品收集管内预装有用于等温扩增的pcr反应体系溶液；
19.所述加热模块还包括与所述温度控制模块连接的加热套，所述加热套连接在所述离心管的底部内壁上且环绕在所述核酸样品收集管的外周，用于对所述核酸样品收集管进行加热；
20.所述支架的中部连接有空心转轴，所述空心转轴可转动连接在所述离心机的离心工位上，所述空心转轴的内部具有第一导线孔，所述支架的内部开设有与所述第一导线孔
连通的第二导线孔，所述外套筒上开设有与所述第二导线孔连通的第三导线孔，所述第三导线孔连通至所述加热片的侧部和所述加热套的侧部。
21.优选的是，所述离心管的外周设置有限位边沿，所述限位边沿上靠近所述空心转轴的一侧连接有定位块，所述定位块的底部连接有定位柱；
22.所述支架的表面开设有供所述定位柱插入的定位孔，所述定位孔内还设置有触动开关，所述定位柱插入所述定位孔内后，所述触动开关由断开状态转换为闭合状态，使得所述温度控制模块和加热片、加热套之间的电连接由断开转换为导通状态；
23.所述定位孔的底部还开设有两个与所述第二导线孔连通的引脚孔，所述触动开关包括分别插设在所述两个引脚孔内的第一引脚和第二引脚、与所述第一引脚的上端可转动连接的连接触片以及连接在所述连接触片的底面和定位孔的底面之间的触动弹簧；
24.当所述连接触片上无外力作用时，所述触动弹簧的弹力作用使得所述连接触片不与所述第二引脚接触，所述触动开关为断开状态；当所述定位柱插入所述定位孔内后，所述定位柱向下顶压所述连接触片，使得所述连接触片与所述第二引脚接触，所述触动开关转换为导通状态。
25.优选的是，所述裂解管的管口上可转动连接有密封盖，所述裂解管的内壁上连接有挂板，所述挂板的底面上连接有裂解液预封袋，所述裂解液预封袋上至少设置有一个易撕片，所述易撕片上连接有拉绳，所述拉绳的末端与所述密封盖的底部连接；当所述密封盖完全打开时，所述拉绳拉开所述易撕片使所述裂解液预封袋破裂而流出内部的裂解液；
26.所述裂解管的底部出口上连接有多孔板，所述多孔板的上部设置有微孔滤膜，所述微孔滤膜上方设置有预滤膜；
27.所述离心柱的上部设置有布液板，所述布液板上密集设置有若干导液孔；所述离心柱内设置有核酸吸附膜，所述离心柱的底部具有锥形出口。
28.优选的是，所述自切换通道包括位于中部的切换空腔、连通所述切换空腔与所述离心柱下方空间的若干进液孔、连通所述切换空腔与所述第一出口的第一排液通道以及连通所述切换空腔与所述第二出口的第二排液通道；
29.所述第一排液通道与切换空腔的连接处形成第一通道口，所述第二排液通道与切换空腔的连接处形成第二通道口；
30.所述第一排液通道和第二排液通道均倾斜设置，以使得所述第一通道口比所述第一出口更靠近所述离心管的中心轴线，所述第二通道口比所述第二出口更靠近所述离心管的中心轴线；
31.所述切换空腔内沿x方向设置有第一弹簧，所述第一弹簧的一端与所述切换空腔的内壁连接，另一端连接有可在所述切换空腔内沿x方向滑动的密封块，所述密封块用于密封所述第一通道口或第二通道口；
32.当所述离心管保持静止或是朝第一方向旋转或是朝第二方向旋转但转速小于rt时，所述密封块处于所述第一通道口上方且完全覆盖所述第一通道口，所述第一通道口关闭，所述第二通道口打开；
33.当所述离心管朝第二方向旋转且转速不小于rt时，所述第一弹簧被拉伸，所述密封块处于所述第二通道口上方且完全覆盖所述第二通道口，所述第一通道口打开，所述第二通道口关闭；
34.其中，rt为转速阈值。
35.优选的是，所述离心机包括机架、设置在所述机架上的电机、与所述电机的输出轴驱动连接的离心转轴以及连接在所述离心转轴上的离心转盘，所述离心转盘上均匀间隔开设有若干用于设置所述支架的支架槽，所述支架槽形成所述离心机的离心工位；
36.所述机架包括底座、设置在所述底座上的第一支撑盘以及设置在所述第一支撑盘上的第二支撑盘，所述第二支撑盘上开设有若干个检测通孔组，每个检测通孔组均包括两个检测通孔；
37.所述光学检测模块包括两个光学检测装置，两个光学检测装置的两个检测头分别处于检测工位上的同一个检测通孔组中的两个检测通孔的正下方；
38.所述检测通孔组的数量和位置与所述离心容器管相匹配，使得通过两个所述光学检测模块可对所有的离心容器管逐次进行光学检测。
39.优选的是，该全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机还包括外壳、设置在所述外壳上的盖板、设置在所述盖板上的触摸显示屏以及设置在所述离心转盘上且与所述触摸显示屏电连接的控制器，所述控制器内嵌有离心机控制模块和所述温度控制模块。
40.优选的是，该全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机进行核酸提取与恒温扩增检测的方法包括以下步骤：
41.1)完全打开所述密封盖，通过所述拉绳拉开所述裂解液预封袋上的易撕片，使得所述裂解液预封袋内的裂解液流出进入到裂解管内，同时向所述裂解管内加入一定体积的样品，盖好密封盖；
42.2)将离心容器管插入离心机的离心工位上的支架中，插入时，使离心管上的定位柱对准并插入支架的定位孔中；完成所有离心容器管在离心工位上的安装；
43.3)控制离心机采用正反交替旋转且转速r小于r0的方式工作，进行样品裂解；
44.4)控制离心机正向转动，且转速r满足：r0≤r＜r1，使得裂解产物中的裂解液穿过所述微孔滤膜进入下方的离心柱中，固体杂质被所述预滤膜和微孔滤膜截留；
45.5)离心机保持转速r满足：r0≤r＜r1转动，通过所述温度控制模块控制所述第一加热片工作，对所述结合液预封袋上的石蜡阀进行加热，使得所述结合液预封袋上的石蜡阀打开，内部的结合液流入下方的离心柱中与裂解液混合，通过所述离心柱中的核酸吸附膜吸附核酸；
46.6)控制离心机正向转动，且转速r满足：r1≤r＜rt，通过所述温度控制模块控制所述第二加热片工作，对所述漂洗液预封袋上的石蜡阀进行加热，使得所述漂洗液预封袋上的石蜡阀打开，内部的漂洗液流出对离心柱进行漂洗，之后漂洗液从离心柱下方的锥形出口排出；
47.步骤1)-6)过程中，所述密封块始终处于所述第一通道口上方且完全覆盖所述第一通道口，所述第一通道口关闭，所述第二通道口打开，使得所述第一出口始终关闭，所述第二出口打开，所述离心管底部排出的废液均进入所述废液收集管收集；
48.7)控制离心机反向转动，且离心机的转速r满足：r≥r2，使得所述密封块移动至所述第二通道口上方且完全覆盖第二通道口，所述第一通道口打开，所述第二通道口关闭；通过所述温度控制模块控制所述第三加热片工作，对所述洗脱液预封袋上的石蜡阀进行加热，使得所述洗脱液预封袋上的石蜡阀打开，内部的洗脱液流出对离心柱进行洗脱，以使离
心柱内的核酸与所述核酸吸附膜脱离，被洗脱的核酸和洗脱液一同流入所述核酸样品收集管中收集，得到核酸提取液；
49.其中，r0＜r1＜rt＜r2；
50.8)控制离心机停止工作，并回到原点，此时所有的核酸样品收集管均处于对应位置的检测通孔正上方；
51.9)通过所述温度控制模块控制所述加热套工作，对所述核酸样品收集管加热，进行恒温扩增反应；
52.10)反应完成后，控制两个光学检测装置工作，通过两个光学检测装置对处于检测工位处的检测通孔正上方的同一个离心容器管中的两个核酸样品收集管同时进行荧光检测，然后控制离心机步进转动，使得所有的离心容器管逐次经过检测工位，完成所有核酸样品收集管的荧光检测。
53.本发明的有益效果是：
54.本发明提供的全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机能够实现自动化核酸提取、纯化、等温扩增以及检测，通过将核酸提取过程需使用的裂解液、结合液、漂洗液、洗脱液以及pcr反应体系溶液预封装在离心管内，藉由加样时的开盖动作联动实现裂解液的添加，并利用加热模块通过加热作用打开预封袋的石蜡阀能在各个作业过程中依次对应释放结合液、漂洗液和洗脱液以实现自动核酸提取作业，藉由自切换通道在不同离心转动状态下自动切换打开/关闭的第一出口和第二出口，以使得废液自动收集至废液收集管、提取的核酸样品则自动收集至核酸样品收集管并与pcr反应体系混合以实现恒温扩增作业，最后藉由光学检测装置与离心机的配合实现光学检测；
55.本发明避免了现有方案中采用机械手进行自动化试剂添加操作带来的控制复杂繁琐、设备体积大、无法有效缩短时长等缺陷，本发明能够省去机械手添加试剂时离心作业停止所需的时间，并大大简化作业流程，核酸提取过程中无需停离心机来添加试剂，使得整个作业过程更加顺畅，缩短了核酸提取时间；
56.本发明通过自切换通道的配合设计，能够在核酸提取的裂解、结合、漂洗过程中导通流向废液瓶的第二通道，以通过废液瓶收集废液；而在核酸提取的洗脱过程中导通流向核酸样品瓶的第一通道，收集需要的核酸提取液，从而在整个检测过程中不需要更换用于收集试剂的储液瓶，进一步简化了操作步骤；
57.本发明中提取的核酸样本能直接与用于等温扩增的pcr反应体系溶液混合，不需要转移核酸样本，进一步的，扩增后的产物直接进行光学检测，也不需要再进行转移，从而进一步简化了流程，提高了检测效率。
附图说明
58.图1为本发明的全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机的整体结构示意图；
59.图2为本发明的全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机的内部结构示意图；
60.图3为本发明的核酸提取与扩增容器的结构示意图；
61.图4为本发明的核酸提取与扩增容器的内部结构示意图；
62.图5为本发明的支架的内部结构示意图；
63.图6为本发明的图4中a处的局部放大结构示意图；
64.图7为本发明的定位柱与触动开关配合的结构示意图；
65.图8为本发明的离心容器管的结构示意图；
66.图9为本发明的裂解管的结构示意图；
67.图10为本发明的离心容器管的密封盖打开时的结构示意图；
68.图11为本发明的离心柱结构示意图；
69.图12为本发明的自切换通道块和收集管配合的结构示意图；
70.图13为本发明的一种实施例中的自切换通道块的结构示意图；
71.图14为本发明的自切换通道块中的第二出口封闭状态的结构示意图。
72.附图标记说明：
73.1—核酸提取扩增集成装置；
74.2—核酸提取与扩增容器；20—支架；21—离心容器管；22—外套筒；23—离心管；24—裂解管；25—预封液袋；26—离心柱；27—收集管；
75.200—空心转轴；201—第一导线孔；202—第二导线孔；203—定位孔；204—触动开关；205—引脚孔；2040—第一引脚；2041—第二引脚；2042—连接触片；2043—触动弹簧；
76.220—第三导线孔；
77.230—限位边沿；231—定位块；232—定位柱；233—安装槽；
78.240—密封盖；241—挂板；242—裂解液预封袋；243—易撕片；244—拉绳；245—挂环；246—多孔板；247—微孔滤膜；248—预滤膜；
79.250—出液口；251—石蜡阀；252—导热金属环；253—导热件；254—结合液预封袋；255—漂洗液预封袋；256—洗脱液预封袋；2530—导热柱；2531—导热片；2532—弹片部；
80.260—布液板；261—核酸吸附膜；262—锥形出口；263—布液孔；
81.270—核酸样品收集管；271—废液收集管；272—导热套；
82.3—离心机；30—离心工位；31—机架；32—电机；33—离心转轴；34—离心转盘；35—支架槽；310—底座；311—第一支撑盘；312—第二支撑盘；313—检测通孔组；314—检测通孔；
83.4—加热模块；40—加热片；41—加热套；400—弧形凹槽；401—第一加热片；402—第二加热片；403—第三加热片；
84.5—自切换通道块；50—自切换通道；51—第一弹簧；52—密封块；53—顶柱；500—进液孔；501—切换空腔；502—第一通道口；503—第二通道口；504—第一排液通道；505—第二排液通道505；506—第一出口；507—第二出口；530—空心柱；531—第二弹簧；532—顶球；
85.6—光学检测装置；60—检测头；
86.7—外壳；70—盖板；71—触摸显示屏；72—控制器。
具体实施方式
87.下面结合实施例对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。
88.应当理解，本文所使用的诸如“具有”、“包含”以及“包括”术语并不排除一个或多
个其它元件或其组合的存在或添加。
89.实施例1
90.如图1-12所示，本实施例提供一种全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机，包括：
91.核酸提取扩增集成装置1，其包括核酸提取与扩增容器2、用于实现核酸提取与扩增容器2的离心转动的离心机3以及用于对核酸提取与扩增容器2提供加热功能的加热模块4；
92.以及光学检测模块，其用于对核酸提取与扩增容器2中完成核酸提取与恒温扩增后的产物进行荧光检测；
93.核酸提取与扩增容器2包括可转动设置在离心机3的离心工位30上的支架20以及对称设置在支架20上的两个离心容器管21，离心容器管21包括设置在支架20上的外套筒22、插设在外套筒22内的离心管23、插设在离心管23内的裂解管24、设置在离心管23的内壁上且处于裂解管24下方的若干预封液袋25、设置在离心管23内且处于若干预封液袋25下方的离心柱26以及可拆卸连接在离心管23底部的至少一个收集管27；
94.预封液袋25的底部设置有出液口250，出液口250通过石蜡阀251密封，石蜡阀251可在加热模块4的加热下打开，从而使得预封液袋25内的液体通过出液口250向下流出。
95.在一种优选的实施例中，离心机3包括机架31、设置在机架31上的电机32、与电机32的输出轴驱动连接的离心转轴33以及连接在离心转轴33上的离心转盘34，离心转盘34上均匀间隔开设有若干用于设置支架20的支架槽35，支架槽35形成离心机3的离心工位30；
96.机架31包括底座310、设置在底座310上的第一支撑盘311以及设置在第一支撑盘311上的第二支撑盘312，第二支撑盘312上开设有若干个检测通孔组313，每个检测通孔组313均包括两个检测通孔314；
97.光学检测模块包括两个光学检测装置6，两个光学检测装置6的两个检测头60分别处于检测工位上的同一个检测通孔组313中的两个检测通孔314的正下方；
98.检测通孔组313的数量和位置与离心容器管21相匹配，使得通过两个光学检测模块可对所有的离心容器管21逐次进行光学检测。即每次通过两个光学检测装置6可实现两个离心容器管21的荧光检测，然后离心机3转动一个位置，下一个支架20上的两个离心容器管21转动到两个光学检测装置6的上方，再进行光学检测，通过离心机3与两个光学检测装置6的配合，即可依次实现所有支架20上的离心容器管21的检测。
99.在一种优选的实施例中，该全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机还包括外壳7、设置在外壳7上的盖板70、设置在盖板70上的触摸显示屏71、设置在离心转盘34上且与触摸显示屏71电连接的控制器72以及设置在离心转盘34上且与控制器72连接的电源，控制器72内嵌有中央控制模块、离心机3控制模块、光学检测控制模块和温度控制模块。
100.其中，光学检测装置6可采用常规产品，用于实现荧光检测。例如在一种实施例中，其包括激光光源、滤光片、物镜、探测器等，激光光源发出的激光经过物镜后照射到离心容器管21内的样品上，样品激发产生的荧光再经物镜、滤光片后到达探测器，进行荧光检测。中央控制模块获得探测器的数据，并处理得到荧光检测结果，然后传输至触摸显示屏71进行显示，光学检测控制模块用于对光学检测装置6的工作进行控制。
101.其中，可通过可充电蓄电池作为电源进行供电，也可外接电源供电。触摸显示屏71既能作为显示作用，可显示最终的检测结果，同时也可作为输入界面，以输入相应的控制参
数，如离心转速、控制温度等。其中，每个离心容器均配有相应的编号，以进行区分。
102.本实施例中，出液口250内设置有导热金属环252，导热金属环252的内部填充石蜡形成石蜡阀251；离心管23的内壁内部设置有与导热金属环252的外壁接触的导热件253；
103.加热模块4包括温度控制模块以及与温度控制模块连接的若干加热片40，加热片40设置在外套筒22的内壁上且与导热件253接触以对导热金属环252进行加热，从而融化导热金属环252内部的石蜡，使得石蜡阀251打开；
104.若干预封液袋25包括至少一个结合液预封袋254、至少一个漂洗液预封袋255和至少一个洗脱液预封袋256。本实施例中，以一个结合液预封袋254、一个漂洗液预封袋255和一个洗脱液预封袋256为例进行说明，一个结合液预封袋254、一个漂洗液预封袋255和一个洗脱液预封袋256均匀间隔连接在离心管23的内壁上，通过控制加热片40工作，使石蜡融化从而能够独立打开任意一个预封袋上的石蜡阀251，实现预封袋内溶液的按需释放，从而不需要在核酸提取过程中停离心机3，再手动或通过机械臂等组件自动添加试剂。在一种优选的实施例中，石蜡阀251打开所需温度为58-63℃，加热片40加热数秒几个打开石蜡阀251。
105.参照图4-6，本实施例中，离心管23的侧壁上开设有用于安装导热件253的安装槽233，导热件253包括与导热金属环252的外壁接触的导热柱2530以及连接在导热柱2530上的导热片2531，导热片2531的末端向上弯折形成外凸的弧形状的弹片部2532，弹片部2532伸出安装槽233且与导热片2531之间具有间隙；加热片40的外壁上具有用于与弹片部2532配合接触的弧形凹槽400。
106.参照图6，加热片40提供的热量通过弹片部2532、导热片2531、导热柱2530传递至导热金属环252，通过导热金属环252包裹石蜡，能够利用导热金属环252的热量实现石蜡的高效融化，从而快速打开石蜡阀251。
107.导热片2531与弹片部2532的结构设计，使得弹片部2532具有一定的弹力作用，当离心管23插入外套管内时，弹片部2532先被挤压而靠近导热片2531，当插入到位后，弹片部2532正好处于加热片40的弧形凹槽400侧部，弹片部2532顶入弧形凹槽400内，一方面能够保证弹片部2532与加热片40有良好的接触，保证导热效率，另一方面两者之间的压力作用也能在一定程度上对离心管23起到固定作用，使得离心管23能够更加稳定的设置在外套管中。
108.其中，若干加热片40包括用于对结合液预封袋254上的石蜡阀251进行加热的第一加热片401、用于对漂洗液预封袋255上的石蜡阀251进行加热的第二加热片402和用于对洗脱液预封袋256上的石蜡阀251进行加热的第三加热片403。通过温度控制模块独立控制第一加热片401、第二加热片402和第三加热片403，能够实现结合液预封袋254、漂洗液预封袋255以及洗脱液预封袋256上的石蜡阀251的按需打开，从而按设定步骤需求依次释放结合液、漂洗液以及洗脱液，以满足核酸提取操作的需求。
109.本实施例中，离心管23的底部连接有自切换通道50块5，自切换通道50块5内部具有与离心柱26下方空间连通的自切换通道50，自切换通道50具有可切换打开/关闭的第一出口506和第二出口507；
110.收集管27包括连接在第一出口506上的核酸样品收集管270和可拆卸连接在第二出口507上的废液收集管271，核酸样品收集管270内预装有用于等温扩增的pcr反应体系溶液；
111.加热模块4还包括与温度控制模块连接的加热套41，加热套41连接在离心管23的底部内壁上且环绕在核酸样品收集管270的外周，用于对核酸样品收集管270进行加热，以进行等温扩增反应；在优选的实施例中，核酸样品收集管270外部包裹设置有导热套272，用于增加传热效率。
112.支架20的中部连接有空心转轴200，空心转轴200可转动连接在离心机3的离心工位30上，支架20通过空心转轴200连接在离心机3的离心转盘34上，在不转动时，离心容器管21为竖直状态，离心转盘34转动时，支架20在离心力的作用下相对离心转盘34转动，离心容器管21变为接近水平状态。
113.其中，空心转轴200的内部具有第一导线孔201，支架20的内部开设有与第一导线孔201连通的第二导线孔202，外套筒22上开设有与第二导线孔202连通的第三导线孔220，第三导线孔220连通至加热片40的侧部和加热套41的侧部。第一导线孔201、第二导线孔202和第三导线孔220用于连接导线的走线步骤，通过导线连接加热片40和加热套41，以将外部电源供应至加热片40和加热套41，同时又不会与离心机3的旋转运动产生干涉。例如，在一种实施例中，电源和温度控制模块设置在离心机3的离心转盘34上，且离心转盘34上开设有走线槽/孔，温度控制模块与电源通过导线电连接，温度控制模块再引出导线，由空心转轴200内的第一导线孔201进入，经过第二导线孔202、第三导线孔220分别连接至加热套41和各个加热片40，通过温度控制模块可控制加热套41和各个加热片40分别独立进行工作。由于电源和温度控制模块均设置在离心转盘34，会随之一起转动，所以，电源、温度控制模块和加热套41、各个加热片40之间的电连接不会受到离心转动的干涉或影响。
114.本实施例中，离心管23的外周设置有限位边沿230，离心管23插入外套管到位后，限位边沿230卡在支架20表面，进行轴向限位。
115.限位边沿230上靠近空心转轴200的一侧连接有定位块231，定位块231的底部连接有定位柱232；支架20的表面开设有供定位柱232插入的定位孔203，定位孔203内还设置有触动开关204，定位柱232插入定位孔203内后，触动开关204由断开状态转换为闭合状态，使得温度控制模块和加热片40、加热套41之间的电连接由断开转换为导通状态；
116.参照图5和图7，在优选的实施例中，定位孔203的底部还开设有两个与第二导线孔202连通的引脚孔205，触动开关204包括分别插设在两个引脚孔205内的第一引脚2040和第二引脚2041、与第一引脚2040的上端可转动连接的连接触片2042以及连接在连接触片2042的底面和定位孔203的底面之间的触动弹簧2043；
117.当连接触片2042上无外力作用时，触动弹簧2043的弹力作用使得连接触片2042不与第二引脚2041接触，触动开关204为断开状态；当定位柱232插入定位孔203内后，定位柱232向下顶压连接触片2042，使得连接触片2042与第二引脚2041接触，触动开关204转换为导通状态。第一引脚2040和第二引脚2041连接在加热片40和加热套41的导线回路上，当连接触片2042与第二引脚2041接触接触时，第一引脚2040和第二引脚2041之间连通，导线回路导通；否则导线回路断开。
118.一方面，定位柱232和定位孔203的配合能对离心管23插入外套管内的目标位置进行定位，对离心管23的安装到位起到指示作用，且能够防止离心管23相对外套管产生转动；另一方面定位柱232与触动开关204的配合还能对外套管内是否插入由离心容器管21进行指示，并进一步对是否向该套管内的加热片40和加热套41提供热量进行总控制，只有外套
管内到位安装有离心容器管21时，加热片40和加热套41的电连接回路才导通，才可控制加热片40和加热套41按需进行工作，从而能够节约电能，且不需要复杂的控制方法或机构。
119.参照图8-10，本实施例中，裂解管24的管口上可转动连接有密封盖240，裂解管24的内壁上连接有挂板241，挂板241的底面上连接有裂解液预封袋242，裂解液预封袋242上至少设置有一个易撕片243，易撕片243上连接有拉绳244，拉绳244的末端与密封盖240的底部连接；当密封盖240完全打开时，拉绳244拉开易撕片243使裂解液预封袋242破裂而流出内部的裂解液。
120.在优选的实施例中，密封盖240的底部设置有用于连接拉绳244的挂环245，裂解管24生产封装时，将封装有裂解液的裂解液预封袋242在挂板241上设置好后，将密封盖240半开，使得能将拉绳244的末端固定连接在挂环245，然后将密封盖240扣合并密封，参照图8和9。拉绳244的长度需适宜，长度可大致等于密封盖240半开时，挂环245和与挂环245最近的一个易撕片243之间的直线距离，从而使得密封盖240半开时，所有易撕片243都不会被扯下，而密封盖240完全打开时，所有的易撕片243都会被扯下从而释放裂解液预封袋242内部的裂解液参照图10；通过密封盖240与易撕片243的联动设置，使得该离心管23使用时，完全打开密封盖240加入样品的同时可自动加入裂解液，能够简化一个加裂解液的步骤。加样完成后，扣合密封盖240等待下一步操作。
121.本实施例中，裂解管24的底部出口上连接有多孔板246，多孔板246的上部设置有微孔滤膜247，微孔滤膜247上方设置有预滤膜248。
122.预滤膜248设置在上方，用于过滤掉样品裂解后产生的一些大颗粒杂质，能防止堵塞下方的微孔滤膜247。微孔滤膜247为疏水膜，其上具有微孔阵列，从而使得在无外力作用时，微孔滤膜247上方的液体不会或基本不会穿过微孔滤膜247流入到下方空间，当收到一定的外力作用(如离心力)时，可使微孔滤膜247上方的液体穿过微孔滤膜247流入到下方空间，而绝大多数固体杂质被截留在微孔滤膜247上方，从而能够在微孔滤膜247上方形成供样品与裂解液充分混合的空间。例如，在一种可选的实施例中，微孔滤膜247可选用聚四氟乙烯滤膜、聚丙烯滤膜或聚醚砜滤膜等，其上的微孔阵列中的微孔尺寸为0.05um～100um。需要理解的时，微孔尺寸越小，使得微孔滤膜247上方的液体穿过微孔滤膜247所需的外力就越多，对应与离心力为外力，则是需要提供的离心转速越大，所以通过设定合适的微孔尺寸，能够满足不小于一定的离心转速(如r0)下液体可通过微孔滤膜247，而小于该离心转速时液体无法通过或基本无法通过微孔滤膜247。
123.参照图11，本实施例中，离心柱26的上部设置有布液板260，布液板260上密集设置有若干布液孔263；离心柱26内设置有核酸吸附膜261，离心柱26的底部具有锥形出口262。布液板260收集上方预封袋内释放的试剂(结合液、漂洗液、洗脱液等)，然后通过若干导液孔均匀分配流入到下方的核酸吸附膜261上。同样的核酸吸附膜261可采用对核酸具有亲和或吸附能力的材料，其具有微孔阵列，微孔尺寸为0.02um～50um，微孔阵列上的微孔尺寸设置使得在不小于一定的离心转速(如r1)下液体可通过微孔滤膜247，而小于该离心转速时液体无法通过或基本无法通过微孔滤膜247。
124.其中，裂解液预封袋242、结合液预封袋254、漂洗液预封袋255和洗脱液预封袋256内的试剂采用常规的分别用于核酸提取各个阶段的裂解液、结合液、漂洗液、洗脱液即可，分别预先封存设置在离心管23内对应位置，且各试剂量按照预设的一定加样量匹配，并可
在离心管23外壁上标注样品添加量的范围，或是通过其他方式说明加样量范围。例如，在一种实施例中，在离心管23的密封盖240上标样品添加量的范围为1-5ml,各试剂预封量按此匹配预装；从而使用时只需要按照要求加入一定量的样品即可，其余试剂量均可与之匹配，且无需再添加。
125.其中，通过漂洗液预封袋255封装足够量的漂洗液，使得一次漂洗即可满足要求。可以理解的是，也可以设置多个漂洗液预封袋255，进行多次漂洗，每次通过对石蜡阀251的温控，释放一定数量的漂洗液预封袋255内的漂洗液。作为一种优选的方案，只进行一次漂洗，从而简化步骤，缩短时间。
126.本实施例中，通过自切换通道50实现了核酸提取过程中的废液与核酸液的自动分配收集功能，可避免如常规方案中在核酸提取过程中需要进行收集管27的更换操作。
127.参照图12，本实施例中，自切换通道50包括位于中部的切换空腔501、连通切换空腔501与离心柱26下方空间的若干进液孔500、连通切换空腔501与第一出口506的第一排液通道504以及连通切换空腔501与第二出口507的第二排液通道505；
128.第一排液通道504与切换空腔501的连接处形成第一通道口502，第二排液通道505与切换空腔501的连接处形成第二通道口503；
129.第一排液通道504和第二排液通道505均倾斜设置，以使得第一通道口502比第一出口506更靠近离心管23的中心轴线，第二通道口503比第二出口507更靠近离心管23的中心轴线；
130.切换空腔501内沿x方向设置有第一弹簧51，第一弹簧51的一端与切换空腔501的内壁连接，另一端连接有可在切换空腔501内沿x方向滑动的密封块52，密封块52用于密封第一通道口502或第二通道口503；
131.当离心管23保持静止或是朝第一方向旋转或是朝第二方向旋转但转速小于rt时，密封块52处于第一通道口502上方且完全覆盖第一通道口502，第一通道口502关闭，第二通道口503打开；
132.当离心管23朝第二方向旋转且转速不小于rt时，第一弹簧51被拉伸，密封块52处于第二通道口503上方且完全覆盖第二通道口503，第一通道口502打开，第二通道口503关闭；
133.其中，rt为转速阈值。
134.参照图8、12、14，以下对密封块52与第一弹簧51配合，在不同离心转速下实现第一通道口502和第二通道口503的打开/关闭的自动切换过程进行更详细的说明。图中箭头表示离心转动方向，o表示旋转中心。
135.参照图8，离心管23进行离心转动时，密封块52因受离心力的作用会产生左右移动，且移动方向取决于转动方向，例如若顺时针旋转，则密封块52会向左移动，逆时针旋转，则密封块52会向右移动；而密封块52是通过第一弹簧51固定的，密封块52的移动取决于密封块52受到的离心作用和弹力作用的合力。当顺时针旋转时，如图8，密封块52向左移动压缩第一弹簧51，第一弹簧51和密封块52的长度设计使得第一弹簧51被压缩至最短时，密封块52下方仍然完全覆盖第一通道口502，所以顺时针旋转时，第一通道口502始终封闭。当逆时针旋转时，密封块52向右移动拉伸第一弹簧51，随转速增加，密封块52逐渐向右移动，当转速达增加到rt时，密封块52开始脱离第一通道口502，第一通道口502开始打开；随转速继
续增加，当增加到r2时，密封块52完全脱离第一通道口502并完全覆盖第二通道口503，使得第一通道口502打开，第二通道口503关闭，如图14。且由于切换空腔501右侧内壁对密封块52的限制，使得沿逆时针方向旋转时，转速r≥r2后，密封块52因被切换空腔501右侧内壁阻挡而无法继续移动，第二通道口503仍会保持关闭状态。
136.参照图13，在一种优选的实施例中，密封块52的上方还沿z方向设置有顶柱53，顶柱53包括连接在密封块52上的空心柱530、连接在空心柱530内的第二弹簧531以及连接在第二弹簧531上端且可活动设置在空心柱530内的顶球532；其中，顶球532的直径大于空心柱530顶部开孔的直径，使得顶球532可转动但不会从空心柱530内脱离。
137.顶球532与切换空腔501的上方内壁接触，且切换空腔501上方的进液孔500避开顶球532的运动轨迹设置，也即，顶球532运动的过程中，与切换空腔501的上方内壁接触的部位无进液孔500，防止顶球532卡入进液孔500内。
138.密封块52移动时，顶球532与切换空腔501的上方内壁滚动接触，通过顶压作用保证密封块52地面能与切换空腔501的底部内壁保持较紧密的接触，同时通过滚动接触，使得密封块52仍能在离心作用下顺利移动。
139.在进一步优选的实施例中，密封块52底面设置有密封层(如聚四氟乙烯层)，且表面平整光滑，同时切换空腔501的底部内壁也可设置密封层(如聚四氟乙烯层)，以保证表面平整光滑，从而使得密封块52能够顺畅移动，且移动到适当位置时又能实现很好的密封。
140.通过自切换通道50结构的配合设计，能够在核酸提取的裂解、结合、漂洗过程中导通流向废液瓶的第二通道，以通过废液瓶收集废液；而在核酸提取的洗脱过程中导通流向核酸样品瓶的第一通道，收集需要的核酸提取液，从而在核酸提取过程中不需要更换用于收集试剂的储液瓶；以下会在实施例2中进行进一步说明。
141.实施例2
142.本实施例中提供一种实施例1的全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机进行核酸提取与恒温扩增检测的方法，包括以下步骤：
143.1)完全打开密封盖240，通过拉绳244拉开裂解液预封袋242上的易撕片243，使得裂解液预封袋242内的裂解液流出进入到裂解管24内，同时向裂解管24内加入一定体积的样品，盖好密封盖240；此时可手动摇晃离心柱26管，使裂解液与样品初步混匀；
144.2)将离心容器管21插入离心机3的离心工位30上的支架20中，插入时，使离心管23上的定位柱232对准并插入支架20的定位孔203中，通过定位柱232使触动开关204导通，从而连通加热回路；依次完成所有离心容器管21在离心工位30上的安装；
145.3)控制离心机3采用正反交替旋转且转速r小于r0的方式工作，进行样品裂解；此过程中，由于转速较小，裂解液和样品基本不穿过微孔滤膜247，从而停留在裂解管24内，通过微孔滤膜247上方空腔提供裂解液和样品的混合空间；
146.4)控制离心机3正向转动，且转速r满足：r0≤r＜r1，使得裂解产物中的裂解液穿过微孔滤膜247进入下方的离心柱26中，固体杂质被预滤膜248和微孔滤膜247截留；由于转速的增大，使得裂解液能够穿过微孔滤膜247上的微孔阵列；
147.5)离心机3保持转速r满足：r0≤r＜r1转动，通过温度控制模块控制第一加热片401工作，对结合液预封袋254上的石蜡阀251进行加热，使得结合液预封袋254上的石蜡阀251打开，内部的结合液流入下方的离心柱26中与裂解液混合，通过离心柱26中的核酸吸附膜
261吸附核酸；此过程中，由于核酸吸附膜261上的微孔阵列的尺寸设置，使得在此转速下，核酸吸附膜261上的结合液、样品等基本不穿过核酸吸附膜261，从而提供了结合液与样品混合的空间与时间，结合液的作用下，通过核酸吸附膜261吸附核酸；
148.6)控制离心机3正向转动，且转速r满足：r1≤r＜rt，然后通过温度控制模块控制第二加热片402工作，对漂洗液预封袋255上的石蜡阀251进行加热，使得漂洗液预封袋255上的石蜡阀251打开，内部的漂洗液流出对离心柱26进行漂洗，之后漂洗液从离心柱26下方的锥形出口262排出；在此转速下，液体能够穿过核酸吸附膜261，从而使得漂洗液和清洗下来的杂质穿过核酸吸附膜261进入到废液收集管271中；
149.步骤1)-6)过程中，密封块52始终处于第一通道口502上方且完全覆盖第一通道口502，第一通道口502关闭，第二通道口503打开，使得第一出口506始终关闭，第二出口507打开，离心管23底部排出的废液均进入废液收集管271收集；
150.7)控制离心机3反向转动，且离心机3的转速r满足：r≥r2，使得密封块52移动至第二通道口503上方且完全覆盖第二通道口503，第一通道口502打开，第二通道口503关闭；同时通过温度控制模块控制第三加热片403工作，对洗脱液预封袋256上的石蜡阀251进行加热，使得洗脱液预封袋256上的石蜡阀251打开，内部的洗脱液流出对离心柱26进行洗脱，以使离心柱26内的核酸与核酸吸附膜261脱离，被洗脱的核酸和洗脱液一同流入核酸样品收集管270中收集，得到核酸提取液，完成核酸提取；
151.其中，r0＜r1＜rt＜r2；
152.8)控制离心机3停止工作，并回到原点，此时所有的核酸样品收集管270均处于对应位置的检测通孔314正上方，且第一个支架20上的两个核酸样品收集管270分别处于两个光学检测装置6的正上方；
153.9)通过温度控制模块控制加热套41工作，对核酸样品收集管270加热，进行恒温扩增反应；
154.10)反应完成后，控制两个光学检测装置6工作，通过两个光学检测装置6对处于检测工位处的检测通孔314正上方的同一个离心容器管21中的两个核酸样品收集管270同时进行荧光检测，然后控制离心机3步进转动，使得所有的离心容器管21逐次经过检测工位，完成所有核酸样品收集管270的荧光检测，并通过触摸显示屏71进行显示。
155.实施例3
156.本实施例以实施例1的全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机进行环介导等温扩增检测为例，对本发明做进一步说明。
157.本实施例中的全自动核酸提取、恒温扩增检测一体机进行核酸提取与恒温扩增检测的方法，包括以下步骤：
158.1)完全打开密封盖240，通过拉绳244拉开裂解液预封袋242上的易撕片243，使得裂解液预封袋242内的裂解液流出进入到裂解管24内，同时向裂解管24内加入3ml的样品，盖好密封盖240；此时可手动摇晃离心柱26管，使裂解液与样品初步混匀；
159.2)将离心容器管21插入离心机3的离心工位30上的支架20中，插入时，使离心管23上的定位柱232对准并插入支架20的定位孔203中，通过定位柱232使触动开关204导通，从而连通加热回路；依次完成所有离心容器管21在离心工位30上的安装；
160.3)控制离心机3采用正反交替旋转且转速r＝650r/min的方式工作10s，进行样品
裂解；此过程中，由于转速较小，裂解液和样品基本不穿过微孔滤膜247，从而停留在裂解管24内，通过微孔滤膜247上方空腔提供裂解液和样品的混合空间；
161.4)控制离心机3正向转动，且转速r满足：r＝1500r/min，工作1min,，使得裂解产物中的裂解液穿过微孔滤膜247进入下方的离心柱26中，固体杂质被预滤膜248和微孔滤膜247截留；由于转速的增大，使得裂解液能够穿过微孔滤膜247上的微孔阵列；
162.5)离心机3保持转速r满足：r＝2800r/min，工作3min，通过温度控制模块控制第一加热片401工作，对结合液预封袋254上的石蜡阀251进行加热，加热温度为65℃，加热时间8s，使得结合液预封袋254上的石蜡阀251打开，内部的结合液流入下方的离心柱26中与裂解液混合，通过离心柱26中的核酸吸附膜261吸附核酸；此过程中，由于核酸吸附膜261上的微孔阵列的尺寸设置，使得在此转速下，核酸吸附膜261上的结合液、样品等基本不穿过核酸吸附膜261，从而提供了结合液与样品混合的空间与时间，结合液的作用下，通过核酸吸附膜261吸附核酸；
163.6)控制离心机3正向转动，且转速r＝5300r/min，工作30s，然后通过温度控制模块控制第二加热片402工作，对漂洗液预封袋255上的石蜡阀251进行加热，加热温度为65℃，加热时间8s，使得漂洗液预封袋255上的石蜡阀251打开，内部的漂洗液流出，控制离心机3以当前转速继续工作3min，漂洗液流出对离心柱26进行漂洗，之后漂洗液从离心柱26下方的锥形出口262排出；在此转速下，液体能够穿过核酸吸附膜261，从而使得漂洗液和清洗下来的杂质穿过核酸吸附膜261进入到废液收集管271中；
164.步骤1)-6)过程中，密封块52始终处于第一通道口502上方且完全覆盖第一通道口502，第一通道口502关闭，第二通道口503打开，使得第一出口506始终关闭，第二出口507打开，离心管23底部排出的废液均进入废液收集管271收集；
165.7)控制离心机3反向转动，且离心机3的转速r满足：r＝9000r/min，工作4min，使得密封块52移动至第二通道口503上方且完全覆盖第二通道口503，第一通道口502打开，第二通道口503关闭；同时通过温度控制模块控制第三加热片403工作，对洗脱液预封袋256上的石蜡阀251进行加热，加热温度为65℃，加热时间8s，使得洗脱液预封袋256上的石蜡阀251打开，内部的洗脱液流出对离心柱26进行洗脱，以使离心柱26内的核酸与核酸吸附膜261脱离，被洗脱的核酸和洗脱液一同流入核酸样品收集管270中收集，得到核酸提取液，完成核酸提取；
166.8)控制离心机3停止工作，并回到原点，此时所有的核酸样品收集管270均处于对应位置的检测通孔314正上方，且第一个支架20上的两个核酸样品收集管270分别处于两个光学检测装置6的正上方；
167.9)通过温度控制模块控制加热套41工作，对核酸样品收集管270加热，进行恒温扩增反应,加热温度为63℃，加热时间45min；之后升温至100℃，处理2min，钟进行酶灭活处理，终止反应；
168.10)反应完成后，控制两个光学检测装置6工作，通过两个光学检测装置6对处于检测工位处的检测通孔314正上方的同一个离心容器管21中的两个核酸样品收集管270同时进行荧光检测，然后控制离心机3步进转动，使得所有的离心容器管21逐次经过检测工位，完成所有核酸样品收集管270的荧光检测，并通过触摸显示屏71进行显示。
169.尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列
运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节。