CN108342301B - 一种核酸提取纯化装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种核酸提取纯化装置，其特点是在现有核酸提取纯化装置结构的基础上，将核酸分析单元部分独立，形成可拆分的单元模块，核酸提取纯化装置其余部分形成核酸提取模块，且核酸提取单元与核酸分析单元之间由至少一条流道相互连通。核酸分析模块与核酸提取模块可以通过连接部件相互拼接形成完整的核酸提取纯化装置。本发明的核酸提取纯化装置，通过将核酸提取单元和核酸分析单元设置在不同的基体上，形成两个独立的模块，解决了现有固定结构的核酸检测装置加工难度大、设计周期长、成本高，难以满足多样化的检测需求的技术问题。

Description

一种核酸提取纯化装置

技术领域

本发明属于核酸检测领域，具体涉及一种核酸提取纯化装置，该装置在配套仪器中完成全自动的样本核酸提取、扩增和检测。

背景技术

基于核酸扩增的分子诊断技术具有特异性好、灵敏度高、无“窗口期”和诊断快速等特点，是临床检验应用中增长最快的技术领域。然而分子诊断所需的设备体积大、操作过程复杂、人员要求高，这使分子诊断往往只能局限在专业实验室中，由受过专业培训的实验室人员进行操作，大大限制了分子诊断的推广。

通常以PCR扩增为基础的核酸检测过程包括样本处理、核酸提取、纯化、扩增、检测及结果分析等步骤。虽然针对这些单独的操作步骤，市面上已有比较成熟的自动化设备，但对实验室空间、检测时间、操作人员仍具有较高要求，同时也无法避免样本间或扩增产物的交叉污染，以及扩增产物对实验环境造成的污染。目前已有少数几种集核酸提取、扩增及检测一体化的装置和设备，如GeneXpert System和Biofire Filmarry等，能够在一个封闭的核酸提取纯化装置中实现对靶核酸的提取、扩增和检测，但这些核酸提取纯化装置的构造复杂、价格昂贵、并且均为固定的结构设计。

固定结构设计的核酸提取纯化装置存在以下缺点：

1、选材难：核酸提取及检测过程中所涉及的不同反应及操作对核酸提取纯化装置生产制造的原材料选择有不同的要求。尤其是针对核酸检测过程，需要考虑到原材料的熔点、硬度、光滑程度、稳定性、导热性、透光性及其是否具有荧光等诸多因素。固定结构的核酸提取纯化装置在选材方面需要考虑到整体的核酸提取纯化装置设计，因此，面对不同检测需求时，选材的局限性相对较大。

2、封装难：面对不同的检测需求，核酸提取纯化装置需要选用不同的试剂进行检测分析，而这些试剂的种类繁多、形态多样(包括液体试剂、干粉试剂及气态指示剂等)。不同种类、形态的试剂通常需要不同的封装工艺，固定结构的核酸提取纯化装置在试剂封装过程中，需要根据所选试剂的种类及形态、考虑不同的封装工艺，确认最终的核酸提取纯化装置试剂封装流程，因此，核酸提取纯化装置试剂封装流程的设计难度较大、对所需设备要求高且操作十分复杂。

3、设计周期长，成本高：固定结构的核酸提取纯化装置只能采用单一的方法进行检测分析。因此，面对不同的检测需求，这类核酸提取纯化装置无法根据不同的检测目的调整检测靶标数量、切换检测方法，而核酸提取纯化装置整体结构的重新设计、加工的周期较长且成本较高。

发明内容

为了解决现有固定结构的核酸检测装置加工难度大、设计周期长、成本高，难以满足多样化的检测需求的技术问题，本发明提供一种核酸提取纯化装置。

本发明的技术解决方案如下：

本发明的核酸提取纯化装置，包括核酸提取单元42和核酸分析单元21，核酸提取单元42与核酸分析单元21至少有一条相互连通的流道；其特殊之处在于：

核酸提取单元42设置在一基体上形成核酸提取模块420，核酸分析单元21设置在另一基体上形成核酸分析模块210，所述相互连通的流道设置在核酸提取模块420和或核酸分析模块210上；核酸提取模块420和核酸分析模块210通过拼接固定形成完整的核酸提取纯化装置。

进一步地，核酸提取模块420和核酸分析模块210通过相互嵌合的连接部件拼接，所述连接部件之间的连接形式包括但不限于热熔连接或超声波焊接等，所述连接部件之间的嵌合形式包括但不限于锥面配合或圆柱面嵌套等。连接部件之间的嵌合形式除锥面配合或圆柱面嵌套外还可以采用其他的插接结构，如类似U盘的插接形式。

进一步地，所述相互连通的流道包括分析流道22和分析回流气道41，分析流道22上设置有分析流道阀19，所述分析回流气道41上设置有分析回流气道阀20，所述分析流道22设置在核酸分析模块210上；分析回流气道41设置在核酸分析模块。

进一步地，所述连接部件包括设置在核酸分析模块210上的多个连接柱及设置在核酸提取模块420上的多个连接扣；

所述多个连接柱包括连接柱一46及连接柱二47，所述多个连接扣包括连接扣一43及连接扣二44；

连接柱一46和连接柱二47为带有缺口的中空圆柱结构，缺口处供液体或气体流通；连接扣一43、连接扣二44为圆柱形通孔；所述连接柱一46设置在核酸分析模块210的分析流道口处；

所述连接扣一43设置在核酸提取模块420的分析流道口37处；

当核酸提取模块420和核酸分析模块210拼接时，连接柱一46穿过连接扣一43，并采用热熔连接，形成了完整的分析流道22；

所述连接柱二47设置在核酸分析模块210的分析回流气道口处；

所述连接扣二44设置在核酸提取模块420的分析回流气道口38处；

当核酸提取模块420和核酸分析模块210拼接时，连接柱二47穿过连接扣二44，并采用热熔连接，形成了完整的分析回流气道41。

进一步地，所述多个连接柱还包括连接柱三48，所述多个连接扣还包括连接扣三45，所述连接柱三48为圆锥体结构，且设置在核酸分析模块210上，所述连接扣三对应地设置在核酸提取模块420上，为圆锥形孔；连接柱三48与连接扣三45圆锥面配合。

进一步地，为便于操作，所述分析流道阀19设置在核酸分析模块210的分析流道口处，且位于连接柱一46内；

所述分析回流气道阀20设置在核酸分析模块210的分析回流气道口处，且位于连接柱二47内。

为进一步地，所述核酸分析单元21包括至少一个检测腔，所述检测腔为垂直检测腔。

进一步地，所述核酸提取单元42包括设置于基体上的多个试剂腔室、核酸吸附腔室、废液腔室29及产物腔室35，

所述试剂腔室、废液腔室29和产物腔室35通过相应的流道与核酸吸附腔室相通，所述废液腔室29和产物腔室35通过相应的回流气道与各个试剂腔室相通，各个腔室、流道和回流气道位于基体的正面、反面或贯穿基体，所述试剂腔室靠近基体的中心位置设置；且所述试剂腔室、核酸吸附腔室、废液腔室29和核酸分析单元21，或者所述试剂腔室、核酸吸附腔室、产物腔室35和核酸分析单元21在基体的径向由内向外依次设置，所述核酸分析单元21与产物腔室35相连通；液体样品在基体旋转产生的离心力作用下，依次由试剂腔室，流经核酸吸附腔室，并分别流向废液腔室29和产物腔室35，完成核酸提取纯化过程，最后在核酸分析单元21内进行后续检测与分析。

进一步地，所述试剂腔室包括第一试剂腔室4、至少一个第二试剂腔室7和第三试剂腔室10，所述第一试剂腔室4上设置有用于添加液体样本的加样口3，且预封装有细胞裂解液并预留有用于添加液体样本所需的空间；所述第二试剂腔室7预封装有洗涤液；所述第三试剂腔室10预封装有将核酸物质从核酸吸附腔室中洗脱的核酸洗脱液。

进一步地，核酸分析单元21包括一个检测腔，所述检测腔为设置有多个检测位点的水平检测腔。

本发明与现有技术相比，有益效果是：

本发明的一种核酸提取纯化装置，核酸提取单元和核酸分析单元设置在不同的基体上，形成两个独立的模块，因此，核酸提取单元和核酸分析单元的制造、试剂的形态、试剂的封装的约束性更小、扩展空间更大，可以形成多种核酸提取单元和核酸分析单元的组合，具体体现在：

1.1、独立模块设计更有利于核酸提取单元和核酸分析单元采用不同的原材料进行制造，能够根据不用的检测需求选用更适合的核酸提取纯化装置生产原材料。

1.2、独立模块设计更有利于核酸提取单元和核酸分析单元采用不同的生产工艺进行制造，两个独立单元的生产制造过程的环境、温度、设备等条件互不干扰、限制，能够大大降低生产难度、减少对生产条件、工艺、技术的要求。

1.3、独立模块设计更有利于核酸提取单元和核酸分析单元预封装不同形态的试剂，试剂形态可以为固态、液态、气态等。

1.4、独立模块设计更有利于核酸提取单元和核酸分析单元采用不同的工艺进行试剂封装，封装工艺包括：灌装、冻干、核酸探针固定(芯片制备)等，两个独立单元的试剂封装过程的环境、温度、设备等条件互不干扰、限制，能够大大降低试剂封装难度，减少对试剂封装条件、工艺、技术的要求。

2.本发明所提供的核酸提取纯化装置，由核酸提取单元及核酸分析单元相互嵌合、拼接构成，采用这种相互嵌合、拼接设计的优势在于：

2.1同一核酸提取单元可以搭配不同的核酸分析单元。这种设计更有利于根据不同的检测需求调整检测靶标的数量、灵活切换更适合的检测方法。

2.2不同的核酸分析单元可以采用不同的方法进行检测、因此结构设计及封装的试剂也会不同。核酸分析单元可采用的检测分析方法包括但不限于：荧光杂交、等温扩增、实时荧光PCR、高分辨率熔解曲线、电化学核酸适配体等，这有利于实现不同的核酸检测分析目的，同时也可以降低的核酸提取纯化装置设计、制造成本。

2.3不同的核酸分析单元可以设置不用数量的检测位点或检测腔，这有利于实现不同数量的核酸靶标的检测需求。

附图说明

图1表示现有一种固定结构的核酸提取纯化装置的A面平面示意图；

图2表示为图1所示的核酸提取纯化装置的A面立体示意图；

图3表示图1所示的核酸提取纯化装置的B面平面示意图；

图4表示图1所示的核酸提取纯化装置的B面立体示意图；

图5表示图1所示的核酸提取纯化装置的A面封膜焊接图；

图6表示图1所示的核酸提取纯化装置的B面封膜焊接图；

图7表示本发明实施例一中核酸分析单元的俯视图；

图8表示本发明实施例一中核酸分析单元的仰视图；

图9表示本发明实施例一中核酸分析单元的平视图；

图10表示本发明实施例一中核酸分析单元的轴视图；

图11表示本发明实施例一中核酸提取单元的B面平面示意图；

图12表示本发明实施例一中核酸提取单元中与核酸分析单元连接部分B面的立体示意图；

图13表示本发明实施例一中核酸提取单元的A面平面示意图；

图14表示本发明实施例一中核酸提取单元中与核酸分析单元连接部分A面的立体示意图；

图15表示本发明实施例拼接后的核酸提取纯化装置的B面平面示意图；

图16表示本发明实施例拼接后的核酸提取纯化装置的A面平面示意图；

图17表示本发明实施例二中核酸分析单元的俯视图；

图18表示本发明实施例二中核酸分析单元的轴视图；

其中附图标记为：1、转轴卡槽，2、旋转固定卡槽，3、加样口，4、第一试剂腔室，5、第一试剂流道口，6、第一回流气道口，7、第二试剂腔室，8、第二试剂流道口，9、第二回流流气道，10、第三试剂腔室，11、第三试剂流道口，12、第三回流气道口，13、第四试剂腔室，14、第四试剂流道口，15、第四回流气道口，16、核酸吸附腔室，17、废液流道口，18、产物流道口，19、分析流道阀，20、分析回流气道阀，21、核酸分析单元，210、核酸分析模块，22、分析流道，23、核酸PCR检测腔室，24、试剂流道，25、第一试剂流道阀，26、第二试剂流道阀，27、第三试剂流道阀，28、第四试剂流道阀，29、废液腔室，30、第一试剂回流气道，31、第一回流气道阀，32、第二回流气道阀，33、第三回流气道阀，34、第四回流气道阀，35、产物腔室，36、产物流道阀，37、分析流道口，38、分析回流气道口，39、基体，40、第二试剂回流气道，41、分析回流气道，42、核酸提取单元，420、核酸提取模块，43、连接扣一，44、连接扣二，45、连接扣三，46、连接柱一、47、连接柱二，48、连接柱三，49、检测位点。

具体实施方式

以下结合附图对本发明进行详细说明。

图1-6为申请号为201710371949.6的发明专利申请的实施例的结构图。

该申请所公开的一种核酸提取纯化装置为现有固定结构核酸提取纯化装置的一种，它是一种将核酸提取、扩增和检测试剂预封装的封闭式核酸提取纯化装置。该核酸提取纯化装置在配套仪器的配合下，流体样本在核酸提取单元内经过样本处理、洗涤、洗脱等步骤形成纯化的核酸产物，在离心力作用下核酸产物从核酸提取单元由流道进入核酸分析单元，并在配套仪器的配合下最终实现全自动核酸检测。

参见图1至图6，该核酸提取纯化装置包括基体39及设置在基体39上的试剂腔室、核酸吸附腔室16、废液腔室29、产物腔室35和核酸分析单元21，试剂腔室、废液腔室29和产物腔室35通过相应的流道与核酸吸附腔室16相通，废液腔室29和产物腔室35通过相应的回流气道与各个试剂腔室相通。该核酸提取纯化装置中基体39即为上述具有一定厚度的、立体双面圆形(形状不限于是圆形，可以是其他规则或不规则形状，如椭圆等)盘式装置。基体39分为正面和反面，上述各个腔室、核酸分析单元21、流道、回流气道分别位于双面盘式基体39的正反两面，或贯穿具有一定厚度的基体立体结构；以减小装置的体积，并使各个腔室、流道、回流气道等的分布更合理化。

为了方便描述，标记基体39正面为A面，反面为B面。图1、图2分别表示基体A面的平面图及立体图；图3、图4分别表示基体B面的平面图及立体图。其中，一转轴卡槽1、多个试剂腔室及核酸分析单元21设置于基体A面上；废液腔室29和产物腔室35设置于基体B面上；两个旋转固定卡槽2和核酸吸附腔室16贯穿基体正反两面。

多个试剂腔室分布在基体39距离圆心较近的位置上，各个试剂腔室分布在基体转轴卡槽1的外侧，且沿转轴卡槽1周向但不限于周向分布，用于储存核酸提取及纯化试剂。该装置一般设置三至五个试剂腔室，该实施例中的核酸提取纯化装置设置了四个试剂腔室，分别是第一试剂腔室4、第二试剂腔室7、第三试剂腔室10和第四试剂腔室13，第一试剂腔室4内预封装有细胞裂解液且预留有用于添加液体样本所需的空间。第一试剂腔室4上还设置有用于添加样本的加样口3，通过该加样口3添加液体样本到第一试剂腔室4内，在第一试剂腔室4内，由加样口3添加的液体样本与预封装的细胞裂解液充分混匀后，样本中的细胞在配套仪器加热器件的加热作用下破裂并释放细胞内含物(核酸、蛋白、多糖等物质)，该混合液体流经核酸吸附腔室16，样本中的核酸物质将被捕获在核酸吸附腔室16内，废弃液体由相应流道流入废液腔室29。

第二、第三试剂腔室7、10内预封装有洗涤步骤所需的洗涤液，洗涤液依次流经核酸吸附腔室16，用于洗涤核酸吸附腔室16内除核酸以外的，诸如蛋白质、多糖等杂质，废弃液体由相应流道流入废液腔室29。第四试剂腔室13预封装有将核酸物质从核酸吸附腔室16中洗脱的核酸洗脱液，核酸洗脱液流经核酸吸附腔室16后，核酸吸附腔室16内所捕获和洗涤后的核酸物质，将释放在洗脱溶液中形成核酸提取纯化产物，并由相应流道流入产物腔室35。

每个试剂腔室上均设置有试剂流道口和与试剂流道口对应的回流气道口，即第一试剂腔室4上设置有第一试剂流道口5和第一回流气道口6，第二试剂腔室7上设置有第二试剂流道口8和第二回流气道口9，第三试剂腔室10上设置有第三试剂流道口11和第三回流气道口12，第四试剂腔室13上设置有第四试剂流道口14和第四回流气道口15。每个试剂腔室通过各自的试剂流道口与核酸吸附腔室16相连通，且通过各自的回流气道口与废液腔室29和产物腔室35相连通。

核酸吸附腔室16贯穿基体39正反两面且位于试剂腔室外侧，用于捕获液体样本中的核酸物。核酸吸附腔室16内包含上述用于捕获核酸物质的吸附材料，该吸附材料包括但不限于玻璃纤维、硅胶模或玻璃微珠等吸附材料。吸附材料可以在相应试剂和外力(如在加热和核酸洗脱试剂)配合下，将所捕获的核酸物质释放在缓冲溶液中，以实现核酸提取纯化目的。

核酸吸附腔室16通过试剂流道24与各个试剂腔室相连通，试剂流道24与各个腔室的试剂流道口相连通，即第一、第二、第三、第四试剂流道口5、8、11、14均与试剂流道24相连通，从而实现各个试剂腔室与核酸吸附腔室16的相连通。核酸吸附腔室16的外侧还设置有废液流道口17和产物流道口18，该实施例中，核酸吸附腔室16、废液流道口17、产物流道口18位于同一凹槽内。废液流道口17连通核酸吸附腔室16和废液腔室29，各个试剂腔室内产生的废弃液体在离心力的作用下通过该废液流道口17流入废液腔室29；产物流道口18连通核酸吸附腔室16和产物腔室35，核酸吸附腔室16内被释放形成的核酸产物在离心力的作用下通过该产物流道口18流入产物腔室35。

废液腔室29和产物腔室35在基体的半径方向上均分布在核酸吸附腔室16的外侧且通过相应的流道与核酸吸附腔室16相连通，分别用于收集反应后废弃液体和收集核酸提取纯化产物。其中，废液腔室29通过废液流道(图未示)与核酸吸附腔室16相互连通，核酸吸附腔室16中流出的废液由废液流道流入废液腔室29；具体来说，废液腔室29与废液流道相连通，废液流道与废液流道口17相连通，废液流道口17与核酸吸附腔室16相连通，从而实现了废液腔室29与核酸吸附腔室16的连通。产物腔室35与核酸吸附腔室16由产物流道(图未示)相互连通，核酸吸附腔室16中流出的核酸提取纯化产物由产物流道流入产物腔室35；具体来说，产物腔室35与产物流道相连通，产物流道与产物流道口18相连通，产物流道口18与核酸吸附腔室16相连通，从而实现了产物腔室35与核酸吸附腔室16的连通。

另外，为了控制并保证液体在封闭装置内流动，废液腔室29和产物腔室35通过对应的回流气道与各个试剂腔室相连通。废液腔室通过第一试剂回流气道30与第一试剂腔室4、第二试剂腔室7和第三试剂腔室10相连通，具体来说，第一试剂回流气道30与第一、第二和第三试剂腔室4、7、10上的回流气道口6、9、12均相连通，从而实现废液腔室29与第一、第二和第三试剂腔室4、7、10的相连通；产物腔室35通过第二试剂回流气道40与第四试剂腔室13相连通，具体来说，第二试剂回流气道40与第四试剂腔室13上的第四回流气道口15相连通，从而实现产物腔室35与第四试剂腔室13的相连通。产物腔室35上还设置有分析流道口37，产物腔室35与第四试剂腔室13连通的第二试剂回流气道40上设置有分析回流气道口38。

优选地，为了控制各个试剂腔室内的试剂按照一定的顺序流经核酸吸附腔室16，各个试剂腔室与核酸吸附腔室16相连通的试剂流道24内，对应各个试剂腔室设置有相应的流道阀门，分别为第一试剂流道阀25、第二试剂流道阀26、第三试剂流道阀27和第四试剂流道阀28，相应阀门按照核酸提取纯化流程依次开启，以保证不同试剂按照一定顺序依次流经核酸吸附腔室16，即第一试剂流道阀25、第二试剂流道阀26、第三试剂流道阀27和第四试剂流道阀28按照先后顺序依次开启，以使对应试剂腔室内的液体依次流经核酸吸附腔室16。

优选地，各个试剂腔室与废液腔室29、产物腔室35相连通的回流气道中也设置有与试剂腔室内的流道阀门相对应的回流阀门。该实施例中，废液腔室29与第一、第二和第三试剂腔室4、7、10相连通的第一试剂回流气道30内，对应第一、第二和第三试剂腔室4、7、10设置有相应的回流阀门，分别为第一回流气道阀31、第二回流气道阀32和第三回流气道阀33；产物腔室35与各个试剂腔室相连通的第二试剂回流气道40内，对应第四试剂腔室13设置有相应的回流阀门，为第四回流气道阀34。

优选地，核酸吸附腔室16与产物腔室35相连的产物流道中，设置有与第四回流气道阀34相对应的产物流道阀36；废液腔室29与核酸吸附腔室16连通的废液流道内也设置有废液流道阀(图未示)，该阀门可在配套仪器开关器件(如顶杆、刺破头)的作用下外力配合下开启，使反应后废弃的细胞裂解液和洗涤液由废液流道流入废液腔室29；该阀门可在配套仪器开关器件(如热封焊接头)的作用下外力配合下再次关闭，以保证废液腔室29内的废液不再流出，同时不再有其他液体流入废液腔室29。

核酸分析单元21在基体径向位于产物腔室35的外侧，且与产物腔室35连通，产物腔室35内的核酸提取纯化产物由相应流道流入核酸分析单元21，用于核酸产物分析与检测。具体地，核酸分析单元21与产物腔室35上的分析流道口37相连通，从而连通核酸分析单元21与产物腔室35。核酸分析单元21还通过分析回流气道41与产物腔室35相连通，具体地，分析回流气道41与第二试剂回流气道40上的分析回流气道口38相连通。核酸分析单元21在配套仪器温控组件和检测组件(核酸快速扩增及检测系统)的外部热循环和光学检测模块的配合下，可以实现核酸PCR扩增、实时荧光检测等检测功能。

需要说明的是，液体在流道(试剂流道24、废液流道、产物流道、分析流道22或22')内流动过程中，该条流道与其对应的回流气道(第一试剂回流气道30、第二试剂回流气道40、分析回流气道41)内的相应阀门将全部开启，以保证封闭装置内的气压平衡，使液体能够从一个腔室顺利的转移到另一个腔室。如第一试剂腔室4内的混合液体流入试剂流道前，同时开启第一试剂流道阀25和第一回流气道阀32，第二～第四试剂腔室类似；又如产物腔室35内的核酸产物进入核酸分析单元21之前，需同时开启分析流道阀19、分析回流气道阀20。流道内流道阀门和回流气道内的阀门配合开启/关闭，能够控制并保证液体在封闭装置内流动。另外，使用本发明装置之前，所有流道、回流气道内所设置的阀门将关闭，通过加样口3添加液体样品后，在本发明系统开关器件(如热封焊接头)的作用下通过热封将加样口3密封。

图5、图6表示装置A面和B面封膜焊接图。核酸提取纯化装置所包括的腔室、流道、回流气道、核酸分析单元和卡槽，均是在具有一定厚度的盘式硬质塑料上、双面雕刻，立体加工的，并由薄膜塑料材质覆盖在硬质塑料上封膜焊接完成，图5、图6中的灰色区域表示本发明装置在生产制造过程中需要焊接的区域。

本发明是在现有固定结构的核酸提取纯化装置的基础上，将核酸分析单元部分独立，形成可拆分的单元模块，核酸提取纯化装置其余部分形成核酸提取模块420。核酸分析模块210与核酸提取模块420可以通过连接部件相互嵌合或拼接形成完整的核酸提取纯化装置，且核酸提取单元与核酸分析单元之间由至少一条流道相互连通。核酸提取纯化装置圆心位于核酸提取模块420上，核酸分析模块210位于距离圆心较远的圆周位置。

实施例一

如图7-10所示，本发明实施例一中的核酸分析模块210包括核酸分析单元21、分析流道22、分析回流气道41及用于连接核酸分析模块210的连接柱一46、连接柱二47、连接柱三48。其中，连接柱一46和连接柱二47为带有缺口的中空圆柱结构，连接柱三48为圆锥体结构；连接柱一46设置在核酸分析模块210的分析流道口处；连接扣一43设置在核酸提取模块420的分析流道口37处；连接柱二47设置在核酸分析模块210的分析回流气口处，连接扣二44设置在核酸提取模块420的分析回流气道口38处。分析流道阀19设置在核酸分析模块210的分析流道口处，且位于连接柱一46内；分析回流气道阀20设置在核酸分析模块210的分析回流气道口处，且位于连接柱二47内。

核酸分析单元21包括五个垂直设置的检测腔23，五个检测腔23为双面封膜形成的中空圆形腔体，封膜面的位置在圆柱形腔体的左右两端，封膜面与核酸提取纯化装置的表面垂直，因此该检测腔称之为垂直检测腔，腔体内可预封装相同或不同的PCR检测试剂。

垂直的检测腔有利于使检测过程中由于加热所产生的气泡集中在检测腔上端，能够减少对检测腔下端信号采集的干扰。

如图11-14所示，本发明实施例一中的核酸提取模块420为有缺口的圆盘状结构，缺口形状与核酸分析模块210相匹配，缺口处设置有用于连接核酸分析模块210的连接扣一43、连接扣二44及连接扣三。

在本发明中，核酸提取单元42和核酸分析单元21可以相互嵌合、拼接形成完整的核酸提取纯化装置，如图15、16所示。组装、制作核酸提取纯化装置的步骤为：

首先，将核酸分析单元21的五个检测腔23双面封膜，预封装PCR检测试剂；

然后，将核酸分析单元21的连接柱一46、连接柱二47、连接柱三48嵌入接核酸分析单元的连接扣一43、连接扣二44、连接扣三45内，其中，连接柱一46穿过连接扣一43形成了完整的分析流道22，采用热熔工艺使流道密闭、避免漏液。分析流道阀19设置在连接柱一46的中空圆柱体结构中，能够在配套仪器的外力配合下开启，实现分析流道22的导通。分析流道22导通后，核酸提取产物可以在外部仪器的驱动下，从核酸提取单元21的产物腔室35由分析流道22流入核酸分析单元42的检测腔23内进行后续检测分析。连接柱二47穿过连接扣二44形成了完整的分析回流气道41，采用热熔工艺使流道密闭、避免漏气。连接柱二47的中空圆柱体结构内或分析回流气道41的其它部位设置有分析回流气道阀20，能够在配套仪器的外力配合下开启，实现分析回流气道41的导通。分析回流气道41导通后，可以平衡核酸提取单元21的产物腔室35与由核酸分析单元42的检测腔23之间的气压。连接柱三48与连接扣三45采用锥面配合相互嵌合，使连接更牢固。

完成核酸提取纯化装置的组装后，首先采用热封工艺将基体39B面封膜，接下来，采用热封工艺将基体39A面封膜。最后将加样口3附近的封膜裁出加样缺口，并使用胶条密封。

完成核酸提取模块和核酸分析模块组装后，完整的基体39可以在配套仪器的配合下完成全自动核酸检测。

实施例二

与实施例一不同的是，本实施列中核酸提取纯化装置采用杂交荧光法进行核酸检测。如图17、18所示，本实施例中核酸分析模块的分析流道22与一个水平设置的检测腔23相连，检测腔23内设置有许多检测位点49，每个检测位点49内固定有不同的核酸探针。实施过程中核酸提取产物流入产物腔室35后，在配套仪器的作用下，产物流道阀36被打开，配套仪器带动核酸提取纯化装置高速离心，使产物腔室内35的核酸产物在离心力的驱动下由分析流道22流入检测腔23。随后，检测腔23与分析流道22相连的接口在配套仪器的作用下被密封，使检测腔成为密闭的腔室。最后，核酸提取纯化装置在配套仪器机械控制、温度控制、荧光采集等配合下，核酸提取产物与检测内多个检测位点49内的核酸探针完成核酸序列杂交并生成荧光信号，以实现单样本多靶标检测的目的。

本发明实施例中的连接扣一、连接扣二为贯穿基体的圆柱形孔，连接扣三为位于基体单面的圆锥形孔，基于不同的核酸提取纯化装置，连接扣还可以采用其它的形式。

实施例二中的检测腔位于核酸提取纯化装置的圆盘表面上，水平的检测腔能够提供更大的腔体面积，也便于检测过程中的机械操作及温度控制。

实施例一和实施例二仅列出了核酸提取模块420和核酸分析模块210的两个结构形式。实际应用中，根据检测需求设计不同的检测方法，核酸检测方法包括杂交荧光、等温扩增、实时荧光PCR、高分辨率熔解曲线、电化学核酸适配体等。根据检测方法设计相应的检测分析模块。

例如：本发明核酸分析模块210中的检测腔可以根据检测需求进行设计，检测腔封膜面与核酸提取纯化装置表面的夹角可以在90-180度之间进行选择，检测腔的数量也可以变化，检测腔的试剂种类、试剂形态也可以变化，检测腔内的位点数量也可以变化。

连通核酸提取单元与核酸分析单元的部分流道可以位于连接部件内，两个连接部件相互嵌合后形成封闭的流道，并采用热熔工艺确保产物流道完整、密闭，避免出现漏液现象。

另外，连通核酸提取单元与核酸分析单元的流道也可以位于连接部件表面，两个连接部件相互拼接后形成对接的流道，采用超声波焊接工艺确保流道无缝焊接，并在核酸提取纯化装置表面封膜，形成封闭的流道，避免出现漏液现象。

连接部件的数量也可以变化，可以是一对也可以是多对，每对连接部件之间可以采用热熔工艺固定，也可以采用超声波焊接工艺焊接，使连接更牢固。

Claims (7)

1.一种核酸提取纯化装置，包括核酸提取单元(42)和核酸分析单元(21)，核酸提取单元(42)与核酸分析单元(21)之间至少有一条相互连通的流道；其特征在于：

核酸提取单元(42)设置在一基体上形成核酸提取模块(420)，核酸分析单元(21)设置在另一基体上形成核酸分析模块(210)，所述相互连通的流道设置在核酸提取模块(420)和/或核酸分析模块(210)上；核酸提取模块(420)和核酸分析模块(210)通过相互嵌合的连接部件拼接，固定形成完整的核酸提取纯化装置；

所述连接部件包括设置在核酸分析模块(210)上的多个连接柱及设置在核酸提取模块(420)上的多个连接扣；

所述多个连接柱包括连接柱一(46)及连接柱二(47)，所述多个连接扣包括连接扣一(43)及连接扣二(44)；

连接柱一(46)和连接柱二(47)为带有缺口的中空圆柱结构，缺口处供液体或气体流通；连接扣一(43)、连接扣二(44)为圆柱形通孔；

所述连接柱一(46)设置在核酸分析模块(210)的分析流道口处；

所述连接扣一(43)设置在核酸提取模块(420)的分析流道口(37)处；

当核酸提取模块(420)和核酸分析模块(210)拼接时，连接柱一(46)穿过连接扣一(43)，并采用热熔连接，形成了完整的分析流道(22)；

所述连接柱二(47)设置在核酸分析模块(210)的分析回流气道口处；

所述连接扣二(44)设置在核酸提取模块(420)的分析回流气口(38)处；

当核酸提取模块(420)和核酸分析模块(210)拼接时，连接柱二(47)穿过连接扣二(44)，并采用热熔连接，形成了完整的分析回流气道(41)；

所述核酸分析单元(21)包括至少一个检测腔，所述检测腔为垂直检测腔，垂直检测腔为双面封膜形成的中空圆形腔体；或者所述核酸分析单元(21)包括一个检测腔，所述检测腔为设置有多个检测位点的水平检测腔，每个检测位点内固定有不同的核酸探针。

2.根据权利要求1所述的核酸提取纯化装置，其特征在于：

所述连接部件之间的嵌合形式包括锥面配合或圆柱面嵌套，所述连接部件之间的连接形式包括热熔连接或超声波焊接。

3.根据权利要求2所述的核酸提取纯化装置，其特征在于：

所述相互连通的流道包括分析流道(22)和分析回流气道(41)，分析流道(22)上设置有分析流道阀(19)，所述分析回流气道(41)上设置有分析回流气道阀(20)，所述分析流道(22)和分析回流气道(41)均设置在核酸分析模块(210)上。

4.根据权利要求3所述的核酸提取纯化装置，其特征在于：

所述多个连接柱还包括连接柱三(48)，所述多个连接扣还包括连接扣三(45)，所述连接柱三(48)为圆锥体结构，且设置在核酸分析模块(210)上；所述连接扣三对应地设置在核酸提取模块(420)上，为圆锥形孔；连接柱三(48)与连接扣三圆锥面配合。

5.根据权利要求4所述的核酸提取纯化装置，其特征在于：

所述分析流道阀(19)设置在核酸分析模块(210)的分析流道口处，且位于连接柱一(46)内；

所述分析回流气道阀(20)设置在核酸分析模块(210)的分析回流气道口处，且位于连接柱二(47)内。

6.根据权利要求1-5任一所述的核酸提取纯化装置，其特征在于：

所述核酸提取单元(42)包括设置于基体上的多个试剂腔室、核酸吸附腔室(16)、废液腔室(29)及产物腔室(35)，

所述试剂腔室、废液腔室(29)和产物腔室(35)通过相应的流道与核酸吸附腔室(16)相通，所述废液腔室(29)和产物腔室(35)通过相应的回流气道与各个试剂腔室相通，各个腔室、流道和回流气道位于基体的正面、反面或贯穿基体，所述试剂腔室靠近基体的中心位置设置；且所述试剂腔室、核酸吸附腔室(16)、废液腔室(29)和核酸分析单元(21)，或者所述试剂腔室、核酸吸附腔室(16)、产物腔室(35)和核酸分析单元(21)在基体的径向由内向外依次设置，所述核酸分析单元(21)与产物腔室(35)相连通；液体样品在基体旋转产生的离心力作用下，依次由试剂腔室，流经核酸吸附腔室(16)，并分别流向废液腔室(29)和产物腔室(35)，完成核酸提取纯化过程，最后在核酸分析单元(21)内进行后续检测与分析。

7.据权利要求6所述的核酸提取纯化装置，其特征在于：

所述试剂腔室包括第一试剂腔室(4)、至少一个第二试剂腔室(7)和第三试剂腔室(10)，所述第一试剂腔室(4)上设置有用于添加液体样本的加样口(3)，且预封装有细胞裂解液并预留有用于添加液体样本所需的空间；所述第二试剂腔室(7)预封装有洗涤液；所述第三试剂腔室(10)预封装有将核酸物质从核酸吸附腔室(16)中洗脱的核酸洗脱液。