CN111893029A - 包括混合装置的核酸提取装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种包括混合装置的核酸提取装置，其包括样品腔、样品腔盖体、过滤组件、反应腔、反应腔盖体以及混合装置。本发明的核酸提取装置可实现高通量过滤，减少加入待提取样品以后的人工操作，提高效率，还使得可以高度自动化地连续进行核酸提取和反应，并且可以实现物料的高效混合，避免污染。

Description

包括混合装置的核酸提取装置

技术领域

本发明涉及生物反应设备技术领域，具体涉及一种包括混合装置的核酸提取装置。

背景技术

核酸是包括多个核苷酸的大分子，广泛存在于所有动物细胞、植物细胞和微生物体内。核酸是一切生物体的遗传物质，包括脱氧核糖核酸(DNA)和核糖核酸(RNA)两类，在细胞中主要存在于细胞核内并以与蛋白质结合的状态存在。核酸提取是生命科学研究、生物技术应用及基因诊断中非常重要的一项技术。随着分子生物学技术的快速发展，对核酸的研究与分析在临床诊断、食品安全、环境检测、农林畜牧等领域不断得到推广和应用。

除了核酸以外，生物细胞还包括蛋白质和多糖等其它物质。要对核酸进行分析和研究，首先要从复杂的生物环境中提取高纯度的核酸。提取核酸主要包括裂解、吸附、洗涤和脱附等步骤。

目前，商业化的核酸提取和纯化方法主要包括离心柱法和磁珠法。在离心柱法中，以含硅材料或者其它可以吸附核酸的固体为介质装填在离心柱中，并用胍盐等离液盐作为结合剂，当核酸分子通过离心柱时即被吸附在固相上，然后用含乙醇的溶液洗去杂质，最后用低盐溶液将核酸洗脱下来；该方法简单便捷，提取效率高，提取效果好，是目前使用最多的核酸纯化方法，缺点是提取过程中需要反复离心、不便于高通量和自动化操作以及样品容易交叉污染等。在磁珠法中，利用表面包裹硅材料或者其它能结合核酸的材料的磁性微球作为固相载体，在离液盐(盐酸胍、异硫氰酸胍等)和在外加磁场的作用下，从样本中分离DNA和RNA；该方法操作简单，易于实现自动化、高通量操作，缺点是成本较高，提取效率易受影响，不同样品、不同厂家、不同批次的磁珠提取效果变化较大。

本领域已做出了许多努力来改善提纯核酸的方法，以实现高通量和自动化核酸提取。例如，申请人之前提交的专利名称为“一种痕量DNA提取胶囊”的中国发明专利申请201910776442.8披露了一种痕量DNA提取胶囊，该提取胶囊包括内管、外管以及顶盖，所述内管呈活塞式滑动设置在外管上部，所述顶盖可分离式盖合在内管顶部，其特征在于，所述顶盖中部设有容纳腔，并在所述容纳腔内放置反应试剂腔，所述容纳腔的上部滑动设置有T字形推杆，所述推杆和顶盖顶部之间设有可分离的推杆支撑套，所述反应试剂腔内装设固体反应试剂，所述反应试剂腔的顶部开设通孔，且反应试剂腔的底端设有尖端；以及所述顶盖设有热封膜，所述热封膜设置在所述尖端以下。在该专利文献披露的核酸提取胶囊结构中，可将固体反应试剂放置在反应试剂腔内，然后通过热封膜将反应试剂腔封存在顶盖内部，液体提取试剂放置在内管中，通过顶盖进行密封，因此固体反应试剂和提取试剂在使用前均不会被污染，提高检验准确性。该文献披露的核酸提取装置的不足之处在于提取过程中仍然需要依赖离心来分离得到所需核酸样品。

专利名称为“一种实验室用核酸提取仪器”中国实用新型专利201821769808.6披露了一种实验室用核酸提取仪器，包括裂解装置、洗脱装置、过滤装置，所述过滤装置包括容纳腔、设置在所述容纳腔内的过滤器，所述过滤器包括与所述容纳腔内壁相卡接的框架以及并排安装在所述框架上的若干过滤网，所述容纳腔与所述过滤网平行的一侧壁上设有第一进水口、第一出水口，另一平行侧壁上设有第二进水口、第二出水口。所述第一出水口和第二出水口分别设有抽吸装置，该抽吸装置既可使过滤溶液更好地通过过滤网，又可在完成核酸提取工作之后，对过滤装置进行洗涤和烘干。在该专利文献披露的核酸提取装置中，通过调整过滤网的数量，可以适用于不同含量的核酸操作，减少试剂用量，提高工作效率。该文献披露的核酸提取装置不足之处在于吸取裂解液或者洗脱液时，仍然属于间歇性操作。

专利名称为“一种核酸提取装置”的中国实用新型专利申请201520838200.4披露了一种核酸提取装置，其包括具有第一连接端和吸附端的吸附管、设置在上述吸附端并能吸附待处理样品中核酸成分的吸附滤芯和活塞管，该活塞管中内置有能沿活塞管内壁上下移动移动的活塞，且该活塞管包括第二连接端和敞口端并通过第二连接端与第一连接端连接而与吸附管连通，其特征在于，还包括用于抽吸流经吸附滤芯的液体的抽吸组件。该专利文献还披露一种核酸提取装置，其包括具有第一连接端和吸附端的吸附管、设于上述吸附端并能吸附待处理样品中核酸成分的吸附滤芯及内置有活塞的活塞管，该活塞管包括第二连接端和敞口端，并通过第二连接端与第一连接端连接而与吸附管连通，所述敞口端设置有一密封圈，所述活塞嵌设在该密封圈中并能沿活塞管长度方向上下移动，其特征在于，还包括用于抽吸流经吸附滤芯的液体的抽吸组件。在该专利文献披露的核酸提取装置中，所述抽吸组件优选地可包括吸管、单向阀以及真空泵，该吸管一端用于抽吸液体，另一端通过单向阀与真空泵连接；或者，所述吸收组件包括吸管、电动阀门以及电动气泵，该吸管一端用于抽吸液体，另一端通过电动阀门与电动气泵连接。该文献披露的核酸提取装置的不足之处在于，抽吸组件抽吸的是过滤之后的滤液，没有实现核酸样品的自动化提取。

此外，利用磁珠法提取核酸时，只有裂解试剂、磁珠和生物样品都能充分混合才能达到较好的提取效果。

为此，本领域持续需要开发一种通量大、自动化程度高且混合效果好的核酸提取装置。

发明内容

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种高通量、高度自动化且高效混合的核酸提取装置。

为了实现本发明之目的，本申请提供以下技术方案。

在一种实施方式中，本申请提供一种包括混合装置的核酸提取装置，其特征在于，所述包括混合装置的核酸提取装置包括样品腔、样品腔盖体、过滤组件、反应腔、反应腔盖体以及混合装置；

其中，沿着流体流动的方向，所述样品腔包括至少一个样品腔入口和至少一个样品腔出口，所述过滤组件包括至少一个过滤组件入口和至少一个过滤组件出口，所述反应腔包括至少一个反应腔入口和至少一个反应腔出口，所述样品腔盖体设置在所述至少一个样品腔入口之上，且所述反应腔盖体设置所述至少一个反应腔出口之上；

其中，所述过滤组件能在初始状态位置和转移状态位置之间切换，当所述过滤组件处于初始状态位置时，所述样品腔、过滤组件和反应腔之间不是流体连通的；当所述过滤组件处于转移状态位置时，所述样品腔、过滤组件和反应腔之间是流体连通的；

其中，所述样品腔盖体内设有由固定件环绕而成且开口朝向所述样品腔的中空容纳腔，所述中空容纳腔的上部滑动设置有延伸到所述样品腔盖体以上的推杆，所述中空容纳腔中部设有可移动的反应试剂腔，且所述中空容纳腔底部设置有封口膜，其中所述反应试剂腔设有通孔，所述反应试剂腔的底部设有尖端，且所述封口膜设置在所述反应试剂腔的尖端以下；

其中所述混合装置包括用于储存试剂的第一试剂腔、用于储存试剂的第二试剂腔和所述反应腔，所述第一试剂腔通过第一开口与所述反应腔流体连通，所述第二试剂腔通过第二开口与所述反应腔流体连通；

其中，所述第一开口处设置有第一可刺穿的密封件；

其中，沿着朝向所述反应腔的方向，所述第一试剂腔依次包括通第二可刺穿的密封件隔开的第一密封试剂仓和第二密封试剂仓，所述第一开口设置在所述第二密封试剂仓中，且所述第二密封试剂仓包括设置在其中第一刺穿机构和第二刺穿机构，所述第一刺穿机构用于刺穿所述第一可刺穿的密封件，所述第二刺穿机构用于刺穿所述第二可刺穿的密封件；

其中，沿着朝向所述反应腔的方向，所述第二试剂腔依次包括通过第三可刺穿的密封件隔开的第三密封试剂仓和密封的混合腔，所述第二开口设置在所述混合腔中，且所述混合腔包括设置在其中的第三刺穿机构，所述第三刺穿机构用于刺穿所述第三可刺穿的密封件；

其中，所述第一密封试剂仓与所述第二刺穿机构配合；

其中，所述第三密封试剂仓与所述第三刺穿机构配合。

在第一方面的一种实施方式中，所述过滤组件包括过滤组件主体和开关机构，其中该过滤组件主体包括沿着流体流动方向依次设置的压圈、滤膜和中空流体通道，该压圈的入口为所述至少一个过滤组件入口，该中空流通通道的出口为所述至少一个过滤组件出口；

其中所述开关机构用于实现所述过滤组件在初始状态位置和转移状态位置之间的可逆切换。

在第一方面的一种实施方式中，所述中空流体通道倾斜设置，其中靠近所述样品腔的流体通道端部高于靠近所述反应腔的流体通道端部。

在第一方面的一种实施方式中，所述样品腔下部的径向尺寸逐渐减小，且所述样品腔下部的最小径向尺寸小于所述反应试剂腔的最小径向尺寸。

在第一方面的一种实施方式中，所述第一试剂腔设置所述第二试剂腔上方，所述样品腔设置在所述第一试剂腔上方。

在第一方面的一种实施方式中，所述第一刺穿机构设置在所述第二刺穿机构上方。

在第一方面的一种实施方式中，所述第一刺穿机构为尖端朝向所述第一可刺穿的密封件且延伸第一长度的含尖端的锥形刺穿机构。

在第一方面的一种实施方式中，所述第一刺穿机构的所述第一长度等于所述第二密封试剂腔沿着朝向所述反应腔方向延伸的长度。

在第一方面的一种实施方式中，所述第二刺穿机构为尖端朝向所述第二可刺穿的密封件且延伸第二长度的含尖端的锥形刺穿机构，且所述第二刺穿机构的所述第二长度小于所述第一刺穿机构的第一长度。

在第一方面的一种实施方式中，所述第二刺穿机构的尖端端面包括密封件刺穿区域和密封件挤压区域，其中所述密封件刺穿区域比所述密封件挤压区域更靠近所述第二可刺穿的密封件，沿着朝向所述第二可刺穿的密封件的方向，所述密封件挤压区域底部的长度大于所述密封件挤压区域顶部的长度。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：

(1)通过在核酸提取装置中设置可在初始状态位置和转移状态位置切换的过滤组件，巧妙地控制样品腔和反应腔之间的流体连通关系，实现高通量过滤；

(2)通过分别在反应试剂腔和样品腔中预装至少一部分的反应试剂，可以减少加入待提取样品以后的人工操作，提高效率；

(3)通过使反应腔出口连接负压装置，在进一步提高过滤效率、处理通量的同时，还使得可以高度自动化地连续进行核酸提取和反应；

(4)通过巧妙地设置多个密封试剂仓和刺穿机构，可以实现物料的高效混合，避免污染。

附图说明

图1为根据本发明的一种实施方式的包括混合装置的核酸提取装置处于初始状态时的剖面图。

图2为根据本发明的一种实施方式的包括混合装置的核酸提取装置处于加样状态时的剖面图。

图3为根据本发明的一种实施方式的包括混合装置的核酸提取装置处于转移状态时的剖面图。

图4为根据本发明的一种实施方式的第二刺穿机构的立体图。

图5为根据本发明的一种实施方式的混合装置的左视图。

图6为根据本发明的一种实施方式的包括混合装置的核酸提取装置处于初始状态时的主视图。

图7为根据本发明的一种实施方式的包括混合装置的核酸提取装置处于加样状态时的主视图。

在上述附图中，附图标记含义如下：

1000 包括混合装置的核酸提取装置

100 样品腔盖体

101 固定件

102 推杆

103 容纳腔

104 反应试剂腔

105 封口膜

106 密封圈

200 样品腔

201 样品腔入口

202 样品腔出口

203 漏斗型导流装置

300 过滤组件

301 过滤组件入口

302 过滤组件出口

303 压圈

304 滤膜

305 流体通道

306 开关机构

400 反应腔

401 反应腔入口

402 反应腔出口

403 第一接口

404 第一接口密封圈

500 反应腔盖体

601 样品腔加热器

602 反应腔加热器

700 反应腔密封圈

800 第一试剂腔

801 第一密封试剂仓

802 第二可刺穿的密封件

803 第二刺穿机构

8031 密封件刺穿区域

8032 密封件挤压区域

804 第二密封试剂仓

805 第一可刺穿的密封件

806 第一刺穿机构

807 第一开口

808 第一活塞

809 第一活塞挂钩

900 第二试剂腔

901 第三密封试剂仓

902 第三可刺穿的密封件

903 第三刺穿机构

904 混合腔

905 第二开口

906 第二活塞

907 第二活塞挂钩。

具体实施方式

除非另作定义，在本说明书和权利要求书中使用的技术术语或者科学术语应当为本发明所属技术领域内具有一般技能的人士所理解的通常意义。本文中列举的所有的从最低值到最高值之间的数值，是指当最低值和最高值之间相差两个单位以上时，最低值与最高值之间以一个单位为增量得到的所有数值。在本发明创造的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明创造和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明创造的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明创造的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明创造中的具体含义。

以下将结合附图描述本发明的具体实施方式，需要指出的是，在这些实施方式的具体描述过程中，为了进行简明扼要的描述，本说明书不可能对实际的实施方式的所有特征均作详尽的描述。在不偏离本发明的精神和范围的情况下，本领域技术人员可以对本发明的实施方式进行修改和替换，所得实施方式也在本发明的保护范围之内。

术语定义

在本文中，术语“初始状态位置”指包括混合装置的核酸提取装置处于初始状态时，过滤组件所处的位置。

在本文中，术语“转移状态位置”指包括混合装置的核酸提取装置处于状态时，过滤组件所处的位置。

如上所述，现有的包括混合装置的核酸提取装置难以实现高通量、自动化操作。本申请之目的首先在于提供一种可以实现高通量、自动化操作且混合效率高的包括混合装置的核酸提取装置。

在一种实施方式中，本文所述包括混合装置的核酸提取装置可包括样品腔、样品腔盖体、过滤组件、反应腔和反应腔盖体。在该实施方式中，沿着流体流动的方向，所述样品腔包括至少一个样品腔入口和至少一个样品腔出口，所述过滤组件包括至少一个过滤组件入口和至少一个过滤组件出口，所述反应腔包括至少一个反应腔入口和至少一个反应腔出口，所述样品腔盖体设置在所述至少一个样品腔入口之上，且所述反应腔盖体设置所述至少一个反应腔出口之上。本领域技术人员可以理解，只要能实现合理的流体流动和确保包括混合装置的核酸提取装置的密封性，样品腔、过滤组件和反应腔各自可独立地包括一个或多个入口和出口。

在该实施方式中，所述过滤组件能在初始状态位置和转移状态位置之间切换，当所述过滤组件处于初始状态位置时，所述样品腔、过滤组件和反应腔之间不是流体连通的；当所述过滤组件处于转移状态位置时，所述样品腔、过滤组件和反应腔之间是流体连通的

在该实施方式中，所述样品腔盖体内设有由固定件环绕而成且开口朝向所述样品腔的中空容纳腔，所述中空容纳腔的上部滑动设置有延伸到所述样品腔盖体以上的推杆，所述中空容纳腔中部设有可移动的反应试剂腔，且所述中空容纳腔底部设置有封口膜，其中所述反应试剂腔设有通孔，所述反应试剂腔的底部设有尖端，且所述封口膜设置在所述反应试剂腔的尖端以下。关于反应试剂腔的更多描述可参见申请人之前提交的专利名称为“一种痕量DNA提取胶囊”且申请号为201910776442.8的中国发明专利申请。

在本文所述的实施方式中，样品腔主要用于裂解含核酸的生物样品，例如含有脱落细胞的棉签擦拭物/粘附物/吸附物等。在一种实施方式中，可将固体试剂预先设置在样品腔盖体的反应试剂腔中，且可同时在样品腔中预先设置液体试剂。在向样品腔加入生物样品以后，只要按压设置在样品腔盖体中的推杆，就可开始裂解反应。无需额外的添加反应试剂，这可以显著减少现场人工操作的工作量，缩短核酸提取时间，进而提高效率。此外，因为在核酸提取过程中，包括混合装置的核酸提取装置是密封的，减少了生物样品被污染的风险。

在本文所述的实施方式中，过滤组件主要用于控制样品腔和反应腔之间的流体流动。当过滤组件处于初始状态位置时，即当不需要进行过滤时，样品腔、过滤组件和反应腔之间不能形成通路。此时，样品腔中的物料不能流动到反应腔中。本领域技术人员可以理解，只要在样品腔和过滤组件之间或者过滤组件和反应腔之间至少有一处没有流体连通，样品腔、过滤组件和反应腔之间都不能形成通路。类似地，当过滤组件处于转移状态位置时，即当需要进行过滤时，样品腔、过滤组件和反应腔之间形成通路，样品腔中的物料特别是液体物料可以流动到反应腔中进行后续反应。虽然下文中以滑动设置的开关机构的形式来实现过滤组件的初始状态位置和转移状态位置的切换，但本领域技术人员可以理解，还可以采用其它装置和方法来实现这种切换，这些装置和方法都在本申请的保护范围之内。例如，在一种实施方式中，过滤组件的机械位置可不发生变化，而在样品腔出口、过滤组件入口、过滤组件出口和样品腔入口中的至少一个之上设置堵头。当过滤组件处于初始状态位置时，即不需要进行过滤时，至少一个堵头堵住至少一个相应的出口或者入口。当过滤组件处于转移状态位置时，即需要进行过滤时，则移除所有出口和入口处的堵头。

在本文所述的实施方式中，反应腔用于将裂解之后的核酸样品吸附至磁珠上。吸附有核酸样品的磁珠可通过反应腔中设置的接口转移至外部设备。

本文所述的包括混合装置的核酸提取装置的使用方法和工作原理如下所述。概括来说，本文所述的包括混合装置的核酸提取装置可包括初始状态、加样状态和转移状态。在未使用之前，包括混合装置的核酸提取装置处于初始状态。当需要提取核酸样品时，首先需要将待提取的样品加入包括混合装置的核酸提取装置的样品腔，此时包括混合装置的核酸提取装置处于加样状态。待裂解反应结束，需要将裂解之后的核酸样品转移到反应腔时，包括混合装置的核酸提取装置处于转移状态。

当包括混合装置的核酸提取装置处于初始状态时，样品腔盖体盖合在样品腔上，反应腔盖体盖合反应腔之上，过滤组件处于初始状态位置。此时样品腔、过滤组件和反应腔不是流体连通的。样品腔盖体的反应试剂腔中预先设置有用于裂解反应的固体试剂，样品腔中预先设置有用于裂解反应的液体试剂。

当包括混合装置的核酸提取装置处于加样状态时，先向下按压样品腔盖体中的推杆，使反应试剂腔向下移动，反应试剂腔的尖端刺穿设置在其下方的封口膜，掉落进入样品腔中。然后，打开样品腔盖体，将含核酸的生物样品如含有脱落细胞的擦拭棉签投入样品腔中，再盖紧样品腔盖体，裂解反应开始。

待裂解反应结束之后，可将包括混合装置的核酸提取装置切换到转移状态。此时，打开反应腔盖体，并使反应腔出口连接负压装置。然后，将过滤组件切换到转移状态位置，使裂解后的物料经由过滤组件过滤之后，进入反应腔，完成核酸样品提取。

本文所述的包括混合装置的核酸提取装置的混合装置包括多个密封的试剂仓和反应腔，密封的试剂仓通过可刺穿的密封件来密封，并可通过刺穿机构来刺破，从而使储存在密封的试剂仓中的物料混合。关于混合装置的更多详细特征将在下文中描述。

实施例1

本实施例涉及根据本发明的一种实施方式的包括混合装置的核酸提取装置。

下面将结合附图详细描述本实施例的包括混合装置的核酸提取装置1000。首先参考图1和图6描述处于初始状态的包括混合装置的核酸提取装置1000。图1为根据本发明的一种实施方式的包括混合装置的核酸提取装置处于初始状态时的剖面图。图6为根据本发明的一种实施方式的包括混合装置的核酸提取装置处于初始状态时的主视图。本文所述的包括混合装置的核酸提取装置1000可与外部设备组合起来使用。关于外部设备的更多描述可参见公开号为CN105950438A、题目为“一种设置有按压式磁珠转移机构的试剂卡盒”的中国发明专利申请。

如图1和图6所示，本实施例所述的的核酸提取装置1000可包括样品腔盖体100、样品腔200、过滤组件300、反应腔400和反应腔盖体500。样品腔盖体100可包括由固定件101环绕而成且开口朝向所述样品腔200的中空容纳腔103，所述中空容纳腔103的上部滑动设置有延伸到所述样品腔盖体100以上的推杆102，所述中空容纳腔103中部设有可移动的反应试剂腔104，且所述中空容纳腔103底部设置有封口膜105，其中所述反应试剂腔104设有通孔，所述反应试剂腔104的底部设有尖端，且所述封口膜105设置在所述反应试剂腔的尖端以下。

在该实施方式中，反应试剂腔104由密度大于样品腔200中液体反应试剂的材料制成，使得反应试剂腔104掉入样品腔200中时将沉在底部，而不是漂浮在液面以上。在该实施方式中，可在反应试剂腔104的顶部、侧面或者底部设置通孔，从而使得当反应试剂腔104掉落进入样品腔200时，液体试剂可以浸入反应试剂腔104，溶解固体反应试剂。此外，在该实施方式中，反应试剂腔104的通孔直径应小于预先设置在其里面的固体反应试剂的尺寸，以免固体反应试剂在储存和运输过程中泄露至样品腔盖体100的中空容纳腔103中。

在该实施方式中，在向下按压推杆102之后，可使反应试剂腔104向下刺穿封口膜104，掉入样品腔200中。为了提高密封性，推杆102和固定件101之间可设置密封圈106。

还如图1所示，在本实施方式所述的包括混合装置的核酸提取装置中，样品腔200可包括样品腔入口201和样品腔出口202。所述样品腔200下部的径向尺寸逐渐减小，且所述样品腔下部的最小径向尺寸小于所述反应试剂腔104的最小径向尺寸。这种设置是为了缓冲反应试剂腔104掉入产生的振动，并避免反应试剂腔104对过滤组件造成损坏。

还如图1所示，在本实施方式所述的包括混合装置的核酸提取装置中，过滤组件300可包括过滤组件入口301，过滤组件出口302。在该实施方式中，所述过滤组件300包括过滤组件主体和开关机构306。该过滤组件主体包括沿着流体流动方向依次设置的压圈303、滤膜304和中空流体通道305，该压圈303的入口为所述过滤组件入口301，该中空流通通道305的出口为所述过滤组件出口302。

在该实施方式中，开关机构306与过滤组件主体连接，且可使过滤组件主体相对于样品腔200横向左右滑动。当过滤组件300处于初始状态位置时，过滤组件入口301与样品腔出口202不流体连通。当过滤组件300处于转移状态位置时，过滤组件入口301与样品腔出口202流体连通。将开关机构306往右滑动，带动过滤组件主体一起向右滑动，可实现过滤组件300从初始状态位置到转移状态位置的切换。

在该实施方式中，所述中空流体通道倾斜设置，其中靠近所述样品腔的中空流体通道端部高于靠近所述反应腔的中空流体通道端部。在该实施方式中，所述滤膜的孔径可为0.2～0.5μm。

还如图1所示，在本实施方式所述的包括混合装置的核酸提取装置中，反应腔400可包括反应腔入口401和反应腔出口402。在该实施方式中，为了便于后续对反应腔400抽负压，反应腔400还包括设置在反应腔出口402之上的第一接口403和第一接口密封圈404。此外，反应腔400还包括第二接口(图中未显示)，用于和外部设备连通，将磁珠吸附后的核酸样品转移至其它设备。该第二接口可设置在反应腔入口401下方。本领域技术人员可以理解，第一接口403和第二接口都不是必须的。

在该实施方式中，第一接口404用于输出气体，第二接口用于输出液体和固体物料。在一种实施方式中，为了避免反应腔400中的物料被污染，可在第一接口404处设置单向阀或者透气不透水滤膜。

在该实施方式中，可在反应腔400中预先设置磁珠。为了确保反应腔400的气密性，还可在反应腔400与其它部件卡接处设置反应腔密封圈700。

如图1所示，当核酸提取装置处于初始状态时，过滤组件300处于初始状态位置，样品腔出口202和过滤组件入口301错开，没有连通。

又参考图1，本文所述的包括混合装置的核酸提取装置100包括混合装置，所述混合装置包括用于储存试剂的第一试剂腔800、用于储存试剂的第二试剂腔900和用于混合物料的反应腔400。在该实施方式中，第一试剂腔800通过第一开口807与反应腔400流体连通。第二试剂腔900通过第二开口905与反应腔400流体连通。

在该实施方式中，第一开口807处设置有第一可刺穿的密封件805。在一种具体实施方式中，第一可刺穿的密封件805可为封口膜，它将第一试剂腔800与反应腔400隔开。但在第一可刺穿的密封件805被刺破以后，第一试剂腔800与反应腔400是流体连通的。

在该实施方式中，沿着朝向反应腔400的方向，第一试剂腔800依次包括通第二可刺穿的密封件802隔开的第一密封试剂仓801和第二密封试剂仓804。第一开口807设置在所述第二密封试剂仓804中。所述第二密封试剂仓804包括设置在其中第一刺穿机构806和第二刺穿机构803，所述第一刺穿机构806用于刺穿所述第一可刺穿的密封件805，所述第二刺穿机构803用于刺穿所述第二可刺穿的密封件802。

在一种实施方式中，第一开口807可为一个孔，且设置在第二密封试剂仓804上方，高度高于第一刺穿机构806的顶部。这样设置可使得第一密封试剂仓801和第二密封试剂仓804中的试剂在进入反应腔400之前充分混合。第一密封试剂仓801和第二密封试剂仓804都可独立地用于储存固体试剂或者液体试剂。为了使物料混合更加充分，第一密封试剂仓801可与所述第二刺穿机构803配合，即第一密封试剂仓801可设置成贴合地容纳所述第二刺穿机构803。换句话说，第一密封试剂仓801的形状体积和第二刺穿机构803的形状体积几乎相同。当第二刺穿机构803完全刺穿第二可刺穿的密封件802时，第二刺穿机构803和第一密封试剂仓801的内壁几乎是无间隙地彼此直接接触，从而确保第一密封试剂仓801中没有残留的试剂，避免浪费试剂。

在该实施方式中，沿着朝向所述反应腔的方向，第二试剂腔900依次包括通过第三可刺穿的密封件902隔开的第三密封试剂仓901和密封的混合腔904。所述第二开口905设置在所述混合腔904中，且所述混合腔904包括设置在其中的第三刺穿机构903，所述第三刺穿机构903用于刺穿所述第三可刺穿的密封件902。

在一种实施方式中，混合腔904可设置成包括两个第二开口905，其中一个靠近混合腔904顶部，另一个靠近混合腔904底部。这样，当第三密封试剂仓901相对于反应腔400进行横向地往复运动时，通过使物料不断地进出混合腔904，将物料混合均匀。类似地，第三密封试剂仓901构造成贴合地容纳第三刺穿机构903。换句话说，第三密封试剂仓901的形状体积和第三刺穿机构903的形状体积几乎相同。当第三刺穿机构903完全刺穿第三可刺穿的密封件902时，第三刺穿机构903和第三密封试剂仓901的内壁几乎是无间隙地彼此直接接触，从而确保第三密封试剂仓901中没有残留的试剂，避免浪费试剂。

在一种实施方式中，为了提高混合效率，所述第一试剂腔800设置在所述第二试剂腔900上方。

在一种实施方式中，所述第一刺穿机构806构造成当所述第一刺穿机构806朝向所述反应腔400移动时刺穿所述第一可刺穿的密封件805。所述第二刺穿机构803构造成当所述第一刺穿机构806朝向所述反应腔400移动时刺穿所述第二可刺穿的密封件802。在一种实施方式中，所述第一刺穿机806构为尖端朝向所述第一可刺穿的密封件805且延伸第一长度的含尖端的锥形刺穿机构。在一种实施方式中，所述第二刺穿机构803为尖端朝向所述第二可刺穿的密封件802且延伸第二长度的含尖端的锥形刺穿机构。由图1可知，第二刺穿机构803的尖端设置在左边，而第一刺穿机构806的尖端设置在右边。

在一种实施方式中，所述第一刺穿机构806的所述第一长度等于所述第二密封试剂腔804沿着朝向所述反应腔方向延伸的长度，且所述第二刺穿机构的所述第二长度小于所述第一刺穿机构的第一长度。这种特定结构确保了当第一试剂腔800朝向反应腔400移动时，第一刺穿机构806首先刺破第一可刺穿的密封件805，是第二密封试剂仓804与反应腔流体连通，对第二密封试剂仓804进行泄压。然后，第一刺穿机构803再刺破第一可刺穿的密封件802，使储存在第一密封试剂仓801和第二密封试剂仓804中的物料进行混合，并最终通过第一开口807进入反应腔400，这样显著提高了设备操作的安全性。

在一种实施方式中，所述第一刺穿机构806设置在所述第二刺穿机构803上方。在这种实施方式中，与第一刺穿机构806对应的第一开口807必然设置在第二刺穿机构803上方。当第一密封试剂仓801或者第二密封试剂仓804中储存有液体试剂时，这种构造是特别优选的。具体来说，因为受到重力的影响，液体试剂有向下流动的趋势。在第二密封试剂仓804储存有液体试剂的情况下，如果第一刺穿机构806和第一开口807设置在第二刺穿机构803下方，则在第一刺穿机构806刺穿第一可刺穿的密封件805之后，液体试剂来不及进行充分混合就进入了反应腔400。而根据这种实施方式的结构可以增加第一密封试剂仓801或者第二密封试剂仓804中储存的试剂的有效混合时间，从而提高混合效率。

接下来，参考图4，所述第二刺穿机构803的尖端端面包括密封件刺穿区域8031和密封件挤压区域8032，其中所述密封件刺穿区域8031比所述密封件挤压区域8032更靠近所述第二可刺穿的密封件802。优选地，沿着朝向所述第二可刺穿的密封件802的方向，所述密封件挤压区域8032底部的长度大于所述密封件挤压区域8032顶部的长度。根据这种实施方式的第二刺穿机构803可以首先利用密封件刺穿区域刺破第二可刺穿的密封件802，然后通过密封件挤压区域8032向上铲第二可刺穿的密封件802。这不仅加快了第一密封试剂仓801或者第二密封试剂仓804试剂混合的速度，还避免了第二可刺穿的密封件802的碎屑污染试剂。

参考图2和图3，在一种实施方式中，所述第一试剂腔800包括滑动连接的第一活塞机构808，所述第一活塞机构808通过第一活塞挂钩809连接到所述混合装置，所述第一活塞机构808构造成控制所述第一试剂腔800相对于所述反应腔400的横向移动。

在另一种实施方式中，所述第三刺穿机903构为尖端朝向所述第三可刺穿的密封件902的圆弧形刺穿机构，所述圆弧形刺穿机构顶部具有凸起的尖端部分。

类似地，所述第二试剂腔900包括滑动连接的第二活塞机构906，所述第二活塞机构通过第二活塞挂钩907连接到所述混合装置，所述第二活塞机构构造成控制所述第二试剂腔900相对于所述反应腔400的横向移动。

接下来，将结合图2和图7来描述处于加样状态的包括混合装置的核酸提取装置1000。图2为根据本发明的一种实施方式的包括混合装置的核酸提取装置处于加样状态时的剖面图。图7为根据本发明的一种实施方式的包括混合装置的核酸提取装置处于加样状态时的主视图。

从图2可知，当包括混合装置的核酸提取装置1000处于加样状态时，过滤组件300仍处于初始状态位置。但是，反应试剂腔104已经掉入样品腔200中。这可通过向下按压设置在样品腔盖体100中的推杆102来实现。反应试剂腔104可预先设置裂解反应所需的固体试剂。样品腔200中可预先设置裂解反应所需的液体试剂。加入待裂解的生物样品以后，可进行裂解反应。极大地减少了人工干预的程度，避免了样品被污染的风险。

最后，将结合图3来描述处于工作状态的包括混合装置的核酸提取装置1000。图3为根据本发明的一种实施方式的包括混合装置的核酸提取装置处于转移状态时的剖面图。

可通过将开关机构306向右滑动，将过滤组件300从初始状态位置切换到转移状态位置。

如图3所示，当包括混合装置的核酸提取装置处于转移状态时，样品腔出口202和过滤组件入口301流体连通，过滤组件出口302和反应腔入口401流体连通。反应腔400的反应腔出口402则可通过第一接口403连接负压装置。从而使得样品腔200中裂解之后的物料高通量地经由过滤组件300进入反应腔400。本领域技术人员可以理解，为了提高密封性，可在接口403周围设置接口密封圈404。此外，本领域技术人员还可理解，在需要进行负压操作时，需要先移除反应腔盖体500。

实施例2

本实施例的核酸提取装置包括实施例1的核酸提取装置的所有技术特征，且在样品腔200的下部还设置有漏斗型导流装置203，以提供更有效的缓冲作用。漏斗型导流装置203设置在液体反应试剂液面以下，且在反应试剂腔104掉入反应腔200之后，足以使液体反应试剂浸入该反应试剂腔104。

实施例3

本实施例的核酸提取装置包括实施例1的核酸提取装置的所有技术特征，且在样品腔200下方设置有加热器601，在反应腔下方设置有反应腔加热器602。因为裂解反应通常需要在高温下进行，提供加热器601可保障裂解反应的进行，使仪器结构紧凑。

在第一方面中，本申请提供一种包括混合装置的核酸提取装置，其特征在于，所述核酸提取装置包括样品腔、样品腔盖体、过滤组件、反应腔、反应腔盖体和混合装置；

其中，沿着流体流动的方向，所述样品腔包括至少一个样品腔入口和至少一个样品腔出口，所述过滤组件包括至少一个过滤组件入口和至少一个过滤组件出口，所述反应腔包括至少一个反应腔入口和至少一个反应腔出口，所述样品腔盖体设置在所述至少一个样品腔入口之上，且所述反应腔盖体设置所述至少一个反应腔出口之上；

其中，所述过滤组件能在初始状态位置和转移状态位置之间切换，当所述过滤组件处于初始状态位置时，所述样品腔、过滤组件和反应腔之间不是流体连通的；当所述过滤组件处于转移状态位置时，所述样品腔、过滤组件和反应腔之间是流体连通的；

其中，所述样品腔盖体内设有由固定件环绕而成且开口朝向所述样品腔的中空容纳腔，所述中空容纳腔的上部滑动设置有延伸到所述样品腔盖体以上的推杆，所述中空容纳腔中部设有可移动的反应试剂腔，且所述中空容纳腔底部设置有封口膜，其中所述反应试剂腔设有通孔，所述反应试剂腔的底部设有尖端，且所述封口膜设置在所述反应试剂腔的尖端以下；

其中，所述混合装置包括用于储存试剂的第一试剂腔、用于储存试剂的第二试剂腔和所述反应腔，所述第一试剂腔通过第一开口与所述反应腔流体连通，所述第二试剂腔通过第二开口与所述反应腔流体连通；

其中，所述第一开口处设置有第一可刺穿的密封件；

其中，沿着朝向所述反应腔的方向，所述第一试剂腔依次包括通第二可刺穿的密封件隔开的第一密封试剂仓和第二密封试剂仓，所述第一开口设置在所述第二密封试剂仓中，且所述第二密封试剂仓包括设置在其中第一刺穿机构和第二刺穿机构，所述第一刺穿机构用于刺穿所述第一可刺穿的密封件，所述第二刺穿机构用于刺穿所述第二可刺穿的密封件；

其中，沿着朝向所述反应腔的方向，所述第二试剂腔依次包括通过第三可刺穿的密封件隔开的第三密封试剂仓和密封的混合腔，所述第二开口设置在所述混合腔中，且所述混合腔包括设置在其中的第三刺穿机构，所述第三刺穿机构用于刺穿所述第三可刺穿的密封件；

其中，所述第一密封试剂仓适于贴合地容纳所述第二刺穿机构；

其中，所述第三密封试剂仓适于贴合地容纳所述第三刺穿机构。

在第一方面的一种实施方式中，所述过滤组件包括过滤组件主体和开关机构，其中该过滤组件主体包括沿着流体流动方向依次设置的压圈、滤膜和中空流体通道，该压圈的入口为所述至少一个过滤组件入口，该中空流通通道的出口为所述至少一个过滤组件出口；

其中所述开关机构用于实现所述过滤组件在初始状态位置和转移状态位置之间的可逆切换。

在第一方面的一种实施方式中，所述中空流体通道倾斜设置，其中靠近所述样品腔的流体通道端部高于靠近所述反应腔的流体通道端部。

在第一方面的一种实施方式中，所述滤膜的孔径为0.2～0.5μm。

在第一方面的一种实施方式中，所述样品腔下部的径向尺寸逐渐减小，且所述样品腔下部的最小径向尺寸小于所述反应试剂腔的最小径向尺寸。

在第一方面的一种实施方式中，所述至少一个样品腔出口上方包括漏斗型导流装置。

在第一方面的一种实施方式中，还包括加热器，该加热器用于加热所述样品腔。

在第一方面的一种实施方式中，所述反应腔的至少一个出口连接负压装置。

在第一方面的一种实施方式中，所述反应腔的至少一个出口和负压装置之间的管路上设置有单向阀或者透气不透水滤膜。

在第一方面的一种实施方式中，所述反应腔还包括用于输出物料的至少一个接口，该至少一个接口设置在所述反应腔的至少一个入口下方。

在另一种实施方式中，所述第一试剂腔设置所述第二试剂腔上方。

在另一种实施方式中，所述第一刺穿机构构造成当所述第一刺穿机构朝向所述反应腔移动时刺穿所述第一可刺穿的密封件；以及，所述第二刺穿机构构造成当所述第一刺穿机构朝向所述反应腔移动时刺穿所述第二可刺穿的密封件。

在另一种实施方式中，所述第一刺穿机构设置在所述第二刺穿机构上方。

在另一种实施方式中，所述第一刺穿机构为尖端朝向所述第一可刺穿的密封件且延伸第一长度的含尖端的锥形刺穿机构。

在另一种实施方式中，所述第一刺穿机构的所述第一长度等于所述第二密封试剂腔沿着朝向所述反应腔方向延伸的长度。

在另一种实施方式中，所述第二刺穿机构为尖端朝向所述第二可刺穿的密封件且延伸第二长度的含尖端的锥形刺穿机构，且所述第二刺穿机构的所述第二长度小于所述第一刺穿机构的第一长度。

在另一种实施方式中，所述第二刺穿机构的尖端端面包括密封件刺穿区域和密封件挤压区域，其中所述密封件刺穿区域比所述密封件挤压区域更靠近所述第二可刺穿的密封件，沿着朝向所述第二可刺穿的密封件的方向，所述密封件挤压区域底部的长度大于所述密封件挤压区域顶部的长度。

在另一种实施方式中，所述第一试剂腔包括滑动连接的第一活塞机构，所述第一活塞机构通过第一活塞挂钩连接到所述混合装置，所述第一活塞机构构造成控制所述第一试剂腔相对于所述反应腔的横向移动。

在另一种实施方式中，所述第三刺穿机构为尖端朝向所述第三可刺穿的密封件的圆弧形刺穿机构，所述圆弧形刺穿机构顶部具有凸起的尖端部分。

在另一种实施方式中，所述第二试剂腔包括滑动连接的第二活塞机构，所述第二活塞机构通过第二活塞挂钩连接到所述混合装置，所述第二活塞机构构造成控制所述第二试剂腔相对于所述反应腔的横向移动。

在另一种实施方式中，所述反应腔还包括用于输出物料的接口，所述接口设置在所述第一开口下方。

在另一种实施方式中，所述混合装置还包括加热器，所述加热器用于加热所述反应腔。

上述对实施例的描述是为了便于本技术领域的普通技术人员能理解和应用本申请。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其它实施例中而不必付出创造性的劳动。因此，本申请不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本申请披露的内容，在不脱离本申请范围和精神的情况下做出的改进和修改都本申请的范围之内。

Claims (10)

1.一种包括混合装置的核酸提取装置，其特征在于，所述包括混合装置的核酸提取装置包括样品腔、样品腔盖体、过滤组件、反应腔、反应腔盖体以及混合装置；

其中，沿着流体流动的方向，所述样品腔包括至少一个样品腔入口和至少一个样品腔出口，所述过滤组件包括至少一个过滤组件入口和至少一个过滤组件出口，所述反应腔包括至少一个反应腔入口和至少一个反应腔出口，所述样品腔盖体设置在所述至少一个样品腔入口之上，且所述反应腔盖体设置所述至少一个反应腔出口之上；

其中，所述过滤组件能在初始状态位置和转移状态位置之间切换，当所述过滤组件处于初始状态位置时，所述样品腔、过滤组件和反应腔之间不是流体连通的；当所述过滤组件处于转移状态位置时，所述样品腔、过滤组件和反应腔之间是流体连通的；

其中，所述样品腔盖体内设有由固定件环绕而成且开口朝向所述样品腔的中空容纳腔，所述中空容纳腔的上部滑动设置有延伸到所述样品腔盖体以上的推杆，所述中空容纳腔中部设有可移动的反应试剂腔，且所述中空容纳腔底部设置有封口膜，其中所述反应试剂腔设有通孔，所述反应试剂腔的底部设有尖端，且所述封口膜设置在所述反应试剂腔的尖端以下；

其中所述混合装置包括用于储存试剂的第一试剂腔、用于储存试剂的第二试剂腔和所述反应腔，所述第一试剂腔通过第一开口与所述反应腔流体连通，所述第二试剂腔通过第二开口与所述反应腔流体连通；

其中，所述第一开口处设置有第一可刺穿的密封件；

其中，沿着朝向所述反应腔的方向，所述第一试剂腔依次包括通第二可刺穿的密封件隔开的第一密封试剂仓和第二密封试剂仓，所述第一开口设置在所述第二密封试剂仓中，且所述第二密封试剂仓包括设置在其中第一刺穿机构和第二刺穿机构，所述第一刺穿机构用于刺穿所述第一可刺穿的密封件，所述第二刺穿机构用于刺穿所述第二可刺穿的密封件；

其中，沿着朝向所述反应腔的方向，所述第二试剂腔依次包括通过第三可刺穿的密封件隔开的第三密封试剂仓和密封的混合腔，所述第二开口设置在所述混合腔中，且所述混合腔包括设置在其中的第三刺穿机构，所述第三刺穿机构用于刺穿所述第三可刺穿的密封件；

其中，所述第一密封试剂仓与所述第二刺穿机构配合；

其中，所述第三密封试剂仓与所述第三刺穿机构配合。

2.如权利要求1所述的包括混合装置的核酸提取装置，其特征在于，所述过滤组件包括过滤组件主体和开关机构，其中该过滤组件主体包括沿着流体流动方向依次设置的压圈、滤膜和中空流体通道，该压圈的入口为所述至少一个过滤组件入口，该中空流通通道的出口为所述至少一个过滤组件出口；

其中所述开关机构用于实现所述过滤组件在初始状态位置和转移状态位置之间的可逆切换。

3.如权利要求2所述的包括混合装置的核酸提取装置，其特征在于，所述中空流体通道倾斜设置，其中靠近所述样品腔的流体通道端部高于靠近所述反应腔的流体通道端部。

4.如权利要求1所述的包括混合装置的核酸提取装置，其特征在于，所述样品腔下部的径向尺寸逐渐减小，且所述样品腔下部的最小径向尺寸小于所述反应试剂腔的最小径向尺寸。

5.如权利要求1所述的包括混合装置的核酸提取装置，其特征在于，所述第一试剂腔设置所述第二试剂腔上方，所述样品腔设置在所述第一试剂腔上方。

6.如权利要求1所述的包括混合装置的核酸提取装置，其特征在于，所述第一刺穿机构设置在所述第二刺穿机构上方。

7.如权利要求1所述的包括混合装置的核酸提取装置，其特征在于，所述第一刺穿机构为尖端朝向所述第一可刺穿的密封件且延伸第一长度的含尖端的锥形刺穿机构。

8.如权利要求7所述的包括混合装置的核酸提取装置，其特征在于，所述第一刺穿机构的所述第一长度等于所述第二密封试剂腔沿着朝向所述反应腔方向延伸的长度。

9.如权利要求7所述的包括混合装置的核酸提取装置，其特征在于，所述第二刺穿机构为尖端朝向所述第二可刺穿的密封件且延伸第二长度的含尖端的锥形刺穿机构，且所述第二刺穿机构的所述第二长度小于所述第一刺穿机构的第一长度。

10.如权利要求9所述的包括混合装置的核酸提取装置，其特征在于，所述第二刺穿机构的尖端端面包括密封件刺穿区域和密封件挤压区域，其中所述密封件刺穿区域比所述密封件挤压区域更靠近所述第二可刺穿的密封件，沿着朝向所述第二可刺穿的密封件的方向，所述密封件挤压区域底部的长度大于所述密封件挤压区域顶部的长度。

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