CN112175820A - 一种核酸提取和pcr一体化装置及其工作方法 - Google Patents

一种核酸提取和pcr一体化装置及其工作方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种核酸提取和pcr一体化装置，包括：内部设有多个用于吸附核酸的柱体的硅基芯片、第一三通阀、用于加入核酸裂解混合液的加样器、废液槽、第一四通阀、注射泵以及聚合酶链反应混合液容器，所述第一三通阀的第一端通过毛细管连通所述硅基芯片的进口，第二端连通所述加样器，第三端连通所述第一四通阀的第二端；所述硅基芯片的出口通过毛细管连通所述废液槽；所述第一四通阀的第三端连通所述注射泵，第四端连通所述聚合酶链反应混合液容器。能够将核酸提取和pcr在一个密闭的硅基芯片内完成，无需实验室环境。

Description

一种核酸提取和pcr一体化装置及其工作方法
技术领域
本发明涉及核酸提取和pcr(聚合酶链反应)一体化装置。
背景技术
目前，在司法鉴定身份识别、法医的罪犯DNA鉴定、临床基因变异检测、病毒细菌的核酸检测等的标准流程需要将标本(样品)进行核酸提取、pcr(聚合酶链反应)扩增或qpcr(荧光定量聚合酶链式反应兼检测)、毛细管电泳分离，目前主流的操作方法都要在实验室内将三步分别完成，尤其pcr或QPCR，为了防止污染，都需要在专门的负压实验室内完成，对环境的要求比较高。
发明内容
本发明的目的在于提供一种核酸提取和pcr一体化装置，能够将核酸提取和pcr在一个密闭的硅基芯片内完成，无需实验室环境。
实现上述目的的技术方案是：
一种核酸提取和pcr一体化装置，包括：内部设有多个用于吸附核酸的柱体的硅基芯片、第一三通阀、用于加入核酸裂解混合液的加样器、废液槽、第一四通阀、注射泵以及聚合酶链反应混合液容器，其中，
所述第一三通阀的第一端通过毛细管连通所述硅基芯片的进口，第二端连通所述加样器，第三端连通所述第一四通阀的第二端；
所述硅基芯片的出口通过毛细管连通所述废液槽；
所述第一四通阀的第三端连通所述注射泵，第四端连通所述聚合酶链反应混合液容器。
优选的，还包括：第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第一漂洗液容器、第二漂洗液容器、第二四通阀、气体阀和输出氮气的气泵，其中，
所述第二三通阀的第一端连接所述第四三通阀的第一端，所述第二三通阀的第二端连接所述第三三通阀的第三端，所述第二三通阀的第三端连接所述第一四通阀的第一端；
所述第三三通阀的第一端通过所述第一漂洗液容器连接所述第二四通阀的第一端；所述第三三通阀的第二端通过所述第二漂洗液容器连接所述第二四通阀的第二端；
所述第四三通阀的第二端连接所述第二四通阀的第三端；所述第四三通阀的第三端通过所述气体阀连通所述气泵。
优选的，还包括：连接所述第二四通阀的第四端的压力传感器。
优选的，所述硅基芯片的出口的毛细管可拆卸地安装有堵头。
上述的核酸提取和pcr一体化装置的工作方法，包括：
步骤S1，所述第一三通阀的第一端和第二端连通，所述加样器将核酸裂解混合液加入所述硅基芯片内，所述硅基芯片内柱体吸附核酸，样品废液从所述硅基芯片出口流入所述废液槽；
步骤S2，所述第一三通阀的第一端和第三端连通，所述第一四通阀的第一端和第二端连通，所述第二三通阀的第二端和第三端连通，所述第三三通阀的第一端和第三端连通，第四三通阀的第二端和第三端连通，第二四通阀各通路全部连通，气体阀打开，气泵输出气体，所述第一漂洗液容器中的漂洗液注入所述硅基芯片中，并排出至废液槽；
步骤S3，所述第一三通阀的第一端和第三端连通，所述第一四通阀的第一端和第二端连通，所述第二三通阀的第二端和第三端连通，所述第三三通阀的第二端和第三端连通，第四三通阀的第二端和第三端连通，第二四通阀各通路全部连通，气体阀打开，气泵输出气体，所述第二漂洗液容器中的漂洗液注入所述硅基芯片中，并排出至废液槽；
步骤S4，所述第一三通阀的第一端和第三端连通，所述第一四通阀的第一端和第二端连通，所述第二三通阀的第一端和第三端连通，所述第三三通阀关闭，第四三通阀的第一端和第三端连通，所述气体阀打开，所述气泵输出氮气到所述硅基芯片中1-3分钟；
步骤S5，首先所述第一四通阀的第三端和第四端连通，所述注射泵吸入聚合酶链反应混合液；然后所述第一四通阀的第二端和第三端连通，所述第一三通阀的第一端和第三端连通，所述注射泵将聚合酶链反应混合液注入所述硅基芯片；最后，所述第一四通阀关闭，所述硅基芯片的出口的毛细管安装堵头；控制所述硅基芯片的温度变化进行PCR或QPCR。
本发明的有益效果是：本发明通过封闭的液路系统将核酸提取和pcr(或qpcr)在一个密闭的硅基芯片内完成，无需实验室环境，也不需要专门的技术人员即可操作。大大地提高便捷性和降低成本。
附图说明
图1是本发明的核酸提取和pcr一体化装置的结构图。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
请参阅图1，本发明的核酸提取和pcr一体化装置，包括：内部设有多个用于吸附核酸的柱体的硅基芯片1、第一三通阀2、用于加入核酸裂解混合液的加样器3、废液槽4、第一四通阀5、注射泵6、聚合酶链反应混合液容器7、第二三通阀8、第三三通阀9、第四三通阀10、第一漂洗液容器11、第二漂洗液容器12、第二四通阀13、气体阀14、输出氮气的气泵15和压力传感器16。
第一三通阀2的第一端通过毛细管连通硅基芯片1的进口，第二端连通加样器3，第三端连通第一四通阀5的第二端。硅基芯片1的出口通过毛细管连通废液槽4。第一四通阀5的第三端连通注射泵6，第四端连通聚合酶链反应混合液容器7。
第二三通阀8的第一端连接第四三通阀10的第一端，第二三通阀8的第二端连接第三三通阀9的第三端，第二三通阀8的第三端连接第一四通阀5的第一端。
第三三通阀9的第一端通过第一漂洗液容器11连接第二四通阀13的第一端；第三三通阀9的第二端通过第二漂洗液容器12连接第二四通阀13的第二端。第四三通阀10的第二端连接第二四通阀13的第三端；第四三通阀10的第三端通过气体阀14连通气泵15。压力传感器16连接第二四通阀13的第四端，用于监测流经气体的压力。硅基芯片1的出口的毛细管可拆卸地安装有堵头。
上述各个三通阀和四通阀的通断可以通过控制系统进行自动化控制。硅基芯片1内有上千个微小的柱体，该柱体经过表面修饰，在适当的溶液条件下可以吸附核酸，当裂解样品后释放出核酸的溶液经过硅基芯片1时，核酸会被吸附在柱体表面，通过切换阀分别将漂洗液通过液路系统加入硅基芯片1，进行杂质的洗涤，氮气吹干后，注射泵6会将聚合酶链反应混合液加入硅基芯片1，即可继续后面的PCR或QPCR反应及信号采集。
本发明的核酸提取和pcr一体化装置的工作方法，包括下列步骤：
步骤S1，第一三通阀2的第一端和第二端连通(A-B)，加样器3将核酸裂解混合液加入硅基芯片1内，硅基芯片1内柱体吸附核酸，样品废液从硅基芯片1出口流入废液槽4。
步骤S2，第一三通阀2的第一端和第三端连通(A-C)，第一四通阀5的第一端和第二端连通(A-B)，第二三通阀8的第二端和第三端连通(B-C)，第三三通阀9的第一端和第三端连通(A-C)，第一漂洗液容器11中的漂洗液注入硅基芯片1中，并排出至废液槽4。其中，第四三通阀10的第二端和第三端连通(B-C)，第二四通阀13各通路全部连通，，气体阀14打开，气泵15输出气体，通过第四三通阀10和第二四通阀13将第一漂洗液容器11中的漂洗液沿管路传输。
步骤S3，第一三通阀2的第一端和第三端连通(A-C)，第一四通阀5的第一端和第二端连通(A-B)，第二三通阀8的第二端和第三端连通(B-C)，第三三通阀9的第二端和第三端连通(B-C)，第二漂洗液容器12中的漂洗液注入硅基芯片1中，并排出至废液槽4。同上，第四三通阀10的第二端和第三端连通(B-C)，第二四通阀13各通路全部连通，，气体阀14打开，气泵15输出气体，通过第四三通阀10和第二四通阀13将第二漂洗液容器12中的漂洗液沿管路传输。
步骤S4，第一三通阀2的第一端和第三端连通(A-C)，第一四通阀5的第一端和第二端连通(A-B)，第二三通阀8的第一端和第三端连通(A-C)，第三三通阀9关闭，第四三通阀10的第一端和第三端连通(A-C)，气体阀14打开，气泵15输出氮气到硅基芯片中1-3分钟，吹干残留的漂洗液。
步骤S5，首先第一四通阀5的第三端和第四端连通(D-C)，注射泵6吸入聚合酶链反应混合液；然后第一四通阀5的第二端和第三端连通(B-C)，第一三通阀的第一端和第三端连通(A-C)，注射泵6将聚合酶链反应混合液注入硅基芯片1；最后，第一四通阀5关闭，硅基芯片1的出口的毛细管安装堵头；后续控制硅基芯片1的温度变化进行PCR或QPCR。其中，可以通过控制半导体加热制冷器控制硅基芯片1的温度变化.
以上实施例仅供说明本发明之用，而非对本发明的限制，有关技术领域的技术人员，在不脱离本发明的精神和范围的情况下，还可以作出各种变换或变型，因此所有等同的技术方案也应该属于本发明的范畴，应由各权利要求所限定。

Claims (5)

1.一种核酸提取和pcr一体化装置，其特征在于，包括：内部设有多个用于吸附核酸的柱体的硅基芯片、第一三通阀、用于加入核酸裂解混合液的加样器、废液槽、第一四通阀、注射泵以及聚合酶链反应混合液容器，其中，
所述第一三通阀的第一端通过毛细管连通所述硅基芯片的进口，第二端连通所述加样器，第三端连通所述第一四通阀的第二端；
所述硅基芯片的出口通过毛细管连通所述废液槽；
所述第一四通阀的第三端连通所述注射泵，第四端连通所述聚合酶链反应混合液容器。
2.根据权利要求1所述的核酸提取和pcr一体化装置，其特征在于，还包括：第二三通阀、第三三通阀、第四三通阀、第一漂洗液容器、第二漂洗液容器、第二四通阀、气体阀和输出氮气的气泵，其中，
所述第二三通阀的第一端连接所述第四三通阀的第一端，所述第二三通阀的第二端连接所述第三三通阀的第三端，所述第二三通阀的第三端连接所述第一四通阀的第一端；
所述第三三通阀的第一端通过所述第一漂洗液容器连接所述第二四通阀的第一端；所述第三三通阀的第二端通过所述第二漂洗液容器连接所述第二四通阀的第二端；
所述第四三通阀的第二端连接所述第二四通阀的第三端；所述第四三通阀的第三端通过所述气体阀连通所述气泵。
3.根据权利要求2所述的核酸提取和pcr一体化装置，其特征在于，还包括：连接所述第二四通阀的第四端的压力传感器。
4.根据权利要求1所述的核酸提取和pcr一体化装置，其特征在于，所述硅基芯片的出口的毛细管可拆卸地安装有堵头。
5.一种权利要求2所述的核酸提取和pcr一体化装置的工作方法，其特征在于，包括：
步骤S1，所述第一三通阀的第一端和第二端连通，所述加样器将核酸裂解混合液加入所述硅基芯片内，所述硅基芯片内柱体吸附核酸，样品废液从所述硅基芯片出口流入所述废液槽；
步骤S2，所述第一三通阀的第一端和第三端连通，所述第一四通阀的第一端和第二端连通，所述第二三通阀的第二端和第三端连通，所述第三三通阀的第一端和第三端连通，第四三通阀的第二端和第三端连通，第二四通阀各通路全部连通，气体阀打开，气泵输出气体，所述第一漂洗液容器中的漂洗液注入所述硅基芯片中，并排出至废液槽；
步骤S3，所述第一三通阀的第一端和第三端连通，所述第一四通阀的第一端和第二端连通，所述第二三通阀的第二端和第三端连通，所述第三三通阀的第二端和第三端连通，第四三通阀的第二端和第三端连通，第二四通阀各通路全部连通，气体阀打开，气泵输出气体，所述第二漂洗液容器中的漂洗液注入所述硅基芯片中，并排出至废液槽；
步骤S4，所述第一三通阀的第一端和第三端连通，所述第一四通阀的第一端和第二端连通，所述第二三通阀的第一端和第三端连通，所述第三三通阀关闭，第四三通阀的第一端和第三端连通，所述气体阀打开，所述气泵输出氮气到所述硅基芯片中1-3分钟；
步骤S5，首先所述第一四通阀的第三端和第四端连通，所述注射泵吸入聚合酶链反应混合液；然后所述第一四通阀的第二端和第三端连通，所述第一三通阀的第一端和第三端连通，所述注射泵将聚合酶链反应混合液注入所述硅基芯片；最后，所述第一四通阀关闭，所述硅基芯片的出口的毛细管安装堵头；控制所述硅基芯片的温度变化进行PCR或QPCR。
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