CN113174308A - 纯化扩增装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种纯化扩增装置，该纯化扩增装置包括：基板以及设置在基板上的管路结构，管路结构包括若干进液口、PCR扩增仓和纯化仓；进液口包括第一进样口、第一试剂口、第二试剂口、第三试剂口和第四试剂口，第一进样口和第一试剂口通过第一管路连接，纯化仓包括入口和出口，第一进样口和入口通过第二管路连接，第一试剂口和出口通过第三管路连接，第二试剂口、第三试剂口和第四试剂口均与入口通过第四管路连接；PCR扩增仓的第一端设置有双阀的第一部，PCR扩增仓的第二端设置有双阀的第二部，双阀的第一部通过第五管路和第一单阀连接，第一单阀通过第六管路和出口连接；本发明提供的纯化扩增装置无需在管路结构中增加电极，实现扩增物质的提取。

Description

纯化扩增装置

技术领域

本发明涉及核酸检测域，尤其涉及一种纯化扩增装置。

背景技术

在生物、化学、材料等科学实验中，经常需要对流体进行操作，如样品DNA的制备、液相色谱、PCR反应、电泳检测等操作都是在液相环境中进行。如果要将样品制备、生化反应、结果检测等步骤集成到生物芯片上，则实验所用流体的量就从毫升、微升级降至纳升或皮升级，这时功能强大的微流体装置就显得必不可少了。因此随着生物芯片技术的发展，微流体技术作为生物芯片的一项关键支撑技术也得到了人们越来越多的关注。

核酸的纯化回收是核酸检测试验的一项常规操作，也是基因分析过程中十分关键的步骤。基因分析过程中常常需要将特定的核酸片段从混合样品中分离提取出来，用于后续的PCR扩增，因此核酸的纯化回收效果直接影响到整个基因分析过程的进程和结果。

相关技术中，通常设置管路结构通过增加电极的方式，将反应液中的离子在电场的作用下进行分离，进而完成后续实验。采用管路结构和电极共同作用的方式，不但结构复杂给管路层的制作增加了难度，关于电极的设置也比较繁琐，需要考虑因素较多，不易实现。

发明内容

为此，本发明提供一种纯化扩增装置，可以无需在管路结构中增加电极，实现扩增物质的提取。

为实现上述目的，本发明提供一种纯化扩增装置，包括：：基板以及设置在所述基板上的管路结构，其中，所述管路结构包括若干进液口、PCR扩增仓和纯化仓；所述进液口包括第一进样口、第一试剂口、第二试剂口、第三试剂口和第四试剂口，所述第一进样口和所述第一试剂口通过第一管路连接，所述纯化仓包括入口和出口，所述第一进样口和所述入口通过第二管路连接，所述第一试剂口和所述出口通过第三管路连接，所述第二试剂口、所述第三试剂口和所述第四试剂口均与所述入口通过第四管路连接；所述PCR扩增仓的第一端设置有双阀的第一部，所述PCR扩增仓的第二端设置有双阀的第二部，所述双阀的第一部通过第五管路和第一单阀连接，所述第一单阀通过第六管路和所述出口连接；在进行扩增反应时，首先通过向所述第一进样口注入样品，以及向所述第一试剂口注入第一试剂，将样品与第一试剂经过所述第一管路混合后，得到第一生成物，所述生成物包括液体，所述液体通过第二管路进入所述纯化仓内，向所述第二试剂口注入第二试剂，所述第二试剂经过所述第四管路进入所述纯化仓内，并与所述液体反应，得到第二生成物，向第三试剂口注入第三试剂，所述第三试剂经过所述第四管路进入所述纯化仓内，并与第二生成物反应，得到第三生成物，向第四试剂口注入第四试剂，所述第四试剂经过所述第四管路进入所述纯化仓内，并与第三生成物反应，得到第四生成物，将所述第四生成物经过所述第六管路、所述第一单阀和所述第五管路引入所述PCR扩增仓内，以进行扩增反应。

进一步地，本发明的纯化扩增装置还包括第一缓冲仓，所述第一缓冲仓的一端通过第七管路和所述第一试剂口连接，所述第一缓冲仓的另一端连接到第五管路上，形成三通管路，所述三通管路和所述PCR扩增仓之间还设置有第二缓冲仓，所述双阀的第二部通过第八管路和所述出口连接，所述第一管路上设置有第二单阀，所述第二单阀的一端通过第九管路和所述第一进样口连接，所述第二单阀的另一端通过第十管路和所述第一试剂口连接；在将所述样品与第一试剂混合时，打开所述第二单阀，将所述第九管路和第十管路联通，所述第一样品口的样品和所述第一试剂口内的试剂在第九管路和第十管路内充分混合，关闭第二单阀，打开第一单阀，将第一生成物中的液体沿着所述第二管路引流至所述纯化仓，直至将所述纯化仓充满，所述第一生成物中的气体在缓冲仓的作用下沿着所述第七管路、所述第一缓冲仓、部分所述第五管路以及第六管路和所述纯化仓内溢出的液体在所述第六管路内混合，当第二试剂和所述液体混合时，第二试剂口内的第二试剂沿着所述第四管路进入所述纯化仓，与纯化仓内的液体反应，得到所述第二生成物，当第三试剂和所述第二生成物混合时，第三试剂口注入第三试剂，所述第三试剂经过所述第四管路进入所述纯化仓内，并与所述第二生成物反应，得到第三生成物，当第四试剂和所述第三生成物混合时，第四试剂口注入第四试剂，所述第四试剂经过所述第四管路进入所述纯化仓内，并与第三生成物反应，得到第四生成物，将所述第四生成物经过所述第八管路引入所述PCR扩增仓内，以进行扩增反应。

进一步地，在将所述样品与第一试剂混合时，打开所述第二单阀，所述第一试剂口推入所述第一试剂时，所述第一样品口吸出部分所述样品，或，所述第一样品口推入所述样品时，所述第一试剂口吸出部分所述试剂，以使所述样品和第一试剂在第九管路和第十管路内充分混合；在所述第二试剂和所述液体混合时，所述第二试剂口推入所述第二试剂时，所述第一试剂口吸入部分所述气体，然后，所述第一试剂口推入第一生成物时，所述第二试剂口吸入所述第二试剂；或者，所述第一试剂口推入第一生成物时，所述第二试剂口吸入所述第二试剂，然后，所述第二试剂口推入所述第二试剂时，所述第一试剂口吸入部分所述气体，以使第二试剂和所述液体充分接触清洗，上述清洗过程重复进行，最后将清洗后的废液抽回所述第一样品口和/或第一试剂口；在所述第三试剂和所述第二生成物混合时，所述第三试剂口推入所述第三试剂时，所述第二试剂口吸入部分所述第二生成物，然后所述第二试剂口推入第二生成物时，所述第三试剂口吸入所述第三试剂，最后将反应的废液吸入所述第二试剂口和/或第一试剂口和/或第一样品口；在所述第四试剂和所述第三生成物混合时，所述第四试剂口推入所述第四试剂时，所述第三试剂口吸入部分所述第三生成物，然后所述第三试剂口推入第三生成物时，所述第四试剂口吸入所述第四试剂，此时所述纯化仓被第三试剂和第三反应物反应后的第四生成物填满，关闭第一单阀和第二单阀，打开双阀的第一部和双阀的第二部，所述第四生成物沿着所述第八管路由所述出口填满所述PCR扩增仓，关闭所述双阀的第一部和双阀的第二部。

进一步地，所述第一缓冲仓的容积小于第二缓冲仓，所述第一缓冲仓和所述第二缓冲仓均为方形，所述纯化仓为扁圆形；所述PCR扩增仓为弯月形。

进一步地，第一进样口、第一试剂口、第二试剂口、第三试剂口和第四试剂口均设置在同一水平线上。

进一步地，所述基板包括第一方形板、第二方形板和弧形板，所述第二方形板设置在所述第一方形板和所述弧形板之间，所述双阀的第一部和所述双阀的第二部设置在所述第二方形板上，所述PCR扩增仓设置在所述弧形板上。

进一步地，所述第二试剂口、所述第三试剂口和所述第四试剂口均通过同一管路和所述入口连接。

进一步地，所述第一方形板和第二方形板的角为圆弧过渡角。

进一步地，所述PCR扩增仓和所述纯化仓设置在所述进液口的两侧。

进一步地，所述第一进样口、第一试剂口、第二试剂口、第三试剂口以及第四试剂口均设置有进液活塞装置。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于，本发明实施例提供的纯化扩增装置，无需电极结构，就可以在微流体芯片上进行相关实验操作，流体管路结构设计简单，大大降低了实验操作难度。

尤其，本发明将纯化仓内最后获取到的即将进行扩仓反应的第四生成物经过干净的管路引入至PCR扩增仓内，保证第四生成物的洁净度，无杂质，进而使得后续的扩增反应结果精确。

尤其，本发明在各个进液口出均设置了流体加压装置，使得试剂流体进入管路后也可以在进液口出施加压力或是吸力，控制流体在管路内的流动速度及方向，控制方法简单，易于实现。

附图说明

图1为本发明实施例提供的纯化扩增装置的结构示意图；

图2为本发明实施例中的超声单元、磁吸单元和温控装置的方位结构示意图；

图3为本发明实施例中的超声单元的结构示意图；

图4为本发明实施例中的超声单元的爆炸结构示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的和优点更加清楚明白，下面结合实施例对本发明作进一步描述；应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。

下面参照附图来描述本发明的优选实施方式。本领域技术人员应当理解的是，这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理，并非在限制本发明的保护范围。

需要说明的是，在本发明的描述中，术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”等指示的方向或位置关系的术语是基于附图所示的方向或位置关系，这仅仅是为了便于描述，而不是指示或暗示所述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的限制。

此外，还需要说明的是，在本发明的描述中，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。对于本领域技术人员而言，可根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

请参阅图1所示，本发明实施例提供的纯化扩增装置包括基板1和设置在基板上的管路结构2，管路结构2包括第一进样口21、第一试剂口22、第二试剂口23、第三试剂口24、第四试剂口25、纯化仓26和PCR扩增仓27，第一进样口21和第一试剂口22通过第一管路连接，第一管路上设置有第二单阀211，纯化仓26包括入口261和出口262，所述第一进样口21和所述入口261通过第二管路16连接，所述第一试剂口22和所述出口262依次通过第七管路92、第一缓冲仓29、第一单阀212和第三管路126连接，所述第二试剂口23、所述第三试剂口24和所述第四试剂口25均与所述入口261通过第四管路610连接；所述PCR扩增仓27的第一端连接双阀的第一部271，所述PCR扩增仓的第二端连接双阀的第二部281，双阀的第二部281通过第八管路86和纯化仓26的出口262连接，所述双阀的第一部271经过第二缓冲仓210、缓冲仓管路97、第一缓冲仓29连接至第一试剂口22，双阀的第一部271和双阀的第二部281的作用方式为同时关闭同时开启。

具体地，本发明实施例提供的纯化扩增装置还包括第一缓冲仓29，该第一缓冲仓29也可称作废液仓，仓内有高吸水性海绵，主要作用是，第一试剂口22内的裂解液注入后，当裂解液排入时，第一进样口21连接的活塞结构需要配合裂解也的注入，当第一试剂口22作为一个配合的从动仓，要配合其他试剂进入纯化仓，这过程中第一试剂口22连接的活塞结构会有抽吸运动，为避免少量溢出的废液混进整个液路系统，所以设置了第一缓冲仓，用以吸收少量废液，所述第一缓冲仓29的一端通过第七管路92和所述第一试剂口22连接，所述第一缓冲仓29的另一端连接到第五管路上，形成三通管路，所述三通管路和所述PCR扩增仓27之间还设置有第二缓冲仓210，第二缓冲仓210内设置有海绵，用以加强保护PCR扩增仓27，所述双阀的第二部281通过第八管路86和所述出口262连接，所述第一管路上设置有第二单阀211，所述第二单阀211的一端通过第九管路111和所述第一进样口21连接，所述第二单阀211的另一端通过第十管路112和所述第一试剂口22连接。

在进行扩增反应时，首先通过向所述第一进样口21注入样品，样品可以是血液或是拭子等，以及向所述第一试剂口22注入第一试剂，第一试剂为裂解液，打开第二单阀211将样品与第一试剂经过所述第一管路混合后，得到第一生成物，所述生成物包括液体，所述液体通过第二管路16进入所述纯化仓内，启动超声单元，纯化仓26内置磁珠，超声单元通过超声振动打散所述纯化仓内的磁珠，磁珠抓取液体中的核酸，纯化仓是进行核酸提取和纯化的反应仓，然后关闭第二单阀，打开第一单阀212，向所述第二试剂口23注入第二试剂，第二试剂为清洗液，在注入第二试剂之前，启动磁吸装置，将磁吸装置中的磁铁移动至所述纯化仓的下方，利用磁铁和磁珠的相互引力作用，将纯化仓内的磁珠固定在纯化仓内，所述第二试剂经过所述第四管路610进入所述纯化仓内，对纯化仓内的物质进行清洗，清洗完成后，第一试剂口22将纯化仓内的废液抽回，使得纯化仓内只保留核酸物质，而第一试剂口吸入的废液主要是样品中的蛋白质等，完成第一次清洗之后，向第三试剂口24注入第三试剂，第三试剂为清洗液，所述第三试剂经过所述第四管路610进入所述纯化仓内，对纯化仓内的物质进行再次清洗，得到纯净度更高的第三生成物，在注入第三试剂时，第一试剂口22和第一进样口21均可以和第三试剂口进行配合，实现第三试剂的注入，向第四试剂口25注入第四试剂，第四试剂为洗脱液，所述第四试剂经过所述第四管路610进入所述纯化仓内，将磁珠上的核酸物质洗脱，得到第四生成物，将所述第四生成物，也就是纯净度较高的核酸物质经过所述第六管路126、所述第一单阀212和所述第五管路引入所述PCR扩增仓27内，以进行扩增反应。

本发明实施例提供的纯化扩增装置，可以在微流体芯片上进行相关实验操作，流体管路结构设计简单，大大降低了实验操作难度。

下面将结合图1对本发明提供的纯化扩增装置对其工作过程进行说明。向第一样品口21加入样品，关闭第一单阀212、双阀的第一部271和双阀的第二部281，打开第二单阀211，然后向第一试剂口22推入第一试剂，样品可以是血液，鼻咽拭子，样品沿着第九管路111，第一试剂沿着第十管路112，在第一管路内混合，为了使得样品和第一试剂混合的更为充分，在实际应用过程中，可以在第一试剂口及第一样品口处增加推吸装置，具体可以是活塞结构，加快在第九管路111和第十管路112内的样品或试剂的微流，充分混合反应，在第一管路内得到第一生成物，第一生成物充满第一管路。

关闭第二单阀211，双阀的第一部271和双阀的第二部281，打开第一单阀。此时第一生成物被分别留在第九管路111和第十管路112内，第一生成物中包括液体，液体由第一进样口21通过第二管路16进入纯化仓26，液体充满纯化仓26并溢出在第六管路126内，同时在第二缓冲仓29的缓冲作用下，第一生成物的气体通过第七管路92、第一单阀进入第六管路126，液体和气体在第六管路126内汇合。然后加入第二试剂时，在第二试剂口23推入第二试剂，第二实际沿着第四管路610从入口261进入纯化仓26，为了使第二试剂进入已被液体充满的纯化仓26，纯化仓26内设置有磁珠，在超声波的作用下将纯化仓26内的磁珠打散，使得纯化仓内的液体中的核酸和磁珠充分接触吸附，在第二试剂推入的同时，第一试剂口22处应进行吸入操作，将多余液体吸入第一试剂口，以使第二试剂顺利进入纯化仓26，第二试剂和第一生成物反应后得到第二生成物，第二试剂为清洗液，第二生成物充满纯化仓26。在生成第二生成物的同时还会产生一些废液，可以将废液排出至第一试剂口22和/或第一加样口21，废液为核酸物质中的蛋白质等，可选的，将废液通过126排出至第一试剂口22，或是将废液由16排出至第一进样口21。

在所述第三试剂和所述第二生成物混合时，第二试剂和第三试剂对纯化仓26内的液体进行清洗，第三试剂也是清洗液，第二试剂和第三试剂的作用均是对核酸物质的清洗，将样品中的核酸物质和蛋白质分离，实现对核酸的提取纯化，所述第三试剂口24经过第四管路610推入所述第三试剂时，所述第二试剂口23吸入部分所述第二生成物，然后所述第二试剂口23推入第二生成物时，所述第三试剂口24吸入所述第三试剂，最后将反应的废液吸入所述第二试剂口23和/或第一试剂口22和/或第一样品口21；在所述第四试剂和所述第三生成物混合时，所述第四试剂口25推入所述第四试剂时，所述第三试剂口吸入部分所述第三生成物，然后所述第三试剂口24推入第三生成物时，所述第四试剂口25吸入所述第四试剂，第四试剂为洗脱液，此时所述纯化仓被第三试剂和第三反应物反应后的第四生成物填满，关闭第一单阀212和第二单阀211，打开双阀的第一部271和双阀的第二部281，所述第四生成物沿着所述第八管路86由所述出口262填满所述PCR扩增仓26，进而关闭所述双阀的第一部271和双阀的第二部281。与本发明上一实施例相比，第四生成物是由第八管路86引入PCR扩增仓27内，相比由第六管路126和第五管路引入PCR扩增仓27相比，第八管路86在反应过程中没有被其他液体或气体污染，是干净的，可以保证进入PCR扩增仓27内物质的纯净度。

本发明实施例提供的纯化扩增装置，可以理解的是，为了进一步加快微流体芯片内流体的流速，可以给予相关管路中进行加压，或是增加气流推动液体流动等，优选的在本发明实施例中在第一进样口21、第一试剂口22、第二试剂口23、第三试剂口24以及第四试剂口25均设置有进液活塞装置，结构简单，易于实现。

具体的，所述第一缓冲仓210的容积可以小于第二缓冲仓29，所述第一缓冲仓210和所述第二缓冲仓29可以均为方形，所述纯化仓26可以为扁圆形；所述PCR扩增仓27为可以是弯月形还可以是半椭圆结构。本发明实施例提供的纯化扩增装置，结构简单，易于实现。

具体地，第一进样口21、第一试剂口22、第二试剂口23、第三试剂口24和第四试剂口25均设置在同一水平线上，管道设计合理，且基板上各管道结构设计简单有序，方便制作。

具体地，所述基板1包括第一方形板11、第二方形板12和弧形板13，所述第二方形板设置在所述第一方形板和所述弧形板之间，所述双阀的第一部和所述双阀的第二部设置在所述第二方形板上，所述PCR扩增仓设置在所述弧形板上。所述PCR扩增仓27和所述纯化仓26设置在所述进液口的两侧。

在本发明实施例中，所述PCR扩增仓设置在管路层的边缘，并且，PCR扩增仓为半椭圆形结构，既能够使反应试剂反应，又能够在使用时，能够通过凸出的半椭圆形结构实现方便定位及安装，且分区合理，管路路线设计合理。

所述第二试剂口23、所述第三试剂口24和所述第四试剂口25均通过同一管路610和所述入口连接。

可选的，在第二试剂口23、第三试剂口24和第四试剂口25可以分别通过不同的管路和纯化仓26的入口261连接，为了节约材料，通过第四管路610来连接，节约管道，降低基板制作难度，易于实现。

为了使得本发明实施例提供的纯化扩增装置在实验工作者在使用中不被刮伤，所述第一方形板11和第二方形板12的角为圆弧过渡角，便于实验人员移动该基板1。

在上述具体实施方式的基础上，如图2所示，所述纯化仓的下方设置有超声单元90和磁吸单元80，所述扩增仓的下方设置有温控装置70；

还包括有中控单元，所述中控单元分别与所述超声单元90、磁吸单元80和所述温控单元70连接，用以控制所述超声单元的实时振动频率F，所述磁吸单元的实时位置L以及所述温控单元的实时温度T；

所述中控单元内设置有标准反应矩阵R0(F0，L0，T0),其中F0表示所述超声单元的标准振动频率，L0表示所述磁吸单元的标准位置，T0表示所述温控单元的标准温度；

所述中控单元根据所述标准反应矩阵R0(F0，L0，T0)控制所述超声单元、所述磁吸单元和所述温控单元；

所述中控单元内还设置有时间矩阵t(t1，t2，t3)，其中t1表示超声单元的振动时间，t2表示当所述超声单元停止振动后启动所述磁吸单元的时间间隔，t3表示所述磁吸单元停止工作后启动所述温控单元的时间间隔；

在反应过程中，若所述超声单元的实时振动频率F低于所述超声单元的标准振动频率F0，则增加所述超声单元的振动时间t11，更新所述中控单元内的时间矩阵t1(t11，t21，t31),所述超声单元的振动时间t11＝t1(1+F/F0)，启动所述磁吸单元的时间间隔为t21＝t2(1-F/F0)，所述温控单元的时间间隔为t31＝t3(1-F/F0)；

若所述超声单元的实时振动频率高于或等于所述超声单元的标准振动频率F0，则维持所述超声单元的振动时间t1，维持所述中控单元内的时间矩阵t(t1，t2，t3)。

具体而言,本发明实施例提供的基于核酸提取、纯化、扩增的连续反应装置,通过在中控单元内设置有标准反应矩阵R0(F0，L0，T0)和时间矩阵t(t1，t2，t3),其中F0表示所述超声单元的标准振动频率，L0表示所述磁吸单元的标准位置，T0表示所述温控单元的标准温度,t1表示超声单元的振动时间，t2表示当所述超声单元停止振动后启动所述磁吸单元的时间间隔，t3表示所述磁吸单元停止工作后启动所述温控单元的时间间隔,根据超声单元的实时频率控制所述超声单元的振动时间,若超声单元的实时频率F低于超声单元的标准振动频率F0,则增加所述超声单元的振动时间t11,超声单元的振动时间t11＝t1(1+F/F0),通过比较超声单元的实时振动频率和标准振动频率，并根据比较结果调整超声单元的振动时间，使得在进行反应过程中纯化仓内的磁珠和核酸物质进行充分的接触吸附，吸附效果更好。

具体而言，中控单元可以设置在纯化扩增装置的主板上，还可以设置在其他位置，只要可以实现与超声单元、磁吸单元与温控单元的连接即可，便于根据中控单元内的数据的实时变化改变所述超声单元的振动时间，以及所述磁吸单元和所述温控单元的启动时间，节约实验时间，提高实验效率。

在反应过程中，中控单元控制超声单元的振动频率，并根据实时振动频率与标准振动频率的关系去调整超声单元的振动时间，若是增加了所述超声单元的振动时间，则在超声单元停止振动后启动磁吸单元的时间间隔可以缩短，由于在超声振动过程中，磁珠和核酸物质的吸附效果比较好，则在启动磁吸单元，吸住所述扩增仓的磁珠时，可以更快的启动磁吸单元，利用磁吸单元的磁铁吸附住扩增仓的磁珠，以进行清洗过程，节约反应时间，具体的，启动所述磁吸单元的时间间隔可以变更为t21＝t2(1-F/F0)，对应的所述温控单元的时间间隔也可以适应性缩短为t31＝t3(1-F/F0)。

本发明实施例提供的基于核酸提取、纯化、扩增的连续反应装置，通过超声单元的振动频率的变化改变超声单元的振动时间，并根据超声单元的振动时间，进一步控制磁吸单元和温控单元启动的时间间隔，从而加快实验进度，大大缩短实验所需时间，提高实验效率。

具体而言，具体而言，所述磁吸单元包括支架、磁铁和磁铁驱动装置，所述磁铁驱动装置驱动所述磁铁在所述支架上的导轨上运动至纯化仓的下方。在进行纯化反应过程中，为了防止利用清洗液清洗核酸时，在超声单元将核酸吸附后，就要进行清洗，此时将磁铁驱动装置驱动磁铁沿着导轨运动至纯化仓的下方，当清洗结束后，需要将核酸转移至扩增仓时，要将所述磁铁远离纯化仓，以便于进行后续核酸由纯化仓到扩增仓的转移，保证实验的连续性。

具体而言，所述温控装置包括制热单元和散热单元，所述制热单元为半导体制冷片，所述制热单元和所述散热单元均设置在所述芯片安装仓的正下方，并与待安装的芯片接触，散热单元用于对芯片内的扩增仓进行散热，制热单元用于对芯片内的扩增仓加热，以使得扩增仓内的温度处于预设温度范围内；散热单元与控制模块电连接，控制模块用于控制散热单元和制热单元的工作状态。

在实验过程中，当进行扩增反应时，温控装置的制热单元开始执行第一预加热操作；再检测到待检测芯片后，对待检测芯片进行第二预加热操作；对待检测芯片进行加热；在检测到待检测芯片到达预设检测位置后，对待检测芯片持续加热，以将其加热至预设反应温度；在加热过程中，若待检测芯片的温度超过预设检测温度时，启动散热单元进行第一散热操作；当待检测芯片到达预设检测位置且处于预设检测温度范围内时，芯片检测装置对待检测芯片进行图像采集，以进行芯片检测。当反应结束后，散热单元对芯片进行完全散热，以便于快速更换芯片。通过制热单元和散热单元，保证待检测芯片在扩增反应过程中处于合适的温度范围内，防止温度过低或过高影响扩增反应的进度，提高实验效率，保证实验的连续性。而下壳上还设置有散热孔和散热风扇，在基于核酸提取、纯化、扩增的连续反应装置进行工作过程中，激发光源仓的下方设置进风风扇和散热风扇以及散热孔构成了本发明实施例中的单向散热通道，实现对产生热量的激发光源以及扩增仓进行及时散热。

具体而言，如图3和图4所示，超声单元包括下板3-1、上板2-1，在所述上板和下板之间设置有若干导轨6-1，在每个所述导轨6-1上套设有一弹簧4-1，以对上板提供反作用力，还包括一超声变幅杆1-1，所述超声变幅杆1-1穿过所述上板2-1，并且，超声变幅杆1-1的下部通过连接法兰12-1与一超声换能器13-1连接，超声换能器设置在上板与下板之间，以与超声换能器连接，改变换能器的振幅。所述超声变幅杆在传递及改变振幅过程中，超声变幅杆上下振动；所述导轨，用以限制弹簧被压缩时运动方向，保证超声换能器与被超声芯片之间接触良好，超声能量传递的有效性。

在本发明实施例中，被超声芯片具体就是指管路层的纯化仓。本实施例的下板3-1的中间设置有第一安装孔31-1，用以供超声变幅杆的下端通过，以便穿过或者导向所述超声变幅杆。在所述下板3-1的上侧面设置有若干排列的第一导轨安装孔32-1，在本实施例中，设置四个或者六个，每根导轨6-1的下端安装在第一导轨安装孔内，在每根导轨6-1上套设有一弹簧4-1；相应的，在上板2-1上设置有对应的若干第二导轨安装孔21-1，用以与所述导轨6-1连接，使得导轨通过，从而对压缩弹簧时运动位置进行限制；导轨用以限制弹簧被压缩时运动的方向，保证振头平面与被超声芯片之间接触良好，超声能量传递的有效性。

本实施例的上板2-1的中间设置第二安装孔22-1，用以供所述超声振幅杆的上端通过，并使超声振幅杆上下振动的来回通过。在本发明实施例中，所述超声振幅杆1-1的下端设置有一连接法兰12-1，连接法兰12-1的下端设置有超声换能器13-1，所述连接法兰12-1上设置一圈安装孔，通过安装孔使得连接法兰12-1安装在上板的下侧面。在连接法兰12-1的中间设置有通孔，以供超声变幅杆1-1通过，超声变幅杆1-1的下端通过与超声换能器13-1连接，以产生适当的变幅。

本发明实施例的超声换能器与超声振幅杆在工作过程中，产生纵向及横向的振幅，随着振幅的不断变化，带动上板产生移动一定的振幅，在振幅足够大的时候，若限位杆仍在预设的位置，则会停止上板及法兰的上下移动，造成振幅输出动作停止。

为此，本发明实施例还能够对限位杆5-1的限位位置进行调整。本实施例的下侧板设置有若干限位杆5-1，在上板上设置有若干与限位杆5-1配合，用以使限位杆通过的限位孔，在超声换能器与超声变幅杆工作时，产生上下的振幅，通过限位杆使得两者能够在预设的竖向方向上移动，避免产生偏差；同时，本实施例采用限位杆与通孔结合方式，还能够避免超声变幅杆在径向方向也即横向方向的偏差，在产生横向方向的偏差时，限位杆不能够穿过限位孔。超声波的能量传递至纯化仓内，作用于纯化仓内的磁珠，将纯化仓内的磁珠在超声波谐振的作用下，磁珠和磁珠之间产生微小的间隙，此时核酸可以吸附在磁珠的表面上，在振动作用下，纯化仓内的磁珠不接触，便于核酸的吸附，使得吸附的更加均匀。

至此，已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案，但是，本领域技术人员容易理解的是，本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下，本领域技术人员可以对相关技术特征做出等同的更改或替换，这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。

以上所述仅为本发明的优选实施例，并不用于限制本发明；对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种纯化扩增装置，其特征在于，包括：基板以及设置在所述基板上的管路结构，其中，

所述管路结构包括若干进液口、双阀、第一单阀、PCR扩增仓和纯化仓；

所述进液口包括第一进样口、第一试剂口、第二试剂口、第三试剂口和第四试剂口，所述第一进样口和所述第一试剂口通过第一管路连接，所述纯化仓包括入口和出口，所述第一进样口和所述入口通过第二管路连接，所述第一试剂口和所述出口通过第三管路连接，所述第二试剂口、所述第三试剂口和所述第四试剂口均与所述入口通过第四管路连接；

所述PCR扩增仓的第一端连接双阀的第一部，所述PCR扩增仓的第二端连接所述双阀的第二部，所述双阀的第一部通过第五管路和第一单阀连接，所述第一单阀通过第六管路和所述出口连接；

在进行扩增反应时，首先通过向所述第一进样口注入样品，以及向所述第一试剂口注入第一试剂，将样品与第一试剂经过所述第一管路混合后，得到第一生成物，所述生成物包括液体，所述液体通过第二管路进入所述纯化仓内，向所述第二试剂口注入第二试剂，所述第二试剂经过所述第四管路进入所述纯化仓内，并与所述液体反应，得到第二生成物，向第三试剂口注入第三试剂，所述第三试剂经过所述第四管路进入所述纯化仓内，并与第二生成物反应，得到第三生成物，向第四试剂口注入第四试剂，所述第四试剂经过所述第四管路进入所述纯化仓内，并与第三生成物反应，得到第四生成物，将所述第四生成物经过所述第六管路、所述第一单阀和所述第五管路引入所述PCR扩增仓内，以进行扩增反应。

2.根据权利要求1所述的纯化扩增装置，其特征在于，还包括第一缓冲仓，所述第一缓冲仓的一端通过第七管路和所述第一试剂口连接，所述第一缓冲仓的另一端连接到第五管路上，形成三通管路，所述三通管路和所述PCR扩增仓之间还设置有第二缓冲仓，所述双阀的第二部通过第八管路和所述出口连接，所述第一管路上设置有第二单阀，所述第二单阀的一端通过第九管路和所述第一进样口连接，所述第二单阀的另一端通过第十管路和所述第一试剂口连接；在将所述样品与第一试剂混合时，打开所述第二单阀，将所述第九管路和第十管路联通，所述第一样品口的样品和所述第一试剂口内的试剂在第九管路和第十管路内充分混合，关闭第二单阀，打开第一单阀，将第一生成物中的液体沿着所述第二管路引流至所述纯化仓，直至将所述纯化仓充满，所述第一生成物中的气体在缓冲仓的作用下沿着所述第七管路、所述第一缓冲仓、部分所述第五管路以及第六管路和所述纯化仓内溢出的液体在所述第六管路内混合，当第二试剂和所述液体混合时，第二试剂口内的第二试剂沿着所述第四管路进入所述纯化仓，与纯化仓内的液体反应，得到所述第二生成物，当第三试剂和所述第二生成物混合时，第三试剂口注入第三试剂，所述第三试剂经过所述第四管路进入所述纯化仓内，并与所述第二生成物反应，得到第三生成物，当第四试剂和所述第三生成物混合时，第四试剂口注入第四试剂，所述第四试剂经过所述第四管路进入所述纯化仓内，并与第三生成物反应，得到第四生成物，将所述第四生成物经过所述第八管路引入所述PCR扩增仓内，以进行扩增反应。

3.根据权利要求2所述的纯化扩增装置，其特征在于，在将所述样品与第一试剂混合时，打开所述第二单阀，所述第一试剂口推入所述第一试剂时，所述第一样品口吸出部分所述样品，或，所述第一样品口推入所述样品时，所述第一试剂口吸出部分所述试剂，以使所述样品和第一试剂在第九管路和第十管路内充分混合；

在所述第二试剂和所述液体混合时，所述第二试剂口推入所述第二试剂时，所述第一试剂口吸入部分所述气体，然后，所述第一试剂口推入第一生成物时，所述第二试剂口吸入所述第二试剂；或者，所述第一试剂口推入第一生成物时，所述第二试剂口吸入所述第二试剂，然后，所述第二试剂口推入所述第二试剂时，所述第一试剂口吸入部分所述气体，以使第二试剂和所述液体充分接触清洗，上述清洗过程重复进行，最后将清洗后的废液抽回所述第一样品口和/或第一试剂口；

在所述第三试剂和所述第二生成物混合时，所述第三试剂口推入所述第三试剂时，所述第二试剂口吸入部分所述第二生成物，然后所述第二试剂口推入第二生成物时，所述第三试剂口吸入所述第三试剂，最后将反应的废液吸入所述第二试剂口和/或第一试剂口和/或第一样品口；

在所述第四试剂和所述第三生成物混合时，所述第四试剂口推入所述第四试剂时，所述第三试剂口吸入部分所述第三生成物，然后所述第三试剂口推入第三生成物时，所述第四试剂口吸入所述第四试剂，此时所述纯化仓被第三试剂和第三反应物反应后的第四生成物填满，关闭第一单阀和第二单阀，打开双阀的第一部和双阀的第二部，所述第四生成物沿着所述第八管路由所述出口填满所述PCR扩增仓，关闭所述双阀的第一部和双阀的第二部。

4.根据权利要求3所述的纯化扩增装置，其特征在于，所述第一缓冲仓的容积小于第二缓冲仓，所述第一缓冲仓和所述第二缓冲仓均为方形，所述纯化仓为扁圆形；所述PCR扩增仓为弯月形。

5.根据权利要求1所述的纯化扩增装置，其特征在于，第一进样口、第一试剂口、第二试剂口、第三试剂口和第四试剂口均设置在同一水平线上。

6.根据权利要求1所述的纯化扩增装置，其特征在于，所述基板包括第一方形板、第二方形板和弧形板，所述第二方形板设置在所述第一方形板和所述弧形板之间，所述双阀的第一部和所述双阀的第二部设置在所述第二方形板上，所述PCR扩增仓设置在所述弧形板上。

7.根据权利要求1所述的纯化扩增装置，其特征在于，所述第二试剂口、所述第三试剂口和所述第四试剂口均通过同一管路和所述入口连接。

8.根据权利要求7所述的纯化扩增装置，其特征在于，所述第一方形板和第二方形板的角为圆弧过渡角。

9.根据权利要求1所述的纯化扩增装置，其特征在于，所述PCR扩增仓和所述纯化仓设置在所述进液口的两侧。

10.根据权利要求1-9任一项所述的纯化扩增装置，其特征在于，所述第一进样口、第一试剂口、第二试剂口、第三试剂口以及第四试剂口均设置有进液活塞装置。

Images