CN113174428B - Pcr连续反应的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种PCR连续反应的控制方法，该PCR连续反应的控制方法包括：通过加样孔向管路层注入样品，通过第一试剂管向管路层注入裂解液，形成生成物；通过与第一试剂管连接的第一活塞拉出，将生成物沿着管路推入纯化仓；启动超声单元，超声单元设置在纯化仓的下方，超声单元将纯化仓内的磁珠打散，使得生成物中的核酸物质吸附在磁珠的表面；启动磁吸单元，将磁吸单元内的磁铁推至纯化仓的下方，吸住磁珠；将第三试剂管内的清洗液推入纯化仓，进行至少一次清洗；将核酸物质洗脱，使其与磁珠分离；将核酸推入管路层内的扩增仓；实现扩增反应。本发明实现对PCR连续反应的控制，反应过程管路集成化程度较高，操作简单，易于实现。

Description

PCR连续反应的控制方法

技术领域

本发明涉及生物检测领域，尤其涉及一种PCR连续反应的控制方法。

背景技术

核酸的提取、纯化、扩增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。

中国专利公开了一种核酸自动检测装置，包括固定座及竖直固定于固定座上的主支撑板、样品反应自动机构及其固定架、核酸检测光路结构及其承载架和控制器；样品反应自动机构固定架固定于主支撑板上，样品反应自动机构的出口向固定架的下方延伸并位于固定架架体之外；核酸检测光路结构承载架位于样品反应自动机构出口的下方并与主支撑板固定连接，核酸检测光路结构的入口与样品反应自动机构的出口连接；控制器设置于固定座上，并分别与样品反应自动机构及核酸检测光路结构电连接。

上述技术方案中，一方面，检测装置对环境要求高，测试精度低，同时，芯片内部管路没有集成化，反应液难以按照预期进行混合及测试，且通常核酸的提取、纯化、扩增需要利用不同的仪器来完成，操作繁琐。

发明内容

为此，本发明提供一种PCR连续反应的控制方法，可以实现对PCR连续反应的控制，便捷高效。

为实现上述目的，本发明提供一种PCR连续反应的控制方法，包括：通过加样孔向管路层注入样品，通过第一试剂管向所述管路层注入裂解液，所述样品和所述裂解液在所述管路层内混合反应，形成生成物；通过与所述第一试剂管连接的第一活塞拉出，以及与所述加样孔连通的第二试剂管内设置的第二活塞推入，将所述生成物沿着管路推入纯化仓；启动超声单元，所述超声单元设置在所述纯化仓的下方，所述超声单元将所述纯化仓内的磁珠打散，使得生成物吸附在所述磁珠的表面；启动磁吸单元，将所述磁吸单元内的磁铁推至所述纯化仓的下方，吸住所述磁珠；将第三试剂管内的清洗液在第三活塞的推动下，推入所述纯化仓，对所述纯化仓内的磁珠进行至少一次清洗；将第四试剂管内的洗脱液在第四活塞的推动下，推入所述纯化仓，将所述磁珠上的所吸附的核酸物质洗脱，使其与所述磁珠分离；通过第二试剂管连接的第二活塞推入，将洗脱后的所述核酸推入管路层内的扩增仓；利用激发光源激发所述扩增仓内的核酸，实现扩增反应；

建立所述超声单元、所述磁吸单元和所述温控单元与中控单元的连接，所述温控单元设置在所述扩增仓的下方，用以对所述扩增仓内的温度进行控制，所述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；

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，t2，t3),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)。

进一步地，所述加样孔设置在加样层上，所述加样孔的下方为多个间隔设置的加样仓，在所述加样仓的一侧设置有加压结构，所述加压结构包括管壁，在所述管壁的内部设置有所述活塞，所述活塞沿着所述管壁往复移动，以使得其内的试剂经由试剂出口推入或吸出。

进一步地，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。

进一步地，所述第一活塞、所述第二活塞、第三活塞和所述第四活塞均与电机组件连接，所述电机组件包括电机、减速装置和连接件，所述电机的输出轴和所述连接件固定连接，所述电机的传动齿轮和所述减速装置连接，所述连接件设置有凹槽，所述第一活塞、第二活塞、第三活塞或第四活塞与所述凹槽连接，所述电机转动带动所述活塞在对应的所述试剂管内推入或拉出；所述减速装置用以在对活塞进行推拉的过程中对所述电机进行降速。

进一步地，所述超声单元包括下板、上板，在所述上板和下板之间设置有若干导轨，在每个所述导轨上套设有一弹簧，以对上板提供反作用力，还包括一超声变幅杆，所述超声变幅杆穿过所述上板，并且，超声变幅杆的下部通过连接法兰与一超声换能器连接，以改变超声换能器的振幅；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，保证超声换能器与管路层的纯化仓接触。

进一步地，所述下板设置有若干限位杆，在上板上设置有若干与限位杆配合，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，通过所述限位杆使得所述超声换能器和所述超声变幅杆在预设的竖向方向上移动。

进一步地，所述限位杆包括第一限位段和第二限位段，所述第二限位段的直径和所述第一限位段的直径相同，第二限位段能够通过限位孔，第一限位段与限位孔下侧面接触，从而对振动限位。

进一步地，所述第一限位段的内部为中空腔，其内设置有伸缩气缸，气缸杆的上端连接有第二限位段，第二限位段在伸缩气缸的带动下上下运动，以改变限位杆整体的高度，从而适应不同的弹簧压缩量。

进一步地，所述磁吸单元包括磁铁固定架、磁块以及丝杠装置，所述磁块设置在所述丝杠装置上方，所述丝杠装置推动所述磁块在所述磁铁固定架上往复运动，所述磁块用以在其运动至纯化仓的下方时，利用纯化仓内的磁珠和磁块的吸引关系，将磁珠和核酸固定在纯化仓处，所述丝杠装置为电动升降丝杠装置，所述丝杠装置还连接有驱动电机，用以驱动所述电动升降丝杠装置旋转，以实现所述磁块在所述丝杠装置上的升降。

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PCR连续反应的控制方法，通过在管路层上设置的液路配合纯化仓和扩增仓，注入裂解液至管路层，实现对样品的裂解，形成生成物，之后将生成物推入纯化仓，在纯化仓内启动超声单元，将纯化仓内的磁珠在超声单元的作用下打散，便于生成物中的核酸物质和磁珠均匀吸附，然后再利用磁吸单元将磁珠固定在纯化仓内，然后利用清洗液对纯化仓内的物质进行清洗，将生成物中的蛋白质等杂质排入废液口，再利用洗脱液使磁珠上的核酸物质脱离磁珠，然后将磁吸单元中的磁铁远离纯化仓，最后将洗脱后的核酸物质沿着管路推入扩增仓内，当检测到扩增仓内存在核酸物质后，就可以启动温控装置，使扩增仓内的核酸物质进行扩增反应。

本发明实施例提供的PCR连续反应的控制方法，利用对加样、裂解液、超声单元、磁吸单元、清洗液、洗脱液以及温控装置的启动顺序的控制，实现对PCR连续反应的控制，反应过程管路集成化程度较高，操作简单，易于实现。

尤其，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。

尤其，本实施例把复杂的实验过程，集成在芯片的管路层，能够控制液体走向，从而能够有效地提高实验效率。

附图说明

图1为本发明实施例提供的PCR连续反应的控制方法流程示意图；

图2为本发明实施例提供的PCR连续反应设备的结构爆炸示意图；

图3为本发明实施例提供的PCR连续反应设备的结构侧视图；

图4为本发明实施例提供的PCR连续反应设备的结构前视图；

图5为本发明实施例提供的PCR连续反应设备的结构后视图；

图6为本发明实施例提供的PCR连续反应设备中的芯片装置的立体结构示意图；

图7为本发明实施例提供的PCR连续反应设备中的芯片装置的爆炸结构示意图；

图8为本发明实施例提供的PCR连续反应设备中的加样层的剖面结构示意图；

图9为本发明实施例提供的PCR连续反应设备中的用以调节试剂装置的立体结构示意图；

图10为本发明实施例提供的PCR连续反应设备中的用以调节试剂装置的侧视图

图11为本发明实施例提供的PCR连续反应设备中的管路层的示意图。

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PCR连续反应的控制方法包括：

S100：通过加样孔向管路层注入样品，通过第一试剂管向管路层注入裂解液，样品和裂解液在管路层内混合反应，形成生成物；

S200：通过与第一试剂管连接的第一活塞拉出，以及与加样孔连通的第二试剂管内设置的第二活塞推入，将生成物沿着管路推入纯化仓；

S300：启动超声单元，超声单元设置在纯化仓的下方，超声单元将纯化仓内的磁珠打散，使得生成物吸附在磁珠的表面；

S400：启动磁吸单元，将磁吸单元内的磁铁推至纯化仓的下方，吸住磁珠；

S500：将第三试剂管内的清洗液在第三活塞的推动下，推入纯化仓，对纯化仓内的磁珠进行至少一次清洗；

S600：将第四试剂管内的洗脱液在第四活塞的推动下，推入纯化仓，将磁珠上的所吸附的核酸物质洗脱，使其与磁珠分离；

S700：通过第二试剂管连接的第二活塞推入，将洗脱后的核酸推入管路层内的扩增仓；

S800：对扩增仓内进行温度控制，实现扩增反应。

具体而言，本发明实施例提供的PCR连续反应的控制方法中，在步骤S100中，通过加样孔向管路层注入样品，管路层设置在加样层的下方，加样层的上方设置有加样孔，加样孔竖直贯通设置在加样层上，管路层上设置有多个管路、纯化仓、扩增仓，加样层上设置有多个试剂管，通过试剂管可以将试剂注入到管路层内的管路内，进行需要的反应，通过第一试剂管向所述管路层注入裂解液，所述样品和所述裂解液在所述管路层内混合反应，形成生成物，该步骤是对样品进行裂解，以便得到样品中的核酸物质。

在步骤S200中，通过第一试剂管连接的第一活塞拉出，与所述加样孔连通的第二试剂管内设置的第二活塞推入，将所述生成物沿着管路推入纯化仓，纯化仓设置在管路层内，设置在第一活塞和第二活塞之间，在第一活塞拉出，第二活塞推入的过程中，就可以实现将生成物推入纯化仓，进行后续的清洗。之后执行步骤S300和S400，在生成物推入纯化仓内后，启动超声单元，该超声单元设置在纯化仓的下方，超声单元将纯化仓内的磁珠打散，在超声单元的作用下，将原本聚在一起排列整齐的磁珠进行谐振，使得磁珠和磁珠在振动作用下产生间隙，在磁珠之间产生间隙的条件下，利用生成物和磁珠之间的分子键作用力,使得生成物可以吸附在磁珠的表面，利用超声单元，增加磁珠之间的间隙，使得核酸物质可以吸附在磁珠的各个表面上，进而在磁吸单元作用于纯化仓下方时，其中的磁铁和磁珠在磁力作用下吸引，使得吸附了核酸物质的磁珠固定在纯化仓内，将核酸的核酸物质吸附之后，就需要对纯化仓内的生成物进行清洗。

在清洗的过程中利用第三试剂管内的清洗液，在第三活塞的推动下将清洗液注入纯化仓内，对纯化仓内的物质进行清洗，在清洗过程中，磁吸单元设置在纯化仓的下方，磁铁固定磁珠在纯化仓内，使得磁珠以及磁珠上的核酸物质均不动，只有生成物中的蛋白质等杂质在清洗液的作用下清洗，且利用其他的活塞的吸力可以将杂质吸入其他试剂口，使用过的试剂口均可以作为废液口。在实际使用过程中，可以进行多次清洗过程，清洗完成后，将第四试剂管内的洗脱液在第四活塞的推动下，推入纯化仓，将磁珠上所吸附的核酸物质洗脱，将其与磁珠分离，该步骤是将磁珠上的核酸物质分离，以便于后续将该核酸物质推入扩增仓，对其进行扩增反应。

本发明实施例提供的PCR连续反应的控制方法，通过在管路层上设置的液路配合纯化仓和扩增仓，注入裂解液至管路层，实现对样品的裂解，形成生成物，之后将生成物推入纯化仓，在纯化仓内启动超声单元，将纯化仓内的磁珠在超声单元的作用下打散，便于生成物磁珠均匀吸附，然后再利用磁吸单元将磁珠固定在纯化仓内，然后利用清洗液对纯化仓内的物质进行清洗，将生成物中的蛋白质等杂质排入废液口，再利用洗脱液使磁珠上的核酸物质脱离磁珠，然后将磁吸单元中的磁铁远离纯化仓，最后将洗脱后的核酸物质沿着管路推入扩增仓内，当检测到扩增仓内存在核酸物质后，就可以启动激发光源，使其照射扩增仓内的核酸物质进行扩增反应。本发明实施例提供的PCR连续反应的控制方法，利用对加样、裂解液、超声单元、磁吸单元、清洗液、洗脱液以及温控装置的启动顺序的控制，实现对PCR连续反应的控制，反应过程管路集成化程度较高，操作简单，易于实现。

具体而言，在管路层内的扩增仓下方设置有温控装置，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，在进行扩增反应的过程中，温控装置对扩增仓的温度进行控制。

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。

具体而言，所述第一活塞、所述第二活塞、第三活塞和所述第四活塞均与电机组件连接，所述电机组件包括电机、减速装置和连接件，所述电机的输出轴和所述连接件固定连接，所述电机的传动齿轮和所述减速装置连接，所述连接件设置有凹槽，所述第一活塞、第二活塞、第三活塞或第四活塞与所述凹槽连接，所述电机转动带动所述活塞在对应的所述试剂管内推入或拉出；所述减速装置用以在对活塞进行推拉的过程中对所述电机进行降速。

所述加样孔的下方为多个间隔设置的加样仓，在所述加样仓的一侧还设置有加压结构，其包括管壁，在管壁内部设置有活塞，所述活塞沿着所述管壁往复移动，推动其内的试剂向试剂出口流出或抽回。所述加压结构的一端还连接有电机组，所述电机组包括连接件和电机，所述活塞设置在所述连接件的凹槽处，所述电机带动所述连接件转动，进而带动所述活塞沿着所述管壁往复移动。电机组内的电机在正转或是反转的过程中，会产生一定量的角度位移的偏转，本发明实施例中还提供了零点复位板，用以控制电机组内电机进行零点复位，进而更为精准的控制电机转动，实现对活塞的精准控制，对试剂的用量进行把控。

具体而言，在对管路层进行试剂注射时，通过活塞向加样仓移动，增加其内的压力，以推动试剂向试剂出口流动，实现注入试剂。本发明实施例设置若干组试剂管，在本实施例中，设置五组试剂管，根据实验需要依次向管路层施加不同或相同的试剂，能够大大提高使用效率。且利用电机组带动连接件实现对活塞的控制，便捷高效。为了进一步控制电机的转速，还设置有减速装置，减速装置用于控制驱动电机的转速，在进行实际输送过程中，对电机的转速进行精确的控制。

可以看出，本实施例把复杂的实验过程，集成在芯片的管路层，能够控制液体走向，从而能够有效地提高工作效率。

具体而言，所述超声单元包括下板、上板，在所述上板和下板之间设置有若干导轨，在每个所述导轨上套设有一弹簧，以对上板提供反作用力，还包括一超声变幅杆，所述超声变幅杆穿过所述上板，并且，超声变幅杆的下部通过连接法兰与一超声换能器连接，以改变超声换能器的振幅；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，保证超声换能器与管路层的纯化仓接触，所述下板设置有若干限位杆，在上板上设置有若干与限位杆配合，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，通过所述限位杆使得所述超声换能器和所述超声变幅杆在预设的竖向方向上移动。

本发明实施例的超声换能器，其为压电式换能器，通过与超声电源连接，在脉冲信号的作用下，超声换能器产生振幅，并作用于超声变幅杆，输出稳定的预设的振幅。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的限位位置进行调整。所述限位杆包括第一限位段和第二限位段，具体而言，在本发明的一个实施例中，第一限位段和第二限位段的直径是相同的，第二限位段能够通过限位孔，第一限位段与限位孔下侧面接触，实现限位过程中的软接触，避免超声波检测过程中的剧烈振动引起的机械损伤，当然本领域技术人员可以理解的是，限位杆的具体结构可以有多种实施方式，所述第二限位段的直径可以小于所述第一限位段的直径，两者连接处形成凸肩，第二限位段能够通过限位孔，第一限位段与第二限位段之间的凸肩与限位孔下侧面接触，从而对振动限位，所述第一限位段的内部为中空腔，其内设置有伸缩气缸，气缸杆的上端连接有第二限位段，第二限位段在伸缩气缸的带动下上下运动，以改变限位杆整体的高度，从而适应不同的弹簧压缩量。通过超声换能器以及超声振幅杆工作，在上板上下振动过程中，通过限位杆进行限位，在达到极限位置后，第一限位段与第二限位段的凸肩与上板产生接触，以实现限位。

具体而言，所述磁吸单元包括磁铁固定架、磁块以及丝杠装置，所述磁块设置在所述丝杠装置上方，所述丝杠装置推动所述磁块在所述磁铁固定架上往复运动，所述磁块用以在其运动至纯化仓的下方时，利用纯化仓内的磁珠和磁块的吸引关系，将磁珠和核酸固定在纯化仓处，所述丝杠装置为电动升降丝杠装置，所述丝杠装置还连接有驱动电机，用以驱动所述电动升降丝杠装置旋转，以实现所述磁块在所述丝杠装置上的升降。

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。所述磁块设置在所述丝杠装置上方，所述丝杠装置推动所述磁块在所述磁铁固定架上往复运动，当所述磁铁运动至纯化仓的下方，利用磁珠和磁铁的吸引关系，将磁珠和核酸紧紧固定在纯化仓处。最后，为了将吸附在磁珠上的核酸脱离磁珠，此时利用第五试剂管连接的第五电机向内注入洗脱液至纯化仓，在清洗和洗脱的过程中，磁铁均置于支架的最上端，和纯化仓紧密接触。洗脱之后，磁铁可以在丝杠的带动下远离纯化仓，核酸在泵阀的作用下，将纯化仓内的核酸引至扩增仓内，最后关闭扩增仓连接的双阀，以待扩增反应。

结合图2-图5，对本实现本发明实施例的PCR连续反应的控制方法所依赖的装置进行进一步说明，以加深对本发明实施例的理解。

PCR反应装置包括核酸提取装置10、核酸纯化装置和核酸扩增反应装置，所述核酸提取装置10、所述核酸纯化装置和所述核酸扩增反应装置均设置在壳体内，用以对核酸提取装置10、核酸纯化装置和核酸扩增反应装置进行保护，防止损伤。其中所述体酸提取机构10包括加样装置和管路层，加样装置包括加样层、连接件和电机，所述加样层内设置有若干组试剂管，所述试剂管的一端置于所述连接件的凹槽内，所述电机控制所述连接件转动，进而带动所述试剂管实现推液抽液。加样层上侧设置有加样孔，用以向芯片内添加样品，加样孔连接有第一试剂管，第二电机带动第二连接件将第二试剂管内的裂解液推入管路层，样品和裂解液在管路层混合，完成样品的裂解，使得样品中的核酸和蛋白质进行分离，得到核酸和蛋白质的混合物，进一步地，为了得到纯度较高的核酸，需要对混合物中的蛋白质进行清除，在本发明实施例中，将混合物引流至纯化仓，所述核酸纯化装置包括超声单元90和磁吸单元80，所述超声单元90的振动用以将所述纯化仓内的磁珠打散，使得混合物中的核酸与磁珠接触的更为充分，所述磁吸单元80用以将所述核酸和磁珠固定在纯化仓处，此时需要第一试剂管连接的电机向外抽，第二试剂管连接的电机向内推，进而将混合物推至纯化仓内，此时混合物与纯化仓内的磁珠接触，在所述管路层的下方设置有超声单元90和磁吸单元80，所述超声单元90和所述磁吸单元80，并排设置。在实际应用中，为了预防超声单元90和磁吸单元80的自重作用，在本发明实施例中还设置了保护架91，保护架91用以在使用过程中对超声单元90和磁吸单元80进行保护，同时也可以对超声单元和磁吸单元进行固定，防止其在使用过程中出现位置偏移。所述超声单元90的振动用以将所述纯化仓内的磁珠打散，使得混合物中的核酸与磁珠接触的更为充分，进一步地，置于纯化仓内的混合物需要做进一步处理，将混合物中的蛋白质等洗掉，保留核酸。在清洗前，磁吸单元80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，利用磁珠和磁铁的吸引关系，将磁珠和核酸仅仅固定在纯化仓处，此时利用第三试剂管连接的第三电机向内注入清洗液至纯化仓内，需要和第三试剂管配合作用的是第一试剂管和第二试剂管，对应的电机可以向外抽，使得蛋白质等杂质等被抽离纯化仓，将废液存储至加样孔或是第二试剂口，在实际应用中，为了将核酸清洗干净，可多次进行清洗，具体过程可重复上述清洗过程，在此不再赘述。最后为了将吸附在磁珠上的核酸脱离磁珠，此时利用第五试剂管连接的第五电机向内注入洗脱液至纯化仓，在清洗和洗脱的过程中，磁铁均置于支架的最上端，和纯化仓紧密接触。洗脱之后的核酸在泵阀的作用下，将纯化仓内的核酸引至扩增仓内，最后关闭扩增仓连接的双阀，以待扩增反应。然后，打开设置在上壳40的激发光源机构仓内的激发光源20，利用激发光源20产生的固定波段的激发光照射在扩增仓上，以进行扩增反应，核酸扩增反应装置包括激发光源20和温控模块，所述温控模块设置在管路层扩增仓的下方，以对扩增反应过程中的温度进行控制。电机组包括第一电机、第二电机、第三电机、第四电机和第五电机，所述电机组和所述磁铁驱动装置均与电机控制板卡电连接，超声单元90和磁吸单元80的控制信号来自于第一控制板卡81，而所有控制信号的发出均来自于工控板100，所述工控板100设置在显示模组110内，显示模组110设置在所述上壳40的端部倾斜面上，用于显示实验的进度以及对应的实验操作步骤。电源装置120用于对所述PCR反应主体和显示模组110进行供电，所述电源装置120设置在所述PCR反应主体的一侧。本发明实施例提供的PCR反应装置自带电源装置，实现超长待机，且便于移动，不受地域限制，将PCR反应可以在任何环境下进行。

本发明实施例提供的PCR反应装置，将核酸的提取、纯化、扩增反应的过程进行了集成，且利用电机进行逻辑控制，使得核酸的提取过程无需人工干预，核酸纯化的过程只需控制超声单元和磁吸单元就可以进行对应的纯化反应，而扩增反应也是控制电机及激发光工作即可完成上述过程，本发明实施例将在一个装置内完成所有的提取、纯化、扩增反应，实现反应的连续性，使得实验设备的集成度较高，实验的连续性较高，提取、纯化、扩增均在一个管路层上就可以实现。

具体而言，本发明实施例还包括壳体，所述核酸提取装置、所述核酸纯化装置和所述核酸扩增反应装置均设置在所述壳体内，所述壳体包括上壳40、下壳30，上盖50和光源盖板60，所述上壳40设置有激发光源仓42和芯片安装仓41，所述激发光源仓42内用以放置所述激发光源，所述芯片安装仓41内用以放置所述管路层和加样层，所述超声单元90、所述磁吸单元80均设置在所述上盖50和所述下壳30之间，所述温控装置设置在所述上盖50和所述下盖之间；所述光源盖板60用以盖住所述激发光源仓42，所述上盖50用以盖住所述芯片安装仓41。将核酸提取装置10、核酸纯化装置和所述核酸扩增反应装置均设置在所述壳体内，实现对壳体内部结构的有效保护，另外在实验过程中，上壳40内的激发光源在工作过程中会产生一定的热量，影响激发光源仓42的温度，可选的，在激发光源仓42的下方设置进风风扇31，实现对激发光源仓42内热量的释放。

具体而言，核酸提取装置10包括加样层和管路层，其置于芯片安装仓41内，在核酸提取装置10上还设置有采光模块控制板11和阀门控制板12，采光模块控制板11设置在上盖50的下方，采光控制板用以将激发光射至扩增仓内的核酸物质，并将扩增仓内产生的荧光经过上盖50上的玻璃口传至图像采集装置，阀门控制板12用以控制管路层上的阀门的通断，进而控制管路层上液路内液体的流向。上盖50的一段设置有连接耳，连接耳和上壳40上的连接孔配合，实现上盖50和上壳40的可活动连接。而上盖50和上壳40卡接实现将核酸提取装置10固定在芯片安装仓41内。

具体而言，超声单元90包括下板、上板，在所述上板和下板之间设置有若干导轨，在每个所述导轨上套设有一弹簧，以对上板提供反作用力，还包括一超声变幅杆，所述超声变幅杆穿过所述上板，并且，超声变幅杆的下部通过连接法兰与一超声换能器连接，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，在上板上设置有若干与限位杆配合，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，此时核酸内的核酸物质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。

具体而言，所述加样层上侧设置有加样孔，用以向管路层内添加样品，所述加样孔的下方为多个间隔设置的加样仓，在所述加样仓的一侧还设置有加压结构，其包括管壁，在管壁内部设置有活塞，所述活塞沿着所述管壁往复移动，推动其内的试剂向试剂出口流出或抽回。所述加压结构的一端还连接有电机组，所述电机组包括连接件和电机，所述活塞设置在所述连接件的凹槽处，所述电机带动所述连接件转动，进而带动所述活塞沿着所述管壁往复移动。电机组内的电机在正转或是反转的过程中，会产生一定量的角度位移的偏转，本发明实施例中还提供了零点复位板13，用以控制电机组内电机进行零点复位，进而更为精准的控制电机转动，实现对活塞的精准控制，对试剂的用量进行把控。

具体而言，在对管路层进行试剂注射时，通过活塞向加样仓移动，增加其内的压力，以推动试剂向试剂出口流动，实现注入试剂。本发明实施例设置若干组试剂管，在本实施例中，设置五组试剂管，根据实验需要依次向管路层施加不同或相同的试剂，能够大大提高使用效率。且利用电机组带动连接件实现对活塞的控制，便捷高效。

可以看出，本实施例把复杂的实验过程，集成在芯片的管路层，能够控制液体走向，从而能够有效地提高工作效率。

具体而言，所述磁吸单元80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70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41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70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30上还设置有散热孔32和散热风扇，在PCR反应装置进行工作过程中，激发光源仓42的下方设置进风风扇31和散热风扇以及散热孔32构成了本发明实施例提供的PCR反应装置中的单向散热通道，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，本发明实施例提供的PCR反应装置好包括第一主板130，第二主板140和按键板150，第一主板130设置在下壳30内，其上设置有对进风风扇31以及散热风扇的控制电路，其中散热风扇是设置在下壳30的两侧壁上的，散热孔30设置在散热风扇的下方。第一主板130和第二主板140上均设置有通孔，温控装置70依次穿过所述第二板卡140和第一板卡130上的通孔，使得温控装置70和散热风扇及散热孔的位置靠近，便于散热。按键板150上设置有一按键，用以对与该按键对应的装置进行控制。具体而言，该按键可以用于控制电源装置150。

可以看出，上述实施方式，能够快速便捷的进行芯片检测操作。并且，通过设置温控模块以对芯片进行加热，通过模拟芯片的工作温度，以进行芯片的检测，不仅能够提高芯片的检测效率，还极大地提高了芯片检测时的准确性。

具体而言，在实验过程中，为了清晰了解当前的实验阶段，还包括显示模组110和工控板100，所述工控板100设置在所述显示模组110内，所述显示模组110用以显示工作状态，所述工控板100用以控制所述温控装置70、所述电机组、所述超声单元90以及所述磁吸单元80，所述显示模块设置在所述上壳的倾斜面上。显示模组显示实验阶段和实验过程中的参数，使得实验人员清楚了解实验过程中的进度，并根据实验参数及实验结果修正之后的实验过程，工控板100连接温控装置70、所述电机组、所述超声单元90以及所述磁吸单元80，整体把握实验过程中各种设备的工作运行情况，使得实验过程有序进行，实验过程连续且可视化。

所述管路层内还设置有泵阀，用以对管路层内的对应管路的通断进行控制，所述泵阀和所述电机组配合实现对裂解液、清洗液以及洗脱液在管路层内的控制，完成相应的混合、清洗和洗脱。通过泵阀控制板来控制泵阀的打开或是关闭，进而控制管路层液路的通断，保证在管路层实现提取、纯化和扩增，保证整个实验过程的连续性，高效快捷。

结合图6所示，芯片装置包括设置在最上端的加样层3、设置在加样层3下侧的垫片2、设置在垫片2下侧的管路层101，以及设置在最下侧的密封膜104，其中，所述加样层3上侧设置有加样孔302，用以向芯片内添加样品，注入芯片内的样品经过核酸提取、纯化、扩增发生反应。其中，本实施例的加样层3与管路层101通过卡条304与设置在管路层101侧部的限位架106活动连接，相应的，在限位架106的内侧设置有第一卡槽107，第一卡槽107通过卡条304相互配合连接，以实现加样层3和管路层101的相对位置切换和固定。相对位置的切换就是指加样层3和管路层101的相对距离的改变，加样层3由第一卡槽107切换为第二卡槽的过程，使得加样层3和管路层101之间的距离变近了，抽掉垫片2后，加样层3和管路层101连通，具体而言，垫片2的主要作用是保护加样层3和管路层101不连通，使用时再将垫片抽出，其中，密封膜104粘贴在管路层101的下侧，以实现密封。组装后的加样层3、垫片2、管路层101和密封膜104构成一个完全封闭的整体，样品内的病毒不会泄漏。本实施例的第一卡槽107的下侧的限位架106侧面上还设置有第二卡槽，第二卡槽位于第一卡槽107的下侧，在运输或存储时，加样层3与第一卡槽107连接，在使用进行试剂反应时，将垫片3抽出，向下按压加样层3，使得加样层3和第二卡槽连接，与此同时，设置在管路层101上的刺针刺破设置在加样层3内的试剂，以使试剂和样品进行混合反应，刺针设置在管路层101上，实际应用过程中，管路层101上设置有立柱，刺针设置在立柱的圆心处，立柱的上端面为椭圆形，且立柱的端面的倾斜的，便于其上的刺针和试剂管的尾端进行配合，顺利刺破试剂管，实现试剂的加注。本发明实施例提供的用于核酸检测的芯片装置，通过设置了第一卡槽107和第二卡槽，使得加样层3和管路层101可以在抽取垫片2后进行按压产生相对位置的变化，同时刺针刺破加样层3内的试剂，实现加样，使得样品和试剂进行一系列反应，方便实现混合试剂，提高测试精度。

本发明实施例的垫片2的下侧还设置有滑轨202，相应的，在管路层101的上侧面设置有滑槽108，滑轨202通过与滑槽108配合连接，以实现垫片2与管路层101的滑动连接。本实施例的滑槽108设置在管路层101上的限位架106的内侧。所述垫片2的端部设置若干相间排列的凹口与凸起，其中，所述滑轨202设置在最外侧凸起的底面上。

继续参阅图7所示，本实施例的加样孔302上设置有加样孔盖303，用以进行密封。在加样层3和管路层101还设置卡扣结构，在加样层3的一侧设置有第一卡扣301，第一卡扣301的下侧伸出端伸出所述加样层3的底端，在将加样层3和管路层101配合安装在一起后，通过第一卡扣301卡接在管路层101的侧面上，以防止加样层3和管路层101分离。

继续参阅图7所示，本实施例的管路层101上设置有两个第一单阀102，用以在反应过程中对管路层101内的液体进行截至或流动的控制；在管路层101上还设置有双阀103，用以截断管路内流体的道路或是允许流体通过，双阀103通过管路与扩增仓连通，双阀103用于控制扩增仓的两端同时关闭或者同时开启，以使得其内部形成一密闭的空腔。在图7中，所述垫片2的两侧还设置有把手201，方便对用于核酸检测的芯片装置进行提取。在本发明实施例中，所述扩增仓设置在管路层101的边缘，并且，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。

继续参阅图7所示，本实施例的管路层101上设置有一排刺针105，加样层3和垫片2卡合在一起后，作用把手201使垫片2沿着滑槽108滑动，当滑动到无法前进时，抽出垫片2，此时加样层3由第一卡槽107内被按压至第二卡槽内，如此刺针105可以刺破加样层3内的试剂管，进而将刺针105与加样层3内的试剂连通，试剂中标记的荧光序列与对应位置的核酸刺针产生互补匹配时，通过确定荧光强度最强的探针位置，获得一组序列完全互补的探针序列。在所述刺针105的外侧还设置有一挡板，其在加样层3与管路层101配合时，起到阻挡及定位作用。

具体而言，在本发明实施例中，在加样状态时，所述加样层3内设置有若干组试剂管，所述加样层3通过其上的卡条304与第一卡槽107卡接，在初始安装状态时，加样层3自上而下与管路层101配合，通过垫片2将刺针与试剂管内的试剂隔离，防止在运输过程中的振动造成刺针与试剂混合，保护加样层和管路层不连通，避免刺破。在需要进行试验时，将垫片2沿滑槽108向外抽出，垫片2沿滑槽108向外抽出后，向下按压加样层3，使得加样层3上的卡条304与第二卡槽卡接，此时，设置在管路层101上的刺针105与加样层3的试剂混合，将试剂引入管路层101内进行试验。

具体而言，本发明通过设置垫片结构，使得用于核酸检测的芯片装置能够在储存试剂，运输过程中，完好保存，在使用时，只需将垫片抽出并向下按压加样层，即能够将试剂引入管路层中。

参阅图8所示，其为本发明实施例的加样层的结构示意图；在本实施例的加样孔302的下方为加样仓，加样仓能够连接一装载试剂或样品的试剂管，在加样仓的下部设置有试剂出口312，在试剂出口312与加样仓之间设置有密封结构313，用以进行密封，在需要进行试剂加入的时候，刺针105会刺破313，以使试剂沿着试剂口312进入流体管路内。在所述加样仓的一侧还设置有加压结构，其包括管壁305，在管壁305内部设置有活塞308，活塞308向加样仓移动，推动其内的试剂向试剂出口312流出；当然在需要进行抽回试剂的时候，活塞308也可以向外抽出试剂或是其他废液，在所述活塞308的活塞杆端部设置有密封圈311，用以进行密封。

继续参阅图8所示，本实施例的活塞杆上还设置有螺帽307，通过与螺帽307螺纹连接，实现相对旋转运动，相应的，在活塞杆的一端设置有输出结构，如气缸，油缸，也可通过转动输出结构连接活塞杆，如电机、丝杠，此时，活塞杆做旋转运动，只需能够推动试剂向试剂出口流出即可。相应的，在螺帽307的外侧套设有一导向套306，管壁305内侧设置有相应的轴肩，用以对导向套306进行定位及固定；在导向套306的两端外侧还设置有卡环314，用以卡住相应的导向套306。在导向套306的外侧还设置有护套309，用以对活塞杆、螺帽307、以及导向套306进行保护。在对管路层101进行试剂注射时，通过活塞向加样仓移动，增加其内的压力，以推动试剂向试剂出口312流动，实现注入试剂。结合图6所示，本发明实施例设置若干组试剂管，在本实施例中，设置五组试剂管，根据实验需要依次向管路层施加不同或相同的试剂，能够大大提高使用效率。

继续参阅图8所示，在加样层3下方设置第二卡扣310，第二卡扣310设置在与第一卡扣301相对的一侧面上，来防止加样层3滑动。

可以看出，本实施例把复杂的实验过程，集成在芯片管路层，能够控制液体走向，从而能够有效地提高工作效率。

继续参阅图9和图10，在本实施例中，设置五组试剂管，本发明实施例中提供的电机也设置有五组，五组所述电机沿着水平方向顺次排列，与管路层上设置的五个进液口一一都应；所述传动装置20-1、所述输出轴30-1、所述连接轴40-1、所述活塞和所述减速箱50-1均设置有五个，与所述五个所述电机分别对应。由此可知，上述设置方式使得整体结构紧凑，从而占用空间较小，节约空间资源。

在进行反应过程中，试剂用量调整装置包括：电机10-1、传动装置20-1、输出轴30-1、连接轴40-1和活塞；所述传动装置20-1设置在所有电机10-1的一侧，用以将所述电机10-1的转动进行传送；所述输出轴30-1设置在所述电机的上方，与所述电机10-1纵向并列设置，其与所述传动装置20-1连接，与所述电机按照设定的传动比联动；所述连接轴40-1套设在所述输出轴30-1上，与所述输出轴30-1固定连接，所述连接轴40-1为设置有凹口的柱体，所述凹口设置在所述柱体的轴向；所述活塞与所述凹口卡接，所述连接轴40-1带动所述活塞在试剂管内往复运动，用以调节试剂管进入管路层内的试剂量。

具体而言，基于PCR的试剂用量调整装置中，电机传动装置20-1将电机的扭矩进行传动，电机传动装置20-1为方形的，有上下两块夹板组成，电机10-1设置在传动装置20-1的一侧，传动装置20-1通过齿轮啮合的方式将电机的转动进行传送，输出轴30-1设置在电机上方，与所述电机纵向并排设置，便于电机扭力输出。其与所述传动装置20-1啮合连接，与所述电机按照设定的传动比联动；通过输出轴30-1将电机的转动进行输出，而输出轴30-1还与连接轴40-1固定连接，且连接轴40-1套设在电机输出轴30-1上，且二者同心设置，连接轴40-1的一端设置有凹口，活塞与凹口卡接，连接轴40-1带动活塞在试剂管内旋进或旋出，进行往复运动，用以调节试剂管内的试剂进入管路层内的试剂量，电机的转数转化为活塞在试剂管内的横向移动距离，在实际应用中可以记录电机的转数，确定转数与移动长度的关系，并根据数据管的截面积可以获取试剂的实际用量。

本发明实施例提供的基于PCR的试剂用量调整装置，通过电机、传动装置20-1、输出轴30-1和连接轴40-1的依次连接，实现了电机的转动传递至连接轴40-1，连接轴40-1与活塞进行卡接，从而带动活塞在试剂管内旋进或旋出，实现对试剂用量的调整，简单、便捷，容易实现。在实际应用中还可以通过减速箱50-1对电机的转动速度进行调节，减速箱50-1的设置使得试剂在试剂管内的注入速度或是在管路层内的流动速度都会有相应的减慢或是降低，通过对试剂注入速度的控制，实现对实验过程的有效控制，便于掌握实验节奏。

在实验结束之后，所述转接轴上端设置有零位片41-1和光电传感器42-1，所述光电传感器42-1和所述零位片电连接，所述光电传感器42-1用以接收反应结束的信号，进而通过所述零位片将所述连接轴40-1的转动位置归零。光电传感器42-1和零位片是配套使用的，反应结束后，芯片上螺杆要归零位，这样才能取出芯片，这是放置芯片的结构限制了，另外一个作用，可以作为计数功能，可以记录每个电机运动了多少周，转了多少圈，这样可以简单矫正一下加液量的准确性。通过将连接轴40-1转动位置归零，便于芯片的取出，进行下一待检测样品的实验过程。

具体而言，本发明实施例中的试剂用量调整装置还包括控制电路板，所述控制电路板设置在所述连接轴40-1的上方，所述电路控制板与所述电机电连接，所述电路控制板用以控制所述电机的工作状态。通过电路控制板，实现对电机的工作状态进行整体控制，由于在实验过程中，每个电机的工作时间，且其是正转还是反转都要依赖于其他电机，也就是说每个电机的工作状态都是与其他电机的工作状态或是当前的实验进度息息相关的，为了进一步保证每个电机的工作状态正常，且其工作的时序在整个实验过程中是正确的，因此需要对其进行整体统筹规划，通过电路控制板的设置，将每个电机的控制变得简单，间接控制了试剂的用量且控制方便。

具体而言，本发明实施例中的试剂用量调整装置还包括集成板70-1，所述集成板70-1设置在所述电机传动装置20-1的侧面，所述电机传动装置20-1的一侧为所述集成板70-1，另一侧为所述电机，所述电机传动装置20-1为板状，其内设置有传动齿轮，所述集成板70-1集成五个所述电机传动装置20-1。通过设置集成板70-1，对五组电机进行集中化管理，且板状的集成板70-1使得其与其他结构的配合更为整齐，结构整齐且占用空间资源较少，使得整体结构更为紧凑。

具体而言，所述连接轴40-1的伸出长度比电路控制板的伸出长度大，所述电路控制板的伸出长度与所述电机的伸出长度相同。连接轴40-1和活塞的活塞杆进行连接，其设置的长度略大，便于对活塞杆的卡接配合，实现通过活塞杆的旋入推动试剂进入管路层。本领域技术人员可以理解的是，活塞杆旋入，那么对应的试剂管的管壁上需要设置对应的螺纹进行配合，实现旋入。可以理解的是，实现试剂的推入方式可以有多种，可以是旋入，也可以是直接推入，也就是将电机的旋转操作转化为活塞杆的直线运动，需要一个运动模式的转化，在此不再赘述，本领域技术人员可知，其也是实现的一种方式。

具体而言，所述连接轴40-1上设置有凹圈43-1，所述零位片置于所述凹圈43-1内，所述凹圈43-1设置在远离所述凹口的一端。通过设置凹圈43-1，限制了零位片的轨迹，使其在连接轴40-1的轴向上不会发生轴向的偏移，便于其对连接轴40-1的转动圈数的计算，以及转动周长的计算。

其中，所述集成板70-1呈倒置L型，其所述集成板70-1的短板置于所述控制电路板60-1的下侧，与所述控制电路板60-1连接，以使所述电路控制板与所述集成板70-1的固定。集成板70-1和控制电路板60-1连接，其共同形成一个相对封闭的空间，可以对设置在其内的电机、传动装置20以及输出轴30等进行保护，防止电机10-1、输出轴30-1或传动装置20-1的损坏，延长其使用寿命。

具体而言，如图11所述，所述管路层的五个进液口分别为进样口21，裂解液口22、第一清洗液口23、第二清洗液口24和洗脱液口25。

在应用中，在进行核酸的提取过程中需要利用裂解液。裂解液的注入需要将裂解液试剂管内的裂解液注入管路层，核酸的纯化是将裂解液和核酸的混合物引入纯化仓之后，利用其内的磁珠将核酸物质吸附，吸附之后再利用清洗液对其进行多次清洗，清洗之后在利用洗脱液将核酸物质从磁珠上洗脱，最后将洗脱后的核酸物质引入扩增仓内。其中进样口，用于注入样品，样品可以是血液或是咽试子等，在电机的驱动作用下，驱使连接轴40-1带动活塞杆向内旋入将裂解液注入至裂解液口，然后与进样口连接的电机驱使对应的连接轴40-1带动活塞杆向外旋出，如此一个旋入，一个旋出形成了单向液体通路，便于裂解液在管路层内与样品进行充分混合，控制裂解液的用量，防止试剂过多造成浪费，或试剂过少反应不完全。另外在清洗过程中，第一清洗液和第二清洗液的试剂管路流动的长度较长，因此需要将第一清洗液和第二清洗液的用量较大，因此需要其对应的活塞杆旋入的长度较长，其加入过量的液体可以保护纯化仓内的物质的洁净度，保证引入扩增仓内的核酸物质不受其他管路的污染，本发明实施例中的基于PCR的试剂用量调整装置，通过调整电机的转动圈数和转动速度，控制活塞在试剂管内的位置和长度，进而控制试剂管内的液体进入管路层的剂量和时间，有效控制各个试剂在管路层内的位置，以及且在管路层内的反应时间，进而控制整个实验过程的进度。

在本发明提供的用量调整装置，还可以设置转动截至圈数，即当电机朝着一个方向转动预设数量的圈数之后就无法进行转动，只能进行反方向转动，该截至圈数也是限制了活塞在试剂管内的最大运动长度，有效防止活塞脱出试剂管或是对试剂管的端部造成损坏，影响实验进度。

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 (9)

1.一种PCR连续反应的控制方法，其特征在于，包括：

通过加样孔向管路层注入样品，所述加样孔竖直贯通设置在加样层上，所述加样层设置在管路层的上方，所述加样层的上方设置加样孔，管路层上设置有多个管路、纯化仓、扩增仓，加样层上设置有多个试剂管，通过第一试剂管向所述管路层注入裂解液，所述样品和所述裂解液在所述管路层内混合反应，形成生成物；

通过与所述第一试剂管连接的第一活塞拉出，以及与所述加样孔连通的第二试剂管内设置的第二活塞推入，将所述生成物沿着管路推入纯化仓，纯化仓设置在管路层内，设置在第一活塞和第二活塞之间；

启动超声单元，所述超声单元设置在所述纯化仓的下方，所述超声单元将所述纯化仓内的磁珠打散，使得生成物吸附在所述磁珠的表面；

启动磁吸单元，将所述磁吸单元内的磁铁推至所述纯化仓的下方，吸住所述磁珠，磁吸单元设置在纯化仓的下方，磁铁固定磁珠在纯化仓内；

将第三试剂管内的清洗液在第三活塞的推动下，推入所述纯化仓，对所述纯化仓内的磁珠进行至少一次清洗；

将第四试剂管内的洗脱液在第四活塞的推动下，推入所述纯化仓，将所述磁珠上的所吸附的核酸物质洗脱，使其与所述磁珠分离；

通过第二试剂管连接的第二活塞推入，将洗脱后的所述核酸推入管路层内的扩增仓；

对所述扩增仓内进行温度控制，实现扩增反应；

在进行扩增反应前,建立所述超声单元、所述磁吸单元和温控装置与中控单元的连接，所述温控装置设置在所述扩增仓的下方，用以对所述扩增仓内的温度进行控制，所述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表示所述温控装置的标准温度，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装置的时间间隔；

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)，所述温控装置的时间间隔为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)。

2.根据权利要求1所述的PCR连续反应的控制方法，其特征在于，所述加样孔设置在加样层上，所述加样孔的下方为多个间隔设置的加样仓，在所述加样仓的一侧设置有加压结构，所述加压结构包括管壁，在所述管壁的内部设置有所述活塞，所述活塞沿着所述管壁往复移动，以使得其内的试剂经由试剂出口推入或吸出。

3.根据权利要求2所述的PCR连续反应的控制方法，其特征在于，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芯片安装仓的正下方，并与待安装的芯片接触，芯片安装仓内用以放置所述管路层和加样层，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。

4.根据权利要求1所述的PCR连续反应的控制方法，其特征在于，所述第一活塞、所述第二活塞、第三活塞和所述第四活塞均与电机组件连接，所述电机组件包括电机、减速装置和连接件，所述电机的输出轴和所述连接件固定连接，所述电机的传动齿轮和所述减速装置连接，所述连接件设置有凹槽，所述第一活塞、第二活塞、第三活塞或第四活塞与所述凹槽连接，所述电机转动带动所述活塞在对应的所述试剂管内推入或拉出；所述减速装置用以在对活塞进行推拉的过程中对所述电机进行降速。

5.根据权利要求1所述的PCR连续反应的控制方法，其特征在于，所述超声单元包括下板、上板，在所述上板和下板之间设置有若干导轨，在每个所述导轨上套设有一弹簧，以对上板提供反作用力，还包括一超声变幅杆，所述超声变幅杆穿过所述上板，并且，超声变幅杆的下部通过连接法兰与一超声换能器连接，以改变超声换能器的振幅；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，保证超声换能器与管路层的纯化仓接触。

6.根据权利要求5所述的PCR连续反应的控制方法，其特征在于，所述下板设置有若干限位杆，在上板上设置有若干与限位杆配合，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，通过所述限位杆使得所述超声换能器和所述超声变幅杆在预设的竖向方向上移动。

7.根据权利要求6所述的PCR连续反应的控制方法，其特征在于，所述限位杆包括第一限位段和第二限位段，所述第二限位段的直径和所述第一限位段的直径相同，第二限位段能够通过限位孔，第一限位段与限位孔下侧面接触，从而对振动限位。

8.根据权利要求7所述的PCR连续反应的控制方法，其特征在于，所述第一限位段的内部为中空腔，其内设置有伸缩气缸，气缸杆的上端连接有第二限位段，第二限位段在伸缩气缸的带动下上下运动，以改变限位杆整体的高度，从而适应不同的弹簧压缩量。

9.根据权利要求1所述的PCR连续反应的控制方法，其特征在于，所述磁吸单元包括磁铁固定架、磁块以及丝杠装置，所述磁块设置在所述丝杠装置上方，所述丝杠装置推动所述磁块在所述磁铁固定架上往复运动，所述磁块用以在其运动至纯化仓的下方时，利用纯化仓内的磁珠和磁块的吸引关系，将磁珠和核酸固定在纯化仓处，所述丝杠装置为电动升降丝杠装置，所述丝杠装置还连接有驱动电机，用以驱动所述电动升降丝杠装置旋转，以实现所述磁块在所述丝杠装置上的升降。

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