CN210012838U - 一种具有微流通道的核酸提取装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于生物学检测领域，具体涉及一种具有微流通道的核酸提取装置。所述装置包括核酸提取元件、废液存贮腔以及反应腔，其中，所述反应腔通过微流通道选择性地与所述核酸提取元件或废液存贮腔流体连通。所述微流通道包括一个用于使反应腔与核酸提取元件流体连通的进液微流通道，以及若干个用于使反应腔与废液存贮腔流体连通的出液微流通道。本实用新型的装置避免了反复微流通路引起的试剂混杂，提高了所提取的DNA的纯度和浓度，进而提高扩增反应效率，使得反应更加流畅迅速。

Description

一种具有微流通道的核酸提取装置

技术领域

本实用新型属于生物学检测领域，具体涉及一种核酸提取装置。

背景技术

核酸是分子生物学研究的基础，高质量的核酸是进行分子标记、基因克隆及基因表达研究等的必要前提。由于生物样本(例如血液、唾液、精液或其他分泌物)成分复杂，通常需要将其中的目标核酸提取、纯化出来并进行扩增后才能开展后续研究。目前现有的核酸提取、扩增主要存在以下问题：(1)面对数量巨大以及复杂的样本处理、核酸提取、纯化及扩增步骤，人工操作容易出现失误，并且使得整体操作步骤复杂，无法进行高效、快速的目标核酸提取扩增；(2)大多数分子诊断都需要在实验室内进行，很多基层单位不具备建立标准分子诊断实验室的条件，再加上操作人员的操作习惯及熟练程度不同，核酸在提取、扩增的过程中容易发生样品的交叉污染；(3)现有的核酸提取仪器及PCR仪往往体积较大，不适合在取样现场使用，这在一定程度上限制了分子诊断的应用范围。将核酸的提取、扩增进行全自动、全封闭、一体化运行，可以缩短核酸提取、扩增流程，减少人为因素的影响，增强核酸样品制备的安全性和有效性，并且可以实现适应基层或现场快速检测需求的装置小型化、便携化要求。

US9212980公开了一种用于核酸提取和扩增的装置，该装置包括多个腔室、流体置换区域以及流体处理区域，其中，流体处理区域设有诸如过滤器的流体处理材料，用于细胞捕集、细胞溶解、粘合分析物等，流体置换区域用于临时存储流体，其与流体处理区域连通。使用时，通过调节旋转阀的位置使流体处理区域选择性地与多个腔室连通，进而通过活塞的上下运动驱动流体在流体处理区域、流体置换区域和腔室之间流动。在这个过程中，流体的控制是通过阀体的一对端口，通过旋转阀体使两个端口依次选择性地与各腔室连通而发生流体的置换或移动，这可能会导致样品在几个通路之间出现交叉污染，影响DNA扩增的效率。另一方面，例如在进行DNA提取时，生物细胞被诸如过滤器的流体处理材料固定在流体处理区域，通过推动活塞向下加压，使清洗液、裂解液依次流经流体处理区域而裂解生物细胞，释放胞内DNA，由于流体置换区域和废液腔中负压的存在，以及生物细胞破碎组织等对过滤器的堵塞，活塞向下运动加压时流体难以从流体置换区排出，此时需要较大的推动力来进行加压，不便于操作。并且，生物细胞被裂解后，胞内DNA与不能被过滤器所吸附或过滤的微小生物组织混合在一起，此裂解液直接进入试剂室与扩增试剂进行混合，导致所提取的模板DNA 纯度不够，这可能会对后期PCR结果产生不良影响。

发明内容

针对现有技术的不足，本实用新型的目的在于提供一种核酸提取装置。本实用新型通过微流控DNA提取模块，实现便捷式、微型化DNA提取，达到功能集成、结构微缩、全自动提取DNA的目的。

作为本实用新型的第一方面，本实用新型提供一种核酸提取装置，所述装置包括：

核酸提取元件、废液存贮腔以及反应腔，所述反应腔选择性地与所述核酸提取元件和废液存贮腔连通，其特征在于，所述装置通过废液存贮腔与反应腔之间的压力变化进行流体的交换。

这里所称的“流体的交换”是指流体能够从一个地方流动到另一个地方。在本实用新型中具体是指流体能够从核酸提取元件或废液存贮腔进入反应腔，也可以从反应腔进入核酸提取元件或废液存贮腔，流体能够在上述腔体间进行反复切换。

这里所称的“选择性地”是指当反应腔与核酸提取元件流体连通的时候，废液存贮腔与反应腔之间不进行流体连通，当废液存贮腔与反应腔之间进行流体连通的时候，反应腔与核酸提取元件之间不进行流体连通，即反应腔在适当的时候选择性地与核酸提取元件流体连通，或与废液存贮腔流体连通。

作为优选，所述装置通过降低废液存贮腔的空气压力使流体从反应腔进入废液存贮腔。

作为优选，所述装置通过与废液存贮腔连通的排气元件降低废液存贮腔的空气压力。

作为优选，所述排气元件为柱状吸气柱。

作为优选，所述排气元件为圆柱状吸气柱。

作为优选，所述吸气柱与废液存贮腔连接处设置有密封垫圈。

作为优选，所述反应腔内设置有核酸固相萃取材料。

作为优选，所述核酸固相萃取材料为磁珠。

当核酸固相萃取材料为磁珠时，反应腔体内具有电磁铁，磁珠被固定于反应腔内，磁珠能够与游离DNA特异结合，形成磁珠-DNA复合物，从而使得DNA 被固定在反应腔内。

作为优选，所述核酸提取元件包括：

裂解液腔体，用于加入和存放样品与裂解液的混合物；或，

清洗液腔体，用于加入和存放清洗液；或，

洗脱液腔体，用于加入和存放洗脱液；

其中，所述裂解液腔体、清洗液腔体或洗脱液腔体中的一个或者几个分别与所述反应腔流体连通。

作为优选，所述清洗液腔体包括清洗液一级腔体、清洗液二级腔体和清洗液三级腔体，所述清洗液一级腔体、清洗液二级腔体或清洗液三级腔体中的一个或几个分别与所述反应腔流体连通。

可以理解，本方案所述的装置可以包括多个清洗液腔体，例如2个，3个， 4个，5个等，以满足采用多种不同的清洗液进行核酸纯化，或采用更多量的同一种清洗液进行多次清洗，提高核酸纯度。

作为优选，所述装置还包括核酸扩增元件，所述核酸扩增元件为与所述反应腔流体连通的PCR反应液腔体，其内部设置有PCR反应所需的试剂。

作为优选，所述核酸扩增元件还包括与所述PCR反应液腔体流体连通的PCR 反应管。

作为优选，所述PCR反应液腔体侧壁设有用于与所述PCR反应管流体连通的注入孔和排气孔。

作为优选，所述PCR反应液腔体包括PCR反应液一级腔体和PCR反应液二级腔体，所述PCR反应液一级腔体与反应腔流体连通，其中，注入孔设置于PCR 反应液一级腔体侧壁底部，排气孔设置于PCR反应液二级腔体侧壁上部。PCR反应液与核酸的混合液从PCR反应液一级腔体侧壁底部的注入孔进入PCR反应管，随着液体的进入，PCR反应管中空气从PCR反应液二级腔体侧壁上部的排气孔排出，以使混合液能够顺利进入。

作为优选，所述装置包括用于与反应腔、废液存贮腔、核酸提取元件或核酸扩增元件流体连通的微流通道。

作为优选，所述微流通道径向延伸分布于一个转动盘上，通过转动盘的旋转使反应腔、废液存贮腔、核酸提取元件或核酸扩增元件之间连通或者不连通。

作为优选，所述的流体交换通过微流通道来实现。

作为优选，其中，当反应腔与核酸提取元件流体连通的时候，废液存贮腔与反应腔之间不进行流体连通，当废液存贮腔与反应腔之间流体连通的时候，反应腔与核酸提取元件之间不进行流体连通。

作为优选，其中，该装置包括活塞，通过活塞的运动让核酸提取元件中的流体进入反应腔。

作为优选，其中，活塞的运动为沿着反应腔向上运动。

作为优选，该装置还包括让废液存贮腔产生负压的排气元件，从而让反应腔中的流体进入废液存贮腔。

作为优选，其中，所述的负压带动活塞沿着反应腔向下运动。

作为优选，其中，让废液存贮腔产生负压的排气元件为连接于废液存贮腔的吸气柱。

作为本实用新型的第二方面，本实用新型提供一种利用便携式装置提取核酸、扩增特异靶核酸的方法。

作为优选，所述方法包括下列步骤：

(1)提供一种核酸提取装置，所述装置包括：

核酸提取元件，用于核酸的提取；

废液存贮腔，用于存贮反应过程中的废液；

反应腔，其选择性地与所述核酸提取元件和废液存贮腔连通；

(2)让反应腔与废液存贮腔或核酸提取元件进行流体交换实现核酸的提取。

作为优选，通过废液存贮腔与反应腔之间的压力变化让流体在反应腔、废液存贮腔或核酸提取元件之间进行交换。

作为优选，通过降低废液存贮腔的空气压力让流体从反应腔进入废液存贮腔。

作为优选，让一个与废液存贮腔连通的排气元件降低废液存贮腔的空气压力。

作为优选，所述的排气元件为一圆柱状吸气柱。

作为优选，所述反应腔内设置有核酸固相萃取材料，让样品中的核酸结合于所述的核酸固相萃取材料。

作为优选，所述的核酸固相萃取材料为磁珠。

作为优选，所述核酸提取元件包括：

裂解液腔体，用于加入和存放样品与裂解液的混合物；或，

清洗液腔体，用于加入和存放清洗液；或，

洗脱液腔体，用于加入和存放洗脱液；

让所述裂解液腔体、清洗液腔体或洗脱液腔体中的一个或者几个分别与所述反应腔流体连通。

作为优选，所述清洗液腔体包括清洗液一级腔体、清洗液二级腔体和清洗液三级腔体，让所述清洗液一级腔体、清洗液二级腔体或清洗液三级腔体中的一个或几个分别与所述反应腔流体连通。

作为优选，所述方法还包括核酸扩增的步骤，让反应腔与核酸扩增元件进行流体连通实现核酸的扩增，其中，核酸扩增元件为与所述反应腔流体连通的PCR 反应液腔体，其内部设置有PCR反应所需的试剂。

作为优选，所述核酸扩增元件还包括与所述PCR反应液腔体流体连通的PCR 反应管，让流体进入所述PCR反应管进行扩增反应。

作为优选，所述PCR反应管通过设置于所述PCR反应液腔体侧壁的注入孔和排气孔进行流体连通。

作为优选，所述PCR反应液腔体包括PCR反应液一级腔体和PCR反应液二级腔体，所述PCR反应液一级腔体与反应腔流体连通，其中，注入孔设置于PCR 反应液一级腔体侧壁底部，排气孔设置于PCR反应液二级腔体侧壁上部。

作为优选，通过设置于核酸提取装置的微流通道让反应腔、废液存贮腔、核酸提取元件或核酸扩增元件之间实现流体连通或交换。

作为优选，所述微流通道径向延伸分布于一个转动盘上，通过转动盘的旋转让反应腔、废液存贮腔、核酸提取元件或核酸扩增元件之间连通或者不连通。

作为优选，通过微流通道让流体进行交换。

作为优选，其中，当反应腔与核酸提取元件流体连通的时候，让废液存贮腔与反应腔之间不进行流体连通，当废液存贮腔与反应腔之间流体连通的时候，让反应腔与核酸提取元件之间不进行流体连通。

作为优选，其中，通过设置于反应腔的一活塞的运动让核酸提取元件中的流体进入反应腔。

作为优选，其中，所述活塞的运动为沿着反应腔向上运动。

作为优选，其中，通过一个让废液存贮腔产生负压的排气元件让反应腔中的流体进入废液存贮腔。

作为优选，其中，让废液存贮腔产生负压的排气元件为连接于废液存贮腔的吸气柱，所述的负压带动活塞沿着反应腔向下运动。

作为本实用新型的第三方面，本实用新型提供一种核酸提取装置。作为优选，所述装置包括：核酸提取元件、废液存贮腔以及反应腔，其特征在于，所述反应腔通过微流通道选择性地与所述核酸提取元件或废液存贮腔流体连通。

作为优选，所述微流通道包括一个用于使反应腔与核酸提取元件流体连通的进液微流通道，以及若干个用于使反应腔与废液存贮腔流体连通的出液微流通道。

作为优选，其中，当反应腔与核酸提取元件通过进液微流通道流体连通的时候，废液存贮腔与反应腔之间不进行流体连通，当废液存贮腔与反应腔之间通过出液微流通道流体连通的时候，反应腔与核酸提取元件之间不进行流体连通。

作为优选，其特征在于，所述的微流通道径向延伸分布于一个转动盘上，通过转动盘的旋转使反应腔、废液存贮腔或核酸提取元件之间连通或不连通。

作为优选，所述进液微流通道与出液微流通道的长度不同。

作为优选，所述核酸提取元件包括：裂解液腔体，清洗液腔体或洗脱液腔体，其中，裂解液腔体，清洗液腔体或洗脱液腔体中的一个或几个分别依次通过所述的进液微流通道与反应腔流体连通。

作为优选，所述清洗液腔体包括清洗液一级腔体，清洗液二级腔体或清洗液三级腔体，其中，清洗液一级腔体，清洗液二级腔体或清洗液三级腔体中的一个或几个分别依次通过所述的进液微流通道与反应腔流体连通。

作为优选，所述装置还包括核酸扩增元件，该核酸扩增元件为与所述反应腔连通的PCR反应液腔体，其内部设置有PCR反应所需的试剂。

作为优选，所述PCR反应液腔体通过进液微流通道与反应腔流体连通。

作为本实用新型的第四方面，本实用新型提供一种核酸提取装置。作为优选，所述装置包括：核酸提取元件、废液存贮腔、核酸扩增元件以及反应腔，其特征在于，所述核酸扩增元件包括PCR反应液腔体以及PCR反应管，所述PCR反应液腔体侧壁上设有用于连通PCR反应管的注入孔和排气孔。

作为优选，所述PCR反应液腔体包括PCR反应液一级腔体和PCR反应液二级腔体，所述注入孔设置于PCR反应液一级腔体侧壁底部，所述排气孔设置于 PCR反应液二级腔体侧壁上部。

作为优选，所述注入孔为通孔，其与PCR反应管注入流道的第一端口连通，用于将流体注入PCR反应管；所述排气孔为通孔，其与PCR反应管注入流道的第二端口连通，用于排出流道中的气体。

作为优选，所述注入孔和排气孔的孔径小于第一端口和第二端口的孔径。

作为优选，所述装置在PCR反应液腔体与PCR反应管连接处设有一个密封垫。

作为优选，所述密封垫具有两个通孔，其中，密封垫与PCR反应液腔体连接的通孔的大小与注入孔和排气孔的大小相对应，密封垫与PCR反应管连接的通孔的大小与PCR反应管第一端口和第二端口的大小相对应。

作为优选，所述密封垫由弹性材料制成。

作为优选，所述密封垫由硅胶制成。

作为优选，所述PCR反应液一级腔体上部设置有能够缓慢漏气的非吸水材料。

作为优选，所述能够缓慢漏气的非吸水材料为高密度疏水棉。

有益效果：

(1)本实用新型的装置通过在废液存贮腔设置一个排气元件，用于改变废液存贮腔和反应腔之间的空气压力，使得反应腔中的废液容易排出；并通过该排气元件减低空气压力，使反应腔中的流体在负压的作用下排入废液存贮腔，而不需要通过对反应腔的加压来排出液体，方便实验操作。

(2)本实用新型的装置及方法避免了反复微流通路引起的试剂混杂，提高了所提取的DNA的纯度和浓度，进而提高扩增反应效率，使得反应更加流畅迅速。

(3)本实用新型的装置通过注入孔和排气孔实现PCR反应管与PCR反应液腔体的气体和液体连通，有效避免液体注入过程中气泡的产生，并且可通过排气孔液体的溢出方便观察液体注入是否完成。

(4)本实用新型采用集成控制系统，将传统的人工提取纯化核酸方式整合为全自动的封闭式处理过程，使得操作过程方便快捷，提高了实验工作效率。

附图说明

图1(A)是本实用新型的核酸提取装置的一个立体剖视图；

图1(B)是本实用新型的核酸提取装置的另一个立体剖视图；

图1(C)是本实用新型的活塞的剖视图；

图2是本实用新型的核酸提取装置的立体图；

图3是图2的装置的分解图；

图4是本实用新型的核酸提取装置的另一立体图；

图5(A)是具有密封垫圈的吸气柱结构图；

图5(B)是无密封垫圈的吸气柱结构图；

图6是本实用新型的核酸提取装置的另一立体图；

图7是本实用新型的核酸提取装置的顶视图；

图8是本实用新型的核酸提取装置的另一顶视图；

图9(A)是本实用新型的核酸提取装置的转动盘的立体视图；

图9(B)是本实用新型的核酸提取装置的转动盘的主视图；

图10是本实用新型的核酸提取装置的转动盘的横截面图；

图11是本实用新型的核酸提取装置的PCR反应液腔体的剖面图；

图12是本实用新型的核酸提取装置的PCR反应管结构图；

图13是本实用新型的核酸提取装置的卡槽的立体视图；

图14(A)是密封垫的前视图；

图14(B)是密封垫的后视图；

图15是本实用新型的核酸提取装置的壳体和转动盘的结构图。

附图标记：1顶盖，2壳体，3转动盘，4底座，5PCR反应管，6吸气柱，7活塞， 8卡槽，9密封垫，10磁珠，11电磁铁，201反应腔，202废液存贮腔，203裂解液腔体，204清洗液腔体，2041清洗液一级腔体，2042清洗液二级腔体，2043 清洗液三级腔体，205洗脱液腔体，206PCR反应液腔体，2061PCR反应液一级腔体，2062PCR反应液二级腔体，207通孔，208注入孔，209排气孔，210筋位，211凸台，301进液微流通道，302第一出液微流通道，303第二出液微流通道，304第三出液微流通道，305第四出液微流通道，306开口，307凸台，501 第一端口，502第二端口，601密封垫圈，602吸气柱外接端，801卡槽开口， 901～904密封垫通孔，905凹槽。

具体实施方式

下面将结合附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他技术方案，都属于本实用新型保护的范围。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，属于“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是直接连接，也可以通过中间媒介间接连接，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型的具体含义。

实施例1

图1(A)-图1(C)和图2-图4显示了本实用新型的核酸提取装置的一个具体实施方式，其包括具有多个腔体的壳体2。如图2和图3所示，该核酸提取装置具有一个顶盖1以及一个底座4，所述顶盖1上具有用于向各腔体注入样品或试剂的开孔。

图1(A)-图1(C)显示了本实用新型的核酸提取装置，包括核酸提取元件、废液存贮腔202以及反应腔201。核酸提取元件用于加入或存放核酸萃取、纯化所需的试剂，废液存贮腔202用于存贮反应过程中产生的废液，反应腔201为核酸提取所发生的场所，所述的核酸提取元件、废液存贮腔以及反应腔位于壳体2 上。在本实施例中，反应腔选择性地与所述核酸提取元件和废液存贮腔连通，所述装置通过废液存贮腔与反应腔之间的压力变化进行流体的交换。

这里所称的“流体的交换”是指流体能够从一个地方流动到另一个地方，流动的过程中可能经过一些物理的结构起到引导作用。所谓经过物理的结构一般是指液体经过这些物理的结构的表面，或者这些结构的内部的空间而被动或者主动流到另外一个地方，被动一般是受到外力而引起的流动，例如压力作用下的流动。在本实用新型中具体是指流体能够从核酸提取元件或废液存贮腔进入反应腔，也可以从反应腔进入核酸提取元件或废液存贮腔，流体能够在上述腔体间进行反复切换。

这里所称的“选择性地”是指当反应腔与核酸提取元件流体连通的时候，废液存贮腔与反应腔之间不进行流体连通，当废液存贮腔与反应腔之间进行流体连通的时候，反应腔与核酸提取元件之间不进行流体连通，即反应腔在适当的时候选择性地与核酸提取元件流体连通，在另外适当的时候选择性地与废液存贮腔流体连通。

具体而言，在一个实施方式中，一个活塞7可移动地放置在反应腔中，当活塞沿着反应腔向上移动时，反应腔体积扩张，压力降低，流体从核酸提取元件或废液存贮腔被吸入反应腔中；当需要将反应腔中的流体排出时，活塞沿着反应腔向下运动，反应腔体积减缩，压力增加，流体从反应腔被压入核酸提取元件或废液存贮腔。

在一个优选的实施方式中，通过降低废液存贮腔中的空气压力以使流体在负压的作用下从反应腔进入废液存贮腔，而不是通过活塞对反应腔的加压使流体从反应腔进入废液存贮腔。在本实施例中，所述的负压带动流体从反应腔进入废液存贮腔，同时活塞在负压的带动沿着反应腔向下运动，为下一次反应腔负压的产生做准备。

在某些具体的情况下，例如为了进一步混匀流体，可先通过废液存贮腔的减压使流体在负压的作用下从反应腔进入废液存贮腔，再通过反应腔的减压使流体在负压的作用下从废液存贮腔进入反应腔，如此反复，使流体在两个腔体间反复交换以充分混匀。其中，反应腔负压的产生是通过活塞的向上运动产生。

在一个优选的实施方式中，如图1(A)-图1(C)所示，所述装置通过与废液存贮腔连通的排气元件来降低废液存贮腔中的空气压力。优选排气元件为连通废液存贮腔的柱状吸气柱，更优选为一个圆柱状吸气柱6。如图5(A)和图5(B) 所示，该吸气柱6为中空的圆柱体，其一端与废液存贮腔202连通。在一个优选的实施方式中，吸气柱与废液存贮腔202连接处设置有密封垫圈601用于增强吸气柱与废液存贮腔的密封性，密封垫圈优选为弹性材料。吸气柱的另一端外漏在核酸提取装置外，用于连接抽气装置，优选吸气柱外接端602通过软管与抽气装置连接。这里所述的抽气装置优选真空泵或负压泵，通过对废液存贮腔202抽真空来降低废液存贮腔202中的空气压力。随着废液存贮腔202空气压力的降低，反应腔201中的流体进入废液存贮腔202，此时，不需要通过对反应腔201加压就可将流体从反应腔201排入废液存贮腔202中，操作方便省力。在一个具体的实施方式中，连接于反应腔201的活塞7会随着反应腔中液体的排出相对于反应腔向下运动。

在一个优选的实施方式中，反应腔201中设置有核酸固相萃取材料，用于捕获样品中的目标核酸。在一个优选的实施方式中，核酸固相萃取材料为磁珠10。当核酸固相萃取材料为磁珠时，反应腔内部具有电磁铁11，从而让磁珠被固定于反应腔内。在一个优选的实施方式中，反应腔为一圆柱形腔体，腔体中央设有容纳电磁铁11的容纳腔，电磁铁11置于该容纳腔内(如图1(A)所示)，活塞 7底部侧壁具有一定凹槽，活塞7底部侧壁凹槽与反应腔中央容纳腔侧壁形成容纳磁珠的空间，如图1(B)虚线框所示的位置。磁珠通过与样品中的游离DNA 特异结合，形成磁珠-DNA复合物，从而使得DNA被固定在反应腔特定的位置。

所述的样品包括至少以下物质之一：细胞、孢子、微生物、生物组织、生物体液或环境样本等。

在一个优选的实施方式中，核酸提取元件包括：裂解液腔体203，用于加入和存放样品与裂解液的混合物；清洗液腔体204，用于加入和存放清洗液；洗脱液腔体205，用于加入和存放洗脱液；通过将反应腔201依次与裂解液腔体203、清洗液腔体204和洗脱液腔体205连通，对样品中的核酸进行萃取、纯化。

所述的裂解液包括以下至少之一：盐酸胍、离液盐、红细胞溶解试剂、螯合剂、氢氧化钠、DNA酶抑制剂、RNA酶抑制剂、抗凝剂、凝血剂、蛋白酶、表面活性剂等；清洗液包括以下至少之一：乙醇、氯化钠、Tris盐酸等；洗脱液为无菌去离子水或Tris盐酸。具体流程为：(1)连通裂解液腔体203和反应腔201，样品和裂解液进入反应腔201中进行裂解反应，在这个过程中，一方面可通过在本实用新型的装置上连接额外的装置例如声波震动器等来促使样品裂解，另一方面，裂解液和样品的混合物进入反应腔201后，连通反应腔201与废液存贮腔202，通过改变反应腔和废液存贮腔之间的压力使裂解液和样品的混合物在反应腔和废液存贮腔之间反复交换，以促使样品裂解完全；(2)完成裂解反应后，样品中的核酸结合于磁珠10被固定在反应腔201内，裂解废液进入废液存贮腔202；(3)连通清洗液腔体204和反应腔201，清洗液进入反应腔201，使已结合核酸的磁珠浸入清洗液，清洗去除杂质，在这个过程中，可通过声波震动等促进混匀； (4)连通反应腔201与废液存贮腔202，废液存贮腔202减压，废液排入废液存贮腔202中，核酸结合于磁珠被固定在反应腔201内，清洗过程可根据实际情况重复数次；(5)连通洗脱液腔体205和反应腔201，洗脱液进入反应腔201，使已结合核酸的磁珠浸入洗脱液，核酸脱离磁珠，溶于洗脱液中，此过程中同样可通过声波震动等促进混匀及加速洗脱。

在一个优选的实施方式中，核酸脱离磁珠后，即完成了样品中核酸的提取，此时可通过对磁珠进行清洗，用于下一样品核酸的提取，即本实用新型的装置可以实现多次重复循环使用，节约实验成本。

在一个优选的实施方式中，如图4所示，清洗液腔体204包括清洗液一级腔体2041、清洗液二级腔体2042和清洗液三级腔体2043，所述清洗液一级腔体2041、清洗液二级腔体2042和清洗液三级腔体2043分别与反应腔201依次连通。可以理解，本方案所述的装置可以包括多个清洗液腔体，例如2个，3个，4个，以满足采用多种不同的清洗液进行核酸纯化，或采用更多量的同一种清洗液进行多次清洗，提高核酸纯度。

在一个优选的实施方式中，所述裂解液腔体203、清洗液腔体204、洗脱液腔体205以及废液存贮腔202分别通过多条相互独立的微流通道与反应腔201 依次连通。如图3、图4和图6所示，裂解液腔体203、清洗液腔体204、洗脱液腔体205、废液存贮腔202和反应腔201位于一个圆柱状壳体2中，其中，反应腔201位于圆柱状壳体内圈中央，裂解液腔体203、清洗液腔体204、洗脱液腔体205和废液存贮腔202分布在圆柱状壳体外圈，并沿反应腔201圆周分布，与反应腔201呈放射状连接；所述的多条相互独立的微流通道设置于一个转动盘 3上，所述转动盘由两个零件建合而成；包含上述多个腔体的壳体2连接在转动盘3上，通过转动盘3的旋转能够使反应腔201通过多条微流通道依次与裂解液腔体203、清洗液腔体204、洗脱液腔体205或废液存贮腔202流体连通。

从图4、图6和图7可以看出，裂解液腔体203、清洗液腔体204、洗脱液腔体205、废液存贮腔202底部分别具有一个通孔207，反应腔201底部具有多个与上述腔体底部通孔分别一一对应的多个通孔207，通过一一对应的两个通孔207能够分别将裂解液腔体203、清洗液腔体204、洗脱液腔体205、废液存贮腔 202与反应腔201连通。从图7可以看出，连通裂解液腔体203与反应腔201，清洗液一级腔体2041与反应腔201、清洗液二级腔体2042与反应腔201、清洗液三级腔体2043与反应腔201、洗脱液腔205与反应腔201的两个通孔之间的距离相等，且以反应腔中心为圆心等距分布。而连通废液存贮腔202与反应腔 201的两个通孔的距离不同于连通上述腔体与反应腔的两个通孔之间的距离。

如图9(A)和图9(B)显示，转动盘上分布有多个径向延伸的独立微流通道，其中，每个微流通道在转动盘外表面上具有两个开口306，所述两个开口306 分别与连通裂解液腔体与反应腔、清洗液腔体与反应腔、洗脱液腔体与反应腔，以及废液存贮腔与反应腔的两个通孔207相对应，当转动盘水平旋转一定角度，某一微流通道的两个开口306与壳体上相应的两个通孔207相契合，从而实现上述腔体与反应腔的流体连通。所述微流通道包括一个进液微流通道301，和若干个出液微流通道，在一个优选的实施方式中，出液微流通道的数量为4个，分别依次命名为第一出液微流通道302、第二出液微流通道303、第三出液微流通道304、第四出液微流通道305。所述出液微流通道302、303、304和305的长度相同，但与进液微流通道301的长度不同。可以理解，出液微流通道的数量可根据废液需要排出的次数进行设置。

在一个优选的实施方式中，进液微流通道301的长度等于连通裂解液腔体 203与反应腔201、清洗液一级腔体2041与反应腔201、清洗液二级腔体2042 与反应腔201、清洗液三级腔体2043与反应腔201、洗脱液腔205与反应腔201 的两个通孔之间的距离，出液微流通道302、303、304、305的长度等于连通废液存贮腔202与反应腔201的两个通孔的距离。通过转动盘的旋转，所述的一个进液微流通道301使裂解液腔体203、清洗液一级腔体2041、清洗液二级腔体 2042、清洗液三级腔体2043、洗脱液腔体205依次与反应腔201连通，而废液存贮腔202依次通过出液微流通道302、303、304、305与反应腔201连通。

在一个优选的实施方式中，连通裂解液腔体203与反应腔201、清洗液一级腔体2041与反应腔201、清洗液二级腔体2042与反应腔201、清洗液三级腔体 2043与反应腔201、洗脱液腔205与反应腔201的五组通孔以反应腔201中心为圆心等距分布，即上述五组通孔径向延伸线相交于反应腔的中心，且五组通孔径向延伸线之间所形成的夹角相同，优选夹角为36度(如图7所示)。

上述微流通道以转动盘3中心为圆心径向分布，其中，出液微流通道302、 303、304、305径向延伸线相交于转动盘3的中心，且径向延伸线之间所形成的夹角相同，优选夹角为36度。其中，所述装置的反应腔中心与转动盘中心相重合。

当核酸提取装置处于流体未连通状态时(图8)，进液微流通道301径向延伸线与连通裂解液腔体203和反应腔201的两个通孔的径向延伸线之间的夹角为 18度。通过使转动盘相对于裂解液腔体203顺时针水平旋转18度可使裂解液腔体203与反应腔201通过进液微流通道301连通。转动盘进一步顺时针水平旋转，可使废液存贮腔202、清洗液腔体204或洗脱液腔体205依次与反应腔201流体连通。

在一个优选的实施方式中，所述核酸提取装置还包括核酸扩增元件，所述核酸扩增元件包括：与所述反应腔连通的PCR反应液腔体206，其内部设置有PCR 反应所需的试剂。

所述的PCR反应试剂包括至少以下之一：Bst聚合酶、Taq聚合酶、逆转录酶、dNTPs、引物、探针，所述PCR反应试剂优选为液体。

在一个优选的实施方式中，如图6所示，所述PCR反应液腔体206包括PCR 反应液一级腔体2061和PCR反应液二级腔体2062，这两个腔体相互独立。其中 PCR反应液一级腔体2061通过进液微流通道301与反应腔201连通，核酸经洗脱溶于洗脱液，此时连通反应腔201与PCR反应液一级腔体2061，进一步使活塞向上移动，PCR反应液进入反应腔201与核酸混合。进一步地，可利用声波震荡充分混匀PCR反应液与核酸。在这个过程中，需要保证吸入PCR反应液中的部分空气，吸入空气的目的是确保PCR反应液都进入反应腔201。

在一个优选的实施方式中，核酸扩增元件还包括一个与所述PCR反应液腔体 206连接的PCR反应管5。整个PCR反应和对应的光学结果检测在PCR反应管5 内完成，该PCR反应管5能够直接置入温控仪器进行PCR扩增反应或能够从核酸扩增装置上拆卸以放入控温仪器进行扩增反应。

在一个优选的实施方式中，PCR反应液一级腔体2061的侧壁底部设有一个注入孔208，该注入孔208设置于与PCR反应液一级腔体2061底部具有一定高度差的侧壁上，PCR反应液二级腔体的侧壁上部设有一个排气孔209(图11)，该排气孔209离腔体底部的高度高于注入孔208离腔体底部的高度。注入孔208 和排气孔209均为通孔，该注入孔208和排气孔209分别对应PCR反应管注入流道的第一端口501和第二端口502(图12)。PCR反应管通过上述注入孔208、排气孔209、第一端口501以及第二端口502与PCR反应液腔体流体和气体连通。

活塞7向下移动对反应腔201加压，PCR反应液与核酸的混合液通过进液微流通道301从反应腔201进入PCR反应液腔体206，当混合液在PCR反应液腔体 206中的液面高度超过注入孔208时，PCR反应液腔体206上部的空气开始压缩，促使混合液从注入孔208进入PCR反应管5，随着液体的进入，PCR反应管5中的空气从排气孔209排出，以使液体能够顺利进入PCR反应管。

排气孔发挥两方面的作用：(1)排空PCR反应管5中的空气，便于液体进入 PCR反应管5；(2)用于指示液体是否充分填充PCR反应管5，当排气孔209有液体溢出时，说明混合液在PCR反应管5中已填充完全。

在一个优选的实施方式中，注入孔208和排气孔209为两个小孔，其孔径小于PCR反应管第一端口501和第二端口502的孔径，通过对反应腔201的加压将混合液从注入孔208压入PCR反应管。采用该结构能有效避免注入PCR反应管中的混合液中气泡的产生或有助于气泡的排出，从而防止在混合液中引入气泡，干扰PCR反应结果。

在一个优选的实施方式中，PCR反应管5与PCR反应液腔体206连接处设置有一个密封垫9，优选密封垫9的材质为弹性材料，例如硅胶。如图14(A)和图14(B)所示，密封垫9为一个长方体柱状结构，其具有贯穿柱体的上下通孔。其中，密封垫9一个侧面用于与PCR反应管5连接，另一侧面用于与PCR反应液腔体206连接。与PCR反应管5连接面的两个通孔901和902分别对应PCR 反应管5的第一端口501和第二端口502，其孔径大小与PCR反应管第一端口501和第二端口502相对应，PCR反应管5的第一端口501和第二端口502分别插入通孔901和902中，与密封垫9过盈配合。与PCR反应液腔体206连接面的两个通孔903和904分别对应PCR反应液腔体206的注入孔208和排气孔209，其孔径大小与注入孔208和排气孔209的大小相对应。更进一步地，通孔901 与903或902与904连接处有一个凹槽905，凹槽905使得注入孔208与第一端口501，或排气孔209与第二端口502在一条直线上。流体从通孔903进入，流经凹槽905，第一端口501进入PCR反应管5的注入流道，从而使流体进入PCR 反应管5。

在一个优选的实施方式中，PCR反应液一级腔体2061上部设置有能够缓慢漏气的海绵类非吸水材料，优选所述材料为高密度疏水棉。设置高密度疏水棉的作用是实现缓慢排气，使得PCR反应液一级腔体2061和PCR反应液二级腔体 2062的气压保持一致，以防止混合液在PCR反应液一级腔体2061中流动，避免在流体中产生气泡。具体而言，活塞7向下运动对反应腔201加压，核酸和PCR 反应液的混合液从反应腔201由进液微流通道302进入PCR反应液一级腔体2061， PCR反应液一级腔体2061中的液面高度不断上升，当液面没过注入孔的高度时， PCR反应液一级腔体2061开始被加压，此时PCR反应液二级腔体2062的气压为大气压，通过在PCR反应液一级腔体2061上部设置高密度疏水棉能够使PCR反应液一级腔体2061缓慢排气，从而使得PCR反应液一级腔体2061的气压与PCR 反应液二级腔体2062一致，使得液体更容易进入PCR反应管5。在一个优选的实施方案中，设定高密度疏水棉的排气时间为5-10秒，优选高密度疏水棉填充在PCR反应液一级腔体2061腔体高度的1/3处，例如以柱塞的形式固定填充在 PCR反应液一级腔体上部。高密度疏水棉不吸水，不会吸收PCR反应液，从而不会对核酸提取过程产生任何影响。

在一个优选的实施方式中，如图6所示，在所述洗脱液腔体205的腔壁上设置有筋位210，用于减少洗脱液的使用量。

在一个优选的实施方式中，PCR反应管5通过一个卡槽8被固定连接在PCR 反应液腔体206，图13显示了卡槽8的立体示意图。卡槽8连接于PCR反应液腔体206，PCR反应管5插接固定在卡槽8的开口801中。

在一个优选的实施方式中，如图15所示，所述壳体2的底部与转动盘3连接部位设置有凸台211，用于增强壳体2与转动盘3的密封效果；转动盘3与底座4连接部位设置有凸台307，用于减小转动盘旋转时的摩擦力。

实施例2

本实施例为利用实施例1所述的核酸提取装置提取核酸的方法。

步骤1：打开裂解液腔体203，加入液体样品，使样品与裂解液混合；

步骤2：转动盘3顺时针水平旋转18度，使裂解液腔体203通过进液微流通道301与反应腔201连通，外力向上推动反应腔活塞7，使裂解液和样品的混合液进入反应腔201，样品裂解后释放的核酸与反应腔内的磁珠10结合；

步骤3：转动盘3顺时针水平旋转18度，使废液存贮腔202通过第一出液微流通道302与反应腔201连通，真空泵连接吸气柱6抽气，裂解废液进入废液存贮腔202，结合核酸的磁珠固定于反应腔201；

步骤4：转动盘3顺时针水平旋转18度，使清洗液一级腔体2041通过进液微流通道301与反应腔201连通，外力向上推动反应腔活塞7，清洗液进入反应腔201，使已结合核酸的磁珠浸入清洗液，洗涤去除杂质；

步骤5：转动盘3顺时针水平旋转18度，使废液存贮腔202通过第二出液微流通道303与反应腔201连通，真空泵连接吸气柱6抽气，清洗废液进入废液存贮腔202，结合核酸的磁珠固定于反应腔201；

步骤6：转动盘3顺时针水平旋转18度，使清洗液二级腔体2042通过进液微流通道301与反应腔201连通，外力向上推动反应腔活塞7，清洗液进入反应腔201，使已结合核酸的磁珠浸入清洗液，洗涤去除杂质；

步骤7：转动盘3顺时针水平旋转18度，使废液存贮腔202通过第三出液微流通道304与反应腔201连通，真空泵连接吸气柱6抽气，清洗废液进入废液存贮腔202，结合核酸的磁珠固定于反应腔201；

步骤8：转动盘3顺时针水平旋转18度，使清洗液三级腔体2043通过进液微流通道301与反应腔201连通，外力向上推动反应腔活塞7，清洗液进入反应腔201，使已结合核酸的磁珠浸入清洗液，洗涤去除杂质；

步骤9：转动盘3顺时针水平旋转18度，使废液存贮腔202通过第四出液微流通道305与反应腔201连通，真空泵连接吸气柱6抽气，清洗废液进入废液存贮腔202，结合核酸的磁珠固定于反应腔201；

步骤10：转动盘3顺时针水平旋转18度，使洗脱液腔体205通过进液微流通道301与反应腔201连通，外力向上推动反应腔活塞7，洗脱液进入反应腔201，使已结合核酸的磁珠浸入洗脱液，核酸脱离磁珠，溶于洗脱液；

步骤11：转动盘3顺时针水平旋转36度，使PCR反应液一级腔体2061通过进液微流通道302与反应腔201连通，外力继续向上推动反应腔活塞7，PCR 反应液进入反应腔201，使溶于洗脱液的核酸与PCR反应试剂混合；

步骤12：外力向下推动反应腔活塞7，使反应腔201中的混合液通过进液微流通道301进入PCR反应液一级腔体2061，当PCR反应液一级腔体2061中的混合液的液面高于PCR反应液一级腔体2061的注入孔208时，混合液通过注入孔 208进入PCR反应管5，直至PCR反应液二级腔体2062排气孔209有混合液溢出，即完成PCR反应管5的进液；

步骤13：将PCR反应管5置于温控装置内，根据设定的扩增程序进行核酸荧光PCR扩增或荧光恒温扩增。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种核酸提取装置，所述装置包括：核酸提取元件、废液存贮腔以及反应腔，其特征在于，所述反应腔通过微流通道选择性地与所述核酸提取元件或废液存贮腔流体连通。

2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述微流通道包括一个用于使反应腔与核酸提取元件流体连通的进液微流通道，以及若干个用于使反应腔与废液存贮腔流体连通的出液微流通道。

3.根据权利要求2所述的装置，其中，当反应腔与核酸提取元件通过进液微流通道流体连通的时候，废液存贮腔与反应腔之间不进行流体连通，当废液存贮腔与反应腔之间通过出液微流通道流体连通的时候，反应腔与核酸提取元件之间不进行流体连通。

4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述的微流通道径向延伸分布于一个转动盘上，通过转动盘的旋转使反应腔、废液存贮腔或核酸提取元件之间连通或不连通。

5.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，所述进液微流通道与出液微流通道的长度不同。

6.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述核酸提取元件包括：裂解液腔体，清洗液腔体或洗脱液腔体，其中，裂解液腔体，清洗液腔体或洗脱液腔体中的一个或几个分别依次通过所述的进液微流通道与反应腔流体连通。

7.根据权利要求6所述的装置，其特征在于，所述清洗液腔体包括清洗液一级腔体，清洗液二级腔体或清洗液三级腔体，其中，清洗液一级腔体，清洗液二级腔体或清洗液三级腔体中的一个或几个分别依次通过所述的进液微流通道与反应腔流体连通。

8.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述装置还包括核酸扩增元件，该核酸扩增元件为与所述反应腔连通的PCR反应液腔体，其内部设置有PCR反应所需的试剂。

9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述PCR反应液腔体通过进液微流通道与反应腔流体连通。

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