CN219603584U - 恒温室pcr快速反应结构 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种恒温室PCR快速反应结构，所述芯片上设有样本处理模块和扩增反应模块，所述芯片包括下盖和上盖，所述下盖与上盖密封固定连接，所述样本处理模块和扩增反应模块均由所述下盖和上盖相互配合形成；位于所述下盖上的样本处理模块包括样本池、混液池、废液池，所述样本池、混液池和废液池依次相连通，位于所述上盖上的样本处理模块包括样本加入口、裂解液加入口、加压口、洗涤液加入口等；位于所述下盖上的扩增反应模块包括第一温度室、第二温度室、第三温度室、第一气囊池、第二气囊池、第三气囊池，所述第一温度室通过控制开关与混液池相连通。本实用新型所设计的芯片使三段温度能较快达到反应所需温度，且温度精准均匀、反应速度快。

Description

恒温室PCR快速反应结构

技术领域

本实用新型涉及PCR技术领域，尤其是涉及一种恒温室PCR快速反应结构。

背景技术

PCR（聚合酶链式反应）是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，通常是对在生物体外对基因进行复制，将微量的DNA大幅增加，只要能从毛发、皮肤或血液等分离出极少量的DNA，就能用PCR加以放大，从而进行比对检测。因此，设计一种适用于PCR快速反应结构既能使对基因片段在密闭环境中快速提取，同时又在密闭空间进行循环扩增，同时也在密闭空间进行信息读取，保证检测的信息的真实性和精准度，以更好地适用规模化的商业化应用，将成为行业内符合人类需求全新一代应用平台，为分子诊断的便利普及具有革命性意义。

实用新型内容

本实用新型采取的技术方案是一种恒温室PCR快速反应结构，所述机构包括上盖和下盖，所述上盖紧贴在所述下盖表面，所述上盖与下盖之间密封固定连接；

所述下盖上设有样本处理模块和扩增反应模块，所述样本处理模块包括开设在下盖上的样本池、混液池和废液池，所述样本池、混液池和废液池依次相连通，所述扩增反应模块包括开设在下盖上的第一温度室、第二温度室、第三温度室、第一气囊池、第二气囊池、第三气囊池，所述上盖与第一气囊池、第二气囊池、第三气囊池相配合分别形成第一气囊、第二气囊、第三气囊；所述第一温度室与第一气囊相连通，所述第二温度室与第二气囊相连通，所述第三温度室与第三气囊相连通，所述第一温度室与第二温度室和第三温度室之间通过流道开关进行控制连通，所述第二温度室和第三温度室之间相连通；

所述上盖上设有样本加入口、裂解液加入口、加压口、洗涤液加入口、洗脱液加入口、磁珠液加入口以及排气口，所述样本加入口与样本池相连通，所述裂解液加入口、加压口、洗涤液加入口、洗脱液加入口、磁珠液加入口以及排气口均与所述混液池通过流道相连通；所述上盖上还设有加液排气口，所述加液排气口和混液池均通过分样控制开关与第一温度室相连通；

其中，所述三个温度室的底部均设有加热元件，所述第一温度室用于置入诊断试剂；所述上盖上相应于第一温度室、第二温度室、第三温度室处区域透明，所述下盖的表面为黑色。

于本实用新型一实施例中，所述上盖包括上盖板和中间密封件，所述中间密封件安装在上盖板与下盖之间，所述中间密封件上设有气囊凸起，所述上盖板上开设有气囊避空孔，所述气囊避空孔与气囊凸起相配合，所述气囊凸起有三个，分别与第一气囊池、第二气囊池、第三气囊池之间密封连接形成第一气囊、第二气囊、第三气囊。所述机构上设有样本处理模块和扩增反应模块，所述下盖与上盖通过中间密封件固定连接，所述样本处理模块和扩增反应模块的功能实现均需要所述下盖和上盖相配合。

于本实用新型一实施例中，所述中间密封件为硅胶。设有气囊凸起为硅胶或其它软体材料，如TPE,TPR,PU等。

于本实用新型一实施例中，所述加热元件为金属体、单晶硅片或者陶瓷片。所述下盖的背面相应于第一温度室、第二温度室、第三温度室处嵌入固定设有超导热件。

于本实用新型一实施例中，所述第一温度室中包括有内置的诊断试剂，如冻干粉或冻干球。

于本实用新型一实施例中，所述下盖上还开设有巢式引物储存室和引物混合池，所述引物混合池与第一温度室之间通过流道开关相连接。所述巢式引物储存室用于放置巢式引物，所述引物混合池用于容纳混合有巢式引物的反应液。巢式引物为冻干粉或冻干球。

于本实用新型一实施例中，所述扩增反应模块有若干组，每组扩增反应模块中的第一温度室均与所述混液池通过控制开关相连接。

于本实用新型一实施例中，所述样本池中设置有裂解吸释棉。

本技术方案具有以下有益效果：

本实用新型能够在PCR检测中，使三段温度能较快达到反应所需温度，且温度精准均匀，不仅反应速度快，同时利于利用辅助设备提供反应所需的温度，在电路控制设计上成本较低，因此，会使整体设备较为经济，且就能满足反应所需。

附图说明

图1是本实用新型一实施例的结构示意图；

图2是本实用新型一实施例上盖板正面结构示意图；

图3是本实用新型一实施例上盖板背面结构示意图；

图4是本实用新型一实施例中间密封件正面结构示意图；

图5是本实用新型一实施例中间密封件背面结构示意图；

图6是本实用新型一实施例下盖的一种结构示意图；

图7是本实用新型一实施例下盖另一角度的结构示意图；

图8是本实用新型又一实施例的结构示意图；

图9是本实用新型再一实施例的结构示意图。

附图标记说明：样本处理模块1，扩增反应模块2，下盖100，上盖200，上盖板201，中间密封件202，流道111，样本池10，混液池11，废液池12，样本加入口13，裂解液加入口14，加压口15，洗涤液加入口16，洗脱液加入口17，磁珠液加入口18，排气口19，加液排气口20，第一温度室21，第二温度室22，第三温度室23，第一气囊池24，第二气囊池25，第三气囊池26，超导热件27，流道开关3，控制开关4，巢式引物储存室5，引物混合池6，气囊凸起7，气囊凸起避空孔8。

具体实施方式

下面结合实施例及附图1至9对本实用新型作进一步描述。

一种恒温室PCR快速反应结构，如图1-7所示，所述机构包括下盖100和上盖200，所述上盖紧贴在所述下盖表面，所述下盖100与上盖200之间密封固定连接，具体可以是键合或者嵌合在一起的。所述下盖上设有样本处理模块和扩增反应模块，所述样本处理模块1和扩增反应模块2的功能实现均需要所述下盖100和上盖200相互配合。所述样本处理模块1包括开设在下盖上的样本池10、混液池11、废液池12，所述样本池10、混液池11和废液池12依次通过流道相连通。所述扩增反应模块2包括开设在下盖100上的第一温度室21、第二温度室22、第三温度室23、第一气囊池24、第二气囊池25、第三气囊池26，所述第一温度室21、第二温度室22和第三温度室23中的温度为恒温。所述上盖200与第一气囊池、第二气囊池、第三气囊池相配合分别形成第一气囊、第二气囊、第三气囊；所述第一温度室与第一气囊相连通，所述第二温度室与第二气囊相连通，所述第三温度室与第三气囊相连通。所述第一温度室与第二温度室和第三温度室之间通过流道开关进行控制连通，所述第二温度室和第三温度室之间通过流道相连通。所述用于液体通过的流道均为开设在下盖表面的细孔道，该细孔道在上盖的覆盖下，形成密封的流道空间。

为了给温度室提供恒温，所述第一温度室21、第二温度室22、第三温度室23的底部均设有加热元件。所述上盖上相应于第一温度室、第二温度室、第三温度室处区域透明，以便于用来读取每个循环反应后的反应信号用；所述下盖的外表面为黑色，目的是信号传感器在读取试剂反应的信号时不会有反光和杂光干扰。

本实施例中，所述上盖200由上盖板201和中间密封件202组成，通过中间密封件202实现对下盖上的各凹槽和流道的密封。所述上盖包括上盖板和中间密封件，所述中间密封件安装在上盖板与下盖之间，所述中间密封件202上设有气囊凸起7，所述上盖板上开设有气囊避空孔，所述气囊避空孔与气囊凸起7相配合，所述气囊凸起7有三个，分别与第一气囊池、第二气囊池、第三气囊池之间密封连接形成第一气囊、第二气囊、第三气囊。在其他实施例中，所述上盖板201和中间密封件202可以是不分割的一体结构。此时，所述上盖200在与下盖100上流道以及巢穴的对应位置处均设有硅胶软体材料，其目的是形成密封空间、阻隔断温度室与外界联系。

所述上盖上设有样本加入口13、裂解液加入口14、加压口15、洗涤液加入口16、洗脱液加入口17、磁珠液加入口18以及排气口19，所述样本加入口13与样本池10相连通，所述样本加入口13处粘贴有洁净贴。所述裂解液加入口14、加压口15、洗涤液加入口16、洗脱液加入口17、磁珠液加入口18以及排气口19均与所述混液池11通过流道相连通。

所述样本池10中设置有裂解吸释棉，用于均匀地分散和吸附裂解液。本实施例中，将所述废液池12设计为多梯阶形式，如图1和6所示，所述废液池12由三个依次相连通的一级废液池121、二级废液池122和三级废液池123组成，其中，在二级废液池122的两侧边处开设有下凹的连通豁口，以避免因操作中废液从排气口溢出。在其他实施例中，也可以根据需要只保留一级废液池121和二级废液池122。

具体地，所述第一温度室21与第二温度室22和第三温度室23之间均通过流道开关3进行控制连通，所述第二温度室22和第三温度室23之间相连通，所述第一温度室21用于置入诊断试剂，所述第一温度室21通过分样控制开关4与混液池11相连通。位于所述上盖板201上的扩增反应模块2包括加液排气口20，所述加液排气口20与第一温度室21通过分样控制开关4控制两者的连通情况。所述流道开关3和分样控制开关4均由下盖与中间密封件组构而成，如图5和6所示，下盖上的流道在相应位置处设有断开点，而中间密封件的相应位置处设有与断开点相配合的开关结构，从而构成对流通进行控制的开关元件。所述控制开关4在加好诊断试剂后就长期关闭，而流道开关3是在每个反应循环进行开关，确保试剂在加高温反应时不宜溢出。

所述中间密封件102上还设有相应于上盖板201上各开口（如样本加入口13、裂解液加入口14、加压口15、洗涤液加入口16、洗脱液加入口17、磁珠液加入口18以及排气口19等）的通孔。所述中间密封件102用于将下盖100上的各凹槽（如各温度室、气囊室等）和流道密封，与外界空气隔绝。所述上盖板201上开设有气囊凸起避空孔8，安装时，将中间密封件卡设在上盖板与下盖200之间，所述气囊凸起7全部或部分穿过气囊凸起避空孔8露在上盖板外面。

在其他实施例中，诊断试剂可以预先内置在所述第一温度室21中，此时，不需要专门再从加液排气口20加入诊断试剂。所述扩增反应模块2有若干组，每组扩增反应模块2中的第一温度室21均与所述混液池11通过控制开关4相连接，本实施例中，所述扩增反应模块2有两组，两组扩增反应模块2并列位于样本处理模块1的同侧。在其他实施例中，可以根据需要在芯片上设置一组扩增反应模块2，或者改变两组扩增反应模块2与样本处理模块1的相对位置，以实现多场景应用的需要。

相应于下盖100上的第一气囊池24、第二气囊池25、第三气囊池26的上盖200处设有软体材料，如图3所示，本实施例中所述软体材料为硅胶，用于同下盖100上的第一气囊池24、第二气囊池25、第三气囊池26之间形成完整而密封的气囊，通过挤压或放松气囊，可以容纳和排出温度室中的气体。如图5所示，所述下盖100的背面相应于第一温度室21、第二温度室22、第三温度室23处固定设有超导热件27，本实施例中，所述超导热件27的为金属片、单晶硅片或者陶瓷片。

如图1和4所示，所述下盖100上还开设有巢式引物储存室5和引物混合池6，所述巢式引物储存室5用于放置巢式引物，所述引物混合池6用于容纳混合有巢式引物的反应液，所述引物混合池6与第一温度室21之间通过流道开关3控制两者的连通与否。所述巢式引物预埋在第一温度室后，需用塑料柱从下盖背面将巢式引物储存室5封堵住。

恒温室PCR快速反应结构工作原理：

1.首先将上盖上的洁净贴撕开，全血样本滴入样本槽中的裂解吸释棉上，再用洁净贴封牢样本加入口13，同时将诊断试剂通过加液排气口20加入到第一温度室21。将反应结构插入辅助设备中，进行运行。

2.辅助设备先从裂解液加入口14加入规定裂解液，辅助设备开始提供振动功能约2秒后，从加压口15进行加压，将裂解液压入混匀池，此时，从磁珠液加入口18加入磁珠液，辅助设备再次提供振动功能约2秒后，辅助设备打开电磁铁功能约2秒后关闭振动功能，再从加压口15加压，将混液池11中的废液压入到废液池12中，待废液排干净后，辅助设备再关闭电磁铁，此时，从洗涤液加入口16加入规定量洗涤液，设备振动功能约2秒后再将电磁铁功能打开，约2秒后关闭振动功能，从加压口15加压，将废液排入废液池12，待废液排尽后关闭电磁铁，此时从洗脱液入口加入规定量洗脱液，设备振动功能打开约2秒后，电磁铁功能打开，约2秒钟后振动功能关闭，从压力口加压将纯化好的DAN模板压入按扩增要求温度设定好温度的第一温度室21，此时按压开关打开，将通往第一扩增室的流道切断。

3.待测DNA模板与前期压入到第一温度中的诊断试剂在需求的温度室中进行反应。在规定的时间后，辅助设备按压第一气囊的同时放开第二气囊，同时打开流道开关3，迫使反应液从第一温度室21进入第二温度室22，然后关闭流道开关3，在第二温度室22中反应液获得反应所需的温度，进行第二阶段反应；在规定时间后，辅助设备按压第二气囊的同时放开第三气囊，迫使反应液进入第三温度室23，在第三温度室23中，反应液获取反应所需的温度，进行第三阶段反应，在规定时间后，光电感应探头将第三反应阶段后的信号收集并传到软件系统进行运算储存。

4.按同样的步骤，促使反应液在三个不同的恒温室间进行运转反应，并在每次第三个反应室将反应后的信号收集并传送到软件系统进行运算，并将最终的结果展示给客户。反应所需的循环次数，是按诊断试剂所规定的要求设定的，待反应结束后，反应结构自动弹出。

本实用新型能使对基因片段在密闭环境中快速提取，同时又在密闭空间进行循环扩增，同时也在密闭空间进行信息读取，保证检测的信息的真实性和精准度，以更好地适用规模化的商业化应用。

Claims (8)

1.一种恒温室PCR快速反应结构，其特征在于，所述结构包括上盖和下盖，所述上盖紧贴在所述下盖表面，所述上盖与下盖之间密封固定连接；

所述下盖上设有样本处理模块和扩增反应模块，所述样本处理模块包括开设在下盖上的样本池、混液池和废液池，所述样本池、混液池和废液池依次相连通，所述扩增反应模块包括开设在下盖上的第一温度室、第二温度室、第三温度室、第一气囊池、第二气囊池、第三气囊池，所述上盖与第一气囊池、第二气囊池、第三气囊池相配合分别形成第一气囊、第二气囊、第三气囊；所述第一温度室与第一气囊相连通，所述第二温度室与第二气囊相连通，所述第三温度室与第三气囊相连通，所述第一温度室与第二温度室和第三温度室之间通过流道开关进行控制连通，所述第二温度室和第三温度室之间相连通；

所述上盖上设有样本加入口、裂解液加入口、加压口、洗涤液加入口、洗脱液加入口、磁珠液加入口以及排气口，所述样本加入口与样本池相连通，所述裂解液加入口、加压口、洗涤液加入口、洗脱液加入口、磁珠液加入口以及排气口均与所述混液池通过流道相连通；所述上盖上还设有加液排气口，所述加液排气口和混液池均通过分样控制开关与第一温度室相连通；

其中，所述三个温度室的底部均设有加热元件，所述第一温度室用于置入诊断试剂；所述上盖上相应于第一温度室、第二温度室、第三温度室处区域透明，所述下盖的表面为黑色。

2.根据权利要求1所述的恒温室PCR快速反应结构，其特征在于，所述上盖包括上盖板和中间密封件，所述中间密封件安装在上盖板与下盖之间，所述中间密封件上设有气囊凸起，所述上盖板上开设有气囊避空孔，所述气囊避空孔与气囊凸起相配合，所述气囊凸起有三个，分别与第一气囊池、第二气囊池、第三气囊池之间密封连接形成第一气囊、第二气囊、第三气囊。

3.根据权利要求2所述的恒温室PCR快速反应结构，其特征在于，所述中间密封件为硅胶。

4.根据权利要求1所述的恒温室PCR快速反应结构，其特征在于，所述加热元件为金属体、单晶硅片或者陶瓷片。

5.根据权利要求1所述的恒温室PCR快速反应结构，其特征在于，所述第一温度室中包括有内置的诊断试剂。

6.根据权利要求1所述的恒温室PCR快速反应结构，其特征在于，所述下盖上还开设有巢式引物储存室和引物混合池，所述引物混合池与第一温度室之间通过流道开关相连接。

7.根据权利要求1所述的恒温室PCR快速反应结构，其特征在于，所述扩增反应模块有若干组，每组扩增反应模块中的第一温度室均与所述混液池通过控制开关相连接。

8.根据权利要求1至7任一项所述的恒温室PCR快速反应结构，其特征在于，所述样本池中设置有裂解吸释棉。