CN219117401U - 一种核酸提取与扩增装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种核酸提取与扩增装置，通过在通道转盘中心设置凹槽作为反应腔，通道转盘下方的中心旋转轴位置设置供磁棒运动的磁棒通道，从而使活塞、反应腔和磁棒分别独立，并由上至下依次排列；运行时，磁珠聚拢在反应腔内进行磁珠提取，磁棒在反应腔下方吸附磁珠，使磁珠更加集中，吸附、洗涤和洗脱都更充分，杜绝了死角；由于磁棒与活塞分开，活塞驱动机构和磁棒驱动机构也完全分离，更能便捷且精准地控制活塞和磁棒的上下运行。采用该核酸提取与扩增装置进行核酸的提取和扩增，能进一步提高核酸检测的灵敏度和准确性，防止漏检和错检，满足临床所需。

Description

一种核酸提取与扩增装置

技术领域

本实用新型属于生物学检测领域，涉及一种核酸提取与扩增装置。

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，是开发新型核酸提取检测一体机的主要研究方向。

本研究小组曾于2021年提交了申请CN202111293592.7，公开了一种核酸提取检测一体机，但是进一步研究发现，其中的核酸提取扩增部件主要存在以下两方面的问题：1、反应腔为围绕中空容纳腔外围一周的狭窄的环形通道，磁珠被磁吸后则吸附在空容纳腔表面，或未磁吸时分散在狭窄的环形通道内，难以聚拢，存在死角问题，而且上下运动的活塞也会直接进入反应腔，接触到磁珠和样本，有可能会被活塞粘附带走部分磁珠和样本，因此在磁珠的吸附核酸、洗涤和洗脱核酸过程中都可能造成吸附、洗涤或洗脱不充分或样本损失；2、活塞为中空圆筒，磁棒位于活塞内部，而活塞和磁棒都是需要精密地上下运动的，这样的设计需要同时控制内部磁棒的上下运动和外部活塞的上下运动，给驱动活塞和磁棒运行的机构设计带来非常大的困难，难以实现两者的同时精密上下运动，容易出错，且容易存在误差。

因此还需找到一种能使磁珠更集中，吸附核酸、洗涤和洗脱核酸过程更彻底完全，杜绝死角，且活塞和磁棒的上下运动更方便且能精准控制的核酸提取扩增部件。

实用新型内容

为解决上述问题，本实用新型提供了一种核酸提取与扩增装置，通过在通道转盘中心设置凹槽作为反应腔，通道转盘下方的中心旋转轴位置设置供磁棒运动的磁棒通道，从而使活塞、反应腔和磁棒分别独立，并由上至下依次排列；运行时，磁珠在圆柱形反应腔内进行磁珠提取，磁棒在反应腔下方吸附磁珠，使磁珠更加集中，吸附、洗涤和洗脱都更充分，杜绝了死角；由于磁棒与活塞分开，活塞驱动机构和磁棒驱动机构也完全分离，更能便捷且精准地控制活塞和磁棒的上下运行。采用该核酸提取与扩增装置进行核酸的提取和扩增，能进一步提高核酸检测的灵敏度和准确性，防止漏检和错检，满足临床所需。

一方面，本实用新型提供了一种核酸提取与扩增装置，所述装置包括核酸提取组件和核酸扩增组件；所述核酸提取组件用于提取样本中的核酸，其中含有活塞、反应腔和永磁铁，永磁铁与活塞分别位于反应腔的外侧的不同位置；核酸扩增组件用于扩增核酸提取组件提取的核酸。

本实用新型提供的核酸提取与扩增装置是一种用于核酸提取检测一体机内的一次性耗材（以下简称耗材），采用塑料等材质制备，用于帮助核酸提取检测一体机实现核酸的提取、纯化、扩增，主要通过驱动活塞进行上下的抽、吸运动，产生的抽、吸力来改变耗材中各区域的气压，控制耗材中流体的流动方向，并配合磁棒的上下运行来控制磁珠的位置，从而在耗材（主要是反应腔）内完成核酸的吸附、磁珠的洗涤、核酸的洗脱等工作。其中的磁棒，磁棒驱动装置和活塞驱动装置都是能够重复使用的，非一次性耗材。因此，要想提高核酸提取检测一体机的核酸检测灵敏度和准确性，耗材内的核酸提取、纯化工作务必要保证完成地充分彻底。

本研究小组前期设计完成的耗材中，反应腔、活塞和磁棒都是相互嵌套的结构，活塞为空心圆筒，位于反应腔中，中空容纳腔的外侧，反应腔为围绕中空容纳腔外围一周的非常狭窄的环形通道，磁棒位于中空容纳腔的中空圆筒中，通过活塞外表面向反应腔中的磁珠传递磁吸力。当磁棒下行吸引磁珠时，磁珠被磁吸后吸附在中空容纳腔表面，当磁棒上行未磁吸时，则磁珠分散在狭窄的环形通道内，不论何总情况磁珠都难以聚拢，存在死角问题，而且上下运动的活塞也会直接进入反应腔，接触到磁珠和样本，有可能会被活塞粘附带走部分磁珠和样本，因此在磁珠的吸附核酸、洗涤和洗脱核酸过程中都可能造成吸附、洗涤或洗脱不充分；另外，由于活塞为中空圆筒，磁棒位于活塞内部，而活塞和磁棒都是需要精密地上下运动的，这样的设计需要同时控制内部磁棒的上下运动和外部活塞的上下运动，给驱动活塞和磁棒运行的机构设计带来非常大的困难，难以实现两者的同时精密上下运动，容易出错，且容易存在误差。因此，这样的设计容易导致核酸提取检测一体机检测核酸结果的灵敏度下降，甚至导致漏检和错检的情况发生。

为了使磁珠在反应腔内能够更集中，核酸的吸附、洗涤和洗脱都更充分，且为了使活塞的上下运行和磁棒的上下运行能互不干扰，本实用新型对核酸提取与扩增装置的结构进行改进，使反应腔、活塞和磁棒都能分别独立设置，避免了相互嵌套带来的弊端，同时还能保证耗材结构依然紧凑，不影响外观尺寸，内部结构运行更加顺畅，且不影响核酸提取检测一体机的整体运行。

进一步地，所述反应腔为开口向上的槽体；活塞位于反应腔的正上方。

在一些方式中，所述反应腔为开口向上的圆柱形槽体。当然反应腔也可以是正方体、球体等任意形状。

反应腔的位置由原先的围绕活塞外围的狭窄的一圈环形通道，改进为位于活塞正下方的圆柱形开口向上的槽体，也就是说反应腔与活塞依然贯通，但活塞不能下行至反应腔底部，只能到达反应腔上方。

采用环形通道作为反应腔时，磁珠分布在狭窄的环形通道的各个角落，或是被活塞同心圆内的磁棒吸引而吸附于活塞通道外壁上，当活塞抽吸时，从其他腔室被吸入的流体（如洗涤仓的洗涤液、或洗脱仓的洗脱液），经微通道（只有一条微通道）被吸入反应腔后，很难保证均匀地冲洗到分散分别在各个角落的磁珠，容易出现死角，导致洗涤或冲洗不充分；甚至在吸附过程中，也同样会存在死角问题，导致吸附不充分；因此环形通道的反应腔，对于核酸提取并不友好，可能存在提取效率低，提取不充分的问题。

本实用新型将反应腔与活塞分离，独立成完整的反应腔体，磁珠能更均匀分散在反应腔内样本中，被磁棒吸引时也能迅速完整地汇聚于一处，杜绝了死角问题，有效提升了核酸的吸附、洗涤、洗脱各个过程的效率。

由于活塞不能进入反应腔，因此不会发生因活塞上下运动而可能粘附带走样本或磁珠的问题发生，进一步保证了核酸提取过程的精密性。

进一步地，所述活塞在活塞通道内上下位移，所述活塞通道与反应腔连通。

反应腔与活塞通道贯通，当活塞在活塞通道上下抽吸时，能对反应腔内流体产生抽、吸力，从而来改变耗材中各区域（包括反应腔和耗材内的其他腔室）的气压。

进一步地，所述永磁铁为竖直摆放的磁棒，位于反应腔的正下方。

原先磁棒位于中空容纳腔内，中空容纳腔位于反应腔中间，当磁棒下行进入反应腔内，则反应腔内的磁珠被磁吸力吸引而分散贴附在中空容纳腔的外壁，当活塞抽吸时，从其他腔室被吸入的流体，经微通道被吸入反应腔后，难以均匀地冲洗到分散贴附在中空容纳腔外壁的每颗磁珠，容易出现死角，而且活塞抽吸过程，活塞上也可能会粘附部分样本，都可能会引起误差。

而本实用新型中，活塞、反应腔、磁棒为由上至下依次独立地竖直排列，磁棒上行靠近反应腔时，磁吸力位于反应腔底部，能使磁珠聚集到反应腔底部，更加集中易于收集，减少误差；磁棒下行远离反应腔时，磁吸力消失，磁珠分散在圆柱形的反应腔内，能更完整充分地接触到样本，也能更充分地被洗涤和洗脱；从而使磁珠在反应腔内不存在死角，使磁珠对核酸的吸附、洗涤、洗脱都能更充分彻底，杜绝死角的影响，提升核酸提取效率，提升核酸检测灵敏度。

进一步地，所述核酸提取组件还包括通道转盘；所述反应腔位于通道转盘上；通道转盘内设有与反应腔连通的微通道。

进一步地，所述反应腔为设置于通道转盘中心位置的一个向上开口的槽体。

本实用新型提供的耗材的反应腔，实质上是在通道转盘的中心位置上设置的凹槽，该凹槽会随着通道转盘的转动而转动，但其位置始终处于通道转盘中心的转轴所在位置，该凹槽也始终处于活塞的正下方。

进一步地，所述活塞和活塞通道的下端尺寸缩小；当活塞下行到最低位置时，活塞被活塞通道阻挡而无法进入反应腔内部；活塞下底面与通道转盘中心位置的反应腔共同形成密封的腔体。

由于核酸提取所需的反应腔体积较小，因此反应腔的横截面直径较小。活塞的下端，也就是活塞头是倒圆锥（漏斗）的形状，其横截面逐渐缩小，同时活塞通道的下端也逐渐缩小，当活塞下行到最低位置时，活塞头被活塞通道阻挡而无法进入反应腔内部。

进一步地，所述通道转盘的下部设有十字交叉型的固定件，固定件的中心旋转轴为空心圆筒，该空心圆筒为供磁棒上下位移的磁棒通道；反应腔的下底面为磁棒通道的顶端。

通道转盘的下部设有十字交叉型的固定件，使通道转盘可固定在涡轮蜗杆传动机构上，通过涡轮蜗杆传动机构驱动通道转盘精密转动，从而保证通道转盘的微通道根据工作程序设置，在需要连通某些腔室的时候精准连通，在需要断开时准确断开。

固定件在涡轮蜗杆传动机构转动时，带动通道转盘转动的情况下，其中心的旋转轴位置虽然也在旋转，但是不会发生位移，而其他位置都会环绕旋转轴进行环形位移运动。本实用新型巧妙地运用旋转轴旋转但不位移的特点，将旋转轴改成空心圆筒作为磁棒通道，从而使磁棒可以在旋转轴空心圆筒内进行上下位移；此时需要注意的是，磁棒通道虽然在旋转，但磁棒不旋转，磁棒可以在旋转的磁棒通道内仅进行上下位移。

进一步地，所述活塞上端设有控制活塞在活塞通道内上下位移的活塞驱动机构。

进一步地，所述磁棒下端设有控制磁棒在磁棒通道内上下位移的磁棒驱动机构。

活塞需要通过上下行的抽、吸运动，产生的抽、吸力来改变耗材中各区域的气压，从而来控制耗材中流体的流动方向，活塞下行时，反应腔内气压变大，反应腔内流体通过微通道被压入其他腔室，活塞上行时，反应腔内气压变小，其他腔室内的流体通过微通道流入反应腔内；磁棒需要通过上下运行来控制磁珠的位置，磁棒上行靠近反应腔底面时，对反应腔内的磁珠产生磁引力，使磁珠在反应腔底面聚集，磁棒下行远离反应腔底面时，对反应腔内的磁珠的磁吸力小时，磁珠分散在反应腔内。

磁棒在核酸提取检测一体机中的位置是固定的，磁棒的下端也固定有磁棒驱动机构，通过电机驱动磁棒上下运动。而活塞属于耗材的一部分，需要经常更换，因此活塞驱动机构的设计更复杂，在驱动活塞上下运动前，首先需要能与活塞自动结合，以及完成活塞上下运动后，还需要与活塞自动分离。

针对CN202111293592.7公开的核酸提取检测一体机，其活塞运动组件的设计非常复杂，需要先设置特定结构的活塞杆来结合空心圆筒活塞，结合牢固后再进行上下抽吸运动，同时还需要给其中的磁棒留出适当的空间，不能阻碍磁棒的上下运动，并且活塞杆与空心圆筒活塞组合后难以分离，还需要复杂的分离机构来促使空心圆筒活塞与活塞杆顺利分离，难以精准控制，容易出现活塞组合失败，或是组合后难以分离的情况，使核酸检测过程出现卡顿的情况。

本实用新型提供的核酸提取检测一体机中，活塞不再是空心圆筒型，磁棒也已从活塞中移出，置于活塞和反应腔下方，对活塞驱动机构的设计也带来了很大的好处。耗材中的活塞无需再采用空心圆筒形状，而可以直接采用实心的活塞，并在活塞顶部设置活塞盖，针对该带有活塞盖的实心活塞重新设计活塞驱动机构，使其能更简单顺畅地驱动活塞完成抽、吸运动，完成核酸的提取、纯化。

在一些方式中，本实用新型提供的活塞驱动机构包括上下运动模块和左右运动模块；所述上下运动模块用于驱动活塞上下位移；左右运动模块用于实现活塞与活塞驱动机构的结合或分离；上下运动模块和左右运动模块相互嵌套组合成一体。

当耗材放入核酸提取检测一体机后，主要需要进行如下的步骤来完成耗材中活塞的抽吸运动：1、抓住活塞；2、使活塞上下运动；3、放开活塞。也就是相当于：1、活塞驱动机构结合活塞；2、活塞驱动机构带动活塞上下运动；3、活塞驱动机构与活塞分离。

本实用新型提供的活塞驱动机构分别通过左右运动模块来实现活塞驱动机构与活塞的结合与分离，上下运动模块来实现活塞的上下运动，从而更加快速便捷地全自动完成这一整套工序。

活塞驱动机构中的上下运动模块能够驱动活塞的上下运动，从而控制活塞在耗材内的抽吸动作。活塞驱动机构中的左右运动模块能够左右位移，从而实现驱动机构与活塞的结合与分离。核酸提取检测一体机工作过程中，需要先将耗材放入核酸提取检测一体机内的特定位置，此时活塞与活塞驱动机构处于分离状态，然后启动活塞驱动机构，使活塞驱动机构中的左右运动模块进行向左或右位移，当位移到合适位置时，活塞驱动机构与活塞结合，从而可以开展下一步的活塞上下抽吸运动；完成活塞上下抽吸运动后，左右运动模块进行向反方向的右或左位移，使活塞驱动机构与活塞分离。

在一些方式中，所述左右运动模块包括曲杆结构和滑块结构；曲杆结构位于滑块结构上方；通过曲杆结构的转动使滑块结构产生左右位移，从而驱动活塞与驱动机构的结合或分离。

在一些方式中，所述曲杆结构包括固定轴和摇柄，摇柄的一端与固定轴相连，摇柄可围绕固定轴作圆周运动。

左右运动模块主要是通过曲杆滑块结构的原理来实现左右位移，通过电机使曲杆结构中的摇柄做圆周运动，带动滑块结构进行左右位移。

在一些方式中，所述滑块结构设有向上开口的滑轨；摇柄的另一端设有连杆；在摇柄进行圆周运动的过程中，当连杆插入滑轨内时，摇柄的转动通过连杆带动滑轨运动，驱动滑块结构产生左右位移。

在一些方式中，滑块结构设有向上开口的滑轨，当摇柄围绕固定轴作顺时针圆周运动时，转到下半圆的过程中，摇柄中的连杆会滑进滑轨中，然后在继续顺时针圆周运动过程中，摇柄中的连杆会继续向下，同时向左运动；向下运动过程中，连杆也沿着滑轨向下运动，向左运动过程中，连杆带动滑块结构向左移动，当滑块结构左移至特定位置时，滑块结构与活塞顺利结合。

同理，当摇柄围绕固定轴作逆时针圆周运动时，转到下半圆的过程中，摇柄中的连杆会滑进滑轨中，然后在继续顺时针圆周运动过程中，摇柄中的连杆会继续向下，同时向右运动；向下运动过程中，连杆也沿着滑轨向下运动，向右运动过程中，连杆带动滑块结构向右移动，当滑块结构右移至特定位置时，滑块结构与活塞顺利分离。

因此，只需要控制摇柄先围绕固定轴作下半圆的顺时针圆周运动，就能使滑块结构与活塞顺利结合，可以开始活塞的抽吸运动，抽吸运动完成后，只需要控制摇柄围绕固定轴作下半圆的逆时针圆周运动，就能使滑块结构与活塞顺利分离。

在一些方式中，摇柄仅需在下半圆绕四分之一圆周的顺时针或逆时针转动，即可实现滑块结构的左右位移，实现滑块结构与活塞的结合与分离。

在一些方式中，所述曲杆结构设有支架，通过支架使曲杆结构固定在上下运动模块上方。

在一些方式中，所述支架由水平和竖直的两块板构成，水平板固定在上下运动模块上，竖直板的下端固定在滑块结构上，上端用于固定曲杆结构的固定轴。

在一些方式中，所述滑块结构的下底面设有开口的弧形缺口；所述活塞包括顶盖和活塞杆，顶盖的直径大于活塞杆的横截面直径；当滑块结构向活塞靠近时，弧形缺口的开口部位套住活塞杆，从而使活塞与驱动机构结合，跟随上下运动模块一起上下运动。

在一些方式中，顶盖的横截面直径明显大于活塞杆，且顶盖的外形类似于圆饼结构。由于耗材在核酸提取检测一体机中的位置是固定的，从而耗材中的活塞位置也是固定的，只能上下抽吸运动，不能左右移动；因此当滑块结构向左移动，使下底面中的弧形缺口套住活塞杆后，只要滑块结构不再向右回退，活塞就一直与滑块结构结合在一起不会分开，此时只需上下运动模块进行上下运动，就能带动活塞进行抽吸运动；当抽吸运动完成后，滑块结构再进行向右运动，活塞就能与滑块结构分离。

在一些方式中，左右运动模块通过滑块结构与上下运动模块嵌合成一体，并可相对于上下运动模块进行左右位移。

上下运动模块只能进行上下运动，不能左右运动；左右运动模块虽然与上下运动模块嵌合成一体，但其可以相对于上下运动模块进行左右运动，也就是说左右运动模块可以相对于上下运动模块进行左右滑动。

在一些方式中，所述滑块结构上设有两条凸块，分别为第一凸块和第二凸块；上下运动模块上设有两条凹槽，分别为第一凹槽和第二凹槽；当上下运动模块和左右运动模块相互嵌套组合成一体时，第一凸块和第二凸块分别嵌入第一凹槽和第二凹槽。

在一些方式中，所述第一凸块、第二凸块、第一凹槽和第二凹槽都为与水平方向1~10度夹角倾斜设置；当左右运动模块进行左右位移时，第一凸块和第二凸块分别在第一凹槽和第二凹槽内左右滑动。

上下运动模块包括运动柄和运动主体，第一凹槽和第二凹槽设置于运动主体上，滑块结构的第一凸块和第二凸块可以从主动主体的一侧，分别插入第一凹槽和第二凹槽内，滑块结构可以沿着第一凹槽和第二凹槽进行左右平移，也就是左右运动模块相对于上下运动模块进行左右平移。

第一凸块、第二凸块、第一凹槽和第二凹槽都为与水平方向1~10度夹角倾斜设置，这是因为，如果完全水平，活塞驱动机构与活塞的组合和分离过程中是难以完全贴合的，而采用一定的倾斜角度设置，能使活塞驱动机构与活塞能更容易实现组合和分离，更能无缝贴合。当然切斜角度不能过大，稍稍倾斜即可，需要控制在1~10度夹角，优选2度夹角。

因此左右运动模块只能相对于上下运动模块在第一凹槽和第二凹槽内进行左右移动，在摇柄的转动通过连杆带动滑轨运动的过程中，不可能出现相对于上下运动模块出现脱离凹槽的更大程度倾斜等情况。

在一些方式中，所述上下运动模块侧壁上设有限位机构，左右运动模块侧壁上设有限位轨道，限位机构在限位轨道内左右移动，用于限制左右运动模块的左右位移。

限位机构只能在限位轨道内左右移动，限制了左右运动模块的左右位移最大距离。同时，当摇柄先围绕固定轴作下半圆的顺时针圆周运动后，左右运动模块左移至最左端，此时限位机构位于限位轨道的最右端，滑块结构与活塞顺利结合；当摇柄围绕固定轴作下半圆的逆时针圆周运动后，左右运动模块右移至最右端，此时限位机构位于限位轨道的最左端，滑块结构与活塞顺利分离。

进一步地，所述核酸提取组件还包括裂解仓、洗涤仓和洗脱仓，所述裂解仓用于存放样品、裂解液、磁珠及裂解后产生的废液；洗涤仓用于存放洗涤液及洗涤后产生的废液，洗涤仓的数量为一个或一个以上；洗脱仓用于存放洗脱液；裂解仓、洗涤仓、洗脱仓底部都设有通孔；通过旋转通道转盘，可使微通道选择性地与裂解仓、洗涤仓或洗脱仓的底部通孔连通，从而使反应腔选择性地与裂解仓、洗涤仓或洗脱仓连通。

本实用新型所述的流通是指流体连通，流体能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耗材中的其他腔室进入反应腔，也可以从反应腔进入其他腔室，流体能够在不同腔体间进行反复切换。

这里所称的“选择性地”是指当反应腔与裂解仓流体连通的时候，洗涤仓、洗脱仓与反应腔之间不进行流体连通；当洗涤仓与反应腔之间进行流体连通的时候，反应腔与裂解仓、洗脱仓之间不进行流体连通；当洗脱仓与反应腔之间进行流体连通的时候，反应腔与裂解仓、洗涤仓之间不进行流体连通；即反应腔在适当的时候选择性地与耗材中的其他腔室流体连通。

进一步地，所述核酸扩增组件包括PCR管和PCR管通道，PCR管与核酸提取与扩增装置的下底面为可拆卸式连接，并且连接后能实现密封连接；当核酸提取完成后，通过旋转通道转盘，使微通道选择性地与PCR管通道连通，从而使反应腔选择性地与PCR管连通。

在一些方式中，本实用新型提供的核酸扩增组件中的PCR管为可拆卸式的结构，也就是耗材的其他部分为一体成型制备，并在PCR管的位置预留连接口；PCR管为另外单独制备，同时PCR管内预先放置核酸扩增反应所需试剂，并盖上盖子密封保存；当需要核酸检测时，则把PCR管的盖子打开，然后将PCR管接入耗材的预留连接口上，实现密封连接。

原先的耗材中，PCR管是直接与耗材一起一体成型，但这样制备的PCR管会存在管壁偏厚的问题，在核酸等温扩增过程中升温过程较慢，拉长了核酸检测所需的时间，本实用新型采用预先制备管壁更薄的PCR管，使用时再将PCR管连接到耗材上，这样可以很好地解决升温慢的问题，从而大幅提升检测效率。另外单独制备的PCR管可以预先存放反应试剂，也更有利于保存和运输。

本实用新型提供的耗材（核酸提取与扩增装置）具有以下有益效果：

（1）巧妙地运用旋转轴旋转但不位移的特点，将通道转盘的上方中心旋转轴位置设置凹槽作为反应腔，通道转盘的下方中心旋转轴位置设置供磁棒运动的磁棒通道，从而使活塞、反应腔和磁棒分别独立，并由上至下依次排列，但外形尺寸不变，结构依然紧凑；

（2）由于活塞、反应腔和磁棒独立，磁珠可以在更宽敞的圆柱形反应腔内进行磁珠提取，而不是狭窄的环形反应腔，磁珠能更均匀分散在反应腔内样本中，被磁棒吸引时也能迅速完整地汇聚于一处，解决了死角问题，有效提升了核酸的吸附、洗涤、洗脱各个过程的效率；

（3）磁棒直接从反应腔下方吸附磁珠，磁棒上行靠近反应腔时，磁吸力位于反应腔底部，能使磁珠迅速聚集到反应腔底部，使磁珠更加集中，吸附、洗涤和洗脱都更充分，进一步杜绝了死角，提高核酸提取效率；

（4）活塞抽吸过程中不能进入反应腔，不能直接接触到样本和磁珠，也不会出现样本被活塞粘附的问题，减少了误差；

（5）改进了活塞的结构，并改进了活塞驱动机构的结构，通过设置相互嵌合的上下运动模块和左右运动模块，顺利实现活塞的自动结合、上下抽吸运动和自动分离，提升了自动化水平，使核酸提取纯化过程更加简单便捷、通畅；

（6）提高核酸提取纯化的效率，保证核酸检测的灵敏度和准确性。

（7）耗材中的PCR管为可拆卸结构，使PCR管可以单独制备，管壁更薄，等温扩增时升温快，大幅提升检测效率，PCR管可以预先存放反应试剂，也更有利于保存和运输。

附图说明

图1为实施例1中的核酸提取检测一体机的整体结构示意图；

图2为实施例1中的耗材的结构示意图；

图3为实施例1中的耗材由下向上观察的结构示意图；

图4为实施例1中的耗材的爆炸图；

图5为实施例1中的耗材的剖面图；

图6为实施例1中的耗材中的活塞、通道转盘和磁棒的结构示意图；

图7为实施例1中的耗材中的活塞、通道转盘和磁棒的爆炸图；

图8为实施例1中的通道转盘的结构示意图；

图9为实施例1中的通道转盘由下向上观察的结构示意图；

图10为实施例1中的通道转盘和磁棒的剖面图；

图11为实施例1中的核酸提取检测一体机中的活塞驱动机构、耗材、涡轮蜗杆传动机构和磁棒驱动机构的结构示意图；

图12为实施例1中的活塞驱动机构及耗材的结构示意图；

图13为实施例1中的活塞驱动机构及活塞的结构示意图，其中（1）和（2）不同观察角度下的结构示意图；

图14为实施例1中的活塞驱动机构的结构示意图；

图15为实施例1中的活塞驱动机构的爆炸图；

图16为实施例1中的上下运动模块的结构示意图；

图17为实施例1中的左右运动模块的结构示意图；

图18为实施例1中的活塞与活塞驱动机构组合与分离状态变化图。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的优选实施例作进一步详细描述，需要指出的是，以下实施例旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用，本实用新型的实施例中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均能够以任何方式组合。

本实施例提供的核酸提取与扩增装置如图1~18所示，其中图1为核酸提取检测一体机的整体结构示意图；图2为耗材的结构示意图；图3为耗材由下向上观察的结构示意图；图4为耗材的爆炸图；图5为耗材的剖面图；图6为耗材中的活塞、通道转盘和磁棒的结构示意图；图7为耗材中的活塞、通道转盘和磁棒的爆炸图；图8为通道转盘的结构示意图；图9为通道转盘由下向上观察的结构示意图；图10为通道转盘和磁棒的剖面图；图11为核酸提取检测一体机中的活塞驱动机构、耗材、涡轮蜗杆传动机构和磁棒驱动机构的结构示意图；图12为活塞驱动机构及耗材的结构示意图；图13为活塞驱动机构及活塞的结构示意图，其中（1）和（2）不同观察角度下的结构示意图；图14为活塞驱动机构的结构示意图；图15为活塞驱动机构的爆炸图；图16为上下运动模块的结构示意图；图17为左右运动模块的结构示意图；图18为活塞与活塞驱动机构组合与分离状态变化图。

由图1可见，本实施例提供的核酸提取与扩增装置是一种用于核酸提取检测一体机1内的一次性耗材2（以下简称耗材2），采用塑料等材质制备，用于帮助核酸提取检测一体机1实现核酸的提取、纯化、扩增。耗材2主要包括核酸提取组件6和核酸扩增组件7（图2~3）；所述核酸提取组件6用于提取样本中的核酸，其中含有活塞4、反应腔5和永磁铁，本实施例中的永磁铁为磁棒3，活塞4、反应腔5和磁棒3由上至下依次排列。核酸扩增组件7用于扩增核酸提取组件6提取的核酸。

如图11，核酸提取检测一体机1中设有活塞驱动机构8和磁棒驱动机构9，活塞驱动机构8用于控制耗材2中的活塞4在活塞通道10内上下位移，磁棒驱动机构9用于控制磁棒3在磁棒通道19内上下位移。核酸提取检测一体机1主要通过活塞驱动机构8驱动耗材2中的活塞4进行上下的抽、吸运动，产生的抽、吸力来改变耗材2中各区域的气压，控制耗材2中流体的流动方向，并配合磁棒驱动机构9驱动磁棒3的上下运行来控制磁珠的位置，从而在耗材2（主要是反应腔5）内完成核酸的吸附、磁珠的洗涤、核酸的洗脱等工作。磁棒3、磁棒驱动机构9和活塞驱动机构8都是能够重复使用的，非一次性耗材。因此，要想提高核酸提取检测一体机1的核酸检测灵敏度和准确性，耗材2内的核酸提取、纯化工作务必要保证完成地充分彻底。

为了使磁珠在反应腔5内能够更集中，核酸的吸附、洗涤和洗脱都更充分，且为了使活塞4的上下运行和磁棒3的上下运行能互不干扰，本实施例对耗材2的结构进行改进，使反应腔5、活塞4和磁棒3都能分别独立设置，避免了相互嵌套带来的弊端，同时还能保证耗材2结构依然紧凑，不影响外观尺寸，内部结构运行更加顺畅，且不影响核酸提取检测一体机1的整体运行。

如图8，反应腔5为开口向上的圆柱形槽体；活塞4位于反应腔5的正上方（图7）。反应腔5的位置由原先的围绕活塞4外围的狭窄的一圈环形通道，改进为位于活塞4正下方的圆柱形开口向上的槽体，也就是说反应腔5与活塞4依然贯通，但活塞4不能下行至反应腔5底部，只能到达反应腔5上方。将反应腔5与活塞4分离，独立成完整的反应腔5，磁珠能更均匀分散在反应腔5内样本中，被磁棒3吸引时也能迅速完整地汇聚于一处，杜绝了死角问题，有效提升了核酸的吸附、洗涤、洗脱各个过程的效率。

由于活塞4不能进入反应腔5，因此不会发生因活塞4上下运动而可能粘附带走样本或磁珠的问题发生，进一步保证了核酸提取过程的精密性。活塞4在活塞通道10内上下位移，活塞通道10与反应腔5连通，当活塞4在活塞通道10上下抽吸时，能对反应腔5内流体产生抽、吸力，从而来改变耗材2中各区域（包括反应腔5和耗材2内的其他腔室）的气压。

磁棒3位于反应腔5的正下方，从而使活塞4、反应腔5、磁棒3为由上至下依次独立地竖直排列，磁棒3上行靠近反应腔5时，磁吸力位于反应腔底部11，能使磁珠聚集到反应腔底部11，更加集中易于收集，减少误差；磁棒3下行远离反应腔5时，磁吸力消失，磁珠分散在圆柱形的反应腔5内，能更完整充分地接触到样本，也能更充分地被洗涤和洗脱；从而使磁珠在反应腔5内不存在死角，使磁珠对核酸的吸附、洗涤、洗脱都能更充分彻底，杜绝死角的影响，提升核酸提取效率，提升核酸检测灵敏度。

如图5~11，核酸提取组件6还包括通道转盘12；反应腔5位于通道转盘12上；通道转盘12内设有与反应腔5连通的微通道13。反应腔5为设置于通道转盘12中心位置的一个向上开口的槽体；活塞4和活塞通道10的下端14尺寸缩小；当活塞4下行到最低位置时，活塞4被活塞通道10阻挡而无法进入反应腔5内部；活塞下底面15与通道转盘12中心位置的反应腔5共同形成密封的腔体。耗材2的反应腔5，实质上是在通道转盘12的中心位置上设置的凹槽，该凹槽会随着通道转盘12的转动而转动，但其位置始终处于通道转盘12中心的转轴所在位置，该凹槽也始终处于活塞4的正下方。由于核酸提取所需的反应腔5体积较小，因此反应腔5的横截面直径较小。活塞4的下端，也就是活塞头16是倒圆锥（漏斗）的形状，其横截面逐渐缩小，同时活塞通道10的下端17也逐渐缩小，当活塞4下行到最低位置时，活塞头16被活塞通道10阻挡而无法进入反应腔5内部。

如图9，通道转盘12的下部设有十字交叉型的固定件18，固定件18的中心旋转轴为空心圆筒，该空心圆筒为供磁棒3上下位移的磁棒通道19；反应腔5的下底面20为磁棒通道19的顶端。固定件18使通道转盘12可固定在核酸提取检测一体机1的涡轮蜗杆传动机构21上，通过涡轮蜗杆传动机构21驱动通道转盘12精密转动，从而保证通道转盘12的微通道13根据工作程序设置，在需要连通某些腔室的时候精准连通，在需要断开时准确断开。固定件18在涡轮蜗杆传动机构21转动时，带动通道转盘12转动的情况下，其中心的旋转轴位置虽然也在旋转，但是不会发生位移，而其他位置都会环绕旋转轴进行环形位移运动。本实施例正是运用旋转轴旋转但不位移的特点，将旋转轴改成空心圆筒作为磁棒通道19，从而使磁棒3可以在旋转轴空心圆筒内进行上下位移；此时需要注意的是，磁棒通道19虽然在旋转，但磁棒3不旋转，磁棒3可以在旋转的磁棒通道19内仅进行上下位移。

活塞4需要通过上下行的抽、吸运动，产生的抽、吸力来改变耗材2中各区域的气压，从而来控制耗材2中流体的流动方向，活塞4下行时，反应腔5内气压变大，反应腔5内流体通过微通道13被压入其他腔室，活塞4上行时，反应腔5内气压变小，其他腔室内的流体通过微通道13流入反应腔5内；磁棒3需要通过上下运行来控制磁珠的位置，磁棒3上行靠近反应腔5的下底面20时，对反应腔5内的磁珠产生磁引力，使磁珠在反应腔5的下底面20附近聚集，磁棒3下行远离反应腔5的下底面20时，对反应腔5内的磁珠的磁吸力小时，磁珠分散在反应腔5内。因此核酸提取检测一体机1必须通过设置活塞驱动机构8和磁棒驱动机构9来分别控制活塞4和磁棒3的上下运动。磁棒3在核酸提取检测一体机1中的位置是固定的，磁棒3的下端也固定有磁棒驱动机构9，通过电机驱动磁棒驱动机构9上下运动，从而带动磁棒3上下运动。而活塞4属于耗材2的一部分，需要经常更换，因此活塞驱动机构8的设计更复杂，在驱动活塞4上下运动前，首先需要能与活塞4自动结合，以及完成活塞4上下运动后，还需要与活塞4自动分离。

本实施例提供的核酸提取检测一体机1中，活塞4不再是空心圆筒型，磁棒3也已从活塞4中移出，置于活塞4和反应腔5下方，对活塞驱动机构8的设计也带来了很大的好处。耗材2中的活塞4无需再采用空心圆筒形状，而可以直接采用实心的活塞4，并在活塞4顶部设置活塞盖22，活塞盖22下方为活塞杆23。针对该带有活塞盖22的实心活塞4重新设计活塞驱动机构8，使其能更简单顺畅地驱动活塞4完成抽、吸运动，完成核酸的提取、纯化。活塞驱动机构8安装于核酸提取检测一体机1的面板24上，当耗材2放入核酸提取检测一体机1内时，活塞驱动机构8位于耗材2上方。

如图12~14，活塞驱动机构8包括上下运动模块25和左右运动模块26，上下运动模块25用于驱动活塞4上下位移，从而控制活塞4在耗材2内的抽吸动作；左右运动模块26能够相对于上下运动模块25进行左右位移，用于实现活塞4与活塞驱动机构8的结合或分离；上下运动模块25和左右运动模块26相互嵌套组合成一体。

在核酸提取检测一体机1工作过程中，需要先将耗材2放入核酸提取检测一体机1的槽体51，此时活塞4与活塞驱动机构8处于分离状态，然后启动活塞驱动机构8，使活塞驱动机构8中的左右运动模块26进行向左或右位移，当位移到合适位置时，活塞驱动机构8与活塞4结合，从而可以开展下一步的活塞4上下抽吸运动；完成活塞4上下抽吸运动后，左右运动模块26进行向反方向的右或左位移，使活塞驱动机构8与活塞4分离。

如图14，左右运动模块26包括曲杆结构27和滑块结构28；曲杆结构27位于滑块结构28上方；通过曲杆结构27的转动使滑块结构28产生左右位移，从而驱动活塞4与活塞驱动机构8的结合或分离。曲杆结构27包括固定轴29和摇柄30，摇柄30的一端与固定轴29相连，摇柄30可围绕固定轴29作圆周运动，固定轴29的转动由直流电机63驱动。左右运动模块26主要是通过曲杆滑块结构的原理来实现左右位移，通过电机使曲杆结构27中的摇柄30做圆周运动，带动滑块结构28进行左右位移。

滑块结构28设有向上开口的滑轨31；摇柄30的另一端设有连杆32；在摇柄30进行圆周运动的过程中，当连杆32插入滑轨31内时，摇柄30的转动通过连杆32带动滑轨31运动，驱动滑块结构28产生左右位移。当摇柄30围绕固定轴29作顺时针圆周运动时，转到下半圆的过程中，摇柄30中的连杆32会滑进滑轨31中，然后在继续顺时针圆周运动过程中，摇柄30中的连杆32会继续向下，同时向左运动；向下运动过程中，连杆32也沿着滑轨31向下运动，向左运动过程中，连杆32带动滑块结构28向左移动，当滑块结构28左移至特定位置时，滑块结构28与活塞4顺利结合。同理，当摇柄30围绕固定轴29作逆时针圆周运动时，转到下半圆的过程中，摇柄30中的连杆32会滑进滑轨31中，然后在继续顺时针圆周运动过程中，摇柄30中的连杆32会继续向下，同时向右运动；向下运动过程中，连杆32也沿着滑轨31向下运动，向右运动过程中，连杆32带动滑块结构28向右移动，当滑块结构28右移至特定位置时，滑块结构28与活塞4顺利分离。因此，只需要控制摇柄30先围绕固定轴29作下半圆的顺时针圆周运动（本实施例中仅需下半圆的1/4圆周），就能使滑块结构28与活塞4顺利结合，可以开始活塞4的抽吸运动，抽吸运动完成后，只需要控制摇柄30围绕固定轴29作下半圆的逆时针圆周运动（本实施例中仅需下半圆的1/4圆周），就能使滑块结构28与活塞4顺利分离。

如图14和15，曲杆结构27设有支架33，与支架33直接接触的是包裹在固定轴29外的直流电机63，通过支架33使曲杆结构27固定在上下运动模块25上方。支架33由水平板34和竖直板35的两块板构成，水平板34固定在上下运动模块25上，竖直板35的下端36固定在滑块结构28上，上端37用于固定曲杆结构27的固定轴29。

如图15，滑块结构28的下底面38设有开口的弧形缺口39；如图13，活塞4包括活塞盖22和活塞杆23，活塞盖22的直径大于活塞杆23的横截面直径；当滑块结构28向活塞4靠近时，弧形缺口39套住活塞杆23，从而使活塞4与活塞驱动机构8结合，跟随上下运动模块25一起上下运动。活塞盖22的横截面直径明显大于活塞杆23，且活塞盖22的外形类似于圆饼结构。由于耗材2在核酸提取检测一体机1中的位置是固定的，从而耗材2中的活塞4位置也是固定的，只能上下抽吸运动，不能左右移动；因此当滑块结构28向左移动，使下底面38中的弧形缺口39套住活塞23后，只要滑块结构28不再向右回退，活塞4就一直与滑块结构28结合在一起不会分开，此时只需上下运动模块25进行上下运动，就能带动活塞4进行抽吸运动；当抽吸运动完成后，滑块结构28再进行向右运动，活塞4就能与滑块结构28分离。

如图14，左右运动模块26通过滑块结构28与上下运动模块25嵌合成一体，并可相对于上下运动模块25进行左右位移。上下运动模块25只能进行上下运动，不能左右运动；左右运动模块26虽然与上下运动模块25嵌合成一体，但其可以相对于上下运动模块25进行左右运动，也就是说左右运动模块26可以相对于上下运动模块25进行左右滑动。滑块结构28上设有两条凸块40，分别为第一凸块401和第二凸块402；上下运动模块25上设有两条凹槽41，分别为第一凹槽411和第二凹槽412；当上下运动模块25和左右运动模块26相互嵌套组合成一体时，第一凸块401和第二凸块402分别嵌入第一凹槽411和第二凹槽412内。第一凸块401、第二凸块402、第一凹槽411和第二凹槽412都为与水平方向1~10度夹角倾斜设置，采用一定的倾斜角度设置，能使活塞驱动机构8与活塞4能更容易实现组合和分离，更能无缝贴合。当然切斜角度不能过大，稍稍倾斜即可，需要控制在1~10度夹角，优选2度夹角。当左右运动模块25进行左右位移时，第一凸块401和第二凸块402分别在第一凹槽411和第二凹槽412内左右滑动。

如图16，上下运动模块25包括运动柄42和运动主体43，第一凹槽411和第二凹槽412设置于运动主体43上，滑块结构28的第一凸块401和第二凸块402可以从运动主体43的一侧，分别插入第一凹槽411和第二凹槽412内，滑块结构28可以沿着第一凹槽411和第二凹槽412进行左右移动，也就是左右运动模块26相对于上下运动模块25进行左右移动。由于第一凸块401、第二凸块402、第一凹槽411和第二凹槽412都为水平方向2度夹角倾斜设置；当左右运动模块进行左右位移时，第一凸块401和第二凸块402分别在第一凹槽411和第二凹槽412内左右滑动。当左右运动模块26进行左右位移时，第一凸块401和第二凸块402分别在第一凹槽411和第二凹槽412内左右滑动。

优选的，上下运动模块25的侧壁44上设有限位机构45，左右运动模块25的侧壁46上设有限位轨道47，限位机构45在限位轨道47内左右移动，用于限制左右运动模块26的左右位移。本实施例中，限位机构45为螺丝，可固定在侧壁44的螺丝孔48上。

限位机构45只能在限位轨道47内左右移动，限制了左右运动模块26的左右位移最大距离。同时，当摇柄30先围绕固定轴29作下半圆的顺时针圆周运动后，左右运动模块26左移至最左端，此时限位机构45位于限位轨道47的最右端49，滑块结构28与活塞4顺利结合；当摇柄30围绕固定轴29作下半圆的逆时针圆周运动后，左右运动模块26右移至最右端，此时限位机构45位于限位轨道47的最左端50，滑块结构28与活塞4顺利分离。

如图18所示，本实施例提供的核酸提取检测一体机1中的活塞4与活塞驱动机构8的状态共分为四种状态，在第一状态为初始状态，一次性的耗材2放入核酸提取检测一体机1中对应的槽体51内，此时活塞驱动机构8距离活塞4较远；第二状态为准备状态，活塞驱动机构8下行，靠近活塞4；第三状态为工作状态，顺时针转动摇柄30，使活塞驱动机构8向左移动，与活塞4结合，进入工作状态，进行活塞4的上下抽吸运动；第四状态为回复状态，逆时针转动摇柄30，使活塞驱动机构8向右移动，与活塞4分离；完成第四状态后，活塞驱动机构8上移，远离活塞4，回复初始状态，从而方便取出耗材2。

如图2，核酸提取组件6还包括裂解仓54、洗涤仓52和洗脱仓53，裂解仓54用于存放样品、裂解液、磁珠及裂解后产生的废液；洗涤仓52用于存放洗涤液及洗涤后产生的废液，洗涤仓52的数量为一个或一个以上；洗脱仓53用于存放洗脱液；裂解仓54、洗涤仓52、洗脱仓53底部都设有通孔；通过旋转通道转盘12，可使微通道13选择性地与裂解仓54、洗涤仓52或洗脱仓53的底部通孔连通，从而使反应腔5选择性地与裂解仓54、洗涤仓52或洗脱仓53连通。本实施例所述的流通是指流体连通，流体能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。在本实施例中具体是指流体能够从耗材2中的其他腔室进入反应腔5，也可以从反应腔5进入其他腔室，流体能够在不同腔体间进行反复切换。这里所称的“选择性地”是指当反应腔5与裂解仓54流体连通的时候，洗涤仓52、洗脱仓53与反应腔5之间不进行流体连通；当洗涤仓52与反应腔5之间进行流体连通的时候，反应腔5与裂解仓54、洗脱仓53之间不进行流体连通；当洗脱仓53与反应腔5之间进行流体连通的时候，反应腔5与裂解仓54、洗涤仓52之间不进行流体连通；即反应腔5在适当的时候选择性地与耗材2中的其他腔室流体连通。

如图4，核酸扩增组件7包括PCR管55和PCR管通道56，PCR管55与耗材2的下底面61为可拆卸式连接，并且连接后能实现密封连接；当核酸提取完成后，通过旋转通道转盘12，使微通道13选择性地与PCR管通道56连通，从而使反应腔5选择性地与PCR管55连通。本实施例提供的核酸扩增组件7中的PCR管55为可拆卸式的结构，也就是耗材2的其他部分为一体成型制备，并在PCR管55的位置预留连接口57；PCR管55为另外单独制备，同时PCR管55内预先放置核酸扩增反应所需试剂，并盖上盖子58密封保存；当需要核酸检测时，则把然后将PCR管55的盖子58打开，接入耗材2的预留连接口57上，预留连接口57上还设有密封圈62，帮助实现密封连接。本实施例采用预先制备管壁更薄的PCR管55，使用时再将PCR管55连接到耗材2上，这样可以很好地解决升温慢的问题，从而大幅提升检测效率。另外单独制备的PCR管55可以预先存放反应试剂，也更有利于保存和运输。本实施例中，耗材2还包括上盖59，下盖60，以及下底面61。

本实施例按照实施例1制备核酸提取检测一体机1，并同时在核酸提取检测一体机1内设置控制PCR管55温度的温控模块，和检测PCR管55中的核酸含量的荧光检测模块。

本实施例采用实施例1提供的核酸提取扩增部件-耗材2进行核酸提取与扩增，包括如下步骤：

1、将预先放置核酸扩增反应所需试剂的PCR管55的盖子58打开，接入耗材2的预留连接口57上，实现密封连接；

2、将采集的样本加到裂解仓54，此时裂解仓54内有混合的液体：裂解液+样本+磁珠；

3、活塞4向上运动，将混合的液体抽到反应腔5之中；

4、活塞4下压将混合液体压回裂解仓54，实现液体的一次捶打；

5、重复对液体进行捶打动作，直到规定的次数；

6、磁棒3向上运动，混合液体内的核酸被磁珠吸附，磁珠在磁棒3磁力作用下吸附聚集在反应腔5的底部11；

7、活塞4向下，将混合液体压回裂解仓54，磁珠此时依然被吸附在反应腔5内；

8、通道转盘12转动一定角度（本实施中为顺时针水平旋转50度），使微通道13连通洗涤仓52和反应腔5；

9、重复2-6动作，对磁珠和核酸进行洗涤；

10、通道转盘12转动一定角度（本实施中为顺时针水平旋转50度），使微通道13连通洗脱仓53和反应腔5；

11、重复2-6动作，对磁珠和核酸进行洗脱；

12、通道转盘12转动一定角度（本实施中为顺时针水平旋转120度），使微通道13连通PCR管55和反应腔5；

13、活塞4向下运动，将核酸混合溶液挤入PCR管55中；

14、后续开始通过核酸提取检测一体机中的温控模块加热PCR管55，核酸扩增完成后采集荧光分析。

本实施例采用实施例2提供的核酸提取检测一体机进行核酸的提取、扩增、检测，包括如下步骤：

1）将带有PCR管55，并已加入待测样本的耗材2装入核酸提取检测一体机1的槽体51内；

2）活塞驱动机构8下行，并左移，与耗材2中的活塞4结合；

5）耗材2中，活塞4上下往复运动进行核酸的提取和扩增，具体过程按照实施例3提供的步骤进行；

6）通过核酸提取检测一体机1的荧光检测模块采集荧光并分析得出结果；

7）活塞驱动机构8右移，与耗材2中的活塞4分离，上行，取出耗材2，工作完成。

本实施例按照CN202111293592.7提供的方法制备核酸提取检测一体机，其与实施例3提供的核酸提取检测一体机的区别在于，核酸提取与扩增装置（耗材）的结构不同，本实施例中的耗材中，反应腔、活塞和磁棒都是相互嵌套的结构，活塞为空心圆筒，位于反应腔中，中空容纳腔的外侧，反应腔为围绕中空容纳腔外围一周的非常狭窄的环形通道，磁棒位于中空容纳腔的中空圆筒中，通过活塞外表面向反应腔中的磁珠传递磁吸力。

本实用新型的应用并不局限于此。如根据其在环境保护方面的应用范围均可做扩展。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种核酸提取与扩增装置，其特征在于，包括核酸提取组件和核酸扩增组件；所述核酸提取组件用于提取样本中的核酸，其中含有活塞、反应腔和永磁铁，永磁铁与活塞分别位于反应腔的外侧的不同位置；核酸扩增组件用于扩增核酸提取组件提取的核酸。

2.如权利要求1所述的核酸提取与扩增装置，其特征在于，所述反应腔为开口向上的槽体；活塞位于反应腔的正上方。

3.如权利要求2所述的核酸提取与扩增装置，其特征在于，所述活塞在活塞通道内上下位移，所述活塞通道与反应腔连通。

4.如权利要求3所述的核酸提取与扩增装置，其特征在于，所述永磁铁为竖直摆放的磁棒，位于反应腔的正下方。

5.如权利要求4所述的核酸提取与扩增装置，其特征在于，所述核酸提取组件还包括通道转盘；所述反应腔位于通道转盘上；通道转盘内设有与反应腔连通的微通道。

6.如权利要求5所述的核酸提取与扩增装置，其特征在于，所述反应腔为设置于通道转盘中心位置的一个向上开口的槽体；所述活塞和活塞通道的下端尺寸缩小；当活塞下行到最低位置时，活塞被活塞通道阻挡而无法进入反应腔内部；活塞下底面与通道转盘中心位置的反应腔共同形成密封的腔体。

7.如权利要求6所述的核酸提取与扩增装置，其特征在于，所述通道转盘的下部设有十字交叉型的固定件，固定件的中心旋转轴为空心圆筒，该空心圆筒为供磁棒上下位移的磁棒通道；反应腔的下底面为磁棒通道的顶端。

8.如权利要求7所述的核酸提取与扩增装置，其特征在于，所述活塞上端设有控制活塞在活塞通道内上下位移的活塞驱动机构；所述磁棒下端设有控制磁棒在磁棒通道内上下位移的磁棒驱动机构。

9.如权利要求8所述的核酸提取与扩增装置，其特征在于，所述核酸提取组件还包括裂解仓、洗涤仓和洗脱仓，所述裂解仓用于存放样品、裂解液、磁珠及裂解后产生的废液；洗涤仓用于存放洗涤液及洗涤后产生的废液，洗涤仓的数量为一个或一个以上；洗脱仓用于存放洗脱液；裂解仓、洗涤仓、洗脱仓底部都设有通孔；通过旋转通道转盘，可使微通道选择性地与裂解仓、洗涤仓或洗脱仓的底部通孔连通，从而使反应腔选择性地与裂解仓、洗涤仓或洗脱仓连通。

10.如权利要求9所述的核酸提取与扩增装置，其特征在于，所述核酸扩增组件包括PCR管和PCR管通道，PCR管与核酸提取与扩增装置的下底面为可拆卸式连接，并且连接后能实现密封连接；当核酸提取完成后，通过旋转通道转盘，使微通道选择性地与PCR管通道连通，从而使反应腔选择性地与PCR管连通。

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