一種核酸提取與基因擴增的便攜結構的製作方法

2023-08-05 12:41:41 1

本實用新型涉及聚合酶鏈反應(PCR)技術領域，具體涉及一種核酸提取與基因擴增的便攜結構。

背景技術：

提取樣本的核酸，通過在體外實現擴增是PCR技術的目的所在。PCR的擴增過程是指將微量生物樣本中的DNA聚合酶在催化劑的作用下根據DNA模板的特徵進行特定的基因擴增。整個過程中將包含以下三個部分：高溫變性、低溫退火和中溫引物延伸。傳統PCR基於三個溫度變化來實現此過程，一個樣品一般需要20-40次的循環過程，從而實現核酸的擴增。

在核酸提取方面，由於提取方法較複雜，往往需要各種與之配合的儀器設備來完成，比如離心機，移液槍等等配套設備，過程繁瑣，設備價格昂貴。

在核酸的體外擴增方面，傳統的三個溫度區間，由於儀器的溫度滯後性，溫度變化時間較長；樣品的載臺需要不斷的切換溫度，需要配備帕爾特原件和散熱原件等等，溫度變化體的比熱容較大，系統受自身的原理限制，儀器體積均比較笨重。

技術實現要素：

為了克服上述現有技術的缺點，本實用新型的目的在於提供一種核酸提取與基因擴增的便攜結構，能夠實現簡單有效的核酸提取與快速核酸擴增過程，具有便攜、快速的優點。

為了達到上述目的，本實用新型採取的技術方案為：

一種核酸提取與基因擴增的便攜結構，包括一個核酸提取與預處理模塊和與之配合的一個基因擴增模塊。

所述的核酸提取與預處理模塊包括多功能熱蓋3，多功能熱蓋3內部設有四個獨立的裂解液腔體13、緩衝液腔體14、第一PCR反應試劑腔體15、第二PCR反應試劑腔體16，每一個腔體中部設有一個鏤空緊定環5，鏤空緊定環5的上下兩端分別與第一彈簧4和第二彈簧6相連，第二彈簧6在正常工作時始終處於拉緊狀態，第二彈簧6下端與閥門7連接，閥門7在第二彈簧6的拉力作用下與多功能熱蓋3內部腔體的出口緊密嵌合，閥門7和接頭8的上端連接，接頭8的下端能夠和試劑腔10連接，接頭8的底端覆蓋有一層核酸提取膜9；第一彈簧4在正常工作時始終處於壓緊狀態，第一彈簧4上端與活塞2相連，活塞2與多功能熱蓋3的每一個腔體內部之間緊密貼合，活塞2的上部連接有按鈕1。

所述的基因擴增模塊包括第一溫區12-1和與之相對的第二溫區12-3，第一溫區12-1、第二溫區12-3通過其連接的固定板12-4固定在能夠直線往復運動的機構上，第一溫區12-1和第二溫區12-3構成U行溫度模塊12，支撐架11固定在第一溫區12-1和第二溫區12-3之間，在工作時保持不動，多功能熱蓋3通過卡扣結構能夠與支撐架11緊密結合，第一溫區12-1、第二溫區12-3上設有相對的四個U形凹槽，每個凹槽開口處都固定有一對扇形彈簧片12-2，兩個溫區的溫度獨立控制。

所述的試劑腔10與多功能熱蓋3通過接頭8連接，連接方式均採用波紋狀嵌合結構，以保證連接的緊密性。

所述的第一溫區12-1、第二溫區12-3和彈簧片12-2均採用導熱性好的材料加工而成。

本實用新型的有益效果在於：

1、本實用新型將複雜的核酸預處理過程中的核酸提取，添加裂解液，濾膜過濾，添加緩衝液等過程和這些過程所需要的儀器通過多功能熱蓋3來實現，結構簡單，價格低廉。

2、本實用新型通過兩溫區的循環擴增過程取代傳統三溫區的溫度變化過程，降低了溫控功率。

3、由於雙溫區結構簡單，體積能夠做到了80mm*80mm*80mm以內，達到便攜的目的。

4、由於不需要變溫過程，僅僅需要移動雙溫區，使基因擴增的速度得到加快。

5、通過U行溫度模塊與扇形彈簧片的匹配，使試劑腔輕易進入雙溫區。

附圖說明

圖1是本實用新型核酸提取與預處理模塊的結構示意圖。

圖2是本實用新型基因擴增模塊的結構示意圖。

具體實施方式

下面結合附圖對本實用新型做詳細描述。

一種核酸提取與基因擴增的便攜結構，包括一個核酸提取與預處理模塊和與之配合的一個基因擴增模塊。

參照圖1，所述的核酸提取與預處理模塊包括多功能熱蓋3，多功能熱蓋3內部設有四個獨立的裂解液腔體13、緩衝液腔體14、第一PCR反應試劑腔體15、第二PCR反應試劑腔體16，每一個腔體中部設有一個鏤空緊定環5，鏤空緊定環5的上下兩端分別與第一彈簧4和第二彈簧6相連，第二彈簧6在正常工作時始終處於拉緊狀態，第二彈簧6下端與閥門7連接，閥門7在第二彈簧6的拉力作用下與多功能熱蓋3內部腔體的出口緊密嵌合，保證腔體內部的試劑不會流出，閥門7和接頭8的上端連接，接頭8的下端能夠和試劑腔10連接，接頭8的底端覆蓋有一層核酸提取膜9；第一彈簧4在正常工作時始終處於壓緊狀態，第一彈簧4上端與活塞2相連，活塞2與多功能熱蓋3的每一個腔體內部之間緊密貼合，活塞2的上部連接有按鈕1，工作時，活塞2在按鈕1的推動下會向下移動，同時會對多功能熱蓋3與活塞2所形成的封閉腔體中的空氣產生壓力，當壓縮空氣產生的壓力大於底部第二彈簧6對閥門7的拉力作用時，閥門7就會在壓力作用下向下移動，閥門7開啟，試劑流出。

參照圖2,所述的基因擴增模塊包括第一溫區12-1和與之相對的第二溫區12-3，第一溫區12-1、第二溫區12-3通過其連接的固定板12-4固定在能夠直線往復運動的機構上，第一溫區12-1和第二溫區12-3構成U行溫度模塊12，支撐架11固定在第一溫區12-1和第二溫區12-3之間，在工作時保持不動，多功能熱蓋3通過卡扣結構能夠與支撐架11緊密結合，第一溫區12-1、第二溫區12-3上設有相對的四個U形凹槽，每個凹槽開口處都固定有一對扇形彈簧片12-2，兩個溫區的溫度獨立控制。

所述的試劑腔10與多功能熱蓋3通過接頭8連接，連接方式均採用波紋狀嵌合結構，以保證連接的緊密性。

所述的第一溫區12-1、第二溫區12-3和彈簧片12-2均採用導熱性好的材料加工而成，以保證空腔內部溫度的一致性，使試劑腔10能夠均勻受熱。

本實用新型的工作原理為：

1)樣品預處理階段：

①將原始樣品加入試劑腔10中，並與接頭8相連；②將接頭8與多功能熱蓋3的裂解液腔體13對應的接口相連接，按壓對應的按鈕1，向試劑腔10中注入裂解液；③再將接頭8與多功能熱蓋3的緩衝液腔體14對應的接口相連，按壓對應的按鈕1，向試劑腔10中注入緩衝液；④再將接頭8與多功能熱蓋3的第一PCR反應試劑腔體15或第二PCR反應試劑腔體16對應的接口相連，按壓對應的按鈕1，向試劑腔10中注入相應的PCR反應試劑；⑤最後，去除接頭8，將試劑腔10與多功能熱蓋3直接相連，此時，多功能熱蓋3僅具有密閉作用；

2)基因擴增階段：

對樣品的預處理工作完成後，覆蓋有核酸提取膜9的接頭8作為耗材，在樣品預處理完成後被丟棄，將多功能熱蓋3與試劑腔10直接相連，並通過卡扣結構與支撐架11緊密結合，支撐架11固定在第一溫區12-1和第二溫區12-3之間，在工作時保持不動，實際工作時，第一溫區12-1、第二溫區12-3直線往復運動時，會迫使試劑腔10頂開彈簧片12-2，進入U形凹槽內，彈簧片12-2復位後，會與溫區上的U形凹槽共同圍成一個近似圓柱形的空腔，從而使試劑腔10被完整地包裹與其中。

通過驅動第一溫區12-1和第二溫區12-3做直線往復運動，使試劑腔10在不同的溫區之間移動，從而為試劑腔10中的樣品及試劑提供不同的反應溫度，進而實現基因擴增。