本發明涉及PCR反應裝置技術領域，尤其涉及一種PCR反應裝置及其使用方法。

背景技術：

PCR(Polymerase Chain Reaction，聚合酶鏈式反應)是一種在生物體外放大擴增特定DNA(deoxyribonucleic acid，脫氧核糖核酸)片段的技術。PCR在擴增DNA時一般需要經過高溫解鏈反應、退火反應及延伸反應三個步驟，經過上述三個步驟后初始DNA分子數量增加一倍，此時為一個循環；倍增后的DNA分子繼而成為下一個循環的模板，如此循環倍增下去，經過30-40個循環后，DNA分子數目將放大至初始值的近109倍。由此，針對于分析和檢驗的目的，PCR能夠將作為分析物的DNA分子進行特異性的大規模放大，因此，PCR技術能夠用于傳染病、遺傳性疾病及腫瘤等的早期診斷，同時，產前檢查及法醫鑒定中得到越來越廣泛的應用。

基于PCR技術的分子檢測方法的檢測過程大致為：樣本處理、核酸提取以及PCR反應液混合等步驟后形成PCR反應體系，將PCR反應體系轉移到專用的PCR反應裝置中，PCR反應裝置封閉后進行PCR擴增反應及信號檢測等。在上述檢測過程中，PCR反應體系形成過程中溶液的混合、轉移，PCR擴增反應及信號檢測等過程一般都在EP(Epoxy epoxide，環氧樹脂)管中進行，由于PCR反應體系在轉移至PCR反應裝置之前處于開放狀態，這使得PCR反應裝置容易受到外界的污染，進而有可能污染PCR反應體系。同時，由于EP管的管蓋結構使得EP管的蓋合只能采用手工方式進行操作，這不僅費時費力，而且還不能滿足現代化的、快速的檢測要求。

目前，PCR檢測過程中開蓋/關蓋的自動化過程主要采用的是一種旋蓋式PCR反應管，該旋蓋式PCR反應管通常應用在大型工作站上。在采用旋蓋式PCR反應管時，通過利用步進電機驅動抓蓋機械手抓取蓋子并將蓋子定位到PCR反應管正上方位置后旋緊蓋子；開蓋時的步驟相反。由于抓蓋機械手的抓取需要非常精密的定位和控制系統介入，因而PCR反應體系制備及轉移的過程中需要高精密、高質量的設備，這使得PCR檢測的成本提高。EP管和旋蓋式PCR反應管在操作過程中只能處于完全開放或完全封閉的狀態，因而PCR反應體系制備及轉移的過程中需要借助外在的媒介如移液器來完成液體的輸入和輸出。

技術實現要素：

本發明提供一種PCR反應裝置及其使用方法，以解決現有PCR反應裝置在操作過程中需要借助外在媒介完成液體的輸入和輸出的問題。

本發明提供一種PCR反應裝置，所述PCR反應裝置包括內部相連通的PCR反應管和半封閉通道，所述半封閉通道相對的兩側壁上分別設置第一通孔和第二通孔；所述PCR反應裝置還包括活塞，所述活塞包括管狀體和密封頭，所述管狀體與所述半封閉通道的內腔相匹配，所述密封頭的端面為斜面；所述管狀體的長度大于所述第一通孔與所述半封閉通道開口之間的距離，所述管狀體的長度大于所述第二通孔與所述半封閉通道開口之間的距離。

優選地，所述半封閉通道相對的兩側壁上分別設置位置相對的所述第一通孔和所述第二通孔。

優選地，所述半封閉通道的內腔在軸向方向上自所述半封閉通道開口向所述PCR反應管方向逐漸縮小。

優選地，所述半封閉通道的內腔在徑向方向上為圓形、橢圓、菱形或方形。

優選地，所述密封頭與所述管狀體在徑向方向上形狀相同；所述密封頭的徑向尺寸大于所述管狀體的徑向尺寸。

優選地，所述PCR反應管為管狀或扁平狀反應管。

優選地，所述PCR反應裝置還包括封閉楔，所述封閉楔包括依次相連接的連接件、按壓件和擠壓件，所述半封閉通道未設置有所述第一通孔和所述第二通孔的側壁上設置所述連接件；所述擠壓件的端面為斜面。

優選地，所述擠壓件的斜面傾斜角度與所述密封頭的斜面傾斜角度相同。

本發明提供一種PCR反應裝置的使用方法，所述使用方法包括：

將活塞的管狀體放入半封閉通道內，且所述管狀體不封閉第一通孔和第二通孔；

將所述第一通孔或所述第二通孔通過管道與盛放有PCR反應體系的裝置連接，以使所述PCR反應體系從所述第一通孔或所述第二通孔進入PCR反應管；

所述PCR反應體系進入所述PCR反應管后按壓封閉楔，以使所述管狀體封閉所述第一通孔和所述第二通孔。

本發明的實施例提供的技術方案可以包括以下有益效果：

本發明提供一種PCR反應裝置，所述PCR反應裝置包括內部相連通的PCR反應管和半封閉通道，所述半封閉通道相對的兩側壁上分別設置第一通孔和第二通孔；所述PCR反應裝置還包括活塞，所述活塞包括管狀體和密封頭，所述管狀體與所述半封閉通道的內腔相匹配，所述密封頭的端面為斜面；所述管狀體的長度大于所述第一通孔與所述半封閉通道開口之間的距離，所述管狀體的長度大于所述第二通孔與所述半封閉通道開口之間的距離。本發明提供的PCR反應裝置通過在半封閉通道相對的兩側壁上設置第一通孔和第二通孔能夠實現PCR反應裝置與外界的連通，混合均勻后的PCR反應體系能夠通過第一通孔或第二通孔進入PCR反應管內，PCR反應體系未流經的另一通孔則實現PCR反應裝置在半封閉狀態下保持的內外氣壓平衡，進而實現PCR反應裝置與前端反應裝置的連接和PCR反應體系的輸送。同時，本發明還提供了PCR反應裝置的使用方法，活塞的管狀體進入半封閉通道，通過按壓密封頭實現管狀體的進出，從而實現管狀體對第一通孔和第二通孔的封閉與開放，使得PCR反應裝置的封閉過程簡化，進而PCR反應裝置的封閉在手工方式及機械方式下均可輕易實現。本發明提供的PCR反應裝置結構簡單、易于制備，能夠有效實現PCR反應裝置的半封閉，且操作方法簡便、易于實行。

應當理解的是，以上的一般描述和后文的細節描述僅是示例性和解釋性的，并不能限制本發明。

附圖說明

此處的附圖被并入說明書中并構成本說明書的一部分，示出了符合本發明的實施例，并與說明書一起用于解釋本發明的原理。

為了更清楚地說明本發明實施例或現有技術中的技術方案，下面將對實施例或現有技術描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，對于本領域普通技術人員而言，在不付出創造性勞動性的前提下，還可以根據這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發明實施例提供的PCR反應裝置的立體結構示意圖；

圖2為本發明實施例提供的PCR反應裝置中半封閉通道的立體結構示意圖；

圖3為本發明實施例提供的PCR反應裝置的立體結構示意圖中A-A處的剖面圖；

圖4為本發明實施例提供的PCR反應裝置中活塞的立體結構示意圖；

符號表示：

1-PCR反應管，2-半封閉通道，3-第一通孔，4-第二通孔，5-活塞，51-管狀體，52-密封頭，6-封閉楔，61-連接件，62-按壓件，63-擠壓件。

具體實施方式

這里將詳細地對示例性實施例進行說明，其示例表示在附圖中。下面的描述涉及附圖時，除非另有表示，不同附圖中的相同數字表示相同或相似的要素。以下示例性實施例中所描述的實施方式并不代表與本發明相一致的所有實施方式。相反，它們僅是與如所附權利要求書中所詳述的、本發明的一些方面相一致的裝置和方法的例子。

請參考附圖1，附圖1示出了本發明實施例提供的PCR反應裝置的立體結構示意圖。

本發明實施例提供的PCR反應裝置包括PCR反應管1、半封閉通道2、活塞5和封閉楔6，具體的描述為：

PCR反應管1的一端封閉，另一端與半封閉通道2相連通，與半封閉通道2相連通的一端用于接收PCR反應體系。PCR反應管1的內部具有一定的空腔，該空腔用于盛放PCR反應體系。PCR反應管1的形狀可以為管狀、扁平狀、圓形、方形等，在本發明實施例中，優選地采用管狀或扁平狀的PCR反應管1，以使PCR反應管1的PCR反應體系在PCR擴增時能夠受熱均勻，從而提高DNA的擴增率。

半封閉通道2為內部中通的部件，半封閉通道2為PCR反應體系進入PCR反應管1提供通道。半封閉通道2的一端與PCR反應管1相連通，另一端敞開，且半封閉通道2敞開的一端用于放置活動活塞5。半封閉通道2相對的兩側壁上分別設置第一通孔3和第二通孔4，第一通孔3和第二通孔4能夠實現PCR反應體系進入PCR反應管1內，進而實現PCR反應裝置與前端反應裝置的連接和PCR反應體系的輸送；同時，第一通孔3和第二通孔4還能夠實現PCR反應裝置內部與外界的連通，進而實現PCR反應裝置在半封閉狀態下的內外氣壓平衡。通常，第一通孔3和第二通孔4的孔徑設置為1-2mm。

活塞5包括管狀體51和密封頭52兩個部件，其中，管狀體51用于封閉第一通孔3和第二通孔4，進而使PCR反應裝置處于封閉狀態；密封頭52的設置能夠便于管狀體51對第一通孔3和第二通孔4的封閉。為便于管狀體51對第一通孔3和第二通孔4進行封閉，管狀體51的長度要大于第一通孔3與半封閉通道2開口之間的距離，同時，管狀體51的長度還要大于第二通孔4與半封閉通道2開口之間的距離。管狀體51的外部形狀及尺寸均需要與半封閉通道2的內腔相匹配，以使在管狀體51封閉第一通孔3和第二通孔4的情況下進入PCR反應管1內的PCR反應體系不會從管狀體51和半封閉通道2之間的縫隙流出。為便于順利將管狀體51擠壓進入半封閉通道2，密封頭52的端面設置為斜面，以使水平推動活塞5的推力轉化為豎直方向。密封頭52斜面的傾斜角度根據活塞5移動的水平距離、活塞5高度及封閉楔6的厚度進行計算，因而，對于不同尺寸的PCR反應裝置，密封頭52斜面的傾斜角度也就不同。

封閉楔6包括依次相連接的連接件61、按壓件62和擠壓件63，其中，半封閉通道2未設置有第一通孔3和第二通孔4的側壁上設置連接件61，即連接件61所在的半封閉通道2側壁與通孔所在的側壁相鄰。擠壓件63的端面為斜面，該斜面與活塞5的斜面相接觸，且兩斜面的傾斜角度相同。封閉楔6在使用時，通過推動按壓件62使得擠壓件63的斜面與活塞5的斜面相接觸，從而使得活塞5在封閉楔6的推動力下進入半封閉通道2中，完成活塞5對半封閉通道2的封閉。由于封閉楔6和活塞5的結構簡單、易于封閉，因而可使用手工方式輕易實現PCR反應裝置的封閉，同時還可以采用簡單的機械裝置實現PCR反應裝置的封閉。

本發明實施例提供的PCR反應裝置通過在半封閉通道相對的兩側壁上設置第一通孔和第二通孔能夠實現PCR反應裝置與外界的連通，混合均勻后的PCR反應體系能夠通過第一通孔或第二通孔進入PCR反應管內，PCR反應體系未流經的另一通孔則實現PCR反應裝置在半封閉狀態下保持的內外氣壓平衡，進而實現PCR反應裝置與前端反應裝置的連接和PCR反應體系的輸送。本發明實施例提供的PCR反應裝置結構簡單、易于制備，能夠有效實現PCR反應裝置的半封閉，且操作方法簡便、易于實行。

請參考附圖2，附圖2示出了本發明實施例提供的PCR反應裝置中半封閉通道的立體結構示意圖。

從附圖2中能夠看出，半封閉通道2相對的兩個側面上設置有第一通孔3和第二通孔4，以實現PCR反應體系的輸送、輸出，以及平衡PCR反應裝置內外的氣壓。在本發明實施例提供的PCR反應裝置中，為實現PCR反應裝置內外氣體的流通及管狀體51長度的設置，第一通孔3和第二通孔4在半封閉通道2相對側壁的相對位置設置。由于連接件61設置在半封閉通道2未設置有第一通孔3和第二通孔4的側壁上，因此，連接件61的位置可設定為兩處。同時，由于第一通孔3和第二通孔4在半封閉通道2上相對稱，且密封頭52的端面和擠壓件63的斜面是相對的，因此，PCR反應體系從PCR反應前處理裝置進入PCR反應裝置的通孔根據連接件61的位置設定而設定。如附圖1所示，當連接件61設置在半封閉通道2的上表面時，PCR反應體系通過第一通孔3進入PCR反應裝置；當連接件61設置在半封閉通道2的下表面時，PCR反應體系通過第二通孔4進入PCR反應裝置。

第一通孔3和第二通孔4位置相對設置使得管狀體51長度大于或等于任意一個通孔到半封閉通道2開口的位置即可。進一步，將第一通孔3和第二通孔4設置在距離半封閉通道2開口較近的部位，以給PCR反應體系提供更多的空間，同時還能夠縮短管狀體51的長度，節省材料成本。

請參考附圖3，附圖3示出了附圖1中A-A處的剖面圖。

從附圖3中能夠看出，PCR反應管1、半封閉通道2、管狀體51及部分密封頭52均為內部中空結構，該中空結構能夠為PCR反應體系提供充足的放置空間。在本發明實施例提供的PCR反應裝置中，半封閉通道2的內腔在軸向方向上自半封閉通道2開口向PCR反應管1方向逐漸縮小。同時由于管狀體51的外形與半封閉通道2的內腔相匹配，因而，半封閉通道2在軸向方向上的形狀設置使得管狀體51更加容易進入半封閉通道2內。進一步，半封閉通道2的內腔在徑向方向上為圓形、橢圓、菱形或方形，以適應不同的試驗或檢測需求。更進一步，在本發明實施例中，半封閉通道2的內腔在徑向方向上為圓形或方形，圓形或方形的半封閉通道2內腔能夠便于第一通孔3和第二通孔4的設置。由于管狀體51的外部形狀及尺寸與半封閉通道2的內腔相匹配，因而當半封閉通道2的內腔在徑向方向上為圓形、橢圓、菱形或方形時，管狀體51的外形同樣相應為圓形、橢圓、菱形或方形，以防止PCR反應體系從管狀體51與半封閉通道2之間的縫隙流出或滲出。

請參考附圖4，附圖4示出了本發明實施例提供的PCR反應裝置中活塞的立體結構示意圖。

在本發明實施例提供的PCR反應裝置中，密封頭52與管狀體51在徑向方向上形狀相同，且密封頭52的徑向尺寸大于管狀體51的徑向尺寸。如附圖4所示，管狀體51在徑向方向上的形狀為方形時，密封頭52在徑向方向上的形狀也為方形。為防止在封閉楔6推力的作用下將密封頭52推入半封閉通道2中，因而密封頭52的徑向尺寸大于管狀體51的徑向尺寸。

本發明實施例還提供了PCR反應裝置的使用方法，該使用方法包括：

PCR反應裝置使用前，將活塞5的管狀體51放入半封閉通道2內，并且管狀體51不封閉第一通孔3和第二通孔4，此時，PCR反應裝置處于半封閉狀態。將第一通孔3或第二通孔4通過管道與盛放有PCR反應體系的前處理裝置相連接，未連接管道的另一通孔則與外界相通。PCR反應體系從第一通孔3或第二通孔4進入PCR反應管1，而PCR反應裝置內的空氣從另一通孔排出，實現PCR反應體系在此獨立工段的液體輸送及PCR反應裝置內外氣壓平衡。PCR反應體系完全進入PCR反應管1后按壓封閉楔6，使活塞5推送進半封閉通道2內，進而使管狀體51封閉第一通孔3和第二通孔4，實現PCR反應裝置的封閉。

本發明實施例提供的PCR反應裝置通過將活塞5的管狀體51送入半封閉通道2內，進而通過按壓密封頭52實現管狀體51的進出，從而實現管狀體51對第一通孔3和第二通孔4的封閉與開放，使得PCR反應裝置的封閉過程簡化，進而PCR反應裝置的封閉在手工方式及機械方式下均可輕易實現。

需要說明的是，在本文中，諸如“第一”和“第二”等之類的關系術語僅僅用來將一個實體或者操作與另一個實體或操作區分開來，而不一定要求或者暗示這些實體或操作之間存在任何這種實際的關系或者順序。而且，術語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者設備不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者設備所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的過程、方法、物品或者設備中還存在另外的相同要素。

本領域技術人員在考慮說明書及實踐這里發明的公開后，將容易想到本發明的其它實施方案。本申請旨在涵蓋本發明的任何變型、用途或者適應性變化，這些變型、用途或者適應性變化遵循本發明的一般性原理并包括本發明未公開的本技術領域中的公知常識或慣用技術手段。說明書和實施例僅被視為示例性的，本發明的真正范圍和精神由下面的權利要求指出。

應當理解的是，本發明并不局限于上面已經描述并在附圖中示出的精確結構，并且可以在不脫離其范圍進行各種修改和改變。本發明的范圍僅由所附的權利要求來限制。