CN106119099B - 一种全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置 - Google Patents

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Abstract

一种全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置，包括反应管壳，反应管壳在中间开有一个主流道，反应管壳的底部均布有六个环形的和主流道相通的分流流道，同时在反应管壳的四周有六个均布的检测管壁，检测管壁的中空底部与环形分流流道连通，检测管壁的顶部是开口形式，通过管壳盖将反应管壳和检测管壁上端密封，试剂管沿着主流道放入反应管壳内部，生物反应所需的试剂都封装在试剂管中，试剂管顶部通过试管盖密封，反应管壳的侧边或底部安装有在生物反应完成后刺破试剂管释放试剂的刺破装置，本发明实现扩增检测一体化，具有检测结果可视化、密封性好、假阳性低、反应快速、多靶向检测等优点。

Description

一种全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置
技术领域
本发明涉及生物检测技术领域，具体涉及一种全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置。
背景技术
环介导等温扩增技术(LAMP)是于2000年被日本学者Notomi等提出的一种在恒定温度下高效扩增的核酸扩增技术。该技术需要4种不同的特异性引物在60-65℃条件下在具有链置换活性的Bst DNA聚合酶的作用下特异性识别靶向核酸的6个特定区段。环介导等温扩增技术相对于聚酶链反应技术(PCR)及其余等温扩增技术具有更高的扩增效率，可以在60min内将现有核酸浓度扩增为原始核酸浓度的109～1010倍。扩增反应完成后可以通过浊度计检测由于副产品焦磷酸镁的产生所形成的浑浊度来定量或定性检测核酸的浓度，或者可以通过电荷耦合器件照相机对比在加入荧光染料反应前后的荧光信号的变化来对靶向核酸进行定性或定量的检测，也可以利用核酸试纸条对扩增完成后的核酸进行定性检测。
众所周知，无论对于PCR技术还是等温扩增技术，目前的核酸扩增技术都需要经历核酸提取、核酸扩增和结果检测等三个步骤，而每个步骤都需要使用相应的仪器，一系列的操作步骤相对繁琐，需要专业人员的操作，检测时间长且不方便。由于环介导等温扩增的试剂及反应引物比较特殊，环介导等温扩增相对于其余的扩增技术具有更高的灵敏度，因此也更容易受到污染。样品之间的交叉污染以及实验室气溶胶带来的污染使得环介导等温扩增的假阳性极高，多步骤操作更增加了实验操作污染的可能性。与此同时大多数扩增反应检测只能针对一种特定的靶向核酸，不能够应用于复杂样品的多靶向核酸的检测。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本发明的目的在于提供了一种全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置，可以实现装置内部扩增检测一体化，具有检测结果可视化、密封性好、假阳性低、反应快速、多靶向检测等优点，既可以用于检测食品中的病原微生物，也可以用于检测临床医学上的细菌病毒。
为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：
一种全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置，包括反应管壳1，反应管壳1在中间开有一个主流道3，反应管壳1的底部均布有六个环形的和主流道3相通的分流流道4，同时在反应管壳1的四周有六个均布的检测管壁6，检测管壁6的中空底部与环形分流流道4连通，检测管壁6的顶部是开口形式，通过管壳盖8将反应管壳1和检测管壁6上端密封，试剂管2沿着主流道3放入反应管壳1内部，生物反应所需的试剂都封装在试剂管2中，试剂管2顶部通过试管盖7密封，反应管壳1的侧边或底部安装有在生物反应完成后刺破试剂管2释放试剂的刺破装置5。
当采用侧边刺破的方式时，所述的刺破装置5包括刺破刀杆15，第一弹簧11嵌套在刺破刀杆15上并被一同装入反应管壳1的侧孔10中，侧孔10内侧的斜坡将第一弹簧11和刺破刀杆15顶住，第一弹簧11的另一端被刺破刀杆15的台阶的内侧端部顶住，刺破刀杆15外侧的台阶上开有环形孔，第一密封圈13套在环形孔上并且与侧孔10的两壁紧密贴合，刺破刀杆15外侧的台阶通过垫片14、环形套筒16与侧孔10紧密贴合，环形套筒16将垫片14和刺破刀杆15压在反应管壳1的侧孔10中，刺破刀杆15的外端端部连接有第一按钮12。
当采用底部刺破的方式时，所述的刺破装置5包括刺破针头22，刺破针头22后端嵌入到固定连杆23的顶端，固定连杆23的底部台阶上嵌套有用来密封固定连杆23和反应管壳1的第二密封圈24；试剂管2四周套有的第二弹簧18底端顶在反应管壳1的内部台阶上，第二弹簧18顶端顶在试剂管2上端的试管盖7上，试管盖7上部顶在第二按钮19底部的台板上，第二按钮19穿过压板17的中孔使得第二按钮19底部的台板嵌套在压板17的凹槽内，反应管壳1顶部设有三个互成120度的安装槽20，安装槽20下面的反应管壳1上设有一个环形通槽21，压板17顺着安装槽20装入反应管壳1后进行旋转，这样压板17就被固定在了反应管壳1内部的环形通槽21中。
所述的试剂管2在封装前会在试剂的上层加入矿物油。
所述的检测管壁6放入了用于检测的核酸试纸条，对于每一个检测管壁6而言，每一个检测管壁6中都会放入一条核酸试纸条，每个检测管壁6放入的核酸试纸条都不同，每个核酸反应试纸条都相应地检测每一种待检测的靶向核酸。
所述的反应管壳1和试剂管2采用的材质是工程塑料。
与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益作用。
(1)本发明所提供的全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置将核酸扩增和结果检测集成到一个装置中，简化了整个核酸反应的过程，利用全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置仅需要在60℃条件下反应一个小时并且检测时间仅需10-15分钟，不需要像PCR那样昂贵的温度循环仪器。反应装置价格低廉而且检测结果快速直观，装置本身易于携带并容易操作，可以应用于快速现场检测中。
(2)本发明所提供的多靶向核酸等温扩增检测装置可以同时检测六种不同的核酸，开有六个均布的环形分流流道4保证了试剂在进行多靶向核酸检测时在每个管壁中的试纸条的样品垫上获得均匀体积量的试剂，从而使得最后观察检测结果时六条试纸条的显色差异性能够得到控制，保证了批次显色的绝对性，从而使得判别结果是阴性还是阳性更直观。检测结果通过直接观测核酸试纸条的检测线是否变色即可得到。同时需要检测多种靶向核酸时，在检测管壁中放入该核酸的核酸检测试纸条即可，具有通用性。
(3)本发明所提供的多靶向核酸等温扩增检测装置在进行等温扩增反应的过程中试剂存放在试剂管中，试剂管内部封装有矿物油，并且有试管盖密封，同时整个反应管壳也有管壳盖进行密封，整个反应过程无需开盖处理，多重密封效果就杜绝了气溶胶的产生，减少了产生交叉污染，从而减少了假阳性的发生概率。
附图说明
图1是本发明实施例1侧边刺穿式的等温扩增检测装置的三维结构示意图。
图2-1是本发明实施例1侧边刺穿式的等温扩增检测装置的俯视图。
图2-2是图2-1的D-D向剖视图。
图2-3是图2-2的B-B向剖视图。
图2-4是图1的刺破装置5的局部放大图。
图3是本发明实施例2底部刺穿式的等温扩增检测装置的三维结构示意图。
图4-1是本发明实施例2底部刺穿式的等温扩增检测装置的俯视图。
图4-2是图4-1的A-A向剖视图。
图4-3是图4-2的B-B向剖视图。
图4-4是图3的刺破装置5的局部放大图。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做详细描述。
实施例1，参照图1、图2-1、图2-2、图2-3和图2-4，一种全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置，包括反应管壳1，反应管壳1在中间开有一个主流道3，反应管壳1的底部均布有六个环形的和主流道3相通的分流流道4，同时在反应管壳1的四周有六个均布的检测管壁6，检测管壁6的中空底部与环形分流流道4连通，检测管壁6的顶部是开口形式，通过管壳盖8将反应管壳1和检测管壁6上端密封，试剂管2沿着主流道3放入反应管壳1内部，生物反应所需的试剂都封装在试剂管2中，试剂管2顶部通过试管盖7密封，试剂管2底部通过垫圈9固定，反应管壳1的底部安装有在生物反应完成后刺破试剂管2释放试剂的刺破装置5。
参照图2-2和图2-4，当采用侧边刺破的方式时，所述的刺破装置5包括刺破刀杆15，第一弹簧11嵌套在刺破刀杆15上并被一同装入反应管壳1开有的侧孔10中，侧孔10内侧的斜坡将第一弹簧11和刺破刀杆15顶住，第一弹簧11的另一端被刺破刀杆15的台阶的内侧端部顶住，刺破刀杆15外侧的台阶上开有环形孔，第一密封圈13紧密地套在环形孔上并且与侧孔10的两壁紧密贴合，刺破刀杆15外侧的台阶通过垫片14、环形套筒16与侧孔10紧密贴合，环形套筒16将垫片14和刺破刀杆15牢牢压在反应管壳1的侧孔10中，刺破刀杆15的外端端部连接有第一按钮12。
所述的试剂管2在封装前会在试剂的上层加入矿物油。
所述的检测管壁6放入了用于检测的核酸试纸条，对于每一个检测管壁6而言，每一个检测管壁6中都会放入一条核酸试纸条，每个检测管壁6放入的核酸试纸条都不同，每个核酸反应试纸条都相应地检测每一种待检测核酸。
所述的反应管壳1和试剂管2采用的材质是工程塑料，优选耐热性和传热性综合性能较为良好的聚丙烯。
本实施例的工作原理为：
将反应所需的试剂装入试剂管2中，然后在试剂上层中加入矿物油之后盖上试管盖7，接下来将被密封的试剂管2放置到反应管壳1中，与此同时将六条试纸条放入相应的检测管壁6中。完成了上述操作步骤之后盖上管壳盖8然后将整个装置放入水浴锅中60℃等温孵育加热一个小时。之后将反应装置取出，按动第一按钮12，第一按钮12将推动刺破刀杆15，于是刺破刀杆15刺破试剂管2。将第一按钮12松开后，由于套在刺破刀杆上的第一弹簧11由于一端固定一端被压缩，第一弹簧11会将刺破刀杆15向外侧弹出，由于有垫片14和套筒16将刺破刀杆15顶住保证了刺破刀杆15不会被弹出侧孔10。在松开第一按钮12的同时试剂管2中的扩增后的试剂从试剂管2中流出并沿着主流道3向装置底部流动。
被释放的扩增后的试剂沿着主流道3流下，在主流道3的底部位置均匀地开有成环形分布的六个分流流道4对扩增后的试剂进行分流，反应试剂被均匀地分流为六部分，六条分流流道4分别与六条检测管壁6相连通，保证了每个检测管壁6中的核酸试纸条能够吸收大概相同体积的试剂，从而保证了批次检测显色的绝对性。在刺破试剂管10～15分钟后观察试纸条的变色情况。对单个的核酸试纸条而言，如果质控线没有出现红色，则说明试纸条失效，检测失败；如果质控线变红，检测线没有出现红色，说明试剂管2中的试剂中不存在待检测的靶向核酸；如果质控线和检测线都变红，则说明试剂管2中的试剂存在该种靶向核酸试纸条待检测的靶向核酸。
实施例2，参照图3、图4-1、图4-2、图4-3和图4-4，一种全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置，包括反应管壳1，反应管壳1在中间开有一个主流道3，反应管壳1的底部均布有六个环形的和主流道3相通的分流流道4，同时在反应管壳1的四周有六个均布的检测管壁6，检测管壁6的中空底部与环形分流流道4连通，检测管壁6的顶部是开口形式，通过管壳盖8将反应管壳1和检测管壁6上端密封，试剂管2沿着主流道3放入反应管壳1内部，生物反应所需的试剂都封装在试剂管2中，试剂管2顶部通过试管盖7密封，反应管壳1的底部安装有在生物反应完成后刺破试剂管2释放试剂的刺破装置5，试剂管2底部顶在刺破装置5上。
参照图4-2和4-4，当采用底部刺破的方式时，所述的刺破装置5包括刺破针头22，刺破针头22后端嵌入到固定连杆23的顶端，固定连杆23的底部台阶上嵌套有用来密封固定连杆23和反应管壳1的第二密封圈24；试剂管2四周套有的第二弹簧18底端顶在反应管壳1的内部台阶上，第二弹簧18顶端顶在试剂管2上端的试管盖7上，试管盖7上部顶在第二按钮19底部的台板上，第二按钮19穿过压板17的中孔使得第二按钮19底部的台板嵌套在压板17的凹槽内，反应管壳1顶部设有三个互成120度的安装槽20，安装槽20下面的反应管壳1上设有一个环形通槽21，压板17顺着安装槽20装入反应管壳1后进行旋转，这样压板17就被固定在了反应管壳1内部的环形通槽21中。
所述的检测管壁6放入了用于检测的核酸试纸条，对于每一个检测管壁6而言，每一个检测管壁6中都会放入一条核酸试纸条，每个检测管壁6放入的核酸试纸条都不同，每个核酸反应试纸条都相应地检测每一种待检测核酸。
所述的反应管壳1和试剂管2采用的材质是工程塑料。
本实施例的工作原理为：
将反应所需的试剂装入试剂管2中，然后在试剂管2中加入矿物油之后盖上试管盖7，接下来将第二弹簧11套在试剂管2上一同放入反应管壳1中，试剂管底部直接放在刺破装置5上，由于所采用的试剂管2的材质略硬，试剂管2可以无作用力地放置在刺破装置5的刺破针头22上而又不被刺破针头22刺破，同时将六条试纸条放入相应的检测管壁6中。完成了上述操作步骤之后盖上管壳盖8并将整个装置放入水浴锅中60℃等温孵育加热一个小时。反应完成后将装置从等温水浴锅中取出，然后长按住装置顶部的第二按钮19，第二按钮19压着试剂管2向下移动，此时试剂管2被刺破针头22刺破，此时松开第二按钮19，试剂管2会在第二弹簧18的作用力下向上弹，同时试剂管2上面的压板17确保了试剂管2不会被弹出反应装置，此时试剂管2中的试剂就完全释放出来，沿着主流道3流下。
被释放的扩增后的试剂沿着主流道3流下，在主流道3的底部位置均匀地开有成环形分布的六个分流流道4对扩增后的试剂进行分流，反应试剂被均匀地分流为六部分，六条分流流道4分别与六条检测管壁6相连通，保证了每个检测管壁6中的核酸试纸条能够吸收大概相同体积的试剂，从而保证了批次检测显色的绝对性。在刺破试剂管10～15分钟后观察试纸条的变色情况。对单个的核酸试纸条而言，如果质控线没有出现红色，则说明试纸条失效，检测失败；如果质控线变红，检测线没有出现红色，说明试剂管2中的试剂中不存在待检测的靶向核酸；如果质控线和检测线都变红，则说明试剂管2中的试剂存在该种靶向核酸试纸条待检测的靶向核酸。

Claims (4)

1.一种全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置，包括反应管壳(1)，其特征在于：反应管壳(1)在中间开有一个主流道(3)，反应管壳(1)的底部均布有六个环形的和主流道(3)相通的分流流道(4)，同时在反应管壳(1)的四周有六个均布的检测管壁(6)，检测管壁(6)的中空底部与环形分流流道(4)连通，检测管壁(6)的顶部是开口形式，通过管壳盖(8)将反应管壳(1)和检测管壁(6)上端密封，试剂管(2)沿着主流道(3)放入反应管壳(1)内部，生物反应所需的试剂都封装在试剂管(2)中，试剂管(2)顶部通过试管盖(7)密封，反应管壳(1)的侧边或底部安装有在生物反应完成后刺破试剂管(2)释放试剂的刺破装置(5)；
当采用侧边刺破的方式时，所述的刺破装置(5)包括刺破刀杆(15)，第一弹簧(11)嵌套在刺破刀杆(15)上并被一同装入反应管壳(1)开有的侧孔(10)中，侧孔(10)内侧的斜坡将第一弹簧(11)和刺破刀杆(15)顶住，第一弹簧(11)的另一端被刺破刀杆(15)的台阶的内侧端部顶住，刺破刀杆(15)外侧的台阶上开有环形孔，第一密封圈(13)套在环形孔上并且与侧孔(10)的两壁紧密贴合，刺破刀杆(15)外侧的台阶通过垫片(14)、环形套筒(16)与侧孔(10)紧密贴合，环形套筒(16)将垫片(14)和刺破刀杆(15)压在反应管壳(1)的侧孔(10)中，刺破刀杆(15)的外端端部连接有第一按钮(12)；
当采用底部刺破的方式时，所述的刺破装置(5)包括刺破针头(22)，刺破针头(22)后端嵌入到固定连杆(23)的顶端，固定连杆(23)的底部台阶上嵌套有用来密封固定连杆(23)和反应管壳(1)的第二密封圈(24)；试剂管(2)四周套有的第二弹簧(18)底端顶在反应管壳(1)的内部台阶上，第二弹簧(18)顶端顶在试剂管(2)上端的试管盖(7)上，试管盖(7)上部顶在第二按钮(19)底部的台板上，第二按钮(19)穿过压板(17)的中孔使得第二按钮(19)底部的台板嵌套在压板(17)的凹槽内，反应管壳(1)顶部设有三个互成120度的安装槽(20)，安装槽(20)下面的反应管壳(1)上设有一个环形通槽(21)，压板(17)顺着安装槽(20)装入反应管壳(1)后进行旋转，这样压板(17)就被固定在了反应管壳(1)内部的环形通槽(21)中。
2.根据权利要求1所述的一种全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置，其特征在于：所述的试剂管(2)在封装前会在试剂的上层加入矿物油。
3.根据权利要求1所述的一种全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置，其特征在于：所述的检测管壁(6)放入了用于检测的核酸试纸条，对于每一个检测管壁(6)而言，每一个检测管壁(6)中都会放入一条核酸试纸条，每个检测管壁(6)放入的核酸试纸条都不同，每个核酸反应试纸条都相应地检测每一种待检测的靶向核酸。
4.根据权利要求1所述的一种全封闭多靶向核酸等温扩增检测一体化装置，其特征在于：所述的反应管壳(1)和试剂管(2)采用的材质是工程塑料。
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