CN107964504B - 一种封闭式样本一体化检测装置及检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种封闭式样本一体化检测装置，其主体是一透明的方形盒体，盒体内安放有液体处理组件，试剂存放组件和温度控制组件；所述的液体处理组件，包括一个伸缩管和一个隔膜泵，用于试剂的吸取、释放和混匀。所述的试剂存放组件包括若干个试剂槽和带动试剂槽移动的传送带；所述的温度控制组件包括一个加热金属块、加热膜和温度传感器等，所述的试剂槽传送带上还设有检测用的试纸条。本发明将高温一步法核酸提取，等温扩增，横向流动试纸条检测相结合，极大地缩短了传统核酸检测的时间，并且降低了对设备的成本要求，在封闭的环境中完成检测，有效避免了外界的污染和核酸的交叉污染，整个装置操作简单便携，满足现场检测的需求。

Description

一种封闭式样本一体化检测装置及检测方法

技术领域

本发明涉及一种检测装置，具体涉及一种封闭式样本一体化检测装置，适用于便携式、自动化的生化检测系统中，属于生物学、分析化学和医学检测领域。

背景技术

当前生物医学工程研究正从整体和细胞水平深入到分子水平。核酸是细胞内一类重要的生物分子，参与调控细胞的大部分功能，了解核酸在不同细胞的含量与分布对深入研究其功能及背后的生物学意义至关重要，对恶性肿瘤、艾滋病、遗传性疾病以及各种传染病的检测诊断和治疗均具有重要意义。现有的核酸检测主要采用PCR技术，PCR的方法灵敏度高、特异性好，是目前最常用的基因诊断方法。但是PCR方法操作起来较复杂，并且实验时间久，对人员和仪器要求比较高，不适合在基层或现场进行快速诊断。

等温扩增技术是目前比较受青睐的一种扩增技术，其反应过程始终维持在恒定的温度下，通过添加不同活性的酶和各自特异性引物来达到快速扩增的目的。具有操作简便，反应时间短，灵敏度高等优点，适合快速诊断领域。但是同时等温扩增高效的扩增效率易引起下游检测时扩增产物的污染，若能检测的时候将上游的样本处理即核酸提取、扩增以及下游的检测封闭在单个装置中一体化进行，则可有效避免检测的污染。同时为了适应基层或现场快速检测的需求，需要检测的装置小型化，便携式。

目前市场上也有一些能实现样品制备与测试的一体化的仪器装置，如Cepheid公司的GeneXpert系列。这些绝大部分都是国外的仪器，价格十分昂贵，并不适合推广，特别是在非洲等疾病容易爆发的地方。针对一些传染性特别强的疾病，例如埃博拉病毒，实验在封闭环境中进行，可大大降低实验人员的感染病毒的机率。

为了解决上述问题，本发明提出一种封闭式样本一体化检测装置及检测方法。

发明内容

本发明目的是针对现有基层或现场快速检测需求，提供一种封闭式样本一体化检测装置及检测方法，该装置和方法可实现生物样本核酸的快速一体化检测，并且体积小巧，方便携带，对外界控制设备的要求较低，能有效防止检测过程中的污染和样品间的交叉污染。

为了实现本发明的目的和优点，本发明通过以下技术方案实现：

一种封闭式样本一体化检测装置，其主体是一透明的方形盒体，盒体内安放有液体处理组件，试剂存放组件和温度控制组件。

所述方形盒体是封闭的状态，盒体上面开有三个小孔，左边的小孔用于加样本进入盒体中，可用暗扣扣住密封，另外两个小孔分别连接气控管道。

所述的液体处理组件，包括一个伸缩管和一个隔膜泵。所述伸缩管有伸缩段和长管段，所述伸缩管伸缩段和下端的长管段是阻塞的，伸缩管的上端与所述盒体上面的伸缩管气孔连通，接通外面的伸缩管气控管道。所述的隔膜泵一端与伸缩管的长管段连通，连通管具有弹性。隔膜泵另一端与所述盒体上面的隔膜泵气孔连通，接通外面的隔膜泵气控管道。

所述的试剂存放组件包括若干个试剂槽和带动试剂槽移动的传送带，所述试剂槽排列固定在传送带上。所述传送带的两端各固定在卷轴上。所述试剂槽传送带的卷轴十字形轴心在所述盒体前后侧壁上。

所述的温度控制组件包括一个加热金属块，所述加热金属块也固定在一传送带上，所述传送带的两端各固定在卷轴上。所述加热金属块传送带的卷轴十字形轴心也在所述盒体前后侧壁上。加热金属块里面集成有加热膜和温度传感器，加热膜和温度传感器的控制线从传送带的卷轴中引出到盒体外，方便控制。

所述的试剂槽传送带上还设有检测用的试纸条，试纸条在试剂槽的两边各有一个，贴附在水平传送带上。

为了保证所述试剂槽和所述加热金属块加热时贴合紧密，分别在试剂槽两端的卷轴下方放有一定质量的金属棒，下压传送带，从而使得试剂槽和加热金属块贴合紧密。

优选地，所述的加热金属块的大小和所述的每个试剂槽的大小相同。

所述的试剂槽中预先封装有一体化检测过程中所需的所有试剂。

进一步地，本发明针对上述一种封闭式样本一体化检测装置还提供了以下使用方法，通过以下过程实现。

过程一、外界通过控制试剂槽传送带的卷轴十字形轴心，将第一个试剂槽水平移动至所述盒体的加样孔下方；再将待测样本通过所述盒体上的加样孔加入到试剂槽中，暗扣扣住密封加样孔；

过程二、试剂槽中预先盛放有用于核酸高温一步法提取的提取试剂，外界通过控制加热金属块传送带的卷轴十字形轴心将加热金属块水平移动至第一个试剂槽下方，将试剂槽两边的金属棒控制在试剂槽附近，使得下压试剂槽，与加热金属块紧密贴合。外界通过加热金属块内加热膜和温度传感器的控制线，给加热金属块加热，将反应温度控制在100℃，反应10分钟，实现核酸的高温一步法提取。

过程三、将第一个试剂槽传送至伸缩管下方，外界的气控系统通过伸缩管气孔控制伸缩管的伸缩段，使其伸长，从而将长管段伸至试剂槽内，外界的气控系统通过隔膜泵气孔控制隔膜泵，使得试剂槽中液体进入伸缩管长管段内；控制伸缩管，使其伸缩段缩短，再将第二个试剂槽移至伸缩管下方，伸长伸缩段，控制隔膜泵，将长管内的液体放入第二个试剂槽内，并控制隔膜泵来混匀试剂。

过程四、将加热金属块移至第二个试剂槽下方，对其进行65℃加热控制，反应30分钟，进行等温扩增反应。

过程五、等温扩增反应结束后，重复过程三的试剂转移操作步骤，将试剂槽中盛放的探针加入到扩增反应后的溶液中，再次进行65℃加热反应5分钟；转移5μL反应液加入到100μL到盛放检测Buffer试剂槽中混匀。

过程六、将过程五中混匀后的液体吸取10μL滴在试剂槽传送带上的检测试纸条上泳动5分钟，然后观察试纸条上线条显色情况，如果质控线及检测线均显色，则检测结果为阳性，表明样本中含有目的核酸；如果仅质控线显色，则检测结果为阴性，表明样本中不含目的核酸；如果质控线不显色，表明试纸条自身存在质量问题，检测结果亦不可信。

本发明的有益效果：

本发明将高温一步法核酸提取，等温扩增，横向流动试纸条检测结合，极大地缩短了传统核酸检测的时间，并且对设备的成本要求大大降低；本发明将整个的样本核酸检测过程集成一体化在封闭的环境中完成，有效避免了外界的污染和核酸的交叉污染；本发明的装置加工难度较小，操作简单便携，十分满足现场检测的需求。

附图说明

图1本发明结构外形示意图。

图2本发明结构剖面图。

图3本发明金属块加热试剂槽示意图。

其中：1-盒体，2-液体处理组件，3-试剂存放组件，4-温度控制组件，101-加样孔和暗扣，102-伸缩管气孔，103-隔膜泵气孔，201-伸缩管，202-伸缩管伸缩段，203-伸缩管长管段，204-隔膜泵，205-弹性连接管，301-试剂槽，302-试剂槽传送带，303-试剂槽传送带卷轴，304-试剂槽传送带卷轴十字形轴心，305-金属棒，306-试纸条，401-加热金属块，402-加热金属块传送带，403-加热金属块传送带卷轴，404-加热金属块传送带卷轴十字形轴心，405-加热膜引线，406-温度传感器引线。

具体实施方式

下面结合实施例和附图1-3对本发明做更进一步地解释，以令本领域技术人员参照说明书文字能根据以实施。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。

一种封闭式样本一体化检测装置，如图1和2所示，所述方形盒体1是封闭的状态，盒体1上面开有三个小孔，左边的小孔是加样孔和暗扣101，中间的是伸缩管气孔102，最右边的是隔膜泵气孔103，伸缩管气孔102和隔膜泵气孔103分别连接气控管道。

所述的液体处理组件2主要实现液体的转移，混匀等操作，主要有伸缩管201和隔膜泵204。所述伸缩管201有伸缩管伸缩段202和伸缩管长管段203，所述伸缩管伸缩段202和下端的伸缩管长管段203是阻塞的，伸缩管201的上端与所述盒体1上面的伸缩管气孔102连通，接通外面的伸缩管气控管道。所述的隔膜泵204一端与伸缩管长管段203通过弹性连接管205连通。隔膜泵204另一端与所述盒体1上面的隔膜泵气孔103连通，接通外面的隔膜泵气控管道。

所述的试剂存放组件3包括若干个试剂槽301和试剂槽传送带302，两者相对固定。试剂槽传送带卷轴十字形轴心304在所述盒体1前后侧壁上。还有试纸条306贴在试剂槽传送带302上，金属棒305在试剂槽传送带卷轴303下方。

所述的温度控制组件4包括一个加热金属块401，加热金属块401固定在加热金属块传送带402上，加热金属块传送带卷轴十字形轴心404也在所述盒体1前后侧壁上。加热金属块里面集成的加热膜引线405和温度传感器引线406从加热金属块传送带卷轴十字形轴心404引出到盒体1外。

针对上述封闭式样本一体化检测装置，案例中采用以下使用方法：

试剂槽301预先封装一体化检测所需的试剂，有提取液，等温扩增试剂，探针，检测buffer等。外界通过控制试剂槽传送带卷轴十字形轴心303，将第一个试剂槽水平移动至所述盒体1的加样孔下方；再将待测样本通过所述盒体上1的加样孔加入到试剂槽301中，暗扣扣住密封加样孔；外界通过控制加热金属块传送带卷轴十字形轴心404将加热金属块401水平移动至第一个试剂槽下方，将试剂槽两边的金属棒305控制在试剂槽附近，使得下压试剂槽，与加热金属块401紧密贴合，如图3所示。外界通过加热金属块内加热膜引线405和温度传感器引线406，给加热金属块401加热，将反应温度控制在100℃，反应10分钟，实现核酸的高温一步法提取。

将第一个试剂槽传送至伸缩管201下方，外界的气控系统通过伸缩管气孔102控制伸缩管伸缩段202，使其伸长，从而将伸缩管长管段203伸至试剂槽301内，外界的气控系统通过隔膜泵气孔103控制隔膜泵204，使得试剂槽中液体进入伸缩管长管段203内，如图3所示；控制伸缩管201，使伸缩管伸缩段202缩短，再将第二个试剂槽移至伸缩管201下方，控制伸长伸缩管伸缩段202，控制隔膜泵204，将伸缩管长管段203内的液体放入第二个试剂槽内，并控制隔膜泵204来混匀试剂，将加热金属块401移至第二个试剂槽下方，对其进行65℃加热控制，反应30分钟，进行等温扩增反应。

等温扩增反应结束后，重复上述的试剂转移操作步骤，将试剂槽中盛放的探针加入到扩增反应后的溶液中，再次进行65℃加热反应5分钟；转移5μL反应液加入到100μL到盛放检测Buffer试剂槽中混匀。

将检测Buffer试剂槽中混匀后的液体吸取10μL滴在试剂槽传送带302上的试纸条306上泳动5分钟，然后观察试纸条306上线条显色情况，如果质控线及检测线均显色，则检测结果为阳性，表明样本中含有目的核酸；如果仅质控线显色，则检测结果为阴性，表明样本中不含目的核酸；如果质控线不显色，表明试纸条自身存在质量问题，检测结果亦不可信。

本发明将高温一步法核酸提取，等温扩增，横向流动试纸条检测相结合，极大地缩短了传统核酸检测的时间，并且对设备的成本要求大大降低，整个的核酸检测过程集成一体化在封闭的环境中完成，有效避免了外界的污染和核酸的交叉污染，操作简单便携。

Claims (4)

1.一种封闭式样本一体化检测装置，其特征在于，包括：

其主体是一透明的方形盒体，盒体内安放有液体处理组件，试剂存放组件和温度控制组件；

所述方形盒体是封闭的状态，盒体上面开有三个小孔，左边的小孔用于加样本进入盒体中，可用暗扣扣住密封，另外两个小孔分别连接气控管道；

所述的液体处理组件，包括一个伸缩管和一个隔膜泵，所述伸缩管有伸缩段和长管段，所述的隔膜泵一端与伸缩管的长管段连通，连通管具有弹性；

所述的试剂存放组件包括若干个试剂槽和带动试剂槽移动的传送带，所述试剂槽排列固定在传送带上；

所述传送带的两端各固定在卷轴上；

所述的温度控制组件包括一个加热金属块，所述加热金属块固定在一传送带上，所述传送带的两端各固定在卷轴上；

所述的试剂槽传送带上还设有检测用的试纸条，试纸条在试剂槽的两边各有一个，贴附在水平传送带上；

所述伸缩管伸缩部分和下端的长管段是阻塞的，伸缩管的上端与所述盒体上面的伸缩管气孔连通，接通外面的伸缩管气控管道；

所述加热金属块里面集成有加热膜和温度传感器，加热膜和温度传感器的控制线从传送带的卷轴中引出到盒体外，方便控制；

试剂槽两端的卷轴下方有一定质量的金属棒，下压传送带，可使得试剂槽和加热金属块贴合紧密。

2.根据权利要求1所述的一种封闭式样本一体化检测装置，其特征在于，隔膜泵另一端与所述盒体上面的隔膜泵气孔连通，接通外面的隔膜泵气控管道。

3.根据权利要求1所述的一种封闭式样本一体化检测装置，其特征在于，所述试剂槽传送带的卷轴十字形轴心和所述加热金属块传送带的卷轴十字形轴心均在所述盒体前后侧壁上。

4.一种采用权利要求1中所述的装置进行封闭式核酸一体化检测的方法，其特征在于，通过以下过程实现：

过程一、外界通过控制试剂槽传送带的卷轴十字形轴心，将第一个试剂槽水平移动至所述盒体的加样孔下方；再将待测样本通过所述盒体上的加样孔加入到试剂槽中，暗扣扣住密封加样孔；

过程二、试剂槽中预先盛放有用于核酸高温一步法提取的提取试剂，外界通过控制加热金属块传送带的卷轴十字形轴心将加热金属块水平移动至第一个试剂槽下方，将试剂槽两边的金属棒控制在试剂槽附近，使得下压试剂槽，与加热金属块紧密贴合，外界通过加热金属块内加热膜和温度传感器的控制线，给加热金属块加热，将反应温度控制在100℃，反应10分钟，实现核酸的高温一步法提取；

过程三、将第一个试剂槽传送至伸缩管下方，外界的气控系统通过伸缩管气孔控制伸缩管的伸缩段，使其伸长，从而将长管段伸至试剂槽内，外界的气控系统通过隔膜泵气孔控制隔膜泵，使得试剂槽中液体进入伸缩管长管段内；控制伸缩管，使其伸缩段缩短，再将第二个试剂槽移至伸缩管下方，伸长伸缩段，控制隔膜泵，将长管内的液体放入第二个试剂槽内，并控制隔膜泵来混匀试剂；

过程四、将加热金属块移至第二个试剂槽下方，对其进行65℃加热控制，反应30分钟，进行等温扩增反应；

过程五、等温扩增反应结束后，重复过程三的试剂转移操作步骤，将试剂槽中盛放的探针加入到扩增反应后的溶液中，再次进行65℃加热反应5分钟；转移5μL反应液加入到100μL到盛放检测Buffer试剂槽中混匀；

过程六、将过程五中混匀后的液体吸取10μL滴在试剂槽传送带上的检测试纸条上泳动5分钟，然后观察试纸条上线条显色情况，如果质控线及检测线均显色，则检测结果为阳性，表明样本中含有目的核酸；如果仅质控线显色，则检测结果为阴性，表明样本中不含目的核酸；如果质控线不显色，表明试纸条自身存在质量问题，检测结果亦不可信。