CN108642146B - 一种可预装试剂的s型微管道式核酸扩增密闭反应管 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，储液管体内部至少设有两个连通下端面的储液腔，用于至少盛装两种不同种类的聚合酶液体；底盖上端面横向设有至少两条S型微管道，所有S型微管道的内侧端均与一轴向设置的第二中心通孔相连通；底盖密封在储液管体底面，每条S型微管道的外侧端与相对应的储液腔底端相连通；利用S型微管道内部的空气物理区隔储液腔和反应池中的液体，由此用户不必再另外配制任何试剂，整个操作过程也无需开启密封盖体，在实现多种试剂预装的同时，还不会造成多种预装试剂的稳定性和有效期发生变化，且都能通过注塑工艺实现规模生产，显著降低了应用成本，尤其适合多酶反应，具有明显的实用价值。
Description
技术领域
本发明涉及生命科学领域聚合酶链式反应（Polymerase Chain Reaction，简称PCR）及其衍生扩增实验用耗材，尤其涉及的是一种可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管。
背景技术
PCR检测技术已被广泛应用于生物体的检测，特别是在病原检测中，随着生命科学技术的发展，不断衍生出各种不同原理的核酸扩增技术；而恒温扩增技术的出现，使得PCR技术应用得到更广泛的认可，同时有着分子检测应用现场化、小型化的发展趋势，并从医学检测应用逐步向兽医、食品安全等更基层的应用领域拓展。
在实施PCR扩增检测时，往往需要用到聚合酶等生物活性物料，在做病毒检测的过程中，还常常需要用到逆转录酶等多种不同的生物酶，特别是衍生的恒温扩增技术有可能用到两种及以上的生物酶，这些物料不但需要-20℃低温保存，而且不同的生物酶需要不同的储存缓冲液条件。
但是，目前的做法是将不同的酶液分别储存在不同的试剂管中，在检测时现配现用，这给检测应用带来许多问题，例如：繁琐的操作，以及配液过程中还存在有被气溶胶污染的风险，需要专业的人员及场地要求等；由此限制了相关技术在基层的应用和普及。如果能够免去配液的繁琐操作，无疑会给PCR及其衍生检测技术应用带来明显的好处。
然而，由于生物学的特性，生物活性物料各组分特别是生物酶，预混在同一缓冲液之后，生物活性会马上下降，导致保质期、稳定性等性能的显著下降，对检测结果的影响很大；现有的一些解决方案有通过真空冷冻干燥的方式来达到试剂预混的目的；但由于其工艺条件严苛、成品合格率低且工艺时长较长等因素，导致检测成本大幅度增加，并且在多酶反应中，不同的酶依然需要分别冻干，大大增加了工艺的难度和不确定性。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，可在避免影响检测结果的同时大大简化混合操作和显著降低应用成本，尤其适合多酶反应。
本发明的技术方案如下：一种可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，包括反应管体、储液管体、底盖和密封盖体；所述底盖和储液管体均装入反应管体中，所述密封盖体封堵在反应管体的口部；其中，所述反应管体中设置有用于盛装反应液体的反应池，密封盖体的外壁与该反应管体的内壁相紧密配合；所述储液管体的上部设置有连通其上端面的储液池，用于检测之前注入待测核酸液体，所述储液池的底部经由一轴向设置的第一中心通孔与反应池相连通，装配之后密封盖体的下端面与该储液管体的上端面相紧密接触；所述储液管体的内部至少设置有两个连通其下端面的储液腔，用于至少盛装两种不同种类的聚合酶液体；所述底盖的上端面横向设置有至少两条S型微管道，所有S型微管道的内侧端均与一轴向设置的第二中心通孔相连通；所述底盖密封在储液管体的底面，每条S型微管道的外侧端与相对应的储液腔底端相连通，用于在非外力作用下利用该S型微管道中的空气阻止相应储液腔中的聚合酶液体与反应池中的液体相混合。
所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其中：所述储液管体呈圆柱状，所述储液池呈倒锥形空间且顶面开口，并位于所述储液管体的上部；该倒圆锥形储液池的小端通过所述第一中心通孔与储液管体的底面相连通；所述储液腔呈圆柱形空间且底面开口，并位于所述储液管体的中下部，且所有储液腔均布在所述第一中心通孔的周围。
所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其中：所述底盖呈圆片状，其外径大小与储液管体的外径相同，所有S型微管道均以凹槽的形式位于该底盖的同一端面上，且所有S型微管道均布在所述第二中心通孔的周围；每条S型微管道的内侧端均与该第二中心通孔相连通，外侧端沿所述底盖的径向向外弯曲延伸。
所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其中：所述反应管体的上半部呈圆柱状，下半部呈倒圆锥状；所述反应池位于该反应管体的下部，并呈倒圆锥形空间；该反应池的顶部向上延伸出一圆柱形空间且顶面开口，用于适配装入储液管体；圆柱状反应管体的顶边沿径向向外延伸出一圈第一台阶。
所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其中：所述密封盖体呈圆柱状，其顶边沿径向向外延伸出一圈与所述第一台阶相适配的第二台阶；所述密封盖体的外径大于反应管体上部圆柱形空间的内径。
所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其中：所述密封盖体的顶面还设置有孔径大于注射器针头直径的穿刺孔。
所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其中：所述反应管体靠近口部的内壁上设置有四个凸出的卡台，四个卡台在垂直反应管体轴心线的平面内呈中心对称；对应地，所述储液管体的外壁上均布有四条凹入的第一过槽，四个第一过槽均与该储液管体的轴心线相平行；所述底盖的外壁上也均布有四条凹入的第二过槽，四个第二过槽均与该底盖的轴心线相平行；所述密封盖体的外壁上均布有四个倒L形的卡槽，每个卡槽均由一段纵向卡槽和一段横向卡槽连接而成。
所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其中：所述横向卡槽的中间位置还设置有一凸出的锁扣台，且该锁扣台朝向纵向卡槽的一侧为斜面。
所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其中：所述S型微管道呈S形曲线状，其横断面呈半圆形，直径在0.1~1.0mm之间，同时该S型微管道的长度在3mm以上。
本发明所提供的一种可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，由于采用了带有多个储液腔的储液管体和带有横向S型微管道的底板，利用S型微管道内部的空气物理区隔储液腔和反应池中的液体，由此用户不必再另外配制任何试剂，大大简化了操作环节；整个操作过程也无需开启密封盖体，彻底实现了与外界完全隔离，有效避免了试剂被气溶胶污染的可能性；此外，在实现多种试剂预装的同时，还不会造成多种预装试剂的稳定性和有效期发生变化，而反应管体、底盖、储液管体和密封盖体又都能够通过注塑工艺实现规模生产，显著降低了应用成本，尤其适合多酶反应，具有较明显的实用价值。
附图说明
图1是本发明可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管实施例的分解图；
图2是本发明可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管实施例的放大立体图（带剖面）；
图3是本发明可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管实施例的放大主视图；
图4是本发明可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管实施例所用储液管体的仰视图和俯视图、密封盖体的主视图以及反应管体的俯视图；
图5是本发明可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管实施例所用底盖的俯视图。
图中标号汇总：反应管体400、反应池410、第一台阶420、卡台430、底盖500、第二中心通孔510、第二过槽520、S型微管道530、储液管体600、储液池610、第一中心通孔611、第一过槽620、储液腔630、密封盖体700、第二台阶710、卡槽720、纵向卡槽721、横向卡槽722、锁扣台730。
具体实施方式
以下将结合附图，对本发明的具体实施方式和实施例加以详细说明，所描述的具体实施例仅用以解释本发明，并非用于限定本发明的具体实施方式。
如图1和2所示，图1是本发明可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管实施例的分解图，图2是本发明可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管实施例的放大立体图（带剖面）；该S型微管道式核酸扩增密闭反应管包括反应管体400、底盖500、储液管体600和密封盖体700；所述底盖500和储液管体600均安装在反应管体400中，所述密封盖体700封堵在反应管体400的口部；其中，
所述反应管体400中设置有反应池410，用于盛装反应液体，所述密封盖体700的外壁与该反应管体400的内壁相紧密配合，以防止反应池410中的液体从反应管体400的口部流出；
所述储液管体600的上部设置有连通其上端面的储液池610，用于在检测之前盛装待测的核酸液体样本，所述储液池610的底部经由一轴向设置的第一中心通孔611与反应管体400的反应池410相连通，装配之后，所述密封盖体700的下端面与该储液管体600的上端面相紧密接触，以防止储液池610中的液体从储液管体600的上部流出；
所述储液管体600的内部至少设置有两个连通其下端面的储液腔630，用于至少盛装两种不同种类的聚合酶液体；
所述底盖500的上端面横向设置有至少两条S型微管道530，且所有S型微管道530的内侧端均与一轴向设置的第二中心通孔510相连通；
该底盖500密封在储液管体600的底面，每条S型微管道530的外侧端与所述储液管体600上相对应的储液腔630的底端相连通，用于在非外力作用下，利用该S型微管道530中的空气阻止或隔离相应储液腔630中的聚合酶液体与反应池410中的反应液体或预混液体相混合；本文中的外力指的是具有特定程度加速度的猛甩、跌落或离心等外部作用力。
在没有猛甩、跌落或离心等外力作用的正常情况下，即使像图2一样竖直放置该S型微管道式核酸扩增密闭反应管，由于各个S型微管道530中的空气隔离作用，以及聚合酶液体的表面张力作用，各个储液腔630中的聚合酶液体并不会进入反应池410；同样的，即使倒过来竖直放置该S型微管道式核酸扩增密闭反应管，由于所述S型微管道530中的空气隔离作用，以及聚合酶液体的表面张力作用，所述反应池410中的反应液体会顺着第二中心通孔510、第一中心通孔611进入储液管体600的储液池610中，但不会进入各个储液腔630；
在检测之前通过刺穿密封盖体700加入到储液池610中的待测核酸液体，通过第一中心通孔611、第二中心通孔510进入反应池410中，与反应池410中的反应液体进行预混合；而特定形状和尺寸的S型微管道530在加速度达到特定程度的外力作用下，各个储液腔630中不同种类的聚合酶液体就会克服空气隔离和液体表面张力作用，通过第二中心通孔510进入反应池410中，并与反应池410中的预混合液体进行第二次混合。
本发明可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，可先倒扣所述储液管体600，使得其上的储液腔630的口部朝上，并在各个储液腔630中加入不同种类的聚合酶液体；再将所述底盖500带有S型微管道530的一面朝下放置在储液管体600之上，并保证每根S型微管道530的外侧端均与所述储液管体600上相应的储液腔630相连通；接着通过热熔或者超声波的加工方式，将底盖500与储液管体600密封连接成一个整体，以备检测时使用。
然后，将反应液体加入反应管体400的反应池410中，接着使所述储液管体600的储液池610口部朝上，放入密封在一起的储液管体600和底盖500，再塞入密封盖体700，并在塞入密封盖体700时排出反应管体400上部对应体积的空气；由于并没有在储液池610中注入待测核酸液体，且各个储液腔630中不同种类的聚合酶液体也没有与反应池410中的反应液体相混合，因此，反应池410中的反应液体的保质期和稳定性并不会受到影响，而各个储液腔630中不同种类的聚合酶液体的保质期和稳定性也不会受到影响。
而在核酸扩增检测之前，只需通过使用注射器的针头刺穿密封盖体700，将待检测的核酸液体样本注入储液管体600的储液池610中，就可以避免因打开密封盖体700而受到环境中的气溶胶污染；预混之后，再放入离心设备，在特定程度加速度的离心力作用下，使得各个储液腔630中不同种类的聚合酶液体进入到反应管体400的反应池410中，与预混液体进行二次混合。
整个操作过程中，用户无需再另外配制任何试剂，大大简化了操作环节，而且在两次混合的过程中，均无需开启密封盖体700，彻底实现了与外界环境完全相隔离，有效避免了被气溶胶污染的可能性。
此外，由于采用了内有空气的S型微管道530进行物理区隔，实现了试剂预装的同时，还不会造成预装试剂的稳定性和有效期发生变化，而反应管体400、底盖500、储液管体600和密封盖体700又都能够通过注塑工艺实现规模生产，其中，反应管体400、底盖500和储液管体600均可采用聚丙烯材料经塑胶模具注塑成型，而密封盖体700可采用医用橡胶经塑胶模具注塑成型，这就显著降低了应用成本，相比成本较高和工艺不稳定的冻干工艺，本发明可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管具有明显的实用价值。
结合图3所示，图3是本发明可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管实施例的放大主视图；较好的是，所述储液管体600呈圆柱状，所述储液池610呈倒圆锥形空间且顶面开口，并位于所述储液管体600的上部；该倒圆锥形储液池610的小端通过所述第一中心通孔611与储液管体600的底面相连通；所述储液腔630呈圆柱形空间且底面开口，并位于所述储液管体600的中下部。
较好的是，所述底盖500呈圆片状，其外径大小与储液管体600的外径相同，且所有S型微管道530均以凹槽的形式位于该底盖500的同一端面上。
较好的是，所述反应管体400的上半部呈圆柱状，下半部呈倒圆锥状；所述反应池410位于该反应管体400的下部，并呈倒圆锥形空间；该反应池410的顶部向上延伸出一圆柱形空间且顶面开口，用于适配装入储液管体500和底盖500；圆柱状反应管体400的顶边沿径向向外延伸出一圈第一台阶420，方便放入离心机中进行固定。
较好的是，所述密封盖体700也呈圆柱状，其顶边沿径向向外延伸出一圈与所述反应管体400第一台阶420相适配的第二台阶710；所述密封盖体700的外径略大于反应管体400上部圆柱形空间的内径，以保证密封盖体700对反应管体400口部的密封性能。
较好的是，所述密封盖体700的顶面还可设置有孔径大于注射器针头直径的穿刺孔(图未示出)，利于注射器针头刺穿密封盖体700。
结合图4和1所示，图4是本发明可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管实施例所用密封盖体的主视图以及储液管体和反应管体的俯视图，其中，(a)是反应管体的俯视图，(b)是储液管体的俯视图，(c)是储液管体的仰视图，(d)是密封盖体的主视图；进一步地，所述反应管体400靠近口部的内壁上设置有四个凸出的卡台430(结合图1所示)，四个卡台430在垂直反应管体400轴心线的平面内呈中心对称；对应地，所述储液管体600的外壁上均布有四条凹入的第一过槽620(结合图1所示)，四个第一过槽620均与该储液管体600的轴心线相平行，用于在放入储液管体600时，便于所述反应管体400上对应的卡台430顺利通过；所述密封盖体700的外壁上均布有四个倒L形的卡槽720(结合图1所示)，每个卡槽720均由一段纵向卡槽721和一段横向卡槽722连接而成，用于在塞入并旋转该密封盖体700时，便于所述反应管体400上对应的卡台430顺利通过纵向卡槽721并卡在横向卡槽722的末端；由此实现了将密封盖体700紧紧扣在反应管体400之上，而且这种锁紧结构要比螺纹结构在操作上更加方便和快捷，只需塞入旋转一下即可实现密封盖体700与反应管体400的锁扣。
进一步地，所述横向卡槽722的中间位置还设置有一凸出的锁扣台730(结合图1所示)，且该锁扣台730朝向纵向卡槽721的一侧为斜面，由此可以大大减小旋转密封盖体700时卡台430卡入横向卡槽722末端的阻力，并用于旋紧密封盖体700之后，阻止该卡台430在横向卡槽722中反向移动，以锁住密封盖体700，防止从反应管体400脱出。
在本发明可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管的具体实施方式中，具体的，以可盛装四种不同种类的聚合酶液体为例，结合图3和图4(c)可知，四个储液腔630均布在所述第一中心通孔611的周围；对应的，如图5所示，图5是本发明可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管实施例所用底盖的俯视图，四根S型微管道530均布在所述第二中心通孔510的周围；每条S型微管道530的内侧端均与该第二中心通孔510相连通，外侧端沿所述底盖500的径向向外弯曲延伸；
同时，所述底盖500的外壁上也均布有四条凹入的第二过槽520(结合图1所示)，四个第二过槽520均与该底盖500的轴心线相平行，用于在放入底盖500时，便于所述反应管体400上对应的卡台430顺利通过。
具体的，所述S型微管道530呈S形曲线状，其横断面呈半圆形或矩形，且半圆形的直径在0.1~1.0mm之间，同时该S型微管道530的长度在3mm以上，例如直径0.5mm且长度5mm的S形曲线状微管道530，既可以在非外力作用下利用空气隔离储液腔630中的聚合酶液体与反应池410中的反应液体或预混液体相混合，又可以在1.0~2.0KG的离心力作用下，使得储液腔630中聚合酶液体通过该S型微管道530进入反应池410中，并与反应池410中的反应液体或预混液体相混合。
应当理解的是，以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不足以限制本发明的技术方案，对本领域普通技术人员来说，在本发明的精神和原则之内，可以根据上述说明加以增减、替换、变换或改进，而所有这些增减、替换、变换或改进后的技术方案，都应属于本发明所附权利要求的保护范围。
Claims (9)
1.一种可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其特征在于：包括反应管体、储液管体、底盖和密封盖体；所述底盖和储液管体均装入反应管体中，所述密封盖体封堵在反应管体的口部；其中，
所述反应管体中设置有用于盛装反应液体的反应池，密封盖体的外壁与该反应管体的内壁相紧密配合；
所述储液管体的上部设置有连通其上端面的储液池，用于检测之前注入待测核酸液体，所述储液池的底部经由一轴向设置的第一中心通孔与反应池相连通，装配之后密封盖体的下端面与该储液管体的上端面相紧密接触；所述储液管体的内部至少设置有两个连通其下端面的储液腔，用于至少盛装两种不同种类的聚合酶液体；
所述底盖的上端面横向设置有至少两条S型微管道，所有S型微管道的内侧端均与一轴向设置的第二中心通孔相连通；
所述底盖密封在储液管体的底面，每条S型微管道的外侧端与相对应的储液腔底端相连通，用于在非外力作用下利用该S型微管道中的空气阻止相应储液腔中的聚合酶液体与反应池中的液体相混合；
先倒扣所述储液管体，使得其上的储液腔的口部朝上，并在各个储液腔中加入不同种类的聚合酶液体；再将所述底盖带有S型微管道的一面朝下放置在储液管体之上，并保证每根S型微管道的外侧端均与所述储液管体上相应的储液腔相连通；接着通过热熔或者超声波的加工方式，将底盖与储液管体密封连接成一个整体；然后，将反应液体加入反应管体的反应池中，接着使所述储液管体的储液池口部朝上，放入密封在一起的储液管体和底盖，再塞入密封盖体，并在塞入密封盖体时排出反应管体上部对应体积的空气。
2.根据权利要求1所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其特征在于：所述储液管体呈圆柱状，所述储液池呈倒圆锥形空间且顶面开口，并位于所述储液管体的上部；该倒圆锥形储液池的小端通过所述第一中心通孔与储液管体的底面相连通；所述储液腔呈圆柱形空间且底面开口，并位于所述储液管体的中下部，且所有储液腔均布在所述第一中心通孔的周围。
3.根据权利要求1所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其特征在于：所述底盖呈圆片状，其外径大小与储液管体的外径相同，所有S型微管道均以凹槽的形式位于该底盖的同一端面上，且所有S型微管道均布在所述第二中心通孔的周围；每条S型微管道的内侧端均与该第二中心通孔相连通，外侧端沿所述底盖的径向向外弯曲延伸。
4.根据权利要求1所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其特征在于：所述反应管体的上半部呈圆柱状，下半部呈倒圆锥状；所述反应池位于该反应管体的下部，并呈倒圆锥形空间；该反应池的顶部向上延伸出一圆柱形空间且顶面开口，用于适配装入储液管体；圆柱状反应管体的顶边沿径向向外延伸出一圈第一台阶。
5.根据权利要求4所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其特征在于：所述密封盖体呈圆柱状，其顶边沿径向向外延伸出一圈与所述第一台阶相适配的第二台阶；所述密封盖体的外径大于反应管体上部圆柱形空间的内径。
6.根据权利要求1所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其特征在于：所述密封盖体的顶面还设置有孔径大于注射器针头直径的穿刺孔。
7.根据权利要求1所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其特征在于：所述反应管体靠近口部的内壁上设置有四个凸出的卡台，四个卡台在垂直反应管体轴心线的平面内呈中心对称；对应地，所述储液管体的外壁上均布有四条凹入的第一过槽，四个第一过槽均与该储液管体的轴心线相平行；所述底盖的外壁上也均布有四条凹入的第二过槽，四个第二过槽均与该底盖的轴心线相平行；所述密封盖体的外壁上均布有四个倒L形的卡槽，每个卡槽均由一段纵向卡槽和一段横向卡槽连接而成。
8.根据权利要求7所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其特征在于：所述横向卡槽的中间位置还设置有一凸出的锁扣台，且该锁扣台朝向纵向卡槽的一侧为斜面。
9.根据权利要求1至8中任一项所述的可预装试剂的S型微管道式核酸扩增密闭反应管，其特征在于：所述S型微管道呈S形曲线状，其横断面呈半圆形，直径在0.1~1.0mm之间，同时该S型微管道的长度在3mm以上。
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