CN109536640A - 一种呼吸道病毒核酸的检测方法和便携式病毒核酸检测仪 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种呼吸道病毒核酸的检测方法和便携式病毒核酸检测仪。方法包括：对提取的核酸进行聚合酶链式反应PCR扩增，得到PCR产物；将经过PCR扩增后得到的所述PCR产物加入到生物芯片上的反应孔，所述反应孔内设置有杂交探针，进行核酸杂交；将标记液滴入所述反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与标记液进行反应；将生物芯片设置于便携式生物芯片检测样品台上，由安装于所述生物芯片检测样品台上的图像采集处理设备采集包含生物芯片的反应孔的图像；图像采集处理设备对所述图像进行处理，检测是否包含有病毒以及所包含有的病毒的数量，输出检测结果。具有简单、高效的积极效果。

Description

一种呼吸道病毒核酸的检测方法和便携式病毒核酸检测仪
技术领域
本发明涉及病毒检测技术领域，具体而言，涉及一种呼吸道病毒的检测方法和便携式病毒核酸检测仪。
背景技术
呼吸道病毒所引起的疾病是在各个年龄段的人群中十分常见的疾病，对于呼吸道病毒的诊断，一般是通过检测血液中的白细胞指标进行判断或者通过表象观察进行判断，由于对病毒的检测的过程繁琐，进而很少进行病毒数量的检测。然而为进一步更精细的指导呼吸道病毒所引起的疾病的治疗，进行呼吸道病毒检测时，不仅需要对病毒进行定性的检测还需要进行定量的检测。因此如何提供一种准确和高效的针对于呼吸道病毒的病毒检测方法具有十分重要的意义。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种呼吸道病毒核酸的检测方法和便携式病毒核酸检测仪，以提高对呼吸道病毒的检测效率。
第一方面，本发明实施例提供了一种呼吸道病毒核酸的检测方法，包括：
从血液样本或咽拭子样本中提取核酸；
对所述核酸进行PCR扩增，得到PCR产物；其中，进行PCR扩增所使用的引物为生物素化的引物；
将经过PCR扩增后得到的所述PCR产物加入到生物芯片上的反应孔，所述反应孔内设置有杂交探针点样，不同的所述杂交探针点样在所述反应孔中的位置是预先设定的，进行核酸杂交；
将标记液滴入所述反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与标记液进行反应；
将所述生物芯片设置于便携式生物芯片检测样品台上，由安装于所述病毒检测样品台上的图像采集处理设备采集包含生物芯片的反应孔的图像；如果被检测病毒为阳性，则该图像中包含有表征病毒的量子点荧光图像；
所述图像采集处理设备对所述图像进行处理，检测是否包含有病毒以及所包含有的病毒的种类和数量，输出检测结果。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第一种可能的实施方式，其中，所述对所述核酸进行扩增的条件为：在温度为94℃的条件下，变性10s；在温度为55℃条件下，退火20s；在温度为72℃的条件下，延伸20s；并且，按照该扩增条件执行变性、退火和延伸的整个过程的循环次数为35-45次。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第二种可能的实施方式，其中，所述按照该扩增条件执行变性、退火和延伸的整个过程的循环次数为40次。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面的第三种可能的实施方式，其中，所述将标记液滴入所述反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与标记液进行反应，包括：
取容积为10uL，浓度为2.5nM-30nM的用于亲和素标记的红色量子点复合物QDs–SA标记液，滴加于所述生物芯片反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与所述标记液进行反应。
结合第一方面的第三种可能的实施方式，本发明实施例提供了第一方面的第四种可能的实施方式，其中，所述将标记液滴入所述反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与标记液进行反应，包括：
取容积为10uL，浓度为25nM的用于亲和素标记的红色量子点标记的链霉亲和素复合物QDs–SA标记液，滴加于所述生物芯片反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与标记液进行反应。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面第五种可能的实施方式，其中，在所述进行核酸杂交以后，还包括：
使用磷酸盐吐温缓冲液对所述生物芯片进行清洗。
结合第一方面，本发明实施例提供了第一方面第六种可能的实施方式，其中，在所述使核酸杂交后的PCR产物进行反应之后，还包括：
使用磷酸盐吐温缓冲液对所述生物芯片进行清洗。
上述实施例中提供的一种呼吸道病毒核酸的检测方法，至少具有以下积极效果：
对呼吸道病毒的检测具有简单、高效和准确的积极效果，且所使用的设备具有便携式的优点，不受地域环境的限制。
第二方面，本发明实施例还提供了一种便携式生物芯片检测样品台，包括：盒体，所述盒体正面设置有图像采集处理设备安装部件，所述盒体内部设置有生物芯片承载部件，用于承载于所述生物芯片，所述盒体的背面设置有紫外灯、帯通滤光片和紫外滤光片。
上述所述的一种便携式生物芯片检测样品台，用于安装生物芯片，具有简单、高效、便携的优点。
第三方面，本发明实施例提供了一种便携式病毒核酸检测仪，包括：如第二方面所述的便携式生物芯片检测样品台和安装于所述图像采集处理设备安装部件的图像采集处理设备，所述图像采集处理设备用于在进行图像采集时，触发所述紫外灯进行补光，所述紫外灯所发出得光经过所述紫外滤光片过滤之后，照射到所述生物芯片上，此时图像采集处理设备采集包含生物芯片的反应孔的图像；该图像中包含有表征病毒的量子点荧光图像。
结合第三方面，本发明实施例提供了第三方面的第一种可能的实施方式，其中，所述图像采集处理设备为移动终端，所述移动终端包含有摄像头，所述摄像头上设置有平凸透镜和带通滤光片；
所述移动终端用于根据采集到的图像中的量子点荧光图像进行计算出所包含的病毒的数量，以及根据所述量子点荧光图像分布的位置确定所包含的病毒的种类。
本发明实施例提供的一种便携式病毒核酸检测仪，用于安装生物芯片，并且对生物芯片上经过处理的血液样品进行图像采集，根据对采集到的图像进行处理，得到病毒检测的结果，具有简单、高效、便携的优点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本申请实施例所提供的一种便携式生物芯片检测样品台图；
图2为本申请实施例提供的一种便携式生物芯片检测样品台安装生物芯片的示意图；
图3为本申请实施例提供的一种便携式病毒核酸检测仪的结构示意图；
图4为本申请实施例提供的另一种便携式病毒核酸检测仪的结构示意图。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明实施例中首先提供了一种呼吸道病毒核酸的检测方法，包括如下步骤：
步骤101、从血液样本或咽拭子样本中提取核酸。
上述步骤101中，血液样本可以是从被检测人员的静脉或者指尖抽取的血液。该步骤中可以是通过使用DNA提取试剂盒从血液样本中提取核酸。
核酸提取的主要步骤为：裂解细胞，去除与核酸结合的蛋白质以及多糖、脂类等生物大分子，去除其他不需要的核酸分子；沉淀核酸，纯化核酸，去除盐类，有机剂等杂质。
步骤102、对提取的核酸进行聚合酶链式反应PCR扩增，得到PCR产物。
具体，本申请实施例中，每一种病毒进行PCR扩增的引物有2条，均为生物素化的下游引物和上游引物，阳性核酸样本经PCR扩增后，PCR产物带有生物素标记。后续使用的标记液为亲和素标记的量子点，亲和素与生物素特异性结合，生物芯片相应位置即产生荧光信号。
本申请实施例中，利用了量子点发光效率高的特点，可以提高分析的准确率。
PCR是一种选择性体外扩增DNA或RNA片段的方法，其特异性是预先制成的引物决定的，本申请实施例中，进行PCR扩增的引物如下表1所示：
表1
本实施例中，PCR扩增的引物包含有：甲流上游引物、甲流下游引物、乙流上游引物、乙流下游引物、RSV上游引物、RSV下游引物、腺病毒上游引物、腺病毒下游引物；进而经过PCR扩增以后，再经过在反应孔中的反应，可以检测甲流病毒、乙流病毒、RSV病毒和腺病毒，能够十分全面的检测出与呼吸道疾病相关的病毒。
具体的，本申请实施例中，上述对核酸进行扩增的条件为：在温度为94℃的条件下，变性10s；在温度为55℃条件下，退火20s；在温度为72℃的条件下，延伸20s；并且，按照该扩增条件进行变性、退火和延伸的整个过程的循环次数为35-45次。
优选地，按照上述的扩增条件进行变性、退火和延伸的整个过程的循环次数为40次，经过试验，此时的扩增效果最佳。
步骤103、将经过PCR扩增后得到的所述PCR产物加入到生物芯片上的反应孔，所述反应孔内设置有杂交探针点样，所述杂交探针点样的在所述反应孔中的位置是固定的，进行核酸杂交。
具体的，上述的杂交探针包括：甲流探针、乙流探针、RSV探针和腺病毒探针，并且每一种探针在反应孔的位置是确定的。在PCR扩增产物在反应孔进行反应以后，如果某个位置出现量子点荧光信号，则说明该位置对应的病毒为阳性，进一步通过对该信号的分析可以得到该病毒的量化指标。
本申请实施例中的生物芯片上设置有多个反应孔，例如四个，该生物芯片为醛基化玻片，上述的每个反应孔中设置有杂交探针点样，该杂交探针点样的浓度为10uM，并将加入了核酸探针点样的生物芯片进行在室温下干燥保存。其中，四个反应孔可以分别用来检测四个不同的样本。
本申请实施例中，在进行核酸杂交以后，使用磷酸盐吐温缓冲液对生物芯片进行清洗。
步骤104、将标记液滴入所述反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与标记液进行反应。
具体的，取容积为10uL，浓度为2.5nM-30nM的用于亲和素标记的红色量子点QDs–SA(Qdots Streptavidin Conjugate,量子点标记的链霉亲和素复合物，中心波长625nm)标记液，滴加于所述生物芯片反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与标记液进行反应。
可选的实施例中，上述的用于亲和素标记的红色量子点QDs–SA标记液的浓度可以是2.5nM、5nM、15nM、20nM或者30nM。
优选的实施例中，上述步骤104中，具体包括：取容积为10uL，浓度为25nM的用于亲和素标记的红色量子点QDs–SA标记液，滴加于所述生物芯片反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与标记液进行反应。
上述实施例中，在进行将PCR产物与红色量子点QDs–SA溶液进行反应以后得到的产物，经过紫外LED的激发后，再通过摄像头进行图像采集，可以得到最终的包含有量子点荧光信号的图像。
步骤105、将生物芯片设置于便携式生物芯片检测样品台上，由安装于所述病毒检测样品台上的图像采集处理设备采集包含生物芯片的反应孔的图像；如果被检测病毒为阳性，则该图像中包含有表征病毒的量子点荧光图像。
本实施例中的病毒检测样品台包括：盒体，盒体正面设置有图像采集处理设备安装部件，盒体内部设置有生物芯片承载部件，用于承载于生物芯片。盒体的内部还设置有紫外LED灯、帯通滤光片和紫外滤光片。
步骤106、所述图像采集处理设备对所述图像进行处理，检测是否包含有病毒以及所包含有的病毒的种类和数量，输出检测结果。
本实施例中图像采集处理设备用于在进行图像采集时，触发紫外灯进行补光，紫外灯所发出得光经过紫外滤光片过滤之后，照射到生物芯片上，此时图像采集处理设备采集生物芯片的图像，该图像上包含有量子点荧光图像。通过分析量子点荧光图像就可以得到病毒的数量。上述的图像采集处理设备可以是移动终端，如手机、尺寸较小的平板电脑等。
上述申请实施例中所提供的呼吸道病毒核酸的检测方法，可以简单有效地进行呼吸道病毒的检测。
图1为本申请实施例提供的一种便携式呈现仪样品台的结构示意图，参照图1所示，该便携式生物芯片检测样品台，包括：盒体201，盒体201正面设置有图像采集处理设备安装部件(图1中未示出)。
具体的，盒体201内部设置有生物芯片承载部件202，该生物芯片承载部件202用于承载于生物芯片，盒体201的背面设置有紫外灯固定部件203，该紫外灯固定部件203用于固定安装紫外灯(图1中未示出)，该生物芯片承载部件202上方还设置有帯通滤光片(图1中未示出)和紫外滤光片(图1中未示出)。
优选地，上述的带通滤光片中心波长为624nm，带宽为40nm。
图2为本申请实施例提供的一种便携式生物芯片检测样品台的安装生物芯片的示意图，参照图2所示，生物芯片204安装于生物芯片承载部件上，该生物芯片的反应孔位于壳体内部，并位于紫外灯固定部件的下方。
图3为本申请实施例提供的一种便携式病毒核酸检测仪的结构示意图，参照图3所示，包括：上述的生物芯片检测样品台和安装于所述图像采集处理设备安装部件的图像采集处理设备206，该图像采集处理设备206安装于图像采集处理设备安装部件205上方，该图像采集处理设备安装部件205设置于病毒检测样品台的盒体201的上方。
图像采集处理设备用于在进行图像采集时，触发紫外灯进行补光，紫外灯所发出得光经过紫外滤光片过滤之后，照射到生物芯片上，生物芯片上的量子点被激发产生荧光信号，荧光信号经过滤光片过滤之后，被图像采集处理设备采集，此时图像采集处理设备采集包含生物芯片的反应孔的图像；该图像中包含有表征病毒的量子点荧光图像。图像采集处理设备对采集的该图像进行图像处理，根据荧光信号强度识别出图像中所包含的红色荧光点的数量，进而得到呼吸道病毒的数量或者浓度。
本实施例中所提供的一种便携式病毒核酸检测仪，也可以用于免疫荧光生物芯片检测。
一优选的实施例中，上述的图像采集处理设备还包括显示屏，用于显示呼吸道病毒的数量值。
一优选的实施例中，上述的图像采集处理设备206为移动终端，移动终端包含有摄像头，摄像头上设置有平凸透镜。上述的图像采集处理设备的安装部件为安装板，该安装板上设置有镜头拍摄通孔，移动终端206的后置摄像头对应设置于镜头拍摄通孔处，使用者通过操作移动终端进行采集包含生物芯片的反应孔的图像。相应的，该移动终端上安装有对采集到的图像进行分析处理，以得到病毒检测结果的软件。优选地，该移动终端为手机。
优选地，上述实施例中，采用直径15mm,焦距为30mm的平凸透镜，平凸透镜用于减小物距至35mm左右，进而减小检测装置尺寸。
优选地，上述带通滤光片，中心波长624nm，带宽40nm,在平凸透镜下面，用于滤除杂散光(这里采用的量子点中心波长625nm)，提高信噪比。
移动终端用于根据采集到的图像中的荧光点进行计算出所包含的呼吸道病毒的数量，并输出该检测的结果。
图4示出了本申请一个可能的实施例所提供的另一种便携式病毒检测样品盒的结构示意图，本申请实施例中，上述的盒体201外侧设置有指环部件300，该指环部件300用于用户通过手指携带该样品盒。进而，进一步便于用户携带待便携式病毒检测样品盒。盒体下方为电池盒302，电池盒内为电源电池，该电源电池用于给盒体内部的紫外灯提供电源，电池盒外表面设置有电源开关303。
本发明实施例提供的一种便携式病毒核酸检测仪，用于安装生物芯片，并且对生物芯片上经过处理的血液样品进行图像采集，根据对采集到的图像进行处理，得到病毒检测的结果，具有简单、便携的优点。
最后应说明的是：以上所述实施例，仅为本发明的具体实施方式，用以说明本发明的技术方案，而非对其限制，本发明的保护范围并不局限于此，尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改或可轻易想到变化，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改、变化或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明实施例技术方案的精神和范围。都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种呼吸道病毒核酸的检测方法，其特征在于，包括：
从血液样本或咽拭子样本中提取核酸；
对所述核酸进行聚合酶链式反应PCR扩增，得到PCR产物；其中，进行PCR扩增所使用的引物为生物素化的引物；
将经过PCR扩增后得到的所述PCR产物加入到生物芯片上的反应孔，所述反应孔内设置有杂交探针点样，不同的所述杂交探针点样在所述反应孔中的位置是预先设定的，进行核酸杂交；
将标记液滴入所述反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与标记液进行反应；
将所述生物芯片设置于便携式生物芯片检测样品台上，由安装于所述病毒检测样品台上的图像采集处理设备采集包含生物芯片的反应孔的图像；如果被检测病毒为阳性，则该图像中包含有表征病毒的量子点荧光图像；
所述图像采集处理设备对所述图像进行处理，检测是否包含有病毒以及所包含有的病毒的种类和数量，输出检测结果。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述对所述核酸进行扩增的条件为：在温度为94℃的条件下，变性10s；在温度为55℃条件下，退火20s；在温度为72℃的条件下，延伸20s；并且，按照该扩增条件执行变性、退火和延伸的整个过程的循环次数为35-45次。
3.根据权利要求2所述的方法，其特征在于，所述按照该扩增条件执行变性、退火和延伸的整个过程的循环次数为40次。
4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述将标记液滴入所述反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与标记液进行反应，包括：
取容积为10uL，浓度为2.5nM-30nM的用于亲和素标记的红色量子点复合物QDs–SA标记液，滴加于所述生物芯片反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与所述标记液进行反应。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述将标记液滴入所述反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与标记液进行反应，包括：
取容积为10uL，浓度为25nM的用于亲和素标记的红色量子点标记的链霉亲和素复合物QDs–SA标记液，滴加于所述生物芯片反应孔，使核酸杂交后的PCR产物与标记液进行反应。
6.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述进行核酸杂交以后，还包括：
使用磷酸盐吐温缓冲液对所述生物芯片进行清洗。
7.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述使核酸杂交后的PCR产物进行反应之后，还包括：
使用磷酸盐吐温缓冲液对所述生物芯片进行清洗。
8.一种便携式生物芯片检测样品台，其特征在于，包括：盒体，所述盒体正面设置有图像采集处理设备安装部件，所述图像采集处理设备安装部件上设置有镜头拍摄通孔，所述盒体内部设置有生物芯片承载部件，用于承载于所述生物芯片，所述盒体的内部还设置有紫外灯、帯通滤光片和紫外滤光片。
9.一种便携式病毒核酸检测仪，其特征在于，包括：如权利要求8所述的便携式生物芯片检测样品台和安装于所述图像采集处理设备安装部件的图像采集处理设备，所述图像采集处理设备用于在进行图像采集时，触发所述紫外灯进行照射生物芯片，所述生物芯片上的量子点经紫外灯照射后被激发产生荧光信号，所述荧光信号经过所述滤光片过滤之后，被所述图像采集处理设备采集，此时图像采集处理设备采集包含生物芯片的反应孔的图像；该图像中包含有表征病毒的量子点荧光图像。
10.根据权利要求9所述的检测仪，其特征在于，所述图像采集处理设备为移动终端，所述移动终端包含有摄像头，在所述摄像头上设置平凸透镜和带通滤光片；
所述移动终端用于根据采集到的图像中的量子点荧光图像进行计算出所包含的病毒的数量，以及根据所述量子点荧光图像分布的位置确定所包含的病毒的种类。
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