CN110186742A - Poct检测装置及样本混匀装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种样本混匀装置，样本送入逐级布置的反应腔，每个反应腔内均预置有反应液，样本在每个反应腔内与其内反应液经混匀装置充分混合，两级反应腔之间设置液体抽取装置，通过压力抽取结构将前序混匀处理后的样本送入后序反应腔，末端反应腔上连接反应管，样本经由各个反应腔内反应液处理后，送入反应管内进行核酸扩增反应，通过设置多个反应腔对样本进行逐级处理，每个反应腔之间通过压力抽取的液体抽取装置进行样本在不同反应腔之间的输送，最终送入反应管进行核酸扩增反应，通过设置不同的反应腔进行样本处理，由压力抽取结构进行样本输送，样本处理结构简单，独立的反应腔提高样本处理安全性，样本处理结果可靠。本发明还提供了一种POCT检测装置。

Description

POCT检测装置及样本混匀装置

技术领域

本发明涉及POCT检测技术领域，更具体地说，涉及一种POCT检测装置及样本混匀装置。

背景技术

在体外诊断(IVD，in vitro diagnostics)领域，现场快速检测(POCT，point-of-care testing)是生物医学领域重要的研究方向。POCT的主要标准是不需要固定的检测场所，试剂和仪器是便携式的，并且可及时操作。POCT不需要专门临床检测服务。近年来，由于当今高新技术的发展和医学科学的进步，以及高效快节奏的工作方式，使得具有实验仪器小型化、操作简单化、报告结果即时化的POCT越来越受到了人们的青睐。

对于分子诊断，最常用的临床检测方法是荧光定量PCR法。PCR(Polymerase ChainReaction，聚合酶链式反应)是一种在生物体外放大扩增特定DNA(deoxyribonucleicacid，脱氧核糖核酸)片段的技术。PCR在扩增DNA时一般需要经过高温解链反应、火反应及延伸反应三个步骤，经过上述三个步骤后初始DNA分子数量增加一倍，此时为一个循环；倍增后的DNA分子继而成为下一个循环的模板，如此循环倍增下去，经过30-40个循环后，DNA分子数目将放大至初始值的近109倍。由此，针对于分析和检验的目的，PCR能够将作为分析物的DNA分子进行特异性的大规模放大，因此，PCR技术能够用于传染病、遗传性疾病及肿瘤等的早期诊断，同时，产前检查及法医鉴定中得到越来越广泛的应用。基于PCR技术的分子检测方法通常需要经历样本处理、核酸提取以及PCR反应体系构建、PCR扩增反应以及信号检测等过程。相对于PCR扩增反应及检测过程，样本处理及核酸提取等的前处理过程需要进行诸如定量、转移、混合、分离等各流体(样本、试剂等)操作的复杂步骤，容易出现流体混合而发生污染的现象。

为避免流体受到污染，出现了自动化的PCR前处理装置。自动化的PCR前处理装置主要通过基于液体工作站上的再开发，利用工作站的注射泵、定位导轨以及根据应用在工作区布置的液体储槽、反应容器及其他功能模块，实现在工作区内液体的定量、转移、混合和分离等功能。自动化的PCR前处理装置虽然能够完成PCR前处理过程，但液体工作站通常结构复杂、体积庞大，需要通过批量处理来提高其处理效率，因而一般用于大型检验实验室。

目前，大部分分子诊断试验，需要专业人士使用非常复杂的仪器通过复杂的操作步骤来进行。而医生或患者往往需要快速明确的实验结果。因此对仪器的小型化，分析过程的一体化、自动化存在着需求。在某些应用场景下，医护人员需要赶赴现场进行诊断，而昂贵复杂的仪器不方便携带，高昂的诊断费用不利于大规模应用，因此对分子诊断仪器的便携化和诊断成本的低廉化提出了需求。

相关的研究人员对“一体化”装置进行了工程设计，逐渐演变出“Lab onchip,LOC”芯片实验室的概念。其中最精巧的能够完成“样品进，诊断结果出”的效果。例如，一些研究者做出可以在小型化的卡盒或芯片上执行分析方法的系统。现有技术的PCR前处理装置，大多设计复杂，卡盒或芯片成本高昂，由于设计复杂，整个系统的可靠性低，成本高。

因此，如何降低PCR前处理装置的结构复杂性，是目前本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明提供了一种样本混匀装置，以降低PCR前处理装置的结构复杂性；本发明还提供了一种POCT检测装置。

为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种样本混匀装置，包括多个顺序连接并对样本进行逐级处理的反应腔，所述反应腔内预置有对所述样本进行处理的反应液；

所述反应腔内设置有对所述样本进行混匀处理的混匀装置；

相邻的所述反应腔之间设置有对前序混匀处理后的所述样本进行压力抽取的液体抽取装置；

末端所述反应腔上连接有与其内混匀处理后的所述样本进行核酸扩增反应的反应管。

优选地，在上述样本混匀装置中，所述混匀装置为预置于所述反应腔内的磁力转子。

优选地，在上述样本混匀装置中，所述液体抽取装置为抽液管伸入前置所述反应腔，和给液管伸入后置所述反应腔的按压泵；首个所述反应腔上设置有注入所述样本的样本注入口。

优选地，在上述样本混匀装置中，所述反应管包括设置于末端所述反应腔上的多个，所述按压泵包括多个分别设置于每个所述反应管与末端所述反应腔之间的导出按压泵。

优选地，在上述样本混匀装置中，所述反应管上设置有连接所述导出按压泵的导出给液管的热塑封口结构的反应管连接管。

优选地，在上述样本混匀装置中，所述反应管连接管上设置有联通其管体内外，对所述样本的抽取进行气压平衡的通气装置。

优选地，在上述样本混匀装置中，所述反应管内预置有冻干PCR试剂。

优选地，在上述样本混匀装置中，所述反应腔包括顺序连接的第一反应腔和第二反应腔，所述反应管连接于所述第二反应腔上。

优选地，在上述样本混匀装置中，所述反应液包括设置于所述第一反应腔内，对所述样本进行裂解处理的裂解液，和设置于所述第二反应腔内，对裂解后的所述样本进行稀释处理的稀释液。

优选地，在上述样本混匀装置中，所述样本为血液样本。

优选地，在上述样本混匀装置中，还包括容置多个所述反应腔，对其进行防护的防护箱。

一种POCT检测装置，包括对样本进行前处理的PCR前处理装置，所述PCR前处理装置为如上任意一项所述的样本混匀装置。

本发明提供的样本混匀装置，包括多个顺序连接并对样本进行逐级处理的反应腔，反应腔内预置有对样本进行处理的反应液；反应腔内设置有对样本进行混匀处理的混匀装置；相邻的反应腔之间设置有对前序混匀处理后的样本进行压力抽取的液体抽取装置；末端反应腔上连接有与其内混匀处理后的样本进行核酸扩增反应的反应管。样本在核酸扩增反应时，送入逐级布置的反应腔，每个反应腔内均预置有反应液，样本在每个反应腔内与其内反应液经混匀装置充分混合，两级反应腔之间设置液体抽取装置，通过压力抽取结构将前序混匀处理后的样本送入后序反应腔，末端反应腔上连接反应管，样本经由各个反应腔内反应液处理后，送入反应管内进行核酸扩增反应，通过设置多个反应腔对样本进行逐级处理，每个反应腔之间通过压力抽取的液体抽取装置进行样本在不同反应腔之间的输送，最终送入反应管进行核酸扩增反应，通过设置不同的反应腔进行样本处理，由压力抽取结构进行样本输送，样本处理结构简单，独立的反应腔提高样本处理安全性，样本处理结果可靠。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。

图1为本发明提供的样本混匀装置的结构示意图。

具体实施方式

本发明公开了一种样本混匀装置，降低了PCR前处理装置的结构复杂性；本发明还提供了一种POCT检测装置。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，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。基于本发明的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动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。

如图1所示，图1为本发明提供的样本混匀装置的结构示意图。

本发明提供了一种样本混匀装置，包括多个顺序连接并对样本进行逐级处理的反应腔1，反应腔1内预置有对样本进行处理的反应液；反应腔1内设置有对样本进行混匀处理的混匀装置；相邻的反应腔之间设置有对前序混匀处理后的样本进行压力抽取的液体抽取装置；末端反应腔上连接有与其内混匀处理后的样本进行核酸扩增反应的反应管5。

样本在核酸扩增反应时，送入逐级布置的反应腔1，每个反应腔1内均预置有反应液，样本在每个反应腔1内与其内反应液经混匀装置充分混合，两级反应腔1之间设置液体抽取装置，通过压力抽取结构将前序混匀处理后的样本送入后序反应腔1，末端反应腔1上连接反应管5，样本经由各个反应腔1内反应液处理后，送入反应管5内进行核酸扩增反应，通过设置多个反应腔1对样本进行逐级处理，每个反应腔1之间通过压力抽取的液体抽取装置进行样本在不同反应腔1之间的输送，最终送入反应管5进行核酸扩增反应，通过设置不同的反应腔1进行样本处理，由压力抽取结构进行样本输送，样本处理结构简单，独立的反应腔1提高样本处理安全性，样本处理结果可靠。

核酸扩增是一大类技术方法的总称，目前包括常规PCR、实时荧光PCR、等温核酸扩增技术等，本申请提供的样本混匀装置适用于现有的需要抽取反应液至反应管内的核酸扩增反应。

在本案一具体实施例中，反应腔1包括顺序连接的第一反应腔11和第二反应腔12，反应管5连接于第二反应腔12上。本实施例优选提供一种二级反应腔，第一反应腔11和第二反应腔12顺序连接，样本分别经两个反应腔进行二级处理后，送入至反应管5进行核酸扩增反应。

在本案一具体实施例中，反应液11包括设置于第一反应腔内，对样本进行裂解处理的裂解液21，和设置于第二反应腔12内，对裂解后的样本进行稀释处理的稀释液22。对于二级结构的反应腔，其内反应液预装为与样本经二级混匀处理即可参与核酸扩增反应的反应液。

优选地，样本为血液样本。第一反应腔11内预装为裂解液21，第二反应腔12内预装稀释液22，裂解液21对血液样本进行细胞裂解处理，经第一反应腔11内的第一混匀装置充分搅拌混合后，液体抽取装置将第一反应腔11内裂解后的样本送入第二反应腔12，由其内的稀释液22稀释至预定浓度后，送入至反应管5内，与反应管5内核酸扩增反应试剂结合，完成样本处理。

在本案一具体实施例中，混匀装置包括分别设置于第一反应腔11内的第一磁力转子31和设置于第二反应腔12内的第二磁力转子32。混匀装置采用磁力转子，第一反应腔11内设置第一磁力转子31，第二反应腔12内设置第二磁力转子32，在面临医生或患者需要快速明确的获得实验结果时，可通过便携的磁力搅拌器驱动第一磁力转子31和第二磁力转子32独立工作，快速完成样本混合。

在本案一具体实施例中，液体抽取装置包括第一抽液管伸入第一反应腔11，和第一给液管伸入第二反应腔12的第一按压泵41；第一反应腔11上还设置有注入样本的样本注入口13。液体抽取装置采用按压泵，由人工手动控制按压泵即可完成第一反应腔11和第二反应腔12内液体的输送。当然，对于多个反应腔，液体抽取装置会包括布置于相邻的反应腔之间的多个，由人工逐级按压效率低，混合时间难以保证，混合效果难以达到最优，设置对液体抽取装置进行自动控制，设置机械按压装置自动控制按压动作和相邻反应腔的按压时间间隔，当然，液体抽取装置上可集成对机械按压装置自动控制的控制器，实现液体混合智能化。

具体地，第一按压泵41具有第一抽液管和第一给液管，第一抽液管伸入第一反应腔11内，并伸入至裂解液21的液面以下，以完成预定量裂解后样本的抽取，第一给液管伸入第二反应腔12内，为了避免第一反应腔11和第二反应腔12之间液体的回流污染，第一给液管的伸入长度应位于稀释液22的液面之上，完成液面输送的同时，避免液体回流。第一反应腔11上同时设置样本注入口13，对于外部实验环境，通过样本注入口13可快速实现血液样本的输入。

在本案一具体实施例中，液体抽取装置还包括第二抽液管伸入第二反应腔12，和第二给液管连通至反应管5的第二按压泵42。第二按压泵42同样采用压力抽取的手动按压泵，在不具备实验室环境的外部检测场所，通过人工即可快速实现对反应液的抽取，第二按压泵42的第二给液管直接连接反应管5，将稀释后的样本送入反应管5便于后续核酸扩增反应的进行。

在本案一具体实施例中，第二按压泵42包括设置于第二反应腔12上的多个，每个第二按压泵42上均设置有反应管5。第二反应腔12上设置多个取样口，每个取样口上均设置一个第二按压泵42，每个第二按压泵42的第二给液管上均对应设置一个反应管5，通过多个反应管5，可同时制备多个核酸扩增反应样本，满足核酸扩增反应要求。优选地，反应管5设置为两个，第二反应腔12上设置两个独立的第二按压泵42对反应管5进行样本抽取。

本实施例同时提供一种具有多个反应腔的样本混匀装置，反应腔多于两个，相邻的反应腔之间，按压泵由抽液管伸入前置反应腔对前置反应腔内的样本混合液进行抽取，经给液管送入后置反应腔，首个反应腔设置样本注入口，样本经多个反应腔逐步处理充分混合，最后经末端反应腔送入反应管进行核酸扩增反应。各个反应腔包括相邻的反应腔在物理位置上可以是紧挨着的，也可以有一定的距离。即，各个反应腔可以设置为设置于同一部件上不同的腔体结构，也可以设置为独立的反应腔结构串联，以满足不同工作条件下的液体混合装置使用要求。

在本案一具体实施例中，反应管5上设置有连接第二给液管的热塑封口结构的反应管连接管6。核酸扩增反应通过样本混匀装置完成对样本的前处理工作，样本经裂解和稀释后送入反应管，由反应管5将处理后的样本送入核酸扩增反应中后续的扩增反应和信号检测等过程，反应管5承担对样本前处理装置的样本接收和后续处理过程的送样工作，因此反应管5送样对其内样本进行有效隔离，能够有效提高其内样本的安全性。通过将反应管5和第二给液管之间通过热塑封口结构进行连接，样本送入至反应管后，加热反应管连接管6，即可实现对反应管5的封口，防止反应过程中的产物对环境的污染，满足样本的定量转移。

由于末端反应腔内的样本混合液经末端的导出按压泵抽送到反应管内，反应管内样本混合液体增多，需要排出多余空气，在反应管连接管6上设置通气装置，通气装置连通反应管内部和外部大气环境，样本混合液注入过程中排出多余空气，保证样本混合液顺利送入反应管内。通气装置具体可设置为布置于反应管连接管上的通气但不漏水的疏水材料制成。

在本案一具体实施例中，反应管5内预置有冻干PCR试剂。样本经第一反应腔11和第二反应腔12对样本进行裂解分离和稀释混合后，送入反应管5对前处理后的样本进行定量取样和转移，为了便于核酸扩增反应的便利性，在反应管5内预置冻干PCR试剂，样本的取样量与反应管5内的冻干PCR试剂量相匹配，使样本与冻干PCR试剂进行充分反应。热塑封口结构为位于反应管输入端的反应管连接管6，通过热塑封口结构将第二给液管和反应管进行隔断，同时有效避免反应管内样本与冻干PCR试剂的反应产物返回至上游腔体而溢出，造成空气中气溶胶污染，进一步提高PCR反应的安全性。

在本案一具体实施例中，还包括容置多个反应腔，对其进行防护的防护箱。多个反应腔集成安装于防护箱内，便于对核酸扩增反应进行有效防护，便于装置的取用。

基于上述实施例中提供的样本混匀装置，本发明还提供了一种POCT检测装置，包括对样本进行前处理的PCR前处理装置，该POCT检测装置上设有的PCR前处理装置为上述实施例中提供的样本混匀装置。

由于该POCT检测装置采用了上述实施例的样本混匀装置，所以该POCT检测装置由样本混匀装置带来的有益效果请参考上述实施例。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (12)

1.一种样本混匀装置，其特征在于，包括多个顺序连接并对样本进行逐级处理的反应腔，所述反应腔内预置有对所述样本进行处理的反应液；

所述反应腔内设置有对所述样本进行混匀处理的混匀装置；

相邻的所述反应腔之间设置有对前序混匀处理后的所述样本进行压力抽取的液体抽取装置；

末端所述反应腔上连接有与其内混匀处理后的所述样本进行核酸扩增反应的反应管。

2.根据权利要求1所述的样本混匀装置，其特征在于，所述混匀装置为预置于所述反应腔内的磁力转子。

3.根据权利要求1所述的样本混匀装置，其特征在于，所述液体抽取装置为抽液管伸入前置所述反应腔，和给液管伸入后置所述反应腔的按压泵；首个所述反应腔上设置有注入所述样本的样本注入口。

4.根据权利要求3所述的样本混匀装置，其特征在于，所述反应管包括设置于末端所述反应腔上的多个，所述按压泵包括多个分别设置于每个所述反应管与末端所述反应腔之间的导出按压泵。

5.根据权利要求4所述的样本混匀装置，其特征在于，所述反应管上设置有连接所述导出按压泵的导出给液管的热塑封口结构的反应管连接管。

6.根据权利要求5所述的样本混匀装置，其特征在于，所述反应管连接管上设置有联通其管体内外，对所述样本的抽取进行气压平衡的通气装置。

7.根据权利要求5所述的样本混匀装置，其特征在于，所述反应管内预置有冻干PCR试剂。

8.根据权利要求6或7任一项所述的样本混匀装置，其特征在于，所述反应腔包括顺序连接的第一反应腔和第二反应腔，所述反应管连接于所述第二反应腔上。

9.根据权利要求8所述的样本混匀装置，其特征在于，所述反应液包括设置于所述第一反应腔内，对所述样本进行裂解处理的裂解液，和设置于所述第二反应腔内，对裂解后的所述样本进行稀释处理的稀释液。

10.根据权利要求9所述的样本混匀装置，其特征在于，所述样本为血液样本。

11.根据权利要求1所述的样本混匀装置，其特征在于，还包括容置多个所述反应腔，对其进行防护的防护箱。

12.一种POCT检测装置，包括对样本进行前处理的PCR前处理装置，其特征在于，所述PCR前处理装置为如权利要求1-11中任意一项所述的样本混匀装置。