CN111254044A - 反应杯、分子杂交仪及其应用和检测方法 - Google Patents

反应杯、分子杂交仪及其应用和检测方法 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种反应杯，包括杯壁和杯底，杯壁上还设有卡位部，所述卡位部能让膜条竖立于反应杯中，相对的两个卡位部连线的区域形成膜条竖立放置位。以及提供包括该反应杯的核酸分子杂交仪，和检测被分析物的检测方法。本发明提供新的反应杯，能够垂直立放膜条，并可以敞口操作，节省了反应杯在分子杂交仪上的面积，可以一次性多放置反应杯在分子杂交仪上，提高了分子杂交仪检测被分析物的工作效率。

Description

反应杯、分子杂交仪及其应用和检测方法
技术领域
本发明涉及分子杂交技术领域，具体涉及一种能应用于分子杂交仪的反应杯及应用该反应杯的分子杂交仪以及检测方法。
背景技术
核酸分子杂交是基因诊断的最基本的方法之一。它的基本原理是：互补的DNA单链能够在一定条件下结合成双链，即能够进行杂交。这种结合是特异的，即严格按照碱基互补的原则进行，它不仅能在DNA和DNA之间进行，也能在DNA和RNA之间进行。因此，当用一段已知基因的核酸序列作出探针，与变性后的单链基因组DNA接触时，如果两者的碱基完全配对，它们即互补地结合成双链，从而表明被测基因组DNA中含有已知的基因序列。
全自动核酸分子杂交仪的工作流程是模拟整个杂交反应的手工操作模式，需要完成多次试剂的添加、保温、摇晃、显色等多个步骤，并按照杂交反应工艺把各个反应步骤依次连接起来，按预置程序自动完成一个分析项目，最后对膜条进行显色分析，由试验结果来确定是否含有特异DNA，据此来判定被检测人员是否感染病毒或是否携带特定基因。
目前市场上的全自动核酸分子杂交仪多采用水平凹槽放置膜条的方式进行反应，即膜条是水平放置在水平凹槽内的。一方面，由于水平反应槽中的液面距槽口距离较近，在反应槽往复运动混匀过程中，运动的液体会从槽内溢出，因此，必须给槽加一个槽盖以确保槽内液体不会溢出。但是加入槽盖一来增加了取放膜条时操作的复杂程度。如槽盖密封不严，反应杯中的液体还是有溢出的风险，增加了反应体系被污染的风险。另一方面，水平反应槽采用的是直线往复运动机构，其设计的复杂程度和成本均高，且机构运动的可靠性差。
发明内容
针对现有技术的不足之处，本发明提供一种新的反应杯，能够垂直立放膜条，并可以敞口操作，节省了反应杯在分子杂交仪上的面积，可以一次性多放置反应杯在分子杂交仪上。
本发明的目的在于提供一种反应杯，包括杯壁和杯底，其中，杯壁上还设有卡位部，所述卡位部能让膜条竖立于反应杯中，相对的两个卡位部连线的区域形成膜条竖立放置位。
反应杯能够垂直放置膜条，大大降低了反应杯在分子杂交仪上的占用面积，从而可以分子杂交仪上一次性多放置反应杯进行操作。并且，敞口反应杯设计方便操作。
进一步地，卡位部包括相邻两个杯壁以及两杯壁的连接处。
进一步地，反应杯包括第一膜条竖立放置位和第二膜条竖立放置位，所述第一膜条竖立位置的距离小于第二膜条竖立放置的位置。
进一步地，在反应杯杯壁的非两侧边处安装一挡条，杯壁与挡条形成第一卡位部。
进一步地，反应杯杯底对应于卡位部设有凸台，膜条放置在该凸台上。
进一步地，杯底设置为斜面，在斜面的低位处开设有凹槽。
另一方面，本发明还提供一种核酸分子杂交仪，包括注液针、吸液针、升降机构、注液泵、试剂瓶，以及设有杯槽的反应盘，以及包括本发明的反应杯，杯槽用于存放反应杯。
进一步地，所述反应盘在运动机构的带动下旋转。
进一步地，本发明还包括反应杯在核酸分析上的应用。
另一方面，本发明还提供一种检测被分析物的检测方法，包括：(1)提供一种膜条，在所述膜条上预先固定了检测试剂；(2)提供本发明所述的反应杯；(3)将步骤1中所述的膜条竖立放置于反应杯中；(4)向反应杯中依次加入样本和其他反应试剂；(5)反应结束后，取出膜条，根据膜条上的信号分析出检测结果。
进一步地，预先固定在膜条上的检测试剂为特异性探针。
本发明的有益效果包括：利用本发明所述反应杯，膜条就可以竖立放置于反应杯中。(1)膜条竖立放置有利于节省整机空间，即同样投影面积放置更多试纸条，有效地节省桌面空间。(2)有利于膜条充分清洗，避免清洗不到位出现背景色而影响显色结构。(3)膜条竖立保持在反应杯的卡位部，可以清洗过程中保持膜条不动，避免吸液针下针时对膜条造成破坏。(4)在所述反应杯还可包括多种尺寸的膜条竖立放置位，从而是个杯子放置多种膜条，以适应不同膜条尺寸的要求。(5)本发明所述带有卡位部的竖直方杯结构，有利于公转时，反应杯中液体的混匀。(6)因为分析仪对竖直方向限制比较小，因此本发明所述反应杯可以设计成足够高，具有足够高度的反应杯使用时就可以采用敞口的方式，避免了反应液体在混匀过程中溢出的风险，保证膜条在敞口的反应体系中整个反应仍能顺利进行，避免了以往封口反应槽设计所带来的操作过程中的诸多不便。(7)当膜条可以竖立放置在反应杯中时，分子杂交仪用于放置反应杯的反应盘可以采用旋转混匀的方式。这种旋转混匀方式大大降低了整个机械机构的设计复杂程度和成本，使得全自动核酸分子杂交仪的设计结构更为简单，可靠性更高，体积更小且成本更低。
附图说明
图1为本发明的反应杯示意图(虚线为膜条竖立放置位的示意)；
图2为本发明的反应杯俯视图；
图3为本发明的反应杯剖面图；
图4为膜条示意图；
图5为膜条在反应杯中竖立放置的剖视图；
图6本发明的分子杂交仪的示意图；
图7本发明反应杯及膜条竖立放置位的截面示意图；
图8本发明另一反应杯及膜条竖立放置位的截面示意图；
图9为图5反应杯具有档条后形成的第三膜条竖立放置位的截面示意图；
图10为图5反应杯另一具有档条后形成的第三膜条竖立放置位的截面示意图；
图11为本发明另一结构反应杯及膜条竖立放置位的截面示意图；
图12为本发明另一结构反应杯及膜条竖立放置位的截面示意图；
图13为本发明另一结构反应杯及膜条竖立放置位的截面示意图；
图14为本发明另一反应杯及其卡位部的截面示意图；
图15为本发明圆形反应杯及膜条竖立放置位的截面示意图；
图16为膜条与反应杯底部呈一定角度的示意图；
图17为膜条有一定的弧度的示意图。
具体实施方式
以下实施例进一步说明本发明。这些实施例不是用来限制本发明范围，而是提供对本发明的进一步理解。
如图4所示的实施例中膜条20的形状为一张长方形薄纸片状，膜条的材料是尼龙膜，其厚度不足1mm。膜条的厚度、大小可以根据实际的检测需求做出调整。膜条的顶部21空白处印有膜条用于测试的基因型项目以及膜条的编号，膜条的膜面24上预设有分析试剂。在本实施例中膜面被分割成若干个小方块区域22，每个方块中预设有某一类型的特异性探针23，待样本与膜条进行一系列的杂交、洗膜和显色等反应过程后，如果样品中存在某区域探针对应的被分析物，所述被分析物与膜条上的该区域上的特异性探针结合，从而膜条上该特定探针区域会显现出蓝色圆点。根据这些显色圆点出现的位置可以判读出样本对应的基因型。一种具体的实施例中，所说膜条应用于核酸分子检测，比如检测DNA或RNA。当检测DNA时，探针可以用DNA或RNA作为探针。当检测RNA时，探针可以用DNA或RNA作为探针。
如图1至3所示的能使膜条竖立放置在其内的反应杯10，反应杯包括杯壁11和杯底12，杯壁上设有让膜条在反应杯中时处于竖立状态的卡位部13。在图1-3实施例所示的竖直方杯10，卡位部13包括相邻两个杯壁以及两杯壁的连接处(杯角)，相对的两杯角的连线区域形成了膜条竖立放置位14(如图1虚线所示)，所述膜条竖立放置位宽度可设置为让膜条能顺利放入其中并保持竖立(所述宽度在本实施例中是指相对的两杯角之间的距离)。
如图5所示将膜条20竖立放入反应杯10中，膜条20的两侧边分别放在对角的卡位部13位置，膜条20受到杯壁11的阻挡，不会在反应杯10中大幅度地旋转，从而确保了在进行一系列的杂交、洗膜和显色等反应过程中膜条20基本保持在膜条竖立放置位置14，避免了膜条20大幅度地转动，甚至转动至吸液针4的下针位置，造成吸液针4下针时触碰到膜条，并刺破膜条。
由于本发明的反应杯10可以确保膜条竖立放置在反应杯，相比于膜条平放在反应杯，前者的占地面积要远小于后者的占地面积。从而在相同的面积内，利用本发明所述反应杯，分子杂交仪可以同时承载更多膜条。
膜条20放入反应杯10中需要与试剂充分接触，完成膜条清洗等工序，同时又要避免与吸液针的接触。本发明通过反应杯上的卡位部13来限制膜条20的活动空间，使膜条20不能在反应杯中大幅度的移动位置，同时又能与试剂充分接触。
杯壁上设有让膜条在反应杯中时处于竖立状态的卡位部13。在图1-3、7、8、11、12、13的实施例所示，卡位部13包括相邻两个杯壁以及两杯壁的连接处。在图9所示实施例中，卡位部13包括杯壁和挡条，以及杯壁和挡条的连接处。具体的，在反应杯的杯壁11上安装一挡条19，杯壁11与挡条19形成第一卡位部131，与所述第一卡位部131相对的第二卡位部132为相邻两杯壁11及其连接处，第一卡位部131和第二卡位部132之间形成第一膜条竖立放置位141。在图10所示实施例中，在杯角处设有挡条19，在挡条19中部设置有卡槽191，膜条的两侧边分别插入卡槽191中，所述卡槽191即为卡位部。在图14所示的实施例中，反应杯的内壁设有锯齿结构，卡位部13为锯齿之间的空隙。在图15所示的实施例中，反应杯为圆形杯，在圆形杯的内壁不同部位设有挡条19、191、192，所述挡条和圆形杯的内壁之间形成卡位部，并相对的卡位部之间形成膜条竖立放置位14、141、142。由于挡条设置在内壁的不同位置，从而形成了宽度不同的膜条竖立放置位。在图14和15的实例中可以在一个反应杯中同时放置宽度不同的膜条。
如图1、图7和图8所示，反应杯10横截面为近正方形结构、正方形结构或长方形结构，两个相对的卡位部13之间分别形成2个膜条竖立放置位14，这2个膜条竖立放置位的尺寸相同，可以放置同样尺寸的膜条20。如图11、12、13所示的反应杯的横截面为梯形、五边形、六边形或平行四边形等多边形，所述反应杯中相对的两个卡位部之间形成膜条竖立放置位。
为了实现同一个反应杯10中可以放置不同尺寸的膜条20，一些实施例中，可以通过反应杯10的形状改变来实现，比如，反应杯横截面为不规则四边形，从而导致间隔的(对向的)卡位部之间连线的长度不同，也即形成不同尺寸的膜条竖立放置位。例如，反应杯横截面为不规则五边形，不规则六边形等。
在另一些实施例中，通过在反应杯10的杯壁上设置挡条19来形成不同尺寸的膜条竖立放置位。如图9所示的正方形反应杯10，在反应杯的其中一个杯壁11内侧安装一挡条19，杯壁11与挡条19形成第一卡位部131，与所述第一卡位部131相对的第二卡位部132由相邻两杯壁11及其连接处形成，第一卡位部131和第二卡位部132之间形成第一膜条竖立放置位141；与第二卡位部相邻的第三卡位部133和第四卡位部134之间形成第二膜条竖立放置位142。在本实施例中通过设置挡条的方式，第一膜条竖立放置位的宽度小于第二膜条竖立放置位的宽度，使一个反应杯可以放置不同宽度的膜条，以适应一个反应杯可以适用于不同膜条尺寸的要求。宽度较窄的膜条放在第一膜条竖立放置位141，宽度较宽的膜条放在第二膜条竖立放置位142。在本实施例中，挡条与杯壁垂直，在其他实施例中，挡条与杯壁不垂直。在本实施例中挡条19的高度与膜条高度等长，在其他实施例中也可以是合适的其他长度，只要确保膜条能稳定的位于卡位部。
如图10所示的反应杯，在其中一对对向的反应杯转角处分别设有挡条19，在挡条19中部设置有卡槽191，膜条的两侧边分别插入卡槽191中，所述卡槽191即为卡位部，相对的两个卡槽之间形成第一膜条竖立放置位141，另外两个转角位(卡位部)形成第二膜条竖立放置位142。第一膜条放置位的距离小于第二膜条放置位的距离，使一个反应杯可以放置多种膜条，以适应不同膜条尺寸的要求。较窄的膜条放在第一膜条竖立放置位，较宽的膜条放在第二膜条竖立放置位。
反应杯10可以是竖直的方杯、圆杯等形状。反应杯放在杂交仪的反应盘1上，反应盘1通过往复旋转带动反应杯中的试剂充分混匀，试剂与膜条充分接触，以保证反应能够顺利进行。在反应盘进行来回地往复旋转时，竖直的反应杯10会更有利于反应杯中液体的混匀。因为当反应杯为方形杯时，方杯的形状与液体往复运动轨迹不同，往复的液体易与杯壁产生撞击，从而液体能更充分的混匀。而如果反应杯是圆杯时，圆形杯壁与液体往复运动轨迹类似或接近，液体与杯壁不易产生撞击，混匀的程度小于方形杯。
为了让吸液针能顺畅地吸取反应杯中的反应液，或利于反应杯中的液体流动，在一个优选的方案中，反应杯10的杯底12还包括凸台15，所述凸台对应的设置在卡位部，及凸台15设置在膜条竖立放置位的底部，放入反应杯10中的膜条20搁置在该凸台15上，使膜条20与杯底12之间保持有一定的空隙，方便吸液或反应试剂在反应杯10中的流动。
在另一个优选方案中，杯底12设置为斜面16，在斜面16的低位处开设有凹槽17，从斜面16上流下来的液体可积蓄在该凹槽17内。在吸液程序中，反应杯中的凹槽17正对着分子杂交仪的吸液针4的下方。反应杯10中残留着少量需要去除的液体会沿着斜面16往下流并汇集在凹槽17内，更有利于吸液针吸走这些残液。在本实施例中，凹槽17设置在反应杯底部12的角落。
为了保证膜条以正确的方向放入反应杯中，在反应杯上设置了一个防呆件，例如图1所示的反应杯杯口的外壁上设置有膜条放置方向指示口18，膜条的两侧边就从这个指示口方向插入到反应杯中。所述指示口18即为防呆件。防呆件还可以是其他形式，例如但不限于画线指示、凸点指示等。
本发明所述膜条竖立于反应杯是指：膜条的膜面并不与反应杯的杯底面平行，而是与杯底底面成一定夹角，包括但不限于以下状态。如图5所示，膜条竖立于反应杯中，膜面垂直于杯底面。如图16所示，膜条的膜面与杯底面成一定夹角，例如成30度夹角。如图17所示，膜条放入反应杯后，膜面呈现一定的弯曲度。
杂交法检测被分析物的方法，包括：(1)提供一种膜条，在所述膜条上预先固定了检测试剂；(2)提供本发明所述的反应杯；(3)将步骤1中所述的膜条竖立放置于本发明所述的反应杯中；(4)向反应杯中依次加入样本和其他反应试剂；(5)反应结束后，取出膜条，根据膜条上的信号分析出检测结果。
在核酸分子杂交法检测被分析物的具体实施例中，包括：(1)提供一种膜条，在所述膜条上预先固定了特异性探针；(2)提供本发明所述的反应杯；(3)将步骤1中所述的膜条竖立放置于本发明所述的反应杯中；(4)向反应杯中依次加入样本和其他反应试剂；(5)反应结束后，取出膜条，根据膜条上的信号分析出检测结果。
实施例1本发明所述反应杯10在全自动核酸分子杂交仪中的应用。
如图6所示，全自动核酸分子杂交仪主要构成包括：反应盘1，注液针2，,升降机构3，吸液针4，注液泵6和试剂瓶7。
全自动核酸分子杂交仪的工作过程描述如下：
1.将放有膜条20的本发明所述反应杯10放置于反应盘1上的杯槽中。在本实施例所述的仪器中可放置48个反应杯10。
2.仪器利用注液泵6将试剂瓶7中的溶液I通过注液针2注入反应杯10中。
3.在溶液I注入反应杯10后，将待分析的样本依次注入每个反应杯10中，待样本注入完成后，启动杂交过程(约30min)。
4.在杂交过程中，反应盘1通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。
5.杂交过程结束后，反应杯依次旋转到吸液针4正下方，升降机构3将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。
6.反应杯再依次转到注液针2下方，注液泵6将装有溶液II试剂瓶7中的溶液II通过注液针2注入反应杯10中。
7.待溶液II注入完成后，启动洗膜过程(约10min)，在洗膜过程中，反应盘1通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。
8.洗膜过程结束后，反应杯依次旋转到吸液针4正下方，升降机构3将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。
9.反应杯10再依次转到注液针下方，注液泵6将装有结合液试剂瓶7中的结合液通过注液针2注入反应杯中。
10.待结合液注入完成后，启动结合过程(约10min)，在催化过程中，反应盘1通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。
11.结合过程结束后，反应杯依次旋转到吸液针4正下方，升降机构3将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。
12.反应杯再依次转到注液针下方，注液泵6将装有溶液I试剂瓶7中的溶液I通过注液针2注入反应杯中。
13.待溶液I注入完成后，启动第一次清洗过程(约10min)，在清洗过程中，反应盘1通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。
14.清洗过程结束后，反应杯依次旋转到吸液针4正下方，升降机构3将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。
15.反应杯再依次转到注液针下方，注液泵6将装有溶液III试剂瓶7中的溶液III通过注液针2注入反应杯中。
16.待溶液III注入完成后，启动第二次清洗过程(约3min)，在清洗过程中，反应盘1通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。
19.清洗过程结束后，反应杯依次旋转到吸液针4正下方，升降机构3将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。
20.反应杯再依次转到注液针下方，注液泵6将显色液试剂瓶7中的显色液通过注液针2注入反应杯中。
21.待显色液注入完成后，启动显色过程(约10min)，在显色过程中，反应盘1通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。
22.显色过程结束后，反应杯依次旋转到吸液针4正下方，升降机构3将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。
23.反应杯再依次转到注液针下方，注液泵6将试剂瓶7中的纯化水通过注液针2注入反应杯中。
24.待纯化水注入完成后，启动终止显色过程(约3min)，在终止显色过程中，反应盘1通过往复旋转带动反应杯中的液体进行充分的混匀，以保证反应能够顺利进行。
25.终止显色过程结束后，反应杯10依次旋转到吸液针4正下方，升降机构3将吸液针降低到反应杯底部位置，然后通过废液泵将杯中的反应残余液体吸走。
26.在反应杯10中的纯化水被吸干净后，将反应杯中的膜条20依次取出，通过膜条20上的显色位置判读实验结果。
所述溶液包括：
溶液Ⅰ：10％20*SSC,1％SDS
溶液Ⅱ液：2.5％20*SSC,1％SDS
溶液Ⅲ液：0.1M柠檬酸钠
结合液：POD：溶液Ⅰ＝1:30000
显色液：2mg/ml TMB：30％H2O2：溶液Ⅲ液＝500:1:9500
其中：
20*SSC：175gNaCl、88.2g柠檬酸钠，加纯水800ml溶解，用浓HCl调pH值至7.0，定容至1000ml，并高压灭菌。常温保存。
10％SDS：20gSDS加纯化水180ml溶解，用1M HCl调PH至7.0，定容至200ml。常温保存。
1M柠檬酸钠：294.1g柠檬酸钠加纯化水700ml溶解，用浓HCl调pH至5.0，定容至1000ml。常温保存。
POD：亲和素偶联的过氧化氢酶
实施例2采用反向点杂交法检测样本的人乳头瘤病毒基因型
将固定了14种高危型HPV基因型特异性探针的膜条竖立放置于本发明所述反应杯的膜条竖立放置位。所述14种高危型：HPV16,18,31,33,35,39,45,51,52,56,58,59,68,73。将放有膜条的反应杯放置于全自动核酸分子杂交仪的反应盘上的杯槽中，开启全自动核酸分子杂交仪，杂交仪的工作过程按实施例1的方式进行。当杂交仪结束实施例1所述的工作过程后，取出膜条，依据膜条上的杂交信号判断被检测样品是否含有这些HPV基因型的存在。检测结果表明，将膜条竖立放置于本发明所述反应杯中进行杂交所获得的分型结果准确。且全自动核酸分子杂交仪运行结束后，并没有溶液因为仪器的往复运动而溢出反应杯。

Claims (10)

1.一种反应杯，包括杯壁和杯底，其特征在于，杯壁上还设有卡位部，所述卡位部能让膜条竖立于反应杯中，相对的两个卡位部连线的区域形成膜条竖立放置位。
2.根据权利要求1所述的反应杯，其特在于，卡位部包括相邻两个杯壁以及两杯壁的连接处，或在反应杯的杯壁上设有一挡条，杯壁与挡条形成卡位部。
3.根据权利要求1所述的反应杯，其特征在于，反应杯包括第一膜条竖立放置位和第二膜条竖立放置位，所述第一膜条竖立位置的距离小于第二膜条竖立放置的位置。
4.根据权利要求1至3之一所述的反应杯，其特征在于，反应杯杯底对应于卡位部设有凸台，膜条放置在该凸台上。
5.根据权利要求1至3之一所述的反应杯，其特征在于，杯底设置为斜面，在斜面的低位处开设有凹槽。
6.一种核酸分子杂交仪，包括注液针、吸液针、升降机构、注液泵、试剂瓶，以及设有杯槽的反应盘，其特征在于，包括权利要求1至6之一所述的反应杯，所述杯槽用于存放反应杯。
7.根据权利要求6所述的全自动核酸分子杂交仪，其特征在于，所述反应盘在运动机构的带动下旋转。
8.权利要求1至5之一所述的反应杯在核酸分析上的应用。
9.一种检测被分析物的检测方法，包括：(1)提供一种膜条，在所述膜条上预先固定了检测试剂；(2)提供权利要求1至5之一所述的反应杯；(3)将步骤1中所述的膜条竖立放置于反应杯中；(4)向反应杯中依次加入样本和其他反应试剂；(5)反应结束后，取出膜条，根据膜条上的信号分析出检测结果。
10.根据权利要求9所述的检测方法，其特征在于，包括：预先固定在膜条上的检测试剂为特异性探针。
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