CN111286449A - 一种生物样本前处理试剂一体化添加方法和装置 - Google Patents

Abstract

本申请涉及生物样本前处理领域，尤其涉及一种生物样本前处理试剂一体化添加方法和装置。一种生物样本前处理试剂一体化添加装置，该装置包括收集管、离心柱、试管盖和试剂溶液，所述的离心柱设置在收集管内，试剂溶液设置在离心柱内，所述的试管盖设置在收集管的上端，试管盖包括盖体，盖体上设置有储藏管，储藏管底部封闭并伸入离心柱内设置，储藏管内设置有添加剂，并在试管盖上设置有能够穿破储藏管底部的破穿装置，储藏管底部破穿后，储藏管内的添加剂落入离心柱内。该装置采用一体化的结构，在离心管内预置试剂溶液，储藏管内设置有添加剂，在避免了现场配置工作，使用时，被提取物样品在试剂溶液作用下，然后通过添加剂即可以进行处理操作，避免了试剂溶液和添加剂相互影响。

Description

一种生物样本前处理试剂一体化添加方法和装置

技术领域

本申请涉及生物样本前处理领域，尤其涉及一种生物样本前处理试剂一体化添加方法和装置。

背景技术

实时荧光定量PCR技术已广泛应用于遗传病分子诊断、临床检验、动植物进出口检疫、食品安全监测、土壤微生物检测和亲子鉴定等众多领域。由于血液、食物、土壤等样品中含有大量抑制因子，如血红蛋白、高铁血红素、乳铁蛋白、腐植酸等，对常规Taq DNA聚合酶将产生明显的抑制作用。因此，必须先从这些待测样品分离提取核酸，然后用于PCR扩增。核酸提取是核酸检测第一步，也是分子生物学中关键方法之一。为下游核酸检测提供基础，提取质量和完整性直接影响临床研究或诊断。

一般核酸提取过程包括三步：样品的裂解、结合和纯化。传统的提取试剂由于取得率相对较低，且步骤较为繁杂，给提取工作带来一定影响，尤其当样品量稀少时，难以得到合格的核酸。并且，传统方法操作步骤多、成本高、对样品的需要量较大且易于造成交叉污染，不利于客户快速提取纯化核酸样品。

另外，在目前核酸检测应用最广的实时荧光 PCR 技术中，试剂大都不是即用型的，造成PCR检测普遍存在操作复杂、费事、所需费用高等问题，使用前需要有复杂的配置工作，容易造成试验的误差甚至失败。不同人员操作也引起实验误差；不能做到一步法快速提取核酸；PCR检测试剂需要现场手动配置，多个步骤需要人工标记，各阶段的检测仪器独立，不利于全自动处理大量试验样品。

发明内容

为了解决上述的技术问题，本申请的目的是提供一种生物样本前处理试剂一体化添加装置，该装置采用一体化的结构，在离心管内预置试剂溶液，储藏管内设置有添加剂，在避免了现场配置工作，使用时，被提取物样品在试剂溶液作用下，然后通过添加剂即可以进行处理操作，避免了试剂溶液和添加剂相互影响。

为了实现上述的目的，本申请采用了以下的技术方案：

一种生物样本前处理试剂一体化添加装置，该装置包括收集管、离心柱、试管盖和试剂溶液，所述的离心柱设置在收集管内，试剂溶液设置在离心柱内，所述的试管盖设置在收集管的上端，试管盖包括盖体，盖体上设置有储藏管，储藏管底部封闭并伸入离心柱内设置，储藏管内设置有添加剂，并在试管盖上设置有能够穿破储藏管底部的破穿装置，储藏管底部破穿后，储藏管内的添加剂落入离心柱内。

作为进一步改进，所述的离心柱底部设置有表面张力层，所述的试剂溶液设置在离心柱内并位于表面张力层上方，所述的表面张力层能使在所述的表面张力层上方的液体在表面张力层上具有表面张力，该表面张力能克服液体本身重力使液体无法从表面张力层上通过，在离心柱受到离心力或者通过气体压力作用，液体能克服表面张力通过表面张力层从离心柱内滴入收集管。上述的结构可以通过离心作用直接将离心柱内的处理好的液体直接进入收集管中收集，快速，方便了操作；当然，本申请也可以在离心柱上方设置注射器的活塞杆或者通过通入气体将离心柱内的处理好的液体直接进入收集管中收集。

作为进一步改进，所述的表面张力层采用疏水性筛板，疏水性筛板由超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）烧结而成，疏水性筛板的过滤精度为10-100微米，此筛板可以阻挡以水为主要成分血液的下渗，并可阻挡变性的血浆蛋白。本申请表面张力层还可以采用其他对于液体表面张力的无纺布材料。

作为进一步改进，所述的疏水性过滤层的上部和/或下部还可以设置普通过滤层。

作为进一步改进，所述的试剂溶液包括保存液和裂解液中的一种或两种混合。本申请的试剂溶液可以根据需要进行选择，可以选择保存液，那么后续可以将裂解液作为添加剂添加，或者是裂解液，那么添加剂可以是加入裂解所需的添加剂或其他的纯化试剂。

作为进一步改进，所述的添加剂为裂解液、纯化液、蛋白吸附材料和蛋白沉淀材料中的一种或多种。如果离心管内为保存液，那么添加剂可以是裂解液；如果离心管内为裂解液，那么添加剂可以是纯化液、蛋白吸附材料和蛋白沉淀材料中的一种或多种，这样将裂解和纯化一步完成。由于血液、食物、土壤等样品中含有大量血红蛋白、高铁血红素、乳铁蛋白、腐植酸等，因此再优选，所述的添加剂为蛋白吸附材料和蛋白沉淀材料；特别是在，最优选，所述的添加剂为血红蛋白吸附材料，这样可以避免血红蛋白对荧光PCR的影响。

作为进一步改进，离心管的上部设置有凸环，所述的离心管通过凸环设置在收集管上端面上，并在离心管下部形成液体收集空腔。离心管通过凸环设置在收集管上端面使离心管挂在收集管，并可以通过设置试管盖将离心管锁紧。

作为进一步改进，所述的试管盖与收集管通过螺纹连接，所述的储藏管底部封闭材料为铝箔或锡箔。当然，也可以是将储藏管底部薄片化处理进行封闭。

本申请在破穿装置穿破储藏管底部后，由于气压差或表面张力原因，储藏管内的添加剂可能无法完全落入离心柱内。为此，作为一种具体的实施方式，所述的破穿装置包括破穿杆、按压头和密封橡胶活塞，所述的储藏管设置在盖体的内腔内通过连接部连接成一体；所述的破穿杆与按压头相互连接，破穿杆下部位于储藏管内，所述的密封橡胶活塞固定设置在破穿杆上，密封橡胶活塞的外壁与储藏管内壁相贴合，下压按压头能使破穿杆穿破储藏管底部，并通过封橡胶活塞推动储藏管内的前处理添加剂从储藏管底部流出。

作为进一步改进，所述的盖体还包括螺旋管和按压行程管，螺旋管内部设置有螺纹，按压行程管位于螺旋管的上部；所述的按压头设置按压行程管上，破穿杆的上部为导向杆，导向杆与储藏管内壁相适配，导向杆上端与按压头固定连接。

本申请中，在储存运输的时候，由于误操作或气压差问题，按压头会下压导致储藏管底部穿破，为此，作为一种改进，本申请，按压头设置有向下的环形套，环形套的下部设置有凸出环形套的凸点，并在按压行程管的上部内侧设置有与凸点相适配的凹口，凸点卡接在凹口内形成定位；这样形成一个限位，在没有正常操作的时候，按压头不会因误操作而下压。优选，在凸点两侧分别设置有条形槽，两条形槽使凸点位于一块弹性片上，这样具有较好的弹性，便于按压头下压突破限位；优选，破穿杆的底部为尖头，在尖头上方轴向设置有导液槽，导液槽不会出现破穿杆与底部破损位置贴紧，而导致添加剂下落受阻。

作为另外一种具体的实施方式，所述的破穿装置包括破穿杆和按压头，按压头采用橡胶球头或塑料折叠头，所述的储藏管设置在试管盖的内腔内通过连接部连接成一体；按压头位于储藏管的上方，破穿杆的上部与按压头内部上壁相固定连接，通过按压按压头，破穿杆下压穿破储藏管底部。

作为另外一种具体的实施方式，所述的破穿装置包括破穿杆、升降台和旋转体，所述的试管盖中部设置有开口，储藏管固定设置在开口的下方，旋转体位于开口上，旋转体与开口之间旋转配合，升降台设置在旋转体内，升降台与旋转体内壁之间通过螺纹连接，升降台下部与开口之间设置反转导向凸条和凹槽，所述的破穿杆设置在升降台的下方，通过旋转体转动驱动升降台向下运动，破穿杆下压穿破储藏管底部。

另外，本申请还公开了一种生物样本前处理试剂一体化添加方法，该方法采用所述的装置，包括以下的步骤：

1）将被提取物样品加入到离心柱内，使被提取物样品在试剂溶液作用下处理；

2）加入添加剂继续进行处理；

3）将带离心柱收集管放置离心装置离心，通过离心力作用，将处理好的液体从离心柱内滴入收集管。

作为优选，本申请优选可以应用于核酸的净化前处理，适用样品包括血液、血清、血浆、唾液、尿液、组织液、精液、分泌液、脓汁和呼吸液和粘液等多类型样品。

本申请由于采用了上述的技术方案，该装置采用一体化的结构，在离心管内预置试剂溶液，储藏管内设置有添加剂，在避免了现场配置工作，使用时，被提取物样品在试剂溶液作用下，然后通过添加剂即可以进行处理操作，避免了试剂溶液和添加剂相互影响。进一步，本申请可以通过离心作用直接将离心管内的含核酸的液体直接滴入收集管中收集，快速，方便了操作。

附图说明

图1为本申请的结构示意图。

图2为本申请的爆炸结构示意图。

图3为离心管的结构示意图。

图4为实施例2试管盖的结构示意图。

图5为实施例3试管盖的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本申请的具体实施方式进行详细的说明。

实施例1

如图1所示的一种微量生物样本净化前处理装置，该装置包括收集管1、离心柱2、试管盖7和试剂溶液3。所述的试管盖7与收集管1通过螺纹连接，所述的离心柱2设置在收集管1内，离心柱2的上部设置有凸环6，所述的离心柱2通过凸环6设置在收集管1上端面上，并在离心柱2下部形成液体收集空腔。离心柱2通过凸环6设置在收集管1上端面使离心柱2挂在收集管1，并可以通过设置试管盖7将离心柱2锁紧。

如图1所示，所述的试管盖7设置在收集管1的上端，封闭收集管1，试管盖7包括盖体和破穿装置，所述的盖体包括螺旋管、储藏管8和按压行程管，螺旋管内部设置有螺纹，按压行程管位于螺旋管的上部，所述的储藏管8设置在盖体的内腔并通过连接部与盖体连接成一体，储藏管8的底端封闭；如图2所示，按压头13设置有向下的环形套，环形套的下部设置有凸出环形套的凸点21，并在按压行程管的上部内侧设置有与凸点21相适配的凹口22，凸点21卡接在凹口22内形成定位，并在凸点21两侧分别设置有条形槽23。

如图2所示，所述的破穿装置包括破穿杆12、按压头13和密封橡胶活塞14，破穿杆12的上部为导向杆11，导向杆11与储藏管8内壁相适配，导向杆11上端与按压头13固定连接。破穿杆12下部位于储藏管8内，破穿杆12的底部为尖头，在尖头上方轴向设置有导液槽24。按压头13设置按压行程管上，所述的密封橡胶活塞14固定设置在破穿杆12上，密封橡胶活塞14的外壁与储藏管8内壁相贴合，下压按压头13能使破穿杆12穿破储藏管8底部，并通过封橡胶活塞14推动储藏管8内的前处理添加剂从储藏管8底部流出，落入离心柱2内。

如图3所示，离心柱2底部设置有表面张力层4，表面张力层4的上部设置普通过滤层5。所述的表面张力层4采用疏水性筛板，由超高分子量聚乙烯（UHMW-PE）烧结而成，疏水性筛板的过滤精度为10-100微米。所述的试剂溶液3设置在离心柱2内并位于表面张力层4上方，所述的试剂溶液3的液体在表面张力层4上具有表面张力以克服本身重力使液体无法从表面张力层4上通过。进行试验的时候，可以将整套装置放置离心机，在离心柱2受到离心力作用时，液体克服表面张力从离心柱2内滴入收集管1。或者，也可以将试管盖7打开，通过设置注射活塞杆将液体推入收集管1。当然，在保证试管盖7、离心柱2和收集管1之间足够密封的情况下，也可以通过破穿装置上端密封橡胶活塞14将液体推入收集管1。

以提取血液中的核酸为例，本实施例所述的试剂溶液3为裂解液，所述的添加剂9为血红蛋白吸附材料。

本实施例的核酸的净化前处理方法，该方法包括以下的步骤：

1）将试剂溶液3加入到离心柱2，或者离心柱2本身预设试剂溶液3；

2）将被提取物样品加入到离心柱2内，使被提取物样品在试剂溶液3作用下裂解；

3）加入或不加入添加剂9；

4）将带离心柱2收集管1放置离心装置离心，通过离心力作用，含核酸的液体克服表面张力从离心柱2内滴入收集管1。

实施例2

如图4所示，所述的破穿装置包括破穿杆12和按压头15，按压头15采用橡胶球头或塑料折叠头，所述的试管盖7中部设置有开口，所述的储藏管8设置在试管盖7的内腔内通过连接部连接成一体；按压头15位于储藏管8的上方，破穿杆12的上部与按压头15内部上壁相固定连接，通过按压按压头15，破穿杆12下压穿破储藏管8底部，同时通过按压头15的气压变化将添加剂9推入离心柱2内。本实施例的其他结构如实施例1所示。

实施例3

如图5所示，所述的破穿装置包括破穿杆12、旋转体16和导向台17，所述的试管盖7中部设置有开口，储藏管8固定设置在开口的下方，旋转体16位于开口上，旋转体16与开口之间旋转配合，导向台17设置在旋转体16内，导向台17与旋转体16内壁之间通过螺纹连接，导向台17下部与开口之间设置反转导向凸条19和凹槽18，所述的破穿杆12设置在导向台17的下方，通过旋转体16转动驱动导向台17向下运动，破穿杆12下压穿破储藏管8底部。导向台17的内部或侧壁可以设置通气通道20，添加剂通过重力作用落入离心柱2内，本实施例的其他结构如实施例1所示。

以上为对本发明实施例的描述，通过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列，而是要符合与本文所公开的原理和新颖点相一致的最宽的范围。

Claims (10)

1.一种生物样本前处理试剂一体化添加装置，其特征在于，该装置包括收集管（1）、离心柱（2）、试剂溶液（3）、试管盖（7）和添加剂（9），所述的离心柱（2）设置在收集管（1）内，试剂溶液（3）设置在离心柱（2）内，所述的试管盖（7）设置在收集管（1）的上端，试管盖（7）包括盖体，盖体上设置有储藏管（8），储藏管（8）底部封闭并伸入离心柱（2）内设置，储藏管（8）内设置有所述的添加剂（9），并在试管盖（7）上设置有能够穿破储藏管（8）底部的破穿装置，储藏管（8）底部破穿后，储藏管（8）内的添加剂（9）落入离心柱（2）内。

2.根据权利要求1所述的一种生物样本前处理试剂一体化添加装置，其特征在于，所述的离心柱（2）底部设置有表面张力层（4），所述的试剂溶液（3）设置在离心柱（2）内并位于表面张力层（4）上方，所述的表面张力层（4）能使在所述的表面张力层（4）上方的液体在表面张力层（4）上具有表面张力，该表面张力能克服液体本身重力使液体无法从表面张力层（4）上通过，在离心柱（2）受到离心力或者通过气体压力作用时，液体能克服表面张力通过表面张力层（4）从离心柱（2）内滴入收集管（1）。

3.根据权利要求2所述的一种生物样本前处理试剂一体化添加装置，其特征在于，表面张力层（4）采用疏水性筛板，疏水性筛板的过滤精度为10-100微米；优选，表面张力层（4）的上部和/或下部还可以设置普通过滤层（5）。

4.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种生物样本前处理试剂一体化添加装置，其特征在于，离心柱（2）的上部设置有凸环（6），所述的离心柱（2）通过凸环（6）设置在收集管（1）上端面上，并在离心柱（2）下部形成液体收集空腔。

5.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种生物样本前处理试剂一体化添加装置，其特征在于，试剂溶液（3）包括沉淀液和裂解液中的一种或两种混合；所述的添加剂（9）为裂解液、沉淀液、蛋白吸附材料和蛋白沉淀材料中的一种或多种；优选，所述的添加剂（9）为血红蛋白吸附材料。

6.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种生物样本前处理试剂一体化添加装置，其特征在于，所述的试管盖（7）与收集管（1）通过螺纹连接，所述的储藏管（8）底部封闭材料（10）为铝箔或锡箔。

7.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种生物样本前处理试剂一体化添加装置，其特征在于，所述的破穿装置包括破穿杆（12）、按压头（13）和密封橡胶活塞（14），所述的储藏管（8）设置在盖体的内腔内通过连接部连接成一体；所述的破穿杆（12）与按压头（13）相互连接，破穿杆（12）下部位于储藏管（8）内，所述的密封橡胶活塞（14）固定设置在破穿杆（12）上，密封橡胶活塞（14）的外壁与储藏管（8）内壁相贴合，下压按压头（13）能使破穿杆（12）穿破储藏管（8）底部，并通过封橡胶活塞（14）推动储藏管（8）内的前处理添加剂从储藏管（8）底部流出。

8.根据权利要求7所述的一种生物样本前处理试剂一体化添加装置，其特征在于，所述的盖体还包括螺旋管和按压行程管，螺旋管内部设置有螺纹，按压行程管位于螺旋管的上部；所述的按压头（13）设置按压行程管上，破穿杆（12）的上部为导向杆（11），导向杆（11）与储藏管（8）内壁相适配，导向杆（11）上端与按压头（13）固定连接；优选，按压头（13）设置有向下的环形套，环形套的下部设置有凸出环形套的凸点（21），并在按压行程管的上部内侧设置有与凸点（21）相适配的凹口（22），凸点（21）卡接在凹口（22）内形成定位；优选，在凸点（21）两侧分别设置有条形槽（23）；优选，破穿杆（12）的底部为尖头，在尖头上方轴向设置有导液槽（24）。

9.根据权利要求1-3任意一项权利要求所述的一种生物样本前处理试剂一体化添加装置，其特征在于，所述的破穿装置包括破穿杆（12）和按压头（15），按压头（15）采用橡胶球头或塑料折叠头，所述的储藏管（8）设置在试管盖（7）的内腔内通过连接部连接成一体；按压头（15）位于储藏管（8）的上方，破穿杆（12）的上部与按压头（15）内部上壁相固定连接，通过按压按压头（15），破穿杆（12）下压穿破储藏管（8）底部；

或者，所述的破穿装置包括破穿杆（12）、旋转体（16）和导向台（17），所述的试管盖（7）中部设置有开口，储藏管（8）固定设置在开口的下方，旋转体（16）位于开口上，旋转体（16）与开口之间旋转配合，导向台（17）设置在旋转体（16）内，导向台（17）与旋转体（16）内壁之间通过螺纹连接，导向台（17）下部与开口之间设置反转导向凸条（19）和凹槽（18），所述的破穿杆（12）设置在导向台（17）的下方，通过旋转体（16）转动驱动导向台（17）向下运动，破穿杆（12）下压穿破储藏管（8）底部。

10.一种生物样本前处理试剂一体化添加方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-9任意一项权利要求所述的装置，该方法包括以下的步骤：

将被提取物样品加入到离心柱（2）内，使被提取物样品在试剂溶液（3）作用下处理；

加入添加剂（9）继续进行处理；

将带离心柱（2）收集管（1）放置离心装置离心，通过离心力作用，将处理好的液体从离心柱（2）内滴入收集管（1）。

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