CN111394221A - 全密闭多指标核酸检测装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种全密闭多指标核酸检测装置，它包括试剂腔壳、上盖、连通器、活塞筒；在试剂腔壳内设有试剂腔，在试剂腔壳上设有上盖，在上盖上设有加样孔，在试剂腔壳内设有活塞筒，在活塞筒的底座板上开设有连通孔，在活塞筒的下方设有连通器，在连通器的上开设有连通槽与检测孔，可通过旋转连通孔选择性的连通活塞筒的内腔与试剂腔底孔；试剂腔包括样品前处理腔、裂解液腔、磁珠腔、洗涤液腔与洗脱液腔，各腔体均为密闭的腔体，可通过连通孔、连通槽与活塞筒的内腔相通，且样品前处理腔与加样孔的位置对应；检测孔通过连通孔只与活塞筒的内腔、试剂腔相通。本发明实现了核酸检测过程的全密闭性检测、操作方便且能实现单样品多指标的同时检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种全密闭多指标核酸检测装置，具体地说是一种集样品前处理及核酸提取及核酸扩增及检测于一体检测装置。
背景技术
核酸检测需要以下步骤：样品前处理、核酸提取、试剂配制、扩增及检测，目前核酸检测已成为一种常见的检测方法，但目前核酸检测的以上几个步骤多以手动操作为主，或部分流程借助半自动仪器来完成，整个过程不仅需要专业的技术人员来完成，同时还需要专业的实验室，尤其是具有高危害的样品，需要在P2等级的生物安全实验室进行，进一步限制了核酸检测技术的推广应用。目前市面上已有全自动化检测仪器，但仍存在需要样品前处理，操作复杂、成本高、检测指标有限不能实现多指标筛查等问题，限制了大范围的应用。
发明内容
本发明的目的是克服现有技术中存在的不足，提供一种可以实现全密闭性检测、操作方便且能实现单样品多指标的同时检测的装置。
按照本发明提供的技术方案，所述全密闭多指标核酸检测装置，它至少包括试剂腔壳、上盖、连通器、活塞筒及检测孔；所述试剂腔壳具有轴向通孔，在试剂腔壳内设有试剂腔，试剂腔底部设有试剂腔底孔，在试剂腔壳上设有上盖，在上盖上设有加样孔，在试剂腔壳内设有活塞筒，活塞筒内设有活塞，在活塞筒的底座板上开设有连通孔，在活塞筒的下方设有连通器，在连通器的上开设有连通槽与检测孔，连通槽一端与活塞筒的内腔连通，另一端与连通孔相连，连通孔与试剂腔底孔在一个直径上，可通过旋转连通孔选择性的连通活塞筒的内腔与试剂腔底孔；
所述试剂腔至少包括样品前处理腔、裂解液腔、磁珠腔、洗涤液腔与洗脱液腔，各腔体均为密闭的腔体，底部设有试剂腔底孔，可通过连通孔、连通槽与活塞筒的内腔相通，且样品前处理腔与加样孔的位置对应；
所述检测孔通过连通孔只与活塞筒的内腔、试剂腔相通。
作为优选，所述试剂腔还包括消化液腔、结合液腔、干燥腔、取液腔、干粉腔与清除磁珠液腔。
作为优选，在所述试剂腔壳内侧或外侧设有固定腔壳的固定孔。
作为优选，在所述试剂腔壳内侧或外侧设有用于磁铁吸附的磁铁吸附孔。
作为优选，所述具有腔壳倒扣，且所述连通器被腔壳倒扣紧扣。
作为优选，所述检测孔位于连通器的下方，且检测孔可与连通器在一个器件上。
作为优选，所述检测孔可以是单个，也可以是多个，且检测孔可为圆锥形、圆柱形或者方形。
作为优选，所述连通器可自由旋转。
作为优选，所述连通器与活塞筒可为一体式连接。
本发明具有以下优点：
适用不同样品，复杂样品无需前处理，操作更加简单：具有左右震荡及高速离心功能，可对固体样品进行自动化打碎，可对粘稠液体进行液化处理；通过离心可对固液混合样品进行固液的分离。
全自动检测，操作方便：将样品前处理、核酸提取、试剂配制等集成在一个卡盒中，无需手动样品前处理，实现整个过程的无缝对接。
实现单样品多指标的同时检测：多达60余个指标的同时筛查，有利于微生物的系统性筛查。
密闭式卡盒：只需加入样品，其余操作均在密闭的卡盒中，多重防污染及防泄漏试剂，无核酸气溶胶污染风险，无检测样品及试剂泄漏风险。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是本发明中试剂腔壳的俯视图。
图3是本发明中上盖的俯视图。
图4是本发明中连通器与活塞筒底座板配合结构图。
具体实施方式
本发明的全密闭多指标核酸检测装置，它至少包括试剂腔壳100、上盖200、连通器300、活塞筒400及检测孔302；所述试剂腔壳100具有轴向通孔，在试剂腔壳100内设有试剂腔，试剂腔底部设有试剂腔底孔，在试剂腔壳100上设有上盖200，在上盖200上设有加样孔201，在试剂腔壳100内设有活塞筒400，活塞筒400内设有活塞401，在活塞筒400的底座板上开设有连通孔402，在活塞筒400的下方设有连通器300，在连通器300的上开设有连通槽301与检测孔302，连通槽301一端与活塞筒400的内腔连通，另一端与连通孔402相连，连通孔402与试剂腔底孔在一个直径上，可通过旋转连通孔402选择性的连通活塞筒400的内腔与试剂腔底孔；
所述试剂腔至少包括样品前处理腔101、裂解液腔102、磁珠腔105、洗涤液腔106与洗脱液腔108，各腔体均为密闭的腔体，底部设有试剂腔底孔，可通过连通孔402、连通槽301与活塞筒400的内腔相通，且样品前处理腔101与加样孔201的位置对应；
所述检测孔302通过连通孔402只与活塞筒400的内腔、试剂腔相通。
所述试剂腔还包括消化液腔103、结合液腔104、干燥腔107、取液腔109、干粉腔111与清除磁珠液腔112。
在所述试剂腔壳100内侧或外侧设有固定腔壳的固定孔113。
在所述试剂腔壳100内侧或外侧设有用于磁铁吸附的磁铁吸附孔114。
所述具有腔壳倒扣115，且所述连通器300被腔壳倒扣115紧扣。
所述检测孔302位于连通器300的下方，且检测孔302可与连通器300在一个器件上。
所述检测孔302可以是单个，也可以是多个，且检测孔302可为圆锥形、圆柱形或者方形等形状。
所述连通器300可自由旋转。
所述连通器300与活塞筒400可为一体式连接。
本发明中，密闭的试剂腔内可预装不同的试剂，并可实现无泄漏。
试剂腔通过连通器300与活塞筒400的内腔相连，通过旋转连通器300可实现活塞筒400与不同试剂腔的相连，通过活塞401的上下运动，实现液体在试剂腔与活塞筒400的内腔来回转移。
借助模块组件（含固定试剂腔壳模组、加热模组及磁铁模组）可实现对试剂腔壳100的固定，可实现对试剂腔内试剂的加热，可实现对腔体腔体内磁珠的吸附和释放。通过旋转连通器300和活塞401上下运动，实现液体在试剂腔和活塞筒400之间的转移。
通过上述结构及方法可用于样品的破碎、液化、细胞的裂解、核酸的提取、不同溶液的混合、核酸的扩增及检测。也可用于化学发光的全自动检测。
下面以痰液液化及核酸提取为例对本发明作进一步说明。
打开样品前处理腔上盖，加入50-100微升痰液，盖上上盖（备注：样品前处理腔内预装有200微升液化液，及不同规格玻璃珠），将处理装置按照定位结构放入仪器。
启动程序，按以下程序运行。
1.样品前处理（痰液液化）
主轴旋转电机以2m/s-7m/s的速度开始来回旋转，并以每5秒递增1m/s的速度递增，最大速度增至15m/s，以15m/s的速度保持30s，停止30s后，再循环2次（可根据实际情况增减次数），通过玻璃珠的左右震荡及液化液的作用实现对痰样的液化。
2.核酸提取
1）样品裂解。
a）模块组件（含固定试剂腔壳模组、加热模组及磁铁模组）下降，固定装置腔壳。
b）连通器300旋转，将样品前处理腔101的底孔与连通孔402连通，活塞杆下降与活塞401连接结合，活塞401上升，将样品前处理腔101内的上清液转移至活塞筒400的内腔。
c）连通器300旋转，转动连通器300，将样品前处理腔101的底孔和连通孔402连通，活塞401上升，将裂解液腔102内的裂解液转移至活塞筒400的内腔。
d）旋转连通器300，将消化液腔103的底孔和连通孔402连通，下压活塞401，将活塞筒400内的液体转移至消化液腔103，然后再回抽至活塞筒400，来回往复3次，最终将液体全部压入消化液腔103中。
e）蛋白酶消化：模块组件下降，与消化液腔103内壁接触，加热器件加热，56℃加热10min后停止加热，实现对样品的热裂解破碎及蛋白的消化。
2）核酸捕获（核酸与磁珠结合）。
a）活塞401上升，将样品消化液腔103孔上清液转移至活塞筒400的内腔。
b）旋转连通器300，将结合液腔104的底孔和连通孔402连通，下压活塞401，将液体转移至结合液腔104，然后再回抽至活塞筒400，来回往复3次。最终将液体全部吸至活塞筒400的内腔。
c）转动连通器300，将磁珠腔105和活塞筒400的内腔连通，模块组件上升到装置腔壳顶部，下压活塞401，将液体转移至磁珠腔105，然后再回抽至活塞筒400，如此往复3次，静止30s，使磁珠和上清液中的DNA充分结合，形成“磁珠+DNA复合物”。
d）模块组件组件下降至装置腔壳底部，此时磁铁将“磁珠+DNA复合物”捕获在活塞筒400的内壁，静止60s，下压活塞401液体转移至磁珠腔105。
3）第一次洗涤
a）连通器300旋转，将第一个洗涤液腔106（靠近磁珠腔105且容积为500微升）和装置腔体孔连通，模块组件上升到装置腔壳顶部，上抬活塞401，将洗涤液腔106内的洗涤液转移至活塞筒400的内腔，将洗涤液在洗涤液腔106和活塞筒400间来回转移3次，实现对杂质的充分洗涤。
b）模块组件下降至装置腔壳底部，将活塞401上升，静止15秒，此时磁铁将“磁珠+DNA复合物”捕获在活塞筒400的内壁，活塞401下降，液体转移至第一个洗涤液腔106（靠近磁珠腔105）。
4）第二次洗涤
a）转动连通器300，将第二个洗涤液腔106（靠近干燥腔107且容积为500微升）和连通孔402连通，模块组件上升到装置腔壳顶部，上抬活塞401，将该洗涤液腔106 内的洗涤液转移至活塞筒400的内腔，将洗涤液在该洗涤液腔106和活塞筒400的内腔间来回转移3次，实现对杂质的充分洗涤。
b）模块组件下降至装置腔壳底部，将活塞401上升，静止15秒，此时磁铁将“磁珠+DNA复合物”捕获在活塞筒400的内壁，活塞401下降，液体转移至该洗涤液腔106。
5）磁珠干燥
连通器300旋转，将干燥腔107和活塞筒400的内腔连通，上抬及下压活塞401 来回转移5次，充分干燥磁珠。
6）核酸洗脱
a）磁珠和DNA分离：转动连通器300，将洗脱液腔108（容积为150微升）的底孔和连通孔402连通，模块组件上升到装置腔壳顶部，上抬活塞401，将洗脱液腔108内的洗脱液转移至活塞筒400，将洗脱液在洗脱液腔108和活塞筒400间来回转移3次，实现DNA与磁珠的分离。
b）DNA溶液的获得：模组下降至底部，将活塞401上升，静止15秒后下降距底部5mm，往复三次，此时磁铁将“磁珠”捕获在活塞筒400的内壁，溶液压至洗脱液腔108，溶液中含有高纯度的核酸，即提取样品中的核酸。
7）清除磁珠液
连通器300旋转，将清除磁珠液腔112和连通器300连通，上抬活塞401，将清除液转移至活塞筒400，将清除液在清除磁珠液腔112和活塞筒400间来回转移3次，实现磁珠充分混匀。将磁珠及液体转移至清除磁珠液腔112，活塞留在底部，实现磁珠的清除。
8）核酸溶液转移连通器300旋转，将洗脱液腔108和活塞筒400的内腔连通，活塞401上升，将DNA溶液吸至活塞筒400的内腔。
9）核酸试剂配制
旋转连通器300，将活塞筒400与干粉腔111连通，将活塞筒400中的液体转移至干粉腔111，溶解冻干粉。最后将液体抽吸至活塞筒400的内腔。
10) 核酸试剂转移至检测孔
旋转连通器300，将活塞筒400与检测孔302连通，将活塞筒400内的试剂转移至检测孔302中，如有多个检测孔302，可依次定量加入检测试剂。也可先转移至一个预留的试剂孔中，再通过其方式（离心均分、虹吸等方式）实现每个检测孔302试剂的定量加入，试剂进入检测孔302后，与包埋在检测孔302中的试剂（如引物、探针等）进行混合，实现检测试剂的配制。
11）旋转连通器300至零点位置，该位置实现所有连通孔的密闭，可防止试剂的泄露，同时对检测孔302进行密封，防止气溶胶污染。
12）核酸扩增及检测：将该装置转移至温控及光学检测模块处，通过仪器提供的温度环境，实现对靶基因核酸的扩增，同时通过光学检测模块实时收集荧光，可实现对核酸的实时检测，该检测所用的方法可以是荧光PCR法、LAMP法、RAA法等变温或恒温核酸检测技术。
Claims (9)
1.一种全密闭多指标核酸检测装置，其特征是：它至少包括试剂腔壳（100）、上盖（200）、连通器（300）、活塞筒（400）及检测孔（302）；所述试剂腔壳（100）具有轴向通孔，在试剂腔壳（100）内设有试剂腔，试剂腔底部设有试剂腔底孔，在试剂腔壳（100）上设有上盖（200），在上盖（200）上设有加样孔（201），在试剂腔壳（100）内设有活塞筒（400），活塞筒（400）内设有活塞（401），在活塞筒（400）的底座板上开设有连通孔（402），在活塞筒（400）的下方设有连通器（300），在连通器（300）的上开设有连通槽（301）与检测孔（302），连通槽（301）一端与活塞筒（400）的内腔连通，另一端与连通孔（402）相连，连通孔（402）与试剂腔底孔在一个直径上，可通过旋转连通孔（402）选择性的连通活塞筒（400）的内腔与试剂腔底孔；
所述试剂腔至少包括样品前处理腔（101）、裂解液腔（102）、磁珠腔（105）、洗涤液腔（106）与洗脱液腔（108），各腔体均为密闭的腔体，底部设有试剂腔底孔，可通过连通孔（402）、连通槽（301）与活塞筒（400）的内腔相通，且样品前处理腔（101）与加样孔（201）的位置对应；
所述检测孔（302）通过连通孔（402）只与活塞筒（400）的内腔、试剂腔相通。
2.根据权利要求1所述的全密闭多指标核酸检测装置，其特征是：所述试剂腔还包括消化液腔（103）、结合液腔（104）、干燥腔（107）、取液腔（109）、干粉腔（111）与清除磁珠液腔（112）。
3.根据权利要求1所述的全密闭多指标核酸检测装置，其特征是：在所述试剂腔壳（100）内侧或外侧设有固定腔壳的固定孔（113）。
4.根据权利要求1所述的全密闭多指标核酸检测装置，其特征是：在所述试剂腔壳（100）内侧或外侧设有用于磁铁吸附的磁铁吸附孔（114）。
5.根据权利要求1所述的全密闭多指标核酸检测装置，其特征是：所述具有腔壳倒扣（115），且所述连通器（300）被腔壳倒扣（115）紧扣。
6.根据权利要求1所述的全密闭多指标核酸检测装置，其特征是：所述检测孔（302）位于连通器（300）的下方，且检测孔（302）可与连通器（300）在一个器件上。
7.根据权利要求1或6所述的全密闭多指标核酸检测装置，其特征是：所述检测孔（302）可以是单个，也可以是多个，且检测孔（302）可为圆锥形、圆柱形或者方形。
8.根据权利要求1所述的全密闭多指标核酸检测装置，其特征是：所述连通器（300）可自由旋转。
9.根据权利要求1所述的全密闭多指标核酸检测装置，其特征是：所述连通器（300）与活塞筒（400）可为一体式连接。
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