CN113174317B - 一种一体化上开口核酸快提试管、快提检测装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及核酸提取和检测领域，尤其涉及一种一体化上开口核酸快提试管、快提检测装置及方法。该试管包括主管；主管内部腔体从上到下依次设置有裂解区、洗涤区和洗脱区；裂解区与洗涤区以及洗涤区与洗脱区之间分别设置有疏水密封层分隔开，并在洗涤区和洗脱区内分别设置有磁珠洗涤液和核酸洗脱液；所述的主管内部腔体还设置有由裂解区延伸至洗脱区的磁道，所述的磁道下端与主管一体成型并且封闭，磁道上端设置有供磁棒伸入的开口。主管顶端设置有管盖，管盖设置有定位孔，磁道顶端开口位于定位孔内并且与外界连通。该试管一次带动较多数量的磁珠，提高核酸提取效率；同时，磁珠在面积较大的磁道外壁上均匀分布而不相互堆叠，使得磁珠运动时更加平稳。
Description
技术领域
本发明涉及核酸提取领域，尤其涉及一种一体化上开口核酸快提试管、快提检测装置及方法。
背景技术
随着基因检测、个性化给药、产前诊断等的普及，在生物行业各领域都追求高通量、自动化的今天，传统DNA提取方法的局限越来越明显。由于磁珠法提取核酸能够实现自动化提取，进行大批量操作，并且操作简单、用时短，因而磁珠法提取核酸越来越受到重视。
中国发明专利申请（公开号CN108796038B，公开日：20191018）公开了一种核酸一体化检测方法及检测试剂管，通过在主管内设置多个呈上下布置的分隔塞，并在每个分隔塞上设置液相或固相的疏水层，从而将检测试剂管内的裂解液、清洗液和反应液进行隔离；将样品加入裂解液中进行混匀和裂解,并利用纳米磁珠对样品中的核酸进行提取，然后利用外部磁性体带动纳米磁珠携带核酸沿着检测试剂管内壁上的磁珠通道依次穿过各个疏水层进入清洗液和反应液，实现核酸的清洗和扩增，其中，反应液所需的生物试剂储藏在反应液上方的分隔塞内，最后外部设备通过光学检测实现对样品核酸的检测，从而实现在同一个检测试剂管内进行核酸提取、清洗和扩增反应多个步骤。本发明具有能够减少检测误差和降低操作难度的特点。
现有技术存在以下不足：磁珠通道设置在主管内壁并且数量较少，磁珠通道宽度较窄，磁棒从主管外壁一次带动的磁珠数量较少，从而造成核酸提取效率较低。同时，磁珠通道宽度较窄使得磁珠之间容易相互堆叠而不能均匀分布在磁珠通道内壁，从而造成磁珠运动时不平稳。
发明内容
本发明的目的是：针对上述问题，提出在主管内部设置磁道，磁棒插入磁道内孔进而带动磁珠贴合磁道外壁并且随着磁棒运动；从而使得磁珠下移不受磁珠通道数量限制，一次带动较多数量的磁珠，提高核酸提取效率；同时，磁珠在面积较大的磁道外壁上均匀分布而不相互堆叠，使得磁珠运动时更加平稳的一种一体化上开口核酸快提试管及方法。
为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：
一种一体化上开口核酸快提试管，该试管包括主管；主管内部腔体从上到下依次设置有裂解区、洗涤区和洗脱区；裂解区与洗涤区以及洗涤区与洗脱区之间分别设置有疏水密封层分隔开，并在洗涤区和洗脱区内分别设置有磁珠洗涤液和核酸洗脱液；所述的主管内部腔体还设置有由裂解区延伸至洗脱区的磁道，所述的磁道下端与主管底端一体成型并且封闭，磁道上端设置有供磁棒伸入的开口；主管顶端设置有管盖，管盖通过内螺纹与主管外壁的外螺纹相旋合；管盖设置有竖直方向贯穿并且将主管裂解区和外界连通的定位孔，磁道顶端开口位于定位孔内并且与外界连通。
作为优选，主管内部腔体设置有第一分隔塞和第二分隔塞；磁道外壁与第一分隔塞和第二分隔塞之间都存在环形缝隙；疏水密封层分别位于第一分隔塞和第二分隔塞内并且将所在位置的主管内部腔体填充密封。
作为优选，疏水密封层为石蜡或者液相疏水层；第一分隔塞和第二分隔塞都为弹性材料。
作为优选，第一分隔塞包括第一塞体、倾斜方向的第一下锥面、倾斜方向的第一上锥面和水平方向的第一支撑面；主管内部腔体还设置有倾斜方向的第一下斜面、倾斜方向的第一上斜面和水平方向的第一台阶面；第一下锥面和第一上锥面分别与第一下斜面和第一上斜面相贴合，第一支撑面与第一台阶面相贴合；主管内部腔体还设置有第一凸起，第一凸起凸出于裂解区内部腔体内表面，并且第一凸起位于第一分隔塞上表面上方。
作为优选，第二分隔塞包括第二塞体、位于底部水平方向的第二支撑面和倾斜方向的第二锥面；主管内部腔体还设置有水平方向的第二台阶面和倾斜方向的第二斜面；第二支撑面与第二台阶面相贴合，第二锥面与第二斜面相贴合；主管内部腔体还设置有第二凸起，第二凸起凸出于洗涤区内部腔体内表面，并且第二凸起位于第二分隔塞上表面上方。
作为优选，洗脱区底部设置有底座；底座上端设置有与洗脱区外壁形状相对应的配合孔，配合孔与洗脱区外壁相嵌合；底座下端设置有固定孔，固定孔与主管固定设备的相应凸起相嵌合。
作为优选，洗脱区与主管为可拆卸连接；底座顶端高度与洗脱区顶端高度相对齐，底座外壁设置有螺纹，并且底座外壁螺纹与螺纹盖相旋合。
另外，本发明还公开了一种一体化上开口核酸快提和检测装置，包括所述的一体化核酸快提试管和磁棒，磁棒外壁与磁道内孔相配合。
另外，本发明还公开了一种一体化核酸快提和检测方法，该方法采用所述的一种一体化上开口核酸快提试管，该方法包括以下的步骤：
（S1）先在裂解区内预置裂解液和磁珠，将管盖拧开后把待检测样本细胞添加至裂解区，样本细胞被裂解液裂解并释放出完整核酸并且与磁珠相互结合；或者直接将裂解后含有待检测样本细胞和磁珠的溶液添加至裂解区；
（S2）将磁棒从磁道上端开口插入并且下移至洗涤区，磁棒吸引磁珠贴合磁道外壁并且跟随磁棒穿过第一分隔塞内的疏水密封层下移至洗涤区；当疏水密封层为石蜡时，先对主管加热使得石蜡热熔；
（S3）磁珠洗涤液除去与磁珠相结合的核酸中的蛋白质和无机盐等一些杂质后，磁棒带动磁珠继续下移穿过第二分隔塞内的疏水密封层至洗脱区；
（S4）核酸洗脱液与洗涤后的磁珠相接触将磁珠上结合的核酸洗脱至洗脱区的核酸洗脱液中；
（S5）核酸在核酸洗脱液中进行PCR或等温扩增反应，并且核酸洗脱液中引入分子信标，使得外部设备通过荧光定量检测即可实时观察到PCR或等温扩增反应，并通过分析荧光值得到样品核酸的数量；或者将洗脱区从主管上拆卸脱开并且将底座外壁螺纹与螺纹盖相旋合将洗脱区开口封闭后，拿至其他设备中进行核酸检测完成一体化核酸快提和检测过程。
本发明采用上述技术方案的一种一体化上开口核酸快提试管及方法的优点是：
疏水密封层分别将裂解区内的细胞裂解液与洗涤区内的磁珠洗涤液以及洗涤区内的磁珠洗涤液与洗脱区内的核酸洗脱液分开；磁棒从磁道顶端开口放入磁道内孔后利用其自身的磁力将裂解区内的磁珠吸取贴合至磁道外壁；磁棒下移进而带动磁珠下移穿过疏水密封层分别进入洗涤区和洗脱区进行洗涤和洗脱从而完成核酸的提取；而此种方式中，磁珠贴合磁道外壁并且随着磁棒运动，整个磁道外壁都可以供磁珠运动而不受磁珠通道条数的限制，一次可以带动较多数量的磁珠，提高核酸提取效率；同时，磁珠在面积较大的磁道外壁上均匀分布而不相互堆叠，使得磁珠运动时更加平稳。
附图说明
图1为本发明的结构示意图。
图2为第一分隔塞的结构示意图。
图3为第二分隔塞的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。
实施例1
一种一体化上开口核酸快提试管，该试管包括主管1；主管1内部腔体从上到下依次设置有裂解区2、洗涤区4和洗脱区6；裂解区2与洗涤区4以及洗涤区4与洗脱区6之间分别设置有疏水密封层分隔开，并在洗涤区4和洗脱区6内分别设置有磁珠洗涤液和核酸洗脱液；所述的主管1内部腔体还设置有由裂解区2延伸至洗脱区6的磁道7，所述的磁道7下端与主管1底端一体成型并且封闭，磁道7上端设置有供磁棒伸入的开口；主管1顶端设置有管盖18，管盖18通过内螺纹与主管1外壁的外螺纹相旋合；管盖18设置有竖直方向贯穿并且将主管裂解区2和外界连通的定位孔181，磁道7顶端开口位于定位孔181内并且与外界连通。此种方式中，疏水密封层分别将裂解区内的2的细胞裂解液与洗涤区4内的磁珠洗涤液以及洗涤区4内的磁珠洗涤液与洗脱区6内的核酸洗脱液分开；磁棒从磁道7顶端开口放入磁道7内孔后利用其自身的磁力将裂解区2内的磁珠吸取贴合至磁道7外壁；磁棒下移进而带动磁珠下移穿过疏水密封层分别进入洗涤区4和洗脱区6进行洗涤和洗脱从而完成核酸的提取；而此种方式中，磁珠贴合磁道7外壁并且随着磁棒运动，整个磁道7外壁都可以供磁珠运动而不受磁珠通道条数的限制，一次可以带动较多数量的磁珠，提高核酸提取效率；同时，磁珠在面积较大的磁道外壁上均匀分布而不相互堆叠，使得磁珠运动时更加平稳。
主管1内部腔体设置有第一分隔塞3和第二分隔塞5；磁道7外壁与第一分隔塞3和第二分隔塞5之间都存在环形缝隙使得磁珠能够贴合磁道7外壁并且穿过环形缝隙下移；疏水密封层分别位于第一分隔塞3和第二分隔塞5内并且将所在位置的主管1内部腔体填充密封从而有利于对固态的疏水密封层进行定位。
疏水密封层为石蜡或者液相疏水层；第一分隔塞3和第二分隔塞5都为弹性材料。第一分隔塞3包括第一塞体31、倾斜方向的第一下锥面32、倾斜方向的第一上锥面33和水平方向的第一支撑面34；主管1内部腔体还设置有倾斜方向的第一下斜面11、倾斜方向的第一上斜面12和水平方向的第一台阶面13；第一下锥面32和第一上锥面33分别与第一下斜面11和第一上斜面12相贴合，第一支撑面34与第一台阶面13相贴合；主管1内部腔体还设置有第一凸起14，第一凸起14凸出于裂解区2内部腔体内表面，并且第一凸起14位于第一分隔塞3上表面上方。第一台阶面13和第一凸起14分别与第一支撑面34和第一塞体31上表面相接触从而对第一分隔塞3轴向进行限位；倾斜方向的第一下斜面11和第一上斜面12分别与第一下锥面32和第一上锥面33相接触从而对第一分隔塞3径向进行限位；从而使得第一分隔塞3能够利用其自身弹性以及与主管1内壁的限位卡紧在主管1内壁上。
第二分隔塞5包括第二塞体51、位于底部水平方向的第二支撑面52和倾斜方向的第二锥面53；主管1内部腔体还设置有水平方向的第二台阶面15和倾斜方向的第二斜面16；第二支撑面52与第二台阶面15相贴合，第二锥面53与第二斜面16相贴合；主管1内部腔体还设置有第二凸起17，第二凸起17凸出于洗涤区4内部腔体内表面，并且第二凸起17位于第二分隔塞5上表面上方。第二台阶面15和第二凸起17分别与第二支撑面52和第二塞体51上表面相接触从而对第二分隔塞5轴向进行限位；倾斜方向的第二斜面16与第二锥面53相接触从而对第二分隔塞5径向进行限位；从而使得第二分隔塞5能够利用其自身弹性以及与主管1内壁的限位卡紧在主管1内壁上。
洗脱区6底部设置有底座61；底座61上端设置有与洗脱区6外壁形状相对应的配合孔62，配合孔62与洗脱区6外壁相嵌合；从而使得主管1能够与底座61连接或者分离；底座61下端设置有固定孔63，固定孔63与主管固定设备的相应凸起相嵌合。从而使得主管固定设备的相应凸起能够通过带动底座61运动进而带动主管1运动至不同工位，方便主管1与其他处理设备相衔接，有利于其他处理设备对主管1进行自动化搬移等操作。
洗脱区6与主管1为可拆卸连接；底座61顶端高度与洗脱区6顶端高度相对齐，底座61外壁设置有螺纹，并且底座61外壁螺纹与螺纹盖相旋合。需要将主管1处理后的溶液取出时，将洗脱区6从主管1上拆卸脱开，而后将螺纹盖与底座61外壁螺纹旋合从而将洗脱区6开口封闭进而将洗脱区6与主管1分离。
另外，本发明还公开了一种一体化上开口核酸快提试管，包括所述的一体化核酸快提试管和磁棒，磁棒外壁与磁道7内孔相配合。
另外，本发明还公开了一种一体化核酸快提和检测方法，该方法采用所述的一种一体化上开口核酸快提试管，该方法包括以下的步骤：
（S1）先在裂解区2内预置裂解液和磁珠，将管盖18拧开后把待检测样本细胞添加至裂解区2，样本细胞被裂解液裂解并释放出完整核酸并且与磁珠相互结合；或者直接将裂解后含有待检测样本细胞和磁珠的溶液添加至裂解区2；
（S2）将磁棒从磁道7上端开口插入并且下移至洗涤区4，磁棒吸引磁珠贴合磁道7外壁并且跟随磁棒穿过第一分隔塞3内的疏水密封层下移至洗涤区4；当疏水密封层为石蜡时，先对主管1加热使得石蜡热熔；
（S3）磁珠洗涤液除去与磁珠相结合的核酸中的蛋白质和无机盐等一些杂质后，磁棒带动磁珠继续下移穿过第二分隔塞5内的疏水密封层至洗脱区6；
（S4）核酸洗脱液与洗涤后的磁珠相接触将磁珠上结合的核酸洗脱至洗脱区6的核酸洗脱液中；
（S5）核酸在核酸洗脱液中进行PCR或等温扩增反应，并且核酸洗脱液中引入分子信标，使得外部设备通过荧光定量检测即可实时观察到PCR或等温扩增反应，并通过分析荧光值得到样品核酸的数量；或者将洗脱区6从主管1上拆卸脱开，并且将底座61外壁螺纹与螺纹盖相旋合将洗脱区6开口封闭后，拿至其他设备中进行核酸检测完成一体化核酸快提和检测过程。
Claims (10)
1.一种一体化上开口核酸快提试管，该试管包括主管（1）；主管（1）内部腔体从上到下依次设置有裂解区（2）、洗涤区（4）和洗脱区（6）；裂解区（2）与洗涤区（4）以及洗涤区（4）与洗脱区（6）之间分别设置有疏水密封层分隔开，并在洗涤区（4）和洗脱区（6）内分别设置有磁珠洗涤液和核酸洗脱液；其特征在于，所述的主管（1）内部腔体还设置有由裂解区（2）延伸至洗脱区（6）的磁道（7），所述的磁道（7）下端与主管（1）底端一体成型并且封闭，磁道（7）上端设置有供磁棒伸入的开口；主管（1）顶端设置有管盖（18），管盖（18）通过内螺纹与主管（1）外壁的外螺纹相旋合；管盖（18）设置有竖直方向贯穿并且将主管裂解区（2）和外界连通的定位孔（181），磁道（7）顶端开口位于定位孔（181）内并且与外界连通；
所述主管（1）内部腔体设置有第一分隔塞（3）和第二分隔塞（5）；疏水密封层分别位于第一分隔塞（3）和第二分隔塞（5）内并且将所在位置的主管（1）内部腔体填充密封。
2.根据权利要求1所述的一种一体化上开口核酸快提试管，其特征在于，疏水密封层为石蜡或者液相疏水层。
3.根据权利要求2所述的一种一体化上开口核酸快提试管，其特征在于，第一分隔塞（3）和第二分隔塞（5）都为弹性材料。
4.根据权利要求1所述的一种一体化上开口核酸快提试管，其特征在于，第一分隔塞（3）包括第一塞体（31）、倾斜方向的第一下锥面（32）、倾斜方向的第一上锥面（33）和水平方向的第一支撑面（34）；主管（1）内部腔体还设置有倾斜方向的第一下斜面（11）、倾斜方向的第一上斜面（12）和水平方向的第一台阶面（13）；第一下锥面（32）和第一上锥面（33）分别与第一下斜面（11）和第一上斜面（12）相贴合，第一支撑面（34）与第一台阶面（13）相贴合；主管（1）内部腔体还设置有第一凸起（14），第一凸起（14）凸出于裂解区（2）内部腔体内表面，并且第一凸起（14）位于第一分隔塞（3）上表面上方。
5.根据权利要求1所述的一种一体化上开口核酸快提试管，其特征在于，第二分隔塞（5）包括第二塞体（51）、位于底部水平方向的第二支撑面（52）和倾斜方向的第二锥面（53）；主管（1）内部腔体还设置有水平方向的第二台阶面（15）和倾斜方向的第二斜面（16）；第二支撑面（52）与第二台阶面（15）相贴合，第二锥面（53）与第二斜面（16）相贴合；主管（1）内部腔体还设置有第二凸起（17），第二凸起（17）凸出于洗涤区（4）内部腔体内表面，并且第二凸起（17）位于第二分隔塞（5）上表面上方。
6.根据权利要求1所述的一种一体化上开口核酸快提试管，其特征在于，洗脱区（6）底部设置有底座（61）；底座（61）上端设置有与洗脱区（6）外壁形状相对应的配合孔（62），配合孔（62）与洗脱区（6）外壁相嵌合；底座（61）下端设置有固定孔（63），固定孔（63）与主管固定设备的相应凸起相嵌合。
7.根据权利要求6所述的一种一体化上开口核酸快提试管，其特征在于，洗脱区（6）与主管（1）为可拆卸连接；底座（61）顶端高度与洗脱区（6）顶端高度相对齐，底座（61）外壁设置有螺纹，并且底座（61）外壁螺纹与螺纹盖相旋合。
8.一种一体化上开口核酸快提和检测装置，其特征在于，包括磁棒和权利要求1-7任意一项所述的一种一体化上开口核酸快提试管，磁棒外壁与磁道（7）内孔相配合；核酸洗脱液中引入分子信标。
9.一种一体化核酸快提和检测方法，该方法非疾病诊断方法，其特征在于，该方法采用权利要求1-7任意一项所述的一种一体化上开口核酸快提试管，该方法包括以下的步骤：
（S1）先在裂解区（2）内预置裂解液和磁珠，将管盖（18）拧开后把待检测样本细胞添加至裂解区（2），样本细胞被裂解液裂解并释放出完整核酸并且与磁珠相互结合；或者直接将裂解后含有待检测样本细胞和磁珠的溶液添加至裂解区（2）；
（S2）将磁棒从磁道（7）上端开口插入并且下移至洗涤区（4），磁棒吸引磁珠贴合磁道（7）外壁并且跟随磁棒穿过第一分隔塞（3）内的疏水密封层下移至洗涤区（4）；当疏水密封层为石蜡时，先对主管（1）加热使得石蜡热熔；
（S3）磁珠洗涤液除去与磁珠相结合的核酸中的蛋白质和无机盐等一些杂质后，磁棒带动磁珠继续下移穿过第二分隔塞（5）内的疏水密封层至洗脱区（6）；
（S4）核酸洗脱液与洗涤后的磁珠相接触将磁珠上结合的核酸洗脱至洗脱区（6）的核酸洗脱液中；
（S5）核酸在核酸洗脱液中进行PCR或等温扩增反应，并且核酸洗脱液中引入分子信标，使得外部设备通过荧光定量检测即可实时观察到PCR或等温扩增反应，并通过分析荧光值得到样品核酸的数量。
10.一种一体化核酸快提和检测方法，该方法非疾病诊断方法，其特征在于，该方法采用权利要求7所述的一种一体化上开口核酸快提试管，该方法包括以下的步骤：
（S1）先在裂解区（2）内预置裂解液和磁珠，将管盖（18）拧开后把待检测样本细胞添加至裂解区（2），样本细胞被裂解液裂解并释放出完整核酸并且与磁珠相互结合；或者直接将裂解后含有待检测样本细胞和磁珠的溶液添加至裂解区（2）；
（S2）将磁棒从磁道（7）上端开口插入并且下移至洗涤区（4），磁棒吸引磁珠贴合磁道（7）外壁并且跟随磁棒穿过第一分隔塞（3）内的疏水密封层下移至洗涤区（4）；当疏水密封层为石蜡时，先对主管（1）加热使得石蜡热熔；
（S3）磁珠洗涤液除去与磁珠相结合的核酸中的蛋白质和无机盐等一些杂质后，磁棒带动磁珠继续下移穿过第二分隔塞（5）内的疏水密封层至洗脱区（6）；
（S4）核酸洗脱液与洗涤后的磁珠相接触将磁珠上结合的核酸洗脱至洗脱区（6）的核酸洗脱液中；
（S5）核酸在核酸洗脱液中进行PCR或等温扩增反应，将洗脱区（6）从主管（1）上拆卸脱开并且将底座（61）外壁螺纹与螺纹盖相旋合将洗脱区（6）开口封闭后，拿至其他设备中进行核酸检测完成一体化核酸快提和检测过程。
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