CN113308369A - 一种核酸检测卡盒及其组装工艺 - Google Patents

Abstract

一种核酸检测卡盒，包括采样管、盒体，盒体包括盒本体以及分别覆盖在盒本体上方下方的上盖板和下盖板，盒本体内设置用于盛装核酸提取所用物质的若干腔体，所述采样管连通至其中一处腔体；上盖板设置对应的进料孔，下盖板与盒本体键合形成分别与腔体连通的流体通道，流体通道之间可选择性的进行导通。本发明设计精巧的全封闭式卡盒结构，成本低廉，操作极简，能够实现提取、扩增和检测一体化，适应于各种场景，大至三甲医院的急诊科室，小至社区和乡镇卫生院，尤其适用于目前常规仪器不适合工作的环境。

Description

一种核酸检测卡盒及其组装工艺

技术领域

本发明涉及核酸提取技术，具体涉及一种核酸检测卡盒以及相应的组装工艺。

背景技术

作为未来分子诊断发展的热门方向，分子诊断POCT集合了小巧、灵活、方便、快速、精准等特点，在应用场景和应用领域上比传统的分子诊断更多更广，这也是目前国内外诊断企业纷纷布局这一领域的原因；然而要实现真正意义上的“样本进，结果出”的分子诊断POCT需要具备以下基本要素：全封闭式卡盒的设计、提取+扩增+检测一体化、操作极简、成本低廉、多重PCR技术、试剂常温技术、快速提取纯化技术、便携的分子诊断POCT仪器。目前，市场上并没有真正实现以上基本要素的分子POCT产品。

发明内容

为解决现有技术存在的不足，本发明提供了一种核酸检测卡盒及其组装工艺，设计精巧的全封闭式卡盒结构，成本低廉，操作极简，能够实现提取、扩增和检测一体化。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种核酸检测卡盒，包括采样管、盒体，所述盒体内设置用于盛装核酸提取所用物质的若干腔体以及与腔体连通的若干流体通道，所述采样管连通至其中一处腔体，所述流体通道之间可选择性的进行导通。

进一步，所述盒体包括盒本体以及覆盖在所述盒本体上方的上盖板，所述上盖板设置与所述腔体对应的进料孔，所述上盖板上端面覆盖顶层封膜用于密封。

优选的，盛装易挥发物质的腔体对应的进料孔配置密封软塞。

进一步，所述流体通道分为第一层流体通道和第二层流体通道，所述盒本体下端面设有若干第一微管道，所述第一微管道通过过孔连通所述腔体；

所述盒体还包括覆盖在所述盒本体下方的下盖板，所述下盖板的下端面设有若干的第二微管道，所述下盖板下端面覆盖底层封膜用于密封，所述第二微管道和所述底层封膜配合形成第二层流体通道，所述第一微管道和所述下盖板的上端面配合形成第一层流体通道。

进一步，所述下盖板上还设置扩增检测区，所述扩增检测区包括扩增检测阵列以及与所述扩增检测阵列连通的检测微管道，所述扩增检测区上端面覆盖检测区封膜用于密封。

优选的，所述第二微管道设有若干流体状态腔，所述盒本体设有与所述流体状态腔对应的流体观察窗。

进一步，所述核酸检测卡盒还包括转动机构，所述转动机构通过转动控制所述流体通道之间可选择性的进行连通。

具体的，所述转动机构包括依次连接的软垫、转动阀，所述软垫的下端面设有若干定位孔，所述定位孔和所述盒体上设置的若干定位柱配合固定所述转动机构，所述软垫通过若干过孔分别连通至所述流体通道，所述转动阀下端面设有液体流道和气体流道，所述液体流道通过过孔可选择性的连通所述流体通道，所述气体流道通过过孔可选择性的连通所述流体通道。

进一步，所述转动机构还包括限位环和限位墙，所述限位环下端面设置为键合区和光滑区，所述光滑区紧压所述转阀的边缘用于密封，所述键合区连接所述限位墙，所述限位环和限位墙配合形成转动空间。

进一步，所述盒体上还设有气体进出通道，所述气体进出通道可选择性的连通至所述气体流道或腔体，所述气体进出通道的下侧端口覆盖防水透气膜，所述气体进出通道通过提供气体动力控制核酸提取所用物质的流向。

进一步，所述盒体的长度范围为50mm-70mm，和/或宽度范围为20mm-40mm，和/或高度范围为15mm-30mm。

本发明还提供一种核酸检测卡盒的组装工艺，包括以下步骤：

步骤一：下盖板与盒本体键合形成流体通道；

步骤二：所述盒本体与上盖板键合形成完整的腔体；

步骤三：组装转动机构，将软垫装入限位墙内，固定转动机构，确保所述软垫上的过孔与所述盒本体上端面相应位置的过孔一一对应，然后将转动阀安装在所述软垫的上方；

步骤四：液体添加，将核酸提取所用物质逐一添加至所述腔体中，之后密封；

步骤五：添加引物到扩增检测阵列，并密封。

进一步，所述步骤一的组装工艺包含：

首先，底层封膜与下盖板键合形成第二层流体通道；

其次，将防水透气膜覆盖到盒本体下端面的气体进出通道位置；

再次，下盖板与盒本体键合形成第一层流体通道。

本发明实现了真正意义上的“样本进，结果出”的分子诊断POCT，采用全封闭式卡盒的设计，结构精巧，极大降低了成本；所用试剂均预装在检测卡盒内，无需单独添加；实现提取+扩增+检测一体化，同时对配套仪器要求低，仅需简易的操作便可实现全流程的分子诊断。本发明还采用多重PCR技术、试剂常温技术、快速提取纯化技术，无需专业分子生物学实验室即可实现核酸的全流程提取和检测，用途广泛，适应于各种场景，大至三甲医院的急诊科室，小至社区和乡镇卫生院，尤其适用于目前常规仪器不适合工作的环境。

附图说明

图1是本发明一种核酸检测卡盒的整体结构示意图；

图2是本发明一种核酸检测卡盒的上方视角爆炸图；

图3是本发明一种核酸检测卡盒的下方视角爆炸图；

图4是本发明盒本体的正面结构示意图；

图5是本发明盒本体的反面结构示意图；

图6是本发明盒本体的的仰视图；

图7是本发明盒本体的的俯视图；

图8是本发明上盖板的正面结构示意图；

图9是本发明上盖板的反面结构示意图；

图10是本发明下盖板的正面结构示意图；

图11是本发明下盖板的反面结构示意图；

图12是本发明转动阀的正面结构示意图；

图13是本发明转动阀的反面结构示意图；

图14是本发明软垫的正面结构示意图；

图15是本发明软垫的反面结构示意图；

图16是本发明限位环的正面结构示意图；

图17是本发明限位环的反面结构示意图；

图18是本发明转动阀位于初始位置的使用示意图；

图19是本发明转动阀位于使用方法步骤二的使用示意图；

图中，1采样管；2盒体；3转动机构；21上盖板；22盒本体；23下盖板；221第一微管道；211进料孔；212顶层封膜；213密封软塞；214试剂腔封盖；121扩增检测阵列；122检测微管道；123检测区封膜；231第二微管道；232底层封膜；2311流体状态腔；2312流体观察窗；31限位环；32转动阀；33软垫；34限位墙；311键合区；312光滑区；321长凹槽；322短凹槽；331定位孔；332定位柱；101磁珠腔；102提取腔；103废液腔；104样本腔；105清洗一腔；106清洗二腔；107洗脱腔；108试剂腔；109备用腔；1010气孔A；1011气孔B；1013气孔C；1012安装孔；1014防水透气膜。

具体实施方式

以下由特定的具体实施例说明本发明的实施方式，本领域普通技术人员可由本说明书所揭露的内容轻易地了解本发明的其他优点及功效，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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。

为便于本领域的技术人员理解本发明，下面结合附图说明本发明的具体实施方式。

参见图1～图19，公开了一种核酸检测卡盒，包括采样管1和盒体2，盒体2内设置用于盛装核酸提取所用物质的若干腔体以及与腔体连通的若干流体通道，采样管1连通至其中一处腔体，若干流体通道之间可选择性的进行导通。

本发明的核酸检测卡盒设计非常精巧，使用灵活，且极大的降低了各项成本，如图1所示，盒体2的长度范围(L)为50mm-70mm，优选70mm；宽度范围(W)为20mm-40mm，优选33mm；高度范围(H)为15mm-30mm，优选20mm。

具体的，盒体2是大致为方形的一个整体结构，由内部的若干腔体、微管道、过孔等组成，内部至少设有磁珠腔101、提取腔102、废液腔103、样本腔104、清洗一腔105、清洗二腔106、洗脱腔107、试剂腔108、备用腔109、安装孔1012，其中，采样管1连通至样本腔104。

如图2和图3所示，盒体2包括盒本体22以及覆盖在盒本体22上方的上盖板21，以上所描述的若干腔体设置于盒本体22内部，盒本体22的下端面(反面)设有若干尺寸不一的第一微管道221，第一微管道221通过若干过孔与对应腔体顺序连通，使每一组腔体与对应的第一微管道221都相互独立，互不干扰，形成独立的通道；

具体的，上盖板21，是一个平板，设置有与腔体对应的若干进料孔211，上盖板21的上端面覆盖顶层封膜212用于密封。在一个较佳的实施方案中，盛装易挥发液体的腔体对应的进料孔211在覆盖顶层封膜212之前配置密封软塞213，防止液体挥发，如磁珠腔101、清洗一腔105和清洗二腔106。

进一步，盒体2还包括覆盖在盒本体22下方的下盖板23，所述下盖板23，是一个平板，分为正反两面，向上为正面，设有扩增检测区，包括扩增检测阵列121(贯穿上下面)、与扩增检测阵列连通的检测微管道122，扩增检测区上端面覆盖检测区封膜123用于密封。向下为反面，设有若干尺寸不一的第二微管道231，其中正反两面通过若干过孔将第二微管道231贯通、并连通检测微管道122，使每一组第二微管道231都相互独立，互不干扰，形成独立的通道。下盖板23下端面(反面)覆盖底层封膜232用于密封第二微管道231和扩增检测区。

流体通道分为第一层流体通道和第二层流体通道，第二微管道231和底层封膜232配合形成第二层流体通道，而第一微管道221和下盖板23的上端面(正面)配合形成第一层流体通道，第一层流体通道和第二层流体通道配合形成可导通腔体之间的通道。在一个实施方案中，第二微管道231设有若干流体状态腔2311，盒本体22设有与流体状态腔2311对应的流体观察窗2312，以便于动态观察反应过程中的流体状态。

进一步，核酸检测卡盒还包括转动机构3，由限位环31、转动阀32、软垫33、限位墙34组成，限位环31和限位墙34围合形成转动空间。

具体的参见图14和图15，软垫33，采用表面光滑且富有弹性的材料，可以苯乙烯、苯乙烯一异戊二烯一苯乙烯嵌段共聚物、聚丙乙烯、热塑性聚氨酯等弹性体材料制成。下端面设有若干定位孔331，定位孔331和盒本体22上设置的若干定位柱332配合将转动机构3进行固定。软垫33还设有若干上下贯通的过孔，该过孔位置与盒本体22相对应位置上的过孔一一对应，以实现贯通。

具体的参见图12和图13，转动阀32，为一个整体，是转动机构3中唯一的运动件，转动阀32的下端面设置两个长短不一的长凹槽321和短凹槽322，转动阀32可通过转动使长凹槽321与软垫33上的过孔配合形成液体流道，液体流道可选择性的连通至各腔体；同样的，转动阀32也可通过转动使短凹槽322与软垫33上的过孔配合形成气体流道，气体流道也可选择性的连通至各腔体。

具体的参见图16和图17，限位环31下端面设置为键合区311和光滑区312，键合区311与限位墙34上表面使用键合工艺完全固定，光滑区312会下压转动阀32，迫使转动阀32的下表面下压软垫33产生形变，形成一定预紧力，起到密封作用。

进一步，盒本体22上还设有气体进出通道，包括气孔A1010、气孔B1011和废液腔出气孔C1013,气孔A1010和气孔B1011贯穿上盖板21和顶层封膜212，废液腔出气孔C1013连通废液腔。通过转动阀32的转动，气孔A1010或气孔B1011可以连通至气体流道、气孔A1010或气孔B1011也可以连通至提取腔或试剂腔；气孔A1010、气孔B1011和废液腔出气孔C1013配合进行进气和出气、从而提供气体动力来控制各腔体内核酸提取所用物质的流向。气体进出通道的下侧端口、即相应的盒本体22下端面的位置覆盖防水透气膜1014，防水透气膜1014用于隔绝检测卡盒内外环境，有阻液透气的功能，确保检测卡盒内部的液体、气溶胶等有机或有害物质以及检测卡盒外部环境中的干扰物质等无法进出，避免污染与干扰。

本发明还公开了一种核酸检测卡盒的组装工艺，包括以下步骤：

步骤一：底层封膜232与下盖板23键合形成第二层流体通道；

步骤二：将防水透气膜1014覆盖到盒本体22下端面相应的气体进出通道位置；

步骤三：下盖板23与盒本体22的下端面键合形成第一层流体通道；

步骤四：盒本体22与上盖板21键合形成完整的腔体；

步骤五：组装转动机构3：

先将软垫33装入限位墙34内，再通过盒本体22上定位柱332与软垫33上的定位孔331配合连接固定位置，并紧贴底面，确保软垫33上的过孔与限位墙34内的、盒本体22上端面的过孔一一对应；然后，依次装入转动阀32、限位环31，限位环31下端面的键合区与限位墙34上端面使用键合工艺完全固定，同时限位环31下端面的光滑区312下压转动阀32，迫使转动阀32的下表面下压软垫33产生形变，形成一定预紧力，起到密封作用；

步骤六：液体添加，通过上盖板21的进料孔211将核酸提取所用物质逐一添加，易挥发液体使用密封软塞213密封进料孔211，之后使用顶层封膜212与上盖板21键合密封；

步骤七：添加试剂到试剂腔，并用试剂腔封盖214键合密封；

步骤八：添加引物到扩增检测阵列，并使用检测区封膜123键合密封。

以上步骤中所描述的键合，指将两个相同或不同的材料固定接合成为一体，例如压敏粘合剂、光敏粘合剂、热敏粘合剂、双面胶、热键合、超声键合、激光键合、凸起耦接至凹槽等办法进行接合。

检测卡盒所用的硬质材料及薄膜材料可以由聚丙烯、环烯烃共聚物、环烯烃聚合物、聚甲基丙烯酸甲酯、聚苯乙烯或聚碳酸酯等高分子聚合物材料制成。

为便于理解，本发明中核酸检测卡盒的使用方法如下：

步骤一：旋转转动阀32，提取腔与磁珠腔通过流体通道导通，气孔A1010出气、气孔B1011进气，磁珠腔内的液体进入提取腔，混合后外部磁铁吸附磁珠；

步骤二：旋转转动阀32，提取腔与废液腔通过流体通道导通，气孔A1010进气、废液腔出气孔C1013出气，提取腔内的废液排入废液腔；

步骤三：旋转转动阀32，提取腔与样本腔通过流体通道导通，气孔A1010出气、气孔B1011进气，样本腔中的样本进入提取腔，样本与磁珠混合，磁珠吸附样本中的核酸后，外部磁铁吸附磁珠；

步骤四：重复步骤二；

步骤五：旋转转动阀32，提取腔与清洗一腔通过流体通道导通，气孔A1010出气、气孔B1011进气，清洗一腔内的清洗液进入提取腔，对磁珠吸附的核酸进行清洗后，外部磁铁吸附磁珠；

步骤六：重复步骤二；

步骤七：旋转转动阀32，提取腔与清洗二腔通过流体通道导通，气孔A1010出气、气孔B1011进气，清洗二腔内的清洗液进入提取腔，对磁珠吸附的核酸进行清洗后，外部磁铁吸附磁珠；

步骤八：重复步骤二；

步骤九：旋转转动阀32，提取腔与洗脱腔通过流体通道导通，气孔A1010出气、气孔B1011进气，洗脱腔内的洗脱液进入提取腔，洗脱液与磁珠混合，将磁珠吸附的目的核酸物质进行洗脱后，外部磁铁吸附磁珠；

步骤十：旋转转动阀32，提取腔与试剂腔通过流体通道导通，气孔A1010进气、气孔B1011出气，混有目的核酸物质的洗脱液进入试剂腔，与试剂腔中的冻干试剂混合；待混合完毕后，气孔A1010出气、气孔B1011进气，外部磁铁保持吸附状态，试剂腔中的混合试剂进入提取腔；

步骤十一：旋转转动阀32，提取腔与扩增检测阵列通过流体通道导通，气孔A1010进气、气孔B1011出气，提取腔中的混合试剂液进入扩增检测阵列；

步骤十二：旋转转动阀32，使得扩增检测区完全封闭后，开始进行核酸扩增与检测。

虽然，上文中已经用一般性说明及具体实施例对本发明作了详尽的描述，但在本发明基础上，可以对之作一些修改或改进，这对本领域技术人员而言是显而易见的。因此，在不偏离本发明精神的基础上所做的这些修改或改进，均属于本发明要求保护的范围。以上所述的本发明实施方式，并不构成对本发明保护范围的限定。任何在本发明的精神和原则之内所作的修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的权利要求保护范围之内。

Claims (13)

1.一种核酸检测卡盒，其特征在于，包括采样管(1)、盒体(2)，所述盒体(2)内设置用于盛装核酸提取所用物质的若干腔体以及与腔体连通的若干流体通道，所述采样管(1)连通至其中一处腔体，所述流体通道之间可选择性的进行导通。

2.根据权利要求1所述的一种核酸检测卡盒，其特征在于，所述盒体(2)包括盒本体(22)以及覆盖在所述盒本体(22)上方的上盖板(21)，所述上盖板(21)设置与所述腔体对应的进料孔(211)，所述上盖板(21)上端面覆盖顶层封膜(212)用于密封。

3.根据权利要求2所述的一种核酸检测卡盒，其特征在于，盛装易挥发物质的腔体对应的进料孔(211)配置密封软塞(213)。

4.根据权利要求1所述的一种核酸检测卡盒，其特征在于，所述流体通道分为第一层流体通道和第二层流体通道，所述盒本体(22)下端面设有若干第一微管道(221)，所述第一微管道(221)通过过孔连通所述腔体；

所述盒体(2)还包括覆盖在所述盒本体(22)下方的下盖板(23)，所述下盖板(23)的下端面设有若干第二微管道(231)，所述下盖板(23)下端面覆盖底层封膜(232)用于密封，所述第二微管道(231)和所述底层封膜(232)配合形成第二层流体通道，所述第一微管道(221)和所述下盖板(23)的上端面配合形成第一层流体通道。

5.根据权利要求4所述的一种核酸检测卡盒，其特征在于，所述下盖板(23)上还设置扩增检测区，所述扩增检测区包括扩增检测阵列(121)以及与所述扩增检测阵列(121)连通的检测微管道(122)，所述扩增检测区上端覆盖检测区封膜(123)用于密封。

6.根据权利要求4所述的一种核酸检测卡盒，其特征在于，所述第二微管道(231)设有若干流体状态腔(2311)，所述盒本体(22)设有与所述流体状态腔(2311)对应的流体观察窗(2312)。

7.根据权利要求1所述的一种核酸检测卡盒，其特征在于，所述核酸检测卡盒还包括转动机构(3)，所述转动机构(3)通过转动控制所述流体通道之间可选择性的进行连通。

8.根据权利要求7所述的一种核酸检测卡盒，其特征在于，所述转动机构(3)包括依次连接的软垫(33)、转动阀(32)，所述软垫(33)的下端面设有若干定位孔(331)，所述定位孔(331)和所述盒体(2)上设置的若干定位柱(332)配合固定所述转动机构(3)，所述软垫(33)通过若干过孔分别连通至所述流体通道，所述转动阀(32)下端面设有液体流道和气体流道，所述液体流道通过过孔可选择性的连通所述流体通道，所述气体流道通过过孔可选择性的连通所述流体通道。

9.根据权利要求8所述的一种核酸检测卡盒，其特征在于，所述转动机构(3)还包括限位环(31)和限位墙(34)，所述限位环(31)下端面设置为键合区(311)和光滑区(312)，所述光滑区(312)紧压所述转阀的边缘用于密封，所述键合区(311)连接所述限位墙(34)，所述限位环(31)和限位墙(34)配合形成转动空间。

10.根据权利要求8所述的一种核酸检测卡盒，其特征在于，所述盒体(2)上还设有若干气体进出通道，所述气体进出通道可选择性的连通至所述气体流道或腔体，所述气体进出通道的下侧端口覆盖防水透气膜(1014)，所述气体进出通道通过提供气体动力控制核酸提取所用物质的流向。

11.根据权利要求1所述的一种核酸检测卡盒，其特征在于，所述盒体(2)的长度范围为50mm-70mm，和/或宽度范围为20mm-40mm，和/或高度范围为15mm-30mm。

12.一种核酸检测卡盒的组装工艺，其特征在于，所述组装工艺包括以下步骤：

步骤一：下盖板(23)与盒本体(22)键合形成流体通道；

步骤二：所述盒本体(22)与上盖板(21)键合形成完整的腔体；

步骤三：组装转动机构(3)，将软垫(33)装入限位墙(34)内以进行转动机构(3)的固定，确保所述软垫(33)上的过孔与所述盒本体(22)上端面相应位置的过孔一一对应，然后将转动阀(32)安装在所述软垫(33)的上方；

步骤四：液体添加，将核酸提取所用物质逐一添加至所述腔体中，之后进行密封；

步骤五：添加引物到扩增检测阵列，并进行密封。

13.根据权利要求12所述的一种核酸检测卡盒的组装工艺，其特征在于，所述步骤一的组装工艺包含：

首先，底层封膜(232)与下盖板(23)键合形成第二层流体通道；

其次，将防水透气膜(1014)覆盖到盒本体(22)下端面的气体进出通道位置；

再次，下盖板(23)与盒本体(22)键合形成第一层流体通道。

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