CN114317220A - 核酸检测盒及核酸检测设备 - Google Patents

Abstract

一种核酸检测盒及核酸检测设备，该核酸检测盒包括盒体、检测芯片、电泳盒及连接器，检测芯片设置于盒体内，检测芯片包括第一盖板、间隔层及第二盖板，间隔层相对的两表面分别与第一盖板和第二盖板邻接，第一盖板、间隔层及第二盖板围设形成通道，通道用于承载检测液以使检测液在通道内进行核酸扩增反应从而得到核酸扩增产物；电泳盒设置于盒体内且与通道连通，电泳盒用于对核酸扩增产物进行电泳检测；连接器分别与检测芯片及电泳盒电性连接。本发明提供的核酸检测盒将核酸扩增反应和电泳检测进行集成，检测操作简便，效率高，检测成本低，检测灵活性强。

Description

核酸检测盒及核酸检测设备

技术领域

本发明涉及一种核酸检测盒及核酸检测设备。

背景技术

目前针对分子诊断、形态学、免疫学等的检测大多是在专业实验室中进行，传统的检测过程一般包括以下步骤：先在大中型检测设备执行核酸扩增；之后将扩增的核酸人工转移至电泳检测设备进行电泳检测；最后再将电泳检测结果人工转移至专用荧光分析仪上进行结果分析。整个检测过程所需设备复杂、体积大，检测效率低，灵活性差，成本高，操作复杂，对操作人员的专业水平要求较高，需要由熟练的技术人员来操作，不能实现家庭便携式检测。

发明内容

有鉴于此，为克服上述缺陷的至少之一，有必要提供一种核酸检测盒。

另，本申请还提供了一种核酸检测设备。

本发明提供了一种核酸检测盒，该核酸检测盒包括盒体、检测芯片、电泳盒以及连接器，该检测芯片设置于该盒体内，该检测芯片包括第一盖板、间隔层以及第二盖板，该间隔层相对的两表面分别与该第一盖板和该第二盖板邻接，该第一盖板、该间隔层以及该第二盖板围设形成通道，该通道用于承载检测液以使该检测液在该通道内进行核酸扩增反应从而得到核酸扩增产物；该电泳盒设置于该盒体内且与该通道连通，该电泳盒用于对该核酸扩增产物进行电泳检测；该连接器分别与该检测芯片以及该电泳盒电性连接。

本申请实施方式中，该检测芯片还包括设置于该第一盖板靠近该第二盖板一侧的驱动回路、设置于该第二盖板靠近该第一盖板一侧的导电层、设置于该驱动回路靠近该第二盖板一侧的第一介电层以及设置于该导电层靠近该第一盖板一侧的第二介电层，该驱动回路和该导电层均与该连接器电性连接，该第一介电层与该第二介电层之间形成该通道。

本申请实施方式中，该驱动回路包括多个呈阵列排布的驱动电极和与所有驱动电极电性连接的控制电极，该控制电极与该连接器电性连接，该连接器用于控制该驱动电极与该导电层之间通电或断电，以使该检测液在相邻两个该驱动电极之间移动。

本申请实施方式中，该第一介电层和该第二介电层均为绝缘疏水层。

本申请实施方式中，该检测芯片还包括设置于该第一盖板和/或该第二盖板远离该通道一侧的加热组件，该加热组件与该连接器电性连接。

本申请实施方式中，该加热组件包括叠设的加热层和加热线路板，该加热线路板与该连接器电性连接。

本申请实施方式中，该加热线路板检测芯片还包括第一线路板以及与该第一线路板电性连接的第二线路板，该第一线路板设置于该第一盖板远离该通道的一侧，该第二线路板设置于该第二盖板远离该通道的一侧，该第一线路板用于插入该连接器且与该连接器电性连接。本申请实施方式中，该第一线路板与该第二线路板为一体式结构。

本申请实施方式中，该驱动回路包括加样区、试剂存储区、多个核酸扩增区以及出液区，该出液区与该电泳盒连通。

本申请实施方式中，该核酸扩增区的数量至少为两个。

本申请实施方式中，该试剂存储区内设置有荧光试剂。

本申请实施方式中，该检测芯片还包括试剂槽，该试剂槽与该试剂存储区连通。

本申请实施方式中，该检测芯片还包括芯片加样槽，该芯片加样槽与该加样区连通。

本申请实施方式中，该电泳盒包括电泳槽、分别设置于该电泳槽两端的两电泳电极、设置于该电泳槽内部的凝胶介质、设置于该凝胶介质一端的注液槽以及毛细管，每一电泳电极均与该连接器电性连接，该毛细管一端伸入该注液槽内，另一端与该检测芯片连通。所述电泳盒还包括电泳线路板，每一所述电泳电极均与所述电泳线路板电性连接，所述电泳线路板与所述连接器电性连接。

本申请实施方式中，该电泳槽内设置有多个卡位，该凝胶介质卡在多个该卡位之间。

本申请实施方式中，该电泳槽位于该第一盖板远离该第二盖板的一侧，且该电泳槽的开口朝向该第一盖板，该毛细管贯穿该第一盖板，以使该电泳盒与该通道连通。

本申请实施方式中，该毛细管包括靠近该通道设置的进液端，该进液端包括一平面或至少一斜面，该平面平行该通道延伸方向，该斜面与该毛细管的中心轴之间呈一夹角设置。

本申请实施方式中，该夹角为45°-60°。

本申请实施方式中，该电泳槽包括透明底板以及与该透明底板连接的多个侧壁，该侧壁远离该透明底板的一端面与该第一盖板连接。

本申请实施方式中，该凝胶介质为洋菜胶、琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺凝胶中的任一种。

本申请实施方式中，该电泳盒包括电泳槽、设置于该电泳槽两端的电泳电极、设置于该电泳槽内部的凝胶介质、设置于该凝胶介质一端的注液槽以及毛细管，该电泳电极一端伸入该电泳槽，另一端与该加热线路板电性连接，该毛细管一端伸入该注液槽内，另一端与该检测芯片连通。

本申请实施方式中，该盒体包括第一壳体、第二壳体、设置于该第一壳体上的加样口以及设置于该第二壳体上的检测窗，该加样口对应该检测芯片设置，该检测窗对应该电泳盒设置，该第一壳体与该第二壳体共同围设形成一容纳腔，该检测盒和该电泳盒设置于该容纳腔内。

本申请实施方式中，该盒体还包括安装支架，该安装支架包括架体和支架盖板，该架体包括检测芯片安装区和电泳盒安装区，该检测芯片安装区用于安装该检测芯片，该电泳盒安装区用于安装电泳盒。

本申请实施方式中，该盖板对应该检测芯片设置有窗口，该检测芯片由该窗口露出。

本发明还提供一种核酸检测设备，包括主机和检测盒安装槽，该检测盒安装槽设置于该主机上，该检测盒安装槽用于可拆卸安装核酸检测盒，该核酸检测盒为如上所述的核酸检测盒。

本申请实施方式中，该核酸检测设备还包括设置于该主机上的主机加热槽、主机加样槽以及图像采集装置，该主机加热槽用于容置检测液并为该检测液进行加热；该主机加样槽设置于该主机上，该主机加样槽位于该检测盒安装槽上且与该检测盒安装槽连通，该主机加样槽用于向该检测盒安装槽内的该核酸检测盒加入该检测液；该图像采集装置设置于该检测盒安装槽远离该主机加样槽的一侧，该图像采集装置用于经由该检测窗采集该电泳盒的图像。

本申请实施方式中，该检测盒安装槽靠近该主机加样槽的一端的高度高于该检测盒安装槽远离该主机加样槽的一端，以使该核酸检测盒倾斜设置。

本申请实施方式中，该核酸检测设备还包括显示屏，该显示屏设置于该主机上且用于显示核酸检测结果。

本申请实施方式中，该核酸检测设备还包括摄像头，该摄像头设置于该主机上。

相较于现有技术，本发明提供的核酸检测盒将核酸扩增反应和电泳检测集成在一起，整体结构简单，检测操作简便，操作过程对专业要求低，检测效率高，极大降低了检测成本；同时，检测过程灵活性强，无需在固定的实验室中进行，核酸检测盒便携，可以实现社区检测或家庭检测。

附图说明

图1为本发明一实施方式提供的核酸检测盒的正面结构示意图。

图2为本发明一实施方式提供的核酸检测盒的背面结构示意图。

图3为本发明一实施方式提供的核酸检测盒的爆炸图。

图4为本发明一实施方式提供的核酸检测盒去掉盒体的背面结构示意图。

图5为本发明一实施方式提供的核酸检测盒去掉盒体的爆炸图。

图6为本发明一实施方式提供的检测芯片的剖面示意图。

图7为本发明一实施方式提供的检测芯片中TFT驱动回路的结构示意图。

图8为本发明一实施方式提供的电泳盒的结构示意图。

图9为本发明一实施方式提供的核酸检测盒中检测液的路径图。

图10为本发明一实施方式中核酸扩增产物由毛细管进入电泳盒中的示意图。

图11为本发明另一实施方式中核酸扩增产物由毛细管进入电泳盒中的示意图。

图12为本发明又一实施方式中核酸扩增产物由毛细管进入电泳盒中的示意图。

图13为本发明另一实施方式提供的核酸检测盒的结构示意图。

图14为本发明另一实施方式提供的核酸检测盒的爆炸图。

图15为本发明一实施方式提供的核酸检测设备的结构示意图。

图16为本发明一实施方式提供的通道气泡排出的结构示意图。

主要元件符号说明

如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

以下所描述的系统实施方式仅仅是示意性的，所述模块或电路的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。系统权利要求中陈述的多个单元或装置也可以由同一个单元或装置通过软件或者硬件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

请参阅图1、图3、图5和图6所示，为本发明实施例提供的一种核酸检测盒100，该核酸检测盒100包括一盒体1、检测芯片2、电泳盒3以及连接器4。该检测芯片2设置于该盒体1内，该检测芯片2包括第一盖板21、间隔层22以及第二盖板23，该间隔层22相对的两表面分别与该第一盖板21和该第二盖板23邻接，该第一盖板21、该间隔层22以及该第二盖板23围设形成通道5，该通道5用于承载检测液a。该电泳盒3设置于该盒体1内且与该通道5连通。该连接器4分别与该检测芯片2以及该电泳盒3电性连接。该核酸检测盒100用于进行核酸扩增反应和电泳检测，将含有核酸样本的检测液a加入该检测芯片2的通道5内，需要说明的是，检测液a在通道5内是以液珠的形式存在的，该检测液a在该通道5内进行核酸扩增反应得到核酸扩增产物b，该核酸扩增产物b由该检测芯片2直接进入该电泳盒3内进行电泳检测，最后通过与该核酸检测盒100配合的图像采集装置拍摄电泳盒3的图像，其中该图像为电泳检测的荧光照片。本发明通过将检测芯片2与电泳盒3集成在一个盒体1内，整体结构简单，不需要复杂的大型设备，成本低，检测液a完成核酸扩增后可以直接进入电泳盒3进行电泳检测，简化了不同检测环节的样品转移配合衔接过程，提高了检测效率。

请参阅图1至图3，该盒体1包括第一壳体11、第二壳体12、设置于该第二壳体12的加样口13以及设置于该第一壳体11上的检测窗14。该第一壳体11与该第二壳体12共同围设形成一容纳腔(图未示)，该检测芯片2、该电泳盒3和该连接器4均容置于该容纳腔内。该加样口13对应该检测芯片2设置，用于向该检测芯片2内加入含有核酸样本的检测液a。该检测窗14对应该电泳盒3设置，图像采集装置能够通过该检测窗14采集该电泳盒3的图像。

请参阅图3，本实施方式中，该第一壳体11和该第二壳体12通过卡合的方式连接，另外，两壳体卡合后还可以在四周通过螺丝进行紧固，增加该第一壳体11与该第二壳体12的连接牢固性。

请参阅图1至图3，本实施方式中，该盒体1的侧壁还设置有一开口17，该开口17用于安装该连接器4，该连接器4整体位于该容纳腔内并由该开口17露出该盒体1，从而方便该连接器4与外界控制板电性连接。

请参阅图2，本实施方式中，该盒体1还包括设置于该第一壳体11上的卡槽15，结合图15所示，该卡槽15能够使该盒体1与核酸检测设备300中检测盒安装槽20内的固定结构(图未示)卡合连接，进而将该核酸检测盒100固定在核酸检测设备300内。

请参阅图1，本实施方式中，该第二壳体12远离该容纳腔的一侧还设有一指示标识18(例如箭头)，结合参阅图15，该指示标识18用于指示该核酸检测盒100插入核酸检测设备300的插入方向，避免插错。

请参阅图3，本实施方式中，该盒体1内设置有若干支撑结构16，由于检测芯片2、电泳盒3以及连接器4在结构设计上存在厚度差异，因此在安装进盒体1内时需要设计高度不一的若干支撑结构16用于支撑检测芯片2、电泳盒3以及连接器4，提高检测芯片2、电泳盒3以及连接器4之间的连接稳定性。

本实施方式中，该盒体1为塑料材质，其中支撑结构16与第一壳体11和第二壳体12为一体成型结构。

请参阅图13与图14，在其它实施方式中，还提供了另一核酸检测盒200，在该核酸检测盒200内，为了提高检测芯片2、电泳盒3以及连接器4之间的连接稳定性，该盒体1内还设置有安装支架19，检测芯片2、电泳盒3以及连接器4安装固定在该安装支架19上。

该实施方式中，该安装支架19包括架体191以及支架盖板192。该架体191包括检测芯片安装区193以及电泳盒安装区194，检测芯片2安装固定在该检测芯片安装区193，电泳盒3安装在电泳盒安装区194。

该支架盖板192对应该检测芯片2设置有一窗口195，该检测芯片2由该窗口195露出，便于该检测芯片2与连接器电性连接，具体地，本实施方式中，该连接器可以设置于该检测芯片2的上方。

该实施方式中，该支架盖板192与该架体191通过双面胶进行粘接固定。

请参阅图6，该检测芯片2还包括设置于该第一盖板21靠近该第二盖板23一侧的驱动回路24、设置于该驱动回路24靠近该第二盖板23一侧的第一介电层26、设置于该第二盖板23靠近该第一盖板21一侧的导电层25以及设置于该导电层25靠近该第一盖板21一侧的第二介电层27，该驱动回路24和该导电层25均与该连接器4电性连接，通过为该驱动回路24和该导电层25通电或断电可以实现该检测液a在该通道5内按照规定的路径移动。

本实施方式中，如图6所示，该驱动回路24包括多个呈阵列排布的驱动电极241以及与所有驱动电极241电性连接的控制电极242，该控制电极242与该连接器4电性连接。具体地，该驱动回路24为薄膜晶体管(Thin Film Transistor,TFT)驱动回路，又由于检测液a具有导电性，结合介电润湿原理(Electrowetting-On-Dielectric,EWOD)，能够实现检测液a在通道5内按规定路径进行移动。利用TFT原理，能够选择性开启或关闭某个驱动电极241与导电层25之间的电路，从而改变该驱动电极241与导电层25之间的电压来改变该检测液a与第一介电层26和第二介电层27之间的润湿特性，进而控制该检测液a在通道5内按预定的路径移动。如图6所示，检测液a在电极I、电极H和电极G上移动，当检测液a在电极H上时，对电极G和导电层25之间施加电压，给予电极G电压Vd，同时断开电极H和导电层25之间的电压，此时检测液a与第一介电层26和第二介电层27之间的润湿特性发生改变，以使电极H与检测液a之间的液-固接触角变大，电极G与检测液a之间的液-固接触角变小，从而促使检测液a从电极H往电极G移动。

本实施方式中，该第一介电层26和该第二介电层27均为绝缘疏水层，具体可以是聚四氟乙烯涂层，一方面可以起到绝缘疏水的作用，另一方面还能够使检测液a在规定路径内移动的更顺畅，避免移动过程中液珠破裂。

本实施方式中，结合参阅图7，该驱动回路24设置于该第一盖板21靠近该通道5的一侧。具体可以采用金属刻蚀的方法或电镀的方法形成该驱动回路24。

本实施方式中，该控制电极242集成在该第一盖板21的同一边缘，通过将该第一盖板21设置该控制电极242的一边插入该连接器4内实现该检测芯片2与该连接器4的电性连接。

请参阅图7，该驱动回路24根据不同的用途可以分为多个区域，分别是加样区A，试剂存储区B、多个核酸扩增区C以及出液区D。该检测芯片2对应该加样区A还设有一芯片加样槽6，该芯片加样槽6与该加样区A连通，同时该芯片加样槽6与该第二盖板23上的加样口13对应，通过从该加样口13向该加样区A加入检测液a。该试剂存储区B用于存储荧光试剂(例如荧光染料或荧光探针)。检测液a在该核酸扩增区C进行核酸扩增反应，该核酸扩增区C包括可以包括多个区域，具体区域的数量可以根据实际的检测需求而定。该出液区D与电泳盒3连通，核酸扩增产物b可经由该出液区D进入电泳盒3内进行电泳检测。

请参阅图9，检测芯片2内检测液a的具体移动路径为：检测液a进入加样区A后，在驱动电极241的驱动下按照规定路径移动至核酸扩增区C进行扩增反应；当扩增反应完成后扩增后的产物移动至试剂存储区B与荧光试剂混合，从而得到结合了荧光试剂的核酸扩增产物b；混合均匀的核酸扩增产物b在驱动电极241的驱动下移动至出液区D，并通过出液区D的出液口进入电泳盒3。

可以理解的是，为了混合更充分，核酸扩增产物b可以在驱动电极241的驱动下在核酸扩增区C来回移动，以使扩增产物与荧光试剂混合均匀。还可以理解的是，也可以单独设置混合区，实现核酸扩增产物b中检测液a与荧光试剂的充分混合。

本实施方式中，该核酸扩增区C的数量为两个，两个所述核酸扩增区C的加热温度不同，能够实现检测液a在不同温度下的核酸扩增反应的不同阶段。

请结合参阅图13，在其它实施方式中，在核酸检测盒200内，根据具体核酸扩增反应阶段的不同，该核酸扩增区C的数量也可以是三个或更多个。

本实施方式中，该荧光试剂是在检测芯片2组装时预先涂覆在该试剂存储区B内的，后续无需单独添加荧光试剂。

请结合参阅图13，在其它实施方式中，在核酸检测盒200内，该荧光试剂也可以通过后续加入与扩增产物实现混合。具体地，对应该试剂存储区B在该检测芯片2上设置一试剂槽7，可以在进行核酸检测时向该试剂槽7内添加荧光试剂，此设计能够根据实际需要选择荧光试剂的种类，提高了核酸扩增反应的灵活性。

请参阅图3、图5与图6，该检测芯片2还包括设置于该第一盖板21或该第二盖板23远离该通道5一侧的加热组件28，该加热组件28对应该核酸扩增区C设置，用于为检测液a加热。该加热组件28包括加热层281以及与该加热层281电性连接的加热线路板282，该加热线路板282与该连接器4电性连接，通过该加热线路板282为该加热层281通电使该加热层281为该通道5的特定区域加热。

本实施方式中，该通道5需要加热的区域可以是核酸扩增区C和试剂存储区B。

本实施方式中，该加热层281为碳纳米管加热层，由于碳纳米管的优良导热性能，可以使加热更均匀，热损失更低，加热效率更高。当然，也可以采用其他加热结构(例如金属片、石墨片等)。

本实施方式中，该加热组件28设置于该第二盖板23远离该通道5的一侧。

本实施方式中，该加热层281通过导热胶粘接在该第二盖板23表面。

本实施方式中，该加热线路板282上设置有线路(图未示)，该线路与核酸扩增区C和试剂存储区B的布局结构一致，通电后，该线路可以精准对相应核酸扩增区C和试剂存储区B进行加热，各个核酸扩增区C和试剂存储区B的温度易于控制。

本实施方式中，该加热层281对应该核酸扩增区C设置有两个区域，具体加热温度范围分别为90℃-105℃和40℃-75℃。

另一实施方式中，该加热层281对应该核酸扩增区C设置有三个区域，具体加热温度范围分别为90℃-105℃、68℃-75℃和40℃-65℃。

本实施方式中，结合参阅图4与图5，该加热线路板282包括第一线路板(图未示)、第二线路板(图未示)以及连接第一线路板和第二线路板的连接部(图未示)，第一线路板位于该第一盖板21的下方，第二线路板位于该第二盖板23的上方，该第一线路板和该第二线路板电性连接，该第一线路板插入连接器4的插槽41内实现该加热线路板282与该连接器4的电性连接。通过在两部分线路板上对应需要加热的区域分布设置热电阻，可以由通道5的两侧对需要加热的区域进行加热。能提升需要加热区域温度的均一性。

本实施方式中，该第一线路板、第二线路板以及连接部为一体式结构。

本实施方式中，在组装好该检测芯片2后会在通道5内注入硅油d，检测液a会在硅油d内按规定路径移动。

请参阅图5与图6，本实施方式中，该第一盖板21和该第二盖板23均为玻璃板，该间隔层22为双面胶框，通过双面胶框粘贴在第一盖板21和第二盖板23的边缘，从而共同组成一密封的通道5。其中，可以根据实际需求通过设计不同厚度的间隔层22来调整该通道5的容量。

请参阅图3至图5以及图8，该电泳盒3包括电泳槽31、设置于电泳槽31两端的电泳电极32、设置于电泳槽31内部的凝胶介质33、设置在凝胶介质33一端的注液槽34以及毛细管35。该电泳电极32与该连接器4电性连接，该毛细管35一端伸入该注液槽34内，另一端与该检测芯片2的通道5连通，核酸扩增产物b将在出液区D经由该毛细管35进入该凝胶介质33的注液槽34内，从而进行电泳检测。

请参阅图3、图5与图8，本实施方式中，该电泳槽31位于该第一盖板21远离该第二盖板23的一侧，且该电泳槽31的开口朝向该第一盖板21的一侧，且该电泳槽31的开口朝向该第一盖板21。该电泳槽31包括透明底板311以及与该透明底板311连接的多个侧壁312，该侧壁312远离该透明底板311的一端与第一盖板21的下表面接触，也就是该电泳槽31利用该第一盖板21作为电泳槽31的盖板实现该电泳盒3的密封。上述巧妙的设计能够使检测芯片2与电泳盒3更好地连通，有利于检测液a由检测芯片2内转移至电泳盒3内；另外，此种结构设计能够提高空间利用率，有利于降低整体核酸检测盒100的体积。

本实施方式中，该侧壁312与该第一盖板21之间设置有密封胶圈(图未示)，以提高电泳盒3的密封性。

请参阅图8，该电泳槽31还包括设置于该透明底板311上的多个卡位313，该凝胶介质33大致为一长方体结构，能够卡在多个所述卡位313之间，该卡位313的设计能够防止该凝胶介质33移动错位，进而保证电泳检测的准确性。

结合参阅图3，本实施方式中，该透明底板311为透明玻璃板，可以观察到电泳结果。

本实施方式中，该卡位313的数量为四个，四个卡位313分别位于长方体结构的凝胶介质33的四个角，从而将凝胶介质33固定住。

请再次参阅图5，该电泳槽31还包括注液孔36，该注液孔36设置于该第一盖板21对应该电泳盒3的位置，通过该注液孔36可以向该电泳槽31内注入缓冲液(例如buffer)。

请参阅图10至图12，结合参阅图5，该毛细管35的一端贯穿该第一盖板21进入该通道5内，该毛细管35包括位于该通道5内的进液端351，利用毛细管效应能够使通道5内的核酸扩增产物b进入电泳盒3的凝胶介质33内。如图10所示，为了能够使核酸扩增产物b顺利进入电泳盒3内，该进液端351的端面需要与硅油d的液面平齐。或者，如图11和图12所示该进液端351设有至少一斜面352，也即该毛细管35对应该进液端351的侧壁倾斜设置，此时该斜面352的最低点与该通道5的下表面之间存在一段差ΔH，硅油d的液面位于该斜面352上，也能够使核酸扩增产物b顺利进入毛细管35内。在毛细管35和检测芯片2的组装设计过程中，需要使毛细管35内充满缓冲液，并且缓冲液要能够与出液区D处的核酸扩增产物b的液珠表面接触，形成连续的液流，利用毛细原理才能保证核酸扩增产物b顺利进入毛细管35内。

本实施方式中，该斜面352与该毛细管35的中心轴c之间的夹角为45°-60°，经试验验证，在这个角度范围内，核酸扩增产物b能够顺利进入毛细管35进而进入凝胶介质33内。

本实施方式中，如图11所示，该毛细管35的进液端351一侧做了一个倾斜角度为45°-60°的斜面352，通过斜面352的设计，利用毛细管原理，可以使核酸扩增产物b顺利进入毛细管35内并进入凝胶介质33内。

另一实施方式中，如图12所示，该毛细管35的进液端351相对的两侧分别做了一个倾斜角度为45°-60°的斜面352，通过两个斜面352的设计，利用毛细管原理，可以使核酸扩增产物b顺利进入毛细管35内并进入凝胶介质33内。

请参阅图4，该电泳电极32的一端伸入电泳槽31内，另一端与加热组件28的加热线路板282电性连接。通过将电泳电极32直接连接至加热组件28的加热线路板282上，可以避免复杂的电路连接，降低结构复杂度，同时减低电路设计难度，便于组装。

请参阅图13，在其他实施方式中，在核酸检测盒200内，该电泳盒3还包括电泳线路板37，该电泳电极32一端伸入电泳槽31内，另一端与该电泳线路板37电性连接。该电泳线路板37与连接器(图未示)电性连接。具体地，对应两根电泳电极32分别设置一个电泳线路板37。

请参阅图8，本实施方式中，该电泳盒3的组装过程包括：

第一步，将电泳电极32安装在电泳槽31的两端，电泳电极32一端伸入电泳槽31内，另一端与加热组件28的加热线路板282电性连接。

第二步，将呈长方体结构的凝胶介质(洋菜胶)33放入电泳槽31的卡位，洋菜胶要摆正，卡入卡位313内，防止洋菜胶跑偏。具体地，洋菜胶上需要提前制作出注液槽34，用于注入检测液a，该注液槽34可以是一个长条形的槽，开口方向朝向检测芯片2。

第三步，向电泳槽31内注入缓冲液(Buffer)。

第四步，在电泳槽31的侧壁312靠近第一盖板21的端面涂胶。

第五步，将第一盖板21盖在电泳槽31上方。

第六步，再经由注液孔36向电泳槽31内再次注入缓冲液(Buffer)。

第七步，用透气膜或者离型膜覆盖住注液孔36。

组装好改核酸检测盒100后，实际使用时，该核酸检测盒100的使用过程包括以下步骤：

步骤S11，结合参阅图3，将含有核酸样本的检测液a有加样口13注入芯片加样槽6内。

步骤S12，结合参阅图15，通过压力控制芯片加样槽6内的检测液a以液珠的形式进入检测芯片2的加样区A。

步骤S13，结合参阅图15，通过调节驱动回路24中相应驱动电极241与导电层25之间的电压，进而驱动检测液a在通道5内按照规定的路径移动至核酸扩增区C，完成PCR扩增反应。具体地，核酸扩增区C的数量为两个，加热层281对应两个核酸扩增区C的加热温度范围不同，分别为90℃-105℃和40℃-75℃。

一实施方式中，具体PCR扩增反应过程依次包括：第一步，在90℃-105℃条件下热变性15-25min；第二步，45°-60°条件下进行RT逆转录5-15min；第三步，90℃-100℃条件下加热1-5min；第四步，90℃-100℃条件下20-50秒，55℃-65℃条件下40-60秒，其中第四步循环35-50次(优选45次)结束扩增反应。可以采用温度感应器和时间继电器来感应加热温度以及加热时间。

另一实施方式中，具体PCR扩增反应过程依次包括：第一步，在90℃-105℃条件下热变性3-8min；第二步，45℃-60℃条件下增生3-8min；第三步，90℃-100℃条件下加热3-8min；第四步，90℃-100℃条件下扩增3-8秒，50℃-65℃条件下扩增10-20秒，68℃-75℃条件下扩增10-20秒，其中第四步循环35-50次结束扩增反应。优选地，具体PCR扩增反应过程依次包括：第一步，在95℃-97℃条件下热变性3-5min；第二步，55℃-60℃条件下增生3-5min；第三步，95℃-97℃条件下加热3-8min；第四步，95℃-97℃条件下扩增3-5秒，55℃-60℃条件下扩增15-20秒，70℃-72℃条件下扩增15-20秒，其中第四步循环43-45次(优选45次)结束扩增反应。

步骤S14，结合参阅图3，扩增结束后，扩增产物与试剂存储区B内预先放置的荧光试剂混合，混合均匀后进入电泳盒2内。

步骤S15，控制电泳盒3进行电泳检测。

本实施方式中，该核酸检测盒100是一次性使用品，每个检测样本使用一个检测盒20，因此，检测盒20无需清洗流程。

本实施方式中，该检测盒20大致为一立方体结构。

相较于现有技术，本发明的核酸检测盒100将电泳盒3和检测芯片2共同设置在同一盒体1内，检测液a在检测芯片2内完成核酸扩增反应后，可以直接进入电泳盒3内进行电泳检测，过程衔接流畅，不需要更换设备，也无需专业人员进行样品转移操作，极大提升了检测效率。而且将检测芯片23与电泳盒24集成在一个盒子内尺寸较小，适用于上述便携式核酸检测设备。

请参阅图15，本发明还提供了一种核酸检测设备300，该核酸检测设备300包括主机210以及如上所述的核酸检测盒100，该主机10上设置有一检测盒安装槽20，该核酸检测盒100安装在该检测盒安装槽20内。

该核酸检测设备300还包括主机加热槽30、主机加样槽40以及图像采集窗50。该主机加热槽30用于容置检测液并为该检测液进行加热。该主机加样槽40位于该检测盒安装槽20上且与该检测盒安装槽20连通，该主机加样槽40用于向该检测盒安装槽20内的核酸检测盒100加入该检测液。该图像采集窗50设置于该检测盒安装区20远离该主机加样槽40的一侧，该图像采集窗50远离该检测盒安装槽20的一侧设置有图像采集装置(图未示)，该图像采集装置用于经由图像采集窗50和核酸检测盒100上的检测窗14采集电泳盒3的图像。

实际检测时，将收集的待试者的核酸样本与检测药剂(例如buffer液)混合形成检测液加入该主机加热槽30，该主机加热槽30为检测液进行加热；检测液加热好后转移至主机加样槽40，经由主机加样槽40将检测液加入检测盒安装槽20内的核酸检测盒100内，使检测液进入核酸检测盒100进行核酸扩增反应和电泳检测；电泳检测完成后该图像采集装置经由图像采集窗50和检测窗14采集电泳盒3的图像。所述图像为电泳检测的荧光照片，根据该荧光照片可以得出核酸检测结果。

请参阅图15与图16，该检测盒安装槽20为倾斜设计的槽，具体地，该检测盒安装槽20靠近主机加样槽40的一端高于该检测盒安装槽20远离主机加样槽40的一端。由于PCR反应过程中检测芯片2内的硅油中会产生大量气泡，尤其是加热后，产生的气泡量会加剧，产生的气泡如果滞留在通道5内，则会导致通道5内检测液a的动作路径被气泡阻碍，造成检测液a无法移动，进而使检测失败。所以将检测盒安装槽20设计成倾斜的，可以使核酸检测盒100倾斜摆放，核酸检测盒100的加样端高于PCR扩增反应发生的一端，核酸检测盒100内产生的气泡能够自然向高位移动，由核酸检测盒100的加样端自然排出，不会阻碍检测液a的动作路径。

该核酸检测设备300还包括显示屏60，用于显示核酸检测结果和设定的相应反应参数。

该核酸检测设备300还包括摄像头70，该摄像头70用于采集待检测核酸样本信息以及对整个核酸检测过程进行录像。

结合参阅图15，本发明还提供了一种采用上述核酸检测设备300进行核酸检测的方法，具体包括以下步骤：

步骤S21，参数设定。

将主机10开启，并设置好相应的检测参数，具体可以包括主机加热槽30的加热温度及加热时间，核酸检测盒100内PCR扩增过程的相应参数，以及电泳检测的相应参数等。

步骤S22，将核酸检测盒100插入检测盒安装槽20。

步骤S23，采集核酸样本，将核酸样本与药剂混合形成检测液，并在主机加热槽30加热该检测液。

步骤S24，将检测液转移至主机加样槽40并经由主机加样槽40加入核酸检测盒100内进行PCR扩增反应和电泳检测。

定量吸取检测液10-30μl(优选20μl)，并将检测液通过主机加样槽40加入核酸检测盒100的检测芯片2内。具体核酸扩增和电泳检测步骤如上步骤S11至步骤S15所述。

步骤S25，采集电泳检测的图像(荧光照片)并输出。

电泳检测完成后，图像采集装置经由图像采集窗50和检测窗14采集电泳盒3的电泳图像，并将图像通过图像处理器进行处理，处理后的图像显示在显示屏60上，还可以将检测结果上传到客户端，供相关人员查阅。

相较于现有技术，本发明提供的核酸检测设备通过主机与核酸检测盒的配合可以将核酸的PCR扩增和电泳检测集成在一个设备中进行，整体结构简单，检测操作简便，操作过程对专业要求低，检测效率高，极大降低了检测成本；同时，检测过程灵活性强，无需在固定的实验室中进行，检测设备便携，可以实现社区检测或家庭检测。

Claims (30)

1.一种核酸检测盒，其特征在于，包括：

盒体；

检测芯片，设置于所述盒体内，所述检测芯片包括第一盖板、间隔层以及第二盖板，所述间隔层相对的两表面分别与所述第一盖板和所述第二盖板邻接，所述第一盖板、所述间隔层以及所述第二盖板围设形成通道，所述通道用于承载检测液以使所述检测液在所述通道内进行核酸扩增反应从而得到核酸扩增产物；

电泳盒，设置于所述盒体内且与所述通道连通，所述电泳盒用于对所述核酸扩增产物进行电泳检测；以及

连接器，分别与所述检测芯片以及所述电泳盒电性连接。

2.如权利要求1所述的核酸检测盒，其特征在于，所述检测芯片还包括设置于所述第一盖板靠近所述第二盖板一侧的驱动回路、设置于所述第二盖板靠近所述第一盖板一侧的导电层、设置于所述驱动回路靠近所述第二盖板一侧的第一介电层以及设置于所述导电层靠近所述第一盖板一侧的第二介电层，所述驱动回路和所述导电层均与所述连接器电性连接，所述第一介电层与所述第二介电层之间形成所述通道。

3.如权利要求2所述的核酸检测盒，其特征在于，所述驱动回路包括多个呈阵列排布的驱动电极和与所有所述驱动电极电性连接的控制电极，所述控制电极与所述连接器电性连接，所述连接器用于控制所述驱动电极与所述导电层之间通电或断电，以使所述检测液在相邻两个所述驱动电极之间移动。

4.如权利要求2所述的核酸检测盒，其特征在于，所述第一介电层和所述第二介电层均为绝缘疏水层。

5.如权利要求1所述的核酸检测盒，其特征在于，所述检测芯片还包括设置于所述第一盖板和/或所述第二盖板远离所述通道一侧的加热组件，所述加热组件与所述连接器电性连接。

6.如权利要求5所述的核酸检测盒，其特征在于，所述加热组件包括叠设的加热层和加热线路板，所述加热线路板与所述连接器电性连接。

7.如权利要求6所述的核酸检测盒，其特征在于，所述加热线路板包括第一线路板以及与所述第一线路板电性连接的第二线路板，所述第一线路板设置于所述第一盖板远离所述通道的一侧，所述第二线路板设置于所述第二盖板远离所述通道的一侧，所述第一线路板用于插入所述连接器且与所述连接器电性连接。

8.如权利要求7所述的核酸检测盒，其特征在于，所述第一线路板与所述第二线路板为一体式结构。

9.如权利要求2所述的核酸检测盒，其特征在于，所述驱动回路包括加样区、试剂存储区、多个核酸扩增区以及出液区，所述出液区与所述电泳盒连通。

10.如权利要求9所述的核酸检测盒，其特征在于，所述核酸扩增区的数量至少为两个。

11.如权利要求9所述的核酸检测盒，其特征在于，所述试剂存储区内设置有荧光试剂。

12.如权利要求9所述的核酸检测盒，其特征在于，所述检测芯片还包括试剂槽，所述试剂槽与所述试剂存储区连通。

13.如权利要求9所述的核酸检测盒，其特征在于，所述检测芯片还包括芯片加样槽，所述芯片加样槽与所述加样区连通。

14.如权利要求1所述的核酸检测盒，其特征在于，所述电泳盒包括电泳槽、分别设置于所述电泳槽两端的两电泳电极、设置于所述电泳槽内部的凝胶介质、设置于所述凝胶介质一端的注液槽以及毛细管，每一所述电泳电极均与所述连接器电性连接，所述毛细管一端伸入所述注液槽内，另一端与所述检测芯片连通。

15.如权利要求14所述的核酸检测盒，其特征在于，所述电泳盒还包括电泳线路板，每一所述电泳电极均与所述电泳线路板电性连接，所述电泳线路板与所述连接器电性连接。

16.如权利要求14所述的核酸检测盒，其特征在于，所述电泳槽内设置有多个卡位，所述凝胶介质卡在多个所述卡位之间。

17.如权利要求14所述的核酸检测盒，其特征在于，所述电泳槽位于所述第一盖板远离所述第二盖板的一侧，且所述电泳槽的开口朝向所述第一盖板，所述毛细管贯穿所述第一盖板，以使所述电泳盒与所述通道连通。

18.如权利要求17所述的核酸检测盒，其特征在于，所述毛细管包括靠近所述通道设置的进液端，所述进液端包括一平面或至少一斜面，所述平面平行所述通道延伸方向，所述斜面与所述毛细管的中心轴之间呈一夹角设置。

19.如权利要求18所述的核酸检测盒，其特征在于，所述夹角为45°-60°。

20.如权利要求17所述的核酸检测盒，其特征在于，所述电泳槽包括透明底板以及与所述透明底板连接的多个侧壁，所述侧壁远离所述透明底板的一端面与所述第一盖板连接。

21.如权利要求14所述的核酸检测盒，其特征在于，所述凝胶介质为洋菜胶、琼脂糖凝胶和聚丙烯酰胺凝胶中的任一种。

22.如权利要求6所述的核酸检测盒，其特征在于，所述电泳盒包括电泳槽、设置于所述电泳槽两端的电泳电极、设置于所述电泳槽内部的凝胶介质、设置于所述凝胶介质一端的注液槽以及毛细管，所述电泳电极一端伸入所述电泳槽，另一端与所述加热线路板电性连接，所述毛细管一端伸入所述注液槽内，另一端与所述检测芯片连通。

23.如权利要求1所述的核酸检测盒，其特征在于，所述盒体包括第一壳体、第二壳体、设置于所述第一壳体上的加样口以及设置于所述第二壳体上的检测窗，所述加样口对应所述检测芯片设置，所述检测窗对应所述电泳盒设置，所述第一壳体与所述第二壳体共同围设形成一容纳腔，所述检测盒和所述电泳盒设置于所述容纳腔内。

24.如权利要求1所述的核酸检测盒，其特征在于，所述盒体还包括安装支架，所述安装支架包括架体和支架盖板，所述架体包括检测芯片安装区和电泳盒安装区，所述检测芯片安装区用于安装所述检测芯片，所述电泳盒安装区用于安装所述电泳盒。

25.如权利要求24所述的核酸检测盒，其特征在于，所述盖板对应所述检测芯片设置有窗口，所述检测芯片由所述窗口露出。

26.一种核酸检测设备，其特征在于，包括：

主机；

检测盒安装槽，设置于所述主机上，所述检测盒安装槽用于可拆卸地安装核酸检测盒，所述核酸检测盒为如权利要求1-25任一项所述的核酸检测盒。

27.如权利要求26所述的核酸检测设备，其特征在于，还包括：

主机加热槽，设置于所述主机上，所述主机加热槽用于容置检测液并为所述检测液进行加热；

主机加样槽，设置于所述主机上，所述主机加样槽位于所述检测盒安装槽上且与所述检测盒安装槽连通，所述主机加样槽用于向所述检测盒安装槽内的所述核酸检测盒加入所述检测液；以及

图像采集装置，设置于所述检测盒安装槽远离所述主机加样槽的一侧，所述图像采集装置用于经由所述检测窗采集所述电泳盒的图像。

28.如权利要求27所述的核酸检测设备，其特征在于，所述检测盒安装槽靠近所述主机加样槽的一端的高度高于所述检测盒安装槽远离所述主机加样槽的一端，以使所述核酸检测盒倾斜设置。

29.如权利要求26所述的核酸检测设备，其特征在于，还包括显示屏，所述显示屏设置于所述主机上且用于显示核酸检测结果。

30.如权利要求26所述的核酸检测设备，其特征在于，还包括摄像头，所述摄像头设置于所述主机上。

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