CN115895833A - 一种基于重力驱动液流的试剂盒及其检测方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于重力驱动液流的试剂盒，包括：盒体和在盒体内由上至下设置的储液区和反应区，储液区包括液流通道和若干设置在液流通道上的储液棒，储液棒内储存有液体，储液棒上设置有液流孔，储液棒能够在储液区上滑动，使其液流孔与液流通道连通，反应区包括反应室，反应室与液流通道连通，当液流孔与液流通道连通时，液体能够在重力作用下流入反应室，反应区下端设置有废液区和扩增区，反应区与废液区和扩增区连接端设置有隔离柱，隔离柱上设置有连通孔，隔离柱能够在反应区上滑动，使其连通孔将反应区与废液区或扩增区连通，从而使反应区内液体在重力作用下向废液区或扩增区流通。

Description

一种基于重力驱动液流的试剂盒及其检测方法

技术领域

本发明涉及医学和生物学检测技术领域，尤其涉及一种基于重力驱动液流的试剂盒及其检测方法。

背景技术

聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction,PCR)可以在试管中将所需研究的目的基因扩增至数十万甚至上百万倍，是一种特异性强、效率高、准确度高、易自动化的体外核酸扩增技术。因此，PCR技术成为基因检测中至关重要的过程，在遗传性疾病基因检验、预测传染病毒风险、检验生物多样性等领域应用广泛。

在进行PCR扩增之前，需要对粗样本(如唾液样本、血液样本、尿液样本等)进行裂解、清洗、洗脱等一系列的前处理来排除粗样本对DNA聚合酶活性的抑制，在前处理过程中涉及多次溶液添加、转移和废弃等操作，还需要多次更换容器，操作过程繁琐且容易引入外界环境带来的二次污染。

因此，现在提出一种基于重力驱动液流的试剂盒及其检测方法解决上述问题。

发明内容

本发明克服了现有技术的不足，提供一种基于重力驱动液流的试剂盒及其检测方法。

为达到上述目的，本发明采用的技术方案为：一种基于重力驱动液流的试剂盒及其检测方法，包括：盒体和在所述盒体内由上至下设置的储液区和反应区，所述储液区包括液流通道和若干设置在所述液流通道上的储液棒，所述储液棒内储存有液体，所述储液棒上设置有液流孔，所述储液棒能够在所述储液区上滑动，使其所述液流孔与所述液流通道连通；

所述反应区包括反应室，所述反应室与所述液流通道连通，当所述液流孔与所述液流通道连通时，所述液体能够在重力作用下流入所述反应室；

所述反应区下端设置有废液区和扩增区，所述反应区与所述废液区和扩增区连接端设置有隔离柱，所述隔离柱上设置有连通孔，所述隔离柱能够在所述反应区上滑动，使其所述连通孔将所述反应区与所述废液区或所述扩增区连通，从而使所述反应区内液体在重力作用下向所述废液区或所述扩增区流通。

本发明一个较佳实施例中，所述反应室内壁设置有磁铁，所述反应室内放置磁珠，所述磁铁能够拖拽所述磁珠做往复运动。

本发明一个较佳实施例中，当所述磁珠做往复运动时，所述反应室保持封闭状态，且所述反应室内壁设置有加热结构。

本发明一个较佳实施例中，所述反应区、扩增区和废液区上均开有气孔，所述气孔可切换开启或关闭状态，当液体流动时保持开启状态。

本发明一个较佳实施例中，所述盒体顶部设置有空气孔，所述空气孔开启时能够连通外部空气对所述盒体内部加压。

本发明一个较佳实施例中，所述储液棒至少包括清洗液储液棒和洗脱液储液棒，所述清洗液储液棒内设置有清洗液，所述洗脱液储液棒内设置有洗脱液。

本发明一个较佳实施例中，所述清洗液储液棒至少为2条，所述洗脱液储液棒至少为1条，所述洗脱液储液棒设置在所述清洗液储液棒上方。

本发明一个较佳实施例中，所述反应室一侧设置有加样口，能够通过所述加样口向所述反应室内加入检测样本和磁珠。

本发明一个较佳实施例中，所述储液棒两端设置有限位板，防止所述储液棒在所述储液区上滑动时脱离所述储液区。

本发明一个较佳实施例中，所述隔离柱上设有限位块和档位杆，所述限位块设置在远离所述档位杆的一端，所述档位杆上设置有第一档位、第二档位和第三档位，所述隔离柱水平移动时使其档位杆向反应区内移动，从而推动所述隔离柱至指定位置实现所述反应区和所述废液区或所述扩增区的连通。

本发明一个较佳实施例中，所述的反应区内设有两个便于液体流入下方通道的倒角。

本发明一个较佳实施例中，所述储液棒与所述液流口衔接处设置有锥形的收口结构，所述收口与竖直方向夹角为5-15°。

本发明一个较佳实施例中，所述试剂盒内所有所述收口结构、倒角、柱塞孔、柱塞通道和液体流道表面材质均呈疏水性。

本发明一个较佳实施例中，一种基于重力驱动液流的基因检测试剂盒的检测方法，包括以下步骤：

裂解：打开加样口，向反应室加入待检测样本和磁珠，驱动电机拖拽磁珠做往复运动，待测物质被吸附在磁珠上，废液在重力作用下流入废液区；

清洗：推动清洗液储液棒，液流孔与液流通道连通，清洗液在重力作用下流入反应室，驱动电机拖拽磁珠做往复运动清洗，清洗结束后废液在重力作用下流入废液区；

脱样：推动脱洗液储液棒，液流孔与液流通道连通，脱洗液在重力作用下流入反应室，驱动电机拖拽磁珠做往复运动，待测物质从磁珠上洗脱并在重力作用下流入扩增区。

本发明一个较佳实施例中，反应区、废液区和扩增区的气孔在液体流入时保持开启状态，将气体排出区域内减小内部压强，辅助通道内液体流通。

本发明一个较佳实施例中，样本粘度较大或出现其他特殊情况时试剂盒内液体难以依据自身重力顺利流通，可打开空气孔改变试剂盒内压强，以辅助试剂盒内液体流通，实现重力和压力双驱动液流。

本发明解决了背景技术中存在的缺陷，本发明具备以下有益效果：

(1)本发明通过将储液区、反应区、废液区、扩增区由上至下设置，通过推动柱塞使其达到指定位置，让液体可以依据自身重力流入到指定区域，无需增加动力装置就能完成液体的转运，节能减耗的同时减少试剂盒内部零件数量使其试剂盒更佳轻便，并且依靠重力驱动的方式在对于大通量的检测液体时不仅不会对装置带来负荷还会更加适用，此外本装置还设置有空气孔，在样本粘度较大或出现其他特殊情况时试剂盒内液体难以依据自身重力顺利流通，可打开空气孔改变试剂盒内压强，以辅助试剂盒内液体流通，实现重力和压力双驱动液流，无需添加任何外动力装置就能够保证样本顺利到达指定位置，简单轻便。

(2)本发明通过在一个测试盒内同时设置储液区、反应区、废液区、扩增区，通过储液区内的储液棒储存和释放液体对待测液体进行清洗和洗脱，再利用隔离柱实现反应区与废液区和扩增区的分隔与连通，实现废液和扩增液的收集，操作简单，在一个试剂盒内就能完成裂解、清洗、洗脱和扩增步骤，无需进行溶液转移操作，极大的降低了待检测物质二次污染和提高检测准确度的同时还简化了操作步骤，提高了检测效率。

(3)本发明反应室内通过磁铁控制磁珠高速运转完成裂解，裂解过程中反应室为封闭状态并且不断加热，使反应室内部压强不断增大，在强压状态下加快待测物质裂解，提高裂解效果，并且封闭状态能够磁铁在各个位置进行移动，进一步节约能耗，同时磁珠能够通过放样口加入，使用者能够根据裂解需求添加不同规格的磁珠，提高了装置整体使用范围。

(4)本发明通过在储液区设置若干在储液棒，并根据需求在储液棒内储存液体，将储液棒设置在液流通道上，储液棒上设置有液流孔，通过移动不同储液棒使其液流孔与液流通道对齐就能够完成对不同液体释放，当释放至所需量时还是只需移动储液棒将其液流孔与液流通道错位就能停止释放，简单快速，极大的提高了工作效率，例如储存有清洗液和洗脱液，同时将洗脱液储液棒设置在清洗液储液棒上方还能够利用洗脱液对清洗液流过的管壁进行洗脱，避免二次检测需要其他类型清洗液时，一次清洗液残留物对其造成污染。

(5)本发明通过在反应区与废液区和扩增区连接端设置有隔离柱，并将隔离柱设置为三个档位，通过推动不同的档位实现：反应区和废液区连通，释放反应区内液体入废液区；反应区和扩增区连通，释放反应区内液体入扩增区；反应区与废液区和扩增区阻隔，液体留在反应区进行反应，通过一个隔离柱和一个简单的动作就能够完成对不同液体的收集，极大的提高了工作效率。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图；

图1是本发明试剂盒的结构示意图；

图2是本发明储液棒未释放液体结构示意图；

图3是本发明储液棒连通液流通道结构示意图；

图4是本发明隔离柱初始状态结构示意图；

图5是本发明隔离柱连通反应区与废液区结构示意图；

图6是本发明隔离柱阻隔反应区与废液区和扩增区结构示意图；

图7是本发明隔离柱连通反应区与扩增区结构示意图。

图中：1-试剂盒；4-废液区；5-扩增区；8-空气孔；

2-储液棒；201-清洗液储液棒；202-洗脱液储液棒；203-液流孔；204-限位板；205-锥形收口；

3-反应区；301加样口；302-倒角；303-气孔；

6-隔离柱；601-限位块；602-档位杆；602-第一档位、6022-第二档位；6023-第三档位；603-连通孔；

7-液流通道；701-储液棒下方的液流通道；702-废液区上方的液流通道；703-扩增区上方的液流通道。

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。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。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。

在本申请的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本申请和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本申请保护范围的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或隐含指明所指示的技术特征的数量。因此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明创造的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本申请的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本申请中的具体含义。

如图1所示，盒体和在盒体内由上至下设置的储液区和反应区3，储液区包括储液棒下方的液流通道701和若干设置在液流通道7上的储液棒2，储液棒2内储存有液体，储液棒2上设置有液流孔203，储液棒2能够在储液区上滑动，使其液流孔203与液流通道701连通，反应区3包括反应室，反应室与液流通道7连通，当液流孔203与液流通道701连通时，液体能够在重力作用下流入反应室，反应区3下端设置有废液区4和扩增区5，反应区3与废液区4和扩增区5连接端设置有隔离柱6，隔离柱6上设置有连通孔603，隔离柱6能够在反应区3上滑动，使其连通孔603将反应区3与废液区4或扩增区5连通，从而使反应区3内液体在重力作用下向废液区4或扩增区5流通。

通过在一个测试盒内同时设置储液区、反应区3、废液区4、扩增区5，通过储液区内的储液棒2储存和释放液体对待测液体进行清洗和洗脱，再利用隔离柱6实现反应区3与废液区4和扩增区5的分隔与连通，实现废液和扩增液的收集，操作简单，在一个试剂盒1内就能完成裂解、清洗、洗脱和扩增步骤，无需进行溶液转移操作，极大的降低了待检测物质二次污染和提高检测准确度的同时还简化了操作步骤，提高了检测效率。

本发明一个较佳实施例中，反应室内壁设置有磁铁，反应室内放置磁珠，驱动电机能够驱动磁铁拖拽磁珠做往复运动，当磁珠做往复运动时，反应室保持封闭状态，且反应室内壁设置有加热结构，加热结构可以为加热片，其厚度不超过3cm,减小反应室体积，可采用外部驱动装置或手动震荡控制磁铁运动从而控制磁珠高速运转完成裂解，裂解过程中由于反应室为封闭状态并且不断加热，使其反应室内内部压强不断增大，在强压状态下加快了待测物质裂解，提高裂解效果，并且封闭状态能够避免磁铁在各个位置进行移动，进一步节约能耗。

本发明一个较佳实施例中，反应室内还包括只设置有裂解液的情形，磁珠通过加样口加入，反应室外接驱动电机，驱动电机上设置永磁铁，通过驱动电机驱动永磁铁拖拽磁珠做往复运动实现待测物质裂解。

本发明一个较佳实施例中，反应室一侧设置有加样口301，能够通过加样口301向反应室内加入检测样本和磁珠，磁珠能够通过放样口加入，使用者能够根据裂解需求添加不同规格的磁珠，提高了装置整体使用范围。

本发明一个较佳实施例中，反应区3、扩增区5和废液区4上均开有气孔303，气孔303可切换开启或关闭状态，当液体流动时保持开启状态，盒体顶部设置有空气孔8，空气孔8开启时能够连通外部空气对盒体内部加压。

本发明一个较佳实施例中，试剂盒1内所有收口205结构、倒角302、柱塞孔、柱塞通道603和液体流道表面材质均呈疏水性，方便液体流动，反应区3内设有两个便于液体流入下方通道的倒角302。

如图2-3所示，在储液区设置若干在储液棒2，并根据需求在储液棒2内储存液体，提高装置适用性，储液棒2为空心柱塞，便于储液棒2在储液区内抽拉，将储液棒2设置在液流通道7上，储液棒2上设置有液流孔203，通过移动不同储液棒2使其液流孔203与设置在储液棒下方的液流通道701对齐就能够完成对不同液体释放，当释放至所需量时还是只需移动储液棒2将其液流孔203与液流通道7错位就能停止释放，简单快速，极大的提高了工作效率。

储液棒2至少包括清洗液储液棒201和洗脱液储液棒202，清洗液储液棒201内设置有清洗液，洗脱液储液棒202内设置有洗脱液，清洗液储液棒201至少为2条，采用循环清洗方式，将废液清洗干净，提高检测结果，洗脱液储液棒202至少为1条，洗脱液将吸附在磁珠上的待检测样本洗脱，洗脱液储液棒202设置在清洗液储液棒201上方，利用洗脱液对清洗液流过的管壁进行洗脱，避免二次检测需要其他类型清洗液时，一次清洗液残留物对其造成污染。

本发明一个较佳实施例中，储液棒2还能够包括直接填塞液流通道7的情形，当填塞液流通道7的所有储液棒2上设置的液流孔203与液流通道7连通时，才能实现整条液流通道7的连通，壁如只有当设置在底部的两条清洗液储液棒201同时与液流通道连通时，才能实现设置在顶部的洗脱液储液棒202内的洗脱液由液流通道7进入反应区3内。

本发明一个较佳实施例中，储液棒2两端设置有限位板204，防止储液棒2在储液区上滑动时脱离储液区。

本发明一个较佳实施例中，储液棒2与液流口衔接处设置有锥形的收口205结构，收口205与竖直方向夹角为5-15°，便于液体由储液棒2内流出。

如图4-7所示，隔离柱6上设有限位块601和档位杆602，限位块601设置在远离档位杆602的一端，档位杆602上设置有第一档位6021、第二档位6022和第三档位6023，隔离柱6水平移动时使其档位杆602向反应区3内移动，从而推动隔离柱6至指定位置实现反应区3和废液区4或扩增区5的连通，通过在反应区3与废液区4和扩增区5连接端设置有隔离柱6，并将隔离柱6设置为三个档位，通过推动不同的档位实现：反应区3和废液区4连通，释放反应区3内液体入废液区4；反应区3和扩增区5连通，释放反应区3内液体入扩增区5；反应区3与废液区4和扩增区5阻隔，液体留在反应区3进行反应，通过一个隔离柱6和一个简单的动作就能够完成对不同液体的收集，极大的提高了工作效率。

本发明一个较佳实施例中，隔离柱6与连通孔603连接处设置有锥形的收口205结构，收口205与竖直方向夹角为5-15°，便于液体由反应室流入废液区4或扩增区5。

一种基于重力驱动液流的基因检测试剂盒1的检测方法，包括以下步骤：

裂解：打开加样口301，向反应室加入待检测样本和磁珠，驱动电机拖拽磁珠做往复运动，待测物质被吸附在磁珠上，废液在重力作用下流入废液区4；

清洗：推动清洗液储液棒201，液流孔203与液流通道7连通，清洗液在重力作用下流入反应室，驱动电机拖拽磁珠做往复运动清洗，清洗结束后废液在重力作用下流入废液区4；

脱样：推动脱洗液储液棒2，液流孔203与储液棒下方的液流通道701连通，脱洗液在重力作用下流入反应室，驱动电机拖拽磁珠做往复运动，待测物质从磁珠上洗脱并在重力作用下流入扩增区5。

通过将储液区、反应区3、废液区4、扩增区5由上至下设置，推动柱塞使其达到指定位置，让液体可以依据自身重力流入到指定区域，无需增加动力装置就能完成液体的转运，节能减耗的同时减少试剂盒1内部零件数量使其试剂盒1更佳轻便，并且依靠重力驱动的方式在对于大通量的检测液体时不仅不会对装置带来负荷还会更加适用，使装置不受待检测量影响，提高装置适用范围。

本发明一个较佳实施例中，反应区3、废液区4和扩增区5的气孔303在液体流入时保持开启状态，将气体排出区域内减小内部压强，辅助通道内液体流通。

本发明一个较佳实施例中，样本粘度较大或出现其他特殊情况是试剂盒1内液体难以依据自身重力顺利流通，可打开空气孔8改变试剂盒1内压强，以辅助试剂盒1内液体流通，实现重力和压力双驱动液流。

本发明使用时具体操作流程如下：将待检测样本和磁珠从加样口301加入到反应区3内，通过外部驱动装置或手动震荡检测盒，使反应区内磁铁拖拽磁珠往复运动和加热混合液的操作完成样本裂解，并将核酸吸附在磁珠上。裂解结束后，磁铁吸住磁珠，推动双通道隔离柱6位移至第一挡位，使左通道对准废液区4上方的液流通道702，将反应区3内的液体排至废液区4内，反应区3内液体排空后将双通道隔离柱6推动至第二挡位隔开反应区3和废液区4；推动包含有清洗液的储液棒2至指定位移，液流孔203对准储液棒下方的液流通道701，释放柱塞中清洗液入反应区3，继续驱动磁铁拖拽磁珠往复运动，进行核酸的清洗，清洗完成后推动双通道隔离柱6至第一挡位，使左通道对准废液区4上方的液流通道702，将反应区3内的液体排至废液区4内，液体排空后将隔离柱6推动至第二挡位，阻隔反应区3和废液区4；推动储存有清洗液的储液棒2至指定位移，依据上述同样步骤进行再次清洗；推动包含有洗脱液的储液棒2至指定位置，液流孔203对准储液棒下方的液流通道701，释放柱塞中洗脱液入反应区3，再次驱动磁铁拖拽磁珠往复运动，将吸附在磁珠上的核酸洗脱，洗脱完成后驱动电机控制永磁铁吸住磁珠，同时推动双通道隔离柱6至第三挡位，使右通道对准扩增区5上方的液流通道703，连通反应区3和扩增区5，将反应区3内核酸溶液转移至扩增区5，最终对扩增区5进行加热和光学检测完成对目的基因的扩增与检测。

以上依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定技术性范围。

Claims (10)

1.一种基于重力驱动液流的试剂盒，包括：盒体和在所述盒体内由上至下设置的储液区和反应区，其特征在于，

所述储液区包括液流通道和若干设置在所述液流通道上的储液棒，所述储液棒能够储存液体，所述储液棒上设置液流孔，所述储液棒能够在所述储液区上滑动，使所述液流孔与所述液流通道连通；

所述反应区包括反应室，所述反应室与所述液流通道连通，当所述液流孔与所述液流通道连通时，所述液体能够在重力作用下流入所述反应室；

所述反应区下端设置有废液区和扩增区，所述反应区与所述废液区和扩增区连接端设置有隔离柱，所述隔离柱上设置有连通孔，所述隔离柱能够在所述反应区滑动，使所述连通孔将所述反应区与所述废液区或所述扩增区连通，从而使所述反应区内液体在重力作用下向所述废液区或所述扩增区流通。

2.根据权利要求1所述的一种基于重力驱动液流的试剂盒，其特征在于：所述反应室内壁设置有磁铁，所述反应室内放置磁珠，所述磁铁能够拖拽所述磁珠做往复运动。

3.根据权利要求1所述的一种基于重力驱动液流的试剂盒，其特征在于：所述反应区、扩增区和废液区上均开有气孔，所述气孔可切换开启或关闭状态，当液体流动时保持开启状态。

4.根据权利要求3所述的一种基于重力驱动液流的试剂盒，其特征在于：当所述磁珠做往复运动时，所述气孔关闭，所述反应室保持封闭状态。

5.根据权利要求1所述的一种基于重力驱动液流的试剂盒，其特征在于：所述盒体顶部设置有空气孔，所述空气孔开启时能够连通外部空气对所述盒体内部加压。

6.根据权利要求1所述的一种基于重力驱动液流的试剂盒，其特征在于：所述储液棒至少包括清洗液储液棒和洗脱液储液棒，所述清洗液储液棒内设置有清洗液，所述洗脱液储液棒内设置有洗脱液。

7.根据权利要求6所述的一种基于重力驱动液流的试剂盒，其特征在于：所述清洗液储液棒至少为2条，所述洗脱液储液棒至少为1条，所述洗脱液储液棒设置在所述清洗液储液棒上方。

8.根据权利要求1所述的一种基于重力驱动液流的试剂盒，其特征在于：所述反应室一侧设置有加样口，能够通过所述加样口向所述反应室内加入检测样本或/和磁珠和/或裂解液。

9.根据权利要求1-8任一权力要求所述的一种基于重力驱动液流的试剂盒的检测方法，其特征在于，包括以下步骤：

裂解：打开加样口，向反应室加入待检测样本和磁珠，驱动电机拖拽磁珠做往复运动，待测物质被吸附在磁珠上，废液在重力作用下流入废液区；

清洗：推动清洗液储液棒，液流孔与液流通道连通，清洗液在重力作用下流入反应室，驱动电机拖拽磁珠做往复运动清洗，清洗结束后废液在重力作用下流入废液区；

脱样：推动脱洗液储液棒，液流孔与液流通道连通，脱洗液在重力作用下流入反应室，驱动电机拖拽磁珠做往复运动，待测物质从磁珠上洗脱并在重力作用下流入扩增区。

10.根据权利要求9所述的一种基于重力驱动液流的试剂盒的检测方法，其特征在于：反应区、废液区和扩增区的气孔在液体流入时保持开启状态，将气体排出区域内减小内部压强，辅助通道内液体流通。

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