CN215757272U - 核酸扩增器 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种核酸扩增器，所述核酸扩增器为一反应器，所述待测样本放置于反应器中；所述反应器包括顺序连接的加样部、样本部和反应部，其中加样部和样本部之间活动连接，加样部为活塞结构，所述样本部内预装有样本保存液，反应部中装有反应体系；反应部与样本部连接处设有微孔且所述微孔的孔径不大于样本液或样本保存液的毛细长度；在反应器密封状态下，加样部通过外力向反应部方向运动实现密封状态下样本液穿过微孔压入反应部内。本实用新型的核酸扩增器，能够在直接加入待检测样本后不用再开盖，实现整个核酸检测无需PCR实验室，无气溶胶污染。

Description

核酸扩增器

技术领域

本实用新型涉及核酸检测(DNA或RNA)耗材的技术领域，具体涉及一种核酸扩增器。

背景技术

核酸检测作为一种具有高灵敏度及特异性的方法，目前已经广泛应用于许多领域，例如疾病诊断，食品安全，传染病防治等。用简单方式对特定核酸序列进行检测，可以赋予现场护理(point-of-care)诊断和现场病原体检测更大的价值。

PCR(聚合酶链式反应)是一种用于放大扩增特定的DNA片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊DNA复制，PCR的最大特点，是能将微量的DNA大幅增加。然而，PCR作为经典的核酸检测方法，其固有的变性-复性-延伸循环，要求其必须需要热循环仪设备作为支撑，同时因为气溶胶污染问题，专业实验室也作为必须要条件。其中PCR延展技术平台，特别是定量PCR(qPCR)方法，是最广泛使用的病原体检测方法，并且被认为是新的金标准测试。qPCR提供短得多的样品到结果(sample-to-result)的时间(3到5小时)。然而，尽管qPCR被广泛接受，但它因依赖标准参考物质(标准曲线)进行定量而受到限制。不可靠和不一致的商业标准参考物质也可能影响qPCR定量的准确度。此外， qPCR易于受到由环境样品中自然存在的物质(例如，重金属和有机质)引起的抑制，从而导致靶定量不准确或假阴性结果。因而极大地限制了PCR在床旁快速诊断(POCT)和现场快速检测等领域的应用。与qPCR相比，最近的数字PCR技术已被证明是用于环境样品中的微生物病原体检测的更稳健的解决方案。数字PCR基于分区(partitioning)和泊松统计，因此，不需要比较外部定量标准来对未知浓度的样品定量。然而，将数字PCR方法实施于使用点应用(point-of-useapplication)可能是挑战性的。这是因为数字PCR需要昂贵的仪器 (即Bio-rad液滴数字PCR)、设备齐全的实验室环境和训练有素的技术人员来进行测定。这些因素严重限制数字PCR在资源有限背景下的可及性和应用。

为了克服这些缺点，一大类等温核酸扩增的新方法大量出现，其中LAMP是最受关注也是最有应有前景的一种方法。

环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification，LAMP)是2000年日本荣研化学株式会社开发的替代PCR核酸扩增方法。其特点是针对靶基因的6个区域设计4种特异引物，在链置换DNA聚合酶(Bst DNA polymerase)的作用下，60-65℃恒温扩增，15-60分钟左右即可实现10⁹～10¹⁰倍的核酸扩增，具有操作简单、特异性强、产物易检测等特点。LAMP作为一种分子生物学检测技术，具有高特异性、高敏感性、简单、便捷及成本低的特点，已广泛用于临床疾病的诊断、流行性细菌或病毒的定性定量检测、动物胚胎性别鉴定及基因芯片。

因此，LAMP检测用于检测微生物的快速、简化、低成本的测定，以在集中式实验室之外，例如，在需要对资源有限的地方的环境水进行现场使用点测试的情况下提供分子测定。

LAMP检测在等温条件下进行，等温条件可以维持在不同的仪器中，例如热循环仪和水浴。该设备使得能够通过加热装置内部的检测室来扩增样品的DNA/cDNA，以检测病原体。

核酸扩增仪利用链置换型DNA聚合酶在恒温条件下进行扩增反应，可在15-60分钟内实现109-1010倍的扩增，反应能产生大量的扩增产物即焦磷酸镁白色沉淀，可以通过肉眼观察白色沉淀的有无来判断靶基因是否存在。LAMP方法的优势除了高特异性和高灵敏度外，操作还十分的简单，在应用阶段对仪器的要求低，一个简单的恒温装置就能实现反应，结果检测也非常简单，直接肉眼观察白色沉淀或者绿色荧光即可，不像普通PCR方法需要进行凝胶电泳观察结果，是一种适合现场、基层快速检测的方法。

因为基于扩增的核酸检测试剂及检测设备的局限性，导致目前检测中扩增操作也无法解决核酸或者其他待测样品的提取问题，扩增过程也需要多次开盖，尤其是通过八连管作为反应器时，且同样需要在专业的PCR实验室操作以避免污染，所以现有技术的核酸检测仍无法实现现场取样、现场检测，尤其是没有可实现直接加入样本后进行直接一次性完成反应的反应器，仍旧采用传统的八连管或者EP管，这是核酸检测无法很好的应用在POCT以及病原微生物拓展应用的重要掣肘。

实用新型内容

本实用新型要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本实用新型提供一种核酸扩增器，能够在直接加入待检测样本后不用再开盖，实现整个核酸检测无需PCR 实验室，无气溶胶污染。

为解决上述技术问题，本实用新型提出的技术方案为：

一种核酸扩增器，所述核酸扩增器为一反应器，待测样本放置于反应器中；所述反应器包括顺序连接的加样部、样本部和反应部，其中加样部和样本部之间活动连接，加样部为活塞结构，所述样本部内预装有样本保存液，反应部中装有反应体系；反应部与样本部连接处设有微孔且所述微孔的孔径不大于样本液或样本保存液的毛细长度；在反应器密封状态下，加样部通过外力向反应部方向运动实现密封状态下样本液穿过微孔压入反应部内。

作为上述技术方案的进一步改进：

上述技术方案中优选地，所述反应部内设有至少一个反应腔，所述反应腔内预设有独立的反应体系，所述微孔布设于反应腔的腔口处，且每个反应腔配设一个微孔。

上述技术方案中优选地，所述反应部设有分流塞，所述分流塞采用柔性材料制成，所述分流塞位于反应部与样本部的连接处，所述反应腔通过分流塞独立密封，所述微孔设于分流塞。

上述技术方案中优选地，所述微孔的孔径为0.3～0.6mm。

上述技术方案中优选地，所述加样部包括加样塞和加样盖，所述加样盖设有与样本部配合螺接的螺纹，所述加样盖设有内腔，所述加样塞位于加样盖的内腔中，且所述加样塞在内腔中有阻力单向运动，所述加样塞与加样盖的内腔构成活塞结构，反应器密封状态下，通过加样塞向样本部方向运动使样本液进入反应腔。

上述技术方案中优选地，所述反应部和样本部为一整体加工而成，反应部和样本部通过分流塞分隔。

本实用新型提供的核酸扩增器，与现有技术相比有以下优点：

(1)本实用新型的核酸扩增器，可对同一样本同时进行多项共检，在扩增操作中将反应体系预加入，预加入的反应体系不仅避免了现场配置反应体系对环境的限制，简化了检测前的体系配置步骤，还能够保证检测的快速进行和简便使用。后续扩增操作仅需加入待测样本，达到扩增反应条件(如温度)后可直接反应，无需再次加液，故检测过程中反应器只需要一次开盖加入待测样本，且样本与反应体系中其它组分无接触，在反应过程中充分接触直接进行反应，无需再次开盖，就可实现整个核酸检测过程对检测条件基本无限制，无气溶胶污染，检测反应完成后通过处理反应器获得结果即可。

(2)本实用新型的核酸扩增器，针对公共卫生事件，可通过简易加热设备(乃至保温杯)配合本实用新型反应器实现，无需专业人士操作，结果清晰易判，适合目前国内外各类医疗检测场景需求，尤其是相对落后地区，可使其分子诊断能力大幅提升。

附图说明

图1是本实用新型的结构示意图。

图中标号说明：

1、样本部；2、加样部；21、加样塞；22、加样盖；3、反应部；31、反应腔；32、分流塞；33、微孔。

具体实施方式

下面结合实施例对本实用新型作进一步详细、完整地说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的实验材料如无特殊说明，均为市场购买得到。

图1示出了本实用新型核酸扩增器的一种实施方式，核酸扩增器为一反应器，反应器包括顺序连接的加样部2、样本部1和反应部3，其中加样部2和样本部1之间、样本部1和反应部3之间活动连接实现密封状态，加样部2为活塞结构，样本部1内预装有样本保存液，反应部3中装有反应体系；反应部3与样本部1连接处设有微孔33，且微孔33的孔径不大于样本液或样本保存液的毛细长度；微孔处的液体表面张力大于其重力。本实施例中，微孔的孔径采用0.3～0.6mm。在反应器密封状态下，加样部2通过外力向反应部3方向运动实现密封状态下样本液穿过微孔33压入反应部3内。为方便放于核酸扩增仪中，反应器整体采用圆管型结构，尤其优选地通体采用透明塑料材质制成。

本实施例中，反应部3和样本部1采用一体结构制成。

本实施例中，反应部3内设有多个反应腔33，反应腔33内预设有独立的反应体系，可实现针对同一样本多个检测项的同时检测，且每个反应腔33近连接处的端部设有微孔33，无外力情况下，液体不能从样本部1流入反应腔33。

本实施例中，反应部3设有分流塞32，分流塞32采用柔性材料制成，本实施例中采用透明橡胶材料制成。分流塞32位于反应腔33与样本部1的连接处，分流塞32分割了内螺纹的连接处和反应腔33，分流塞32的一面向反应腔33内凸起以封闭腔口，每个凸起有一个微孔33，微孔33贯穿凸起，分流塞32面向样本部1的一面为光滑面。反应腔33通过分流塞32达到独立密封。反应前，每个反应腔33内都预埋设有反应体系，反应体系采用封埋的形式，如采用不容于水且随温度变化能够改变形态的材料封存反应体系，例如石蜡。每个反应腔33可以设置不同的反应体系，用于检测不同项。由于反应器整体小巧紧凑，优选设置4个反应腔33。

本实施例中，反应部3和样本部1采用整体结构，样本部1和加样盖22螺纹连接。加样部2包括加样塞21和加样盖22，加样盖22设有内腔，加样塞21位于加样盖22的内腔中，且加样塞21在内腔中有阻力单向运动。加样塞21在加样盖的内腔中，上下均设有封堵，使加样塞21不会移出加样盖22。加样塞21与加样盖22的内腔构成活塞结构，加样盖22上方设有与内腔连通的槽口，便于采用工具对加样塞21施力。加样盖的下方设有通气孔，通气孔与样本部1连通，加样塞21向样本部1运动时，通过通气孔对样本液施压，使样本液向反应腔33流动。本实施例中，加样塞21主体采用硬质透明材质制作，下端以及中部设有密封胶圈。

本实用新型的反应器，在检测之前，先将反应体系分别预埋在反应腔33内，反应体系为冻干状态，通过遇热可溶解的封隔层(例如石蜡)将反应体系预埋在反应腔内，样本保存液封装于样本部1内腔中。取样拭子待测样本蘸取分泌物或唾液，将带有样品的拭子段装入反应器的样本部1中，旋转加样塞21对样本液进行加压，迫使样本液通过微孔33流入反应腔33中。再将反应器放入相应的核酸扩增仪中，对反应器开始加热，加热温度到60-65℃，再配合振动或者旋转离心运动，使样本液和反应体系振动混匀进行反应，反应后对显色后的反应器进行拍照。

上述实施案例只是本实用新型的较佳实施例，并非对本实用新型作任何形式上的限制。虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型。因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本实用新型技术方案保护的范围内。

Claims (6)

1.一种核酸扩增器，其特征在于，所述核酸扩增器为一反应器，待测样本放置于反应器中；所述反应器包括顺序连接的加样部、样本部和反应部，其中加样部和样本部之间活动连接，加样部为活塞结构，所述样本部内预装有样本保存液，反应部中装有反应体系；反应部与样本部连接处设有微孔且所述微孔的孔径不大于样本液或样本保存液的毛细长度；在反应器密封状态下，加样部通过外力向反应部方向运动实现密封状态下样本液穿过微孔压入反应部内。

2.根据权利要求1所述的核酸扩增器，其特征在于，所述反应部内设有至少一个反应腔，所述反应腔内预设有独立的反应体系，所述微孔布设于反应腔的腔口处，且每个反应腔对应一个微孔。

3.根据权利要求2所述的核酸扩增器，其特征在于，所述反应部设有分流塞，所述分流塞采用柔性材料制成，所述分流塞位于反应部与样本部的连接处，所述反应腔通过分流塞独立密封，所述微孔设于分流塞。

4.根据权利要求3所述的核酸扩增器，其特征在于，所述微孔的孔径为0.3～0.6mm。

5.根据权利要求1所述的核酸扩增器，其特征在于，所述加样部包括加样塞和加样盖，所述加样盖设有内腔，所述加样塞位于加样盖的内腔中，且所述加样塞在内腔中有阻力单向运动，所述加样塞与加样盖的内腔构成活塞结构，反应器密封状态下，通过加样塞向样本部方向运动使样本液进入反应腔。

6.根据权利要求5所述的核酸扩增器，其特征在于，所述反应部和样本部为一整体加工而成，反应部和样本部通过分流塞分隔。

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