CN218372298U - 集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒，包括套筒、外壳和底座组成的封闭卡盒，所述外壳内壁的上半部分包含两条中心对称的螺旋形轨道；所述套筒壁两侧设有两条对称的垂直导轨；还包括取液系统，包括依次连接形成联通气道的吸球、通气软管、吊杆和吸液管，所述套筒旋钮中空，用于容纳吸球，所述吊杆顶端的两端有两个凸起，其穿过套筒壁上的导轨而嵌入外壳内壁的螺旋形轨道中；还包括试剂仓，所述试剂仓设置于外壳下半部分；所述底座与外壳底部密封连接。本发明提供了一种集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒，可利用所述卡盒完成样本的核酸提取、靶标序列扩增和检测等全流程，大大减少对检测场所和技术人员的要求。

Description

集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒

技术领域

本发明属于核酸检测领域，涉及一种集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒。

背景技术

核酸检测在现代生物医学领域具有广泛的应用，核酸检测过程包括了核酸样本的提取纯化、靶标序列的扩增以及检测信号的产生等主要步骤。常规的检测技术中这些步骤需要分别在独立的操作空间内完成，对检测场地和人员的要求较高。同时，在进行多个样本检测时，核酸提取和扩增步骤采取并行处理方式，容易引起不同样本之间的交叉污染、核酸扩增产物的逸散等，导致检测结果的偏差。POCT(Point of Care Testing)即时检测技术为解决这些问题提供了新的手段。目前，已经开发了一些集核酸提取、扩增以及检测一体化的装置，例如美国赛沛公司的GeneXpert分子诊断系统，这样的一体化检测系统将样本的核酸提取、扩增和检测过程集成在一个小的密闭空间内实现，可以有效的避免样本之间的交叉污染以及扩增产物的逸散，大大简化了检测过程，提高检测结果的准确性。但是，现有一体化检测系统的构造复杂、成本高昂、设备体积较大，难以满足基层医疗机构、野外作业环境等的核酸检测需求。

发明内容

本发明公开了一种集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒，将核酸提取和扩增检测的反应试剂、以及操作控制组件集成在一个小型卡盒内。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒，其特征在于：包括套筒、外壳和底座组成的封闭卡盒，所述外壳内壁的上半部分包含两条中心对称的螺旋形轨道；

所述套筒包括一体的套筒旋钮和套筒壁，所述套筒壁伸入外壳内，套筒旋钮嵌合在外壳上端，所述套筒壁两侧设有两条对称的垂直导轨，外壳与套筒的连接处保持密封；

还包括取液系统，所述取液系统包括依次连接的吸球、通气软管、吊杆和吸液管，所述套筒旋钮中空，用于容纳吸球，所述吊杆顶端的两端有两个凸起，其穿过套筒壁上的导轨而嵌入外壳内壁的螺旋形轨道中；

所述底座与外壳底部密封连接。

优选的，还包括试剂仓，所述试剂仓设置于外壳下半部分；所述试剂仓包括试剂仓外壳、多个试剂池和吸水棉，所述试剂仓外壳为圆柱形，在试剂仓外壳的内壁设置分层隔板，用于各试剂池限位，所述吸水棉填充在各层试剂池之间以及试剂池与试剂仓外壳的间隙，所述试剂池装有试剂，其顶面和底面均为易刺破的薄膜。

优选的，还包括磁体，所述磁体位于吸液管内，直径大于吸液管的吸液口。

优选的，所述外壳在试剂仓与套筒壁之间的位置设有加样孔及配套的加样孔盖。

优选的，所述外壳的顶部设有多处均匀设置的凸起，凸起的设计，是为了后续将卡盒装配到仪器里使用时，起到限位作用，以固定外壳，防止外壳转动。

优选的，所述试剂仓外壳由两半拼合而成，两半试剂仓外壳之间设有卡合结构。

优选的，所述试剂池有多个，自上而下依次盛放磁性微粒及细胞裂解液的混悬液、清洗液、洗脱液和核酸扩增反应试剂。

本发明还公开了基于上述的集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒的核酸检测方法，其特征在于其步骤包括：

(1)通过卡盒外壳上的加样孔，刺破第一层试剂池的顶面薄膜，向其中加入待提取核酸的样本溶液；

(2)通过旋转套筒，使吊杆上的吸液管向下移动至第一层试剂池；再通过按压/释放套筒顶部的硅胶吸头吸取第一层试剂池内的溶液，使已结合样本核酸的磁性微粒全部吸附到吸液管中的磁体表面；

(3)继续旋转套筒，使吸液管尖端刺破第一层试剂池的底面薄膜；按压硅胶吸头，使吸液管内液体排出后完全被吸水棉吸收；

(4)继续旋转套筒，使吸液管依次进入下一层或多层试剂池，使用各试剂池中的清洗液清洗磁体表面磁性微粒，清洗后的废液被吸水棉吸收；

(5)继续旋转套筒，使吸液管进入下一层试剂池，吸取试剂池中的洗脱液，洗脱磁性微粒上的核酸；

(6)继续旋转套筒，将提取的核酸注入底层的试剂池，与试剂池中的核酸扩增试剂混合；

(7)继续旋转套筒，将混合液体注入底座中，进行扩增检测。

本发明具有以下优点：

本发明提供了一种集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒，可利用所述卡盒完成样本的核酸提取、靶标序列扩增和检测等全流程，大大减少对检测场所和技术人员的要求。此外，所述卡盒为一次性使用，每个待测样本使用单独的卡盒进行检测，可以有效避免不同样本之间的交叉污染。并且，所述卡盒采用全密闭设计，可以有效避免核酸扩增产物的逸散，防止“假阳性”结果。综上，所述的卡盒可以提供一种简化的一体化核酸检测装置和方法。

附图说明

图1是本发明的卡盒结构图，(A)为整体透视图，(B)为整体剖面图。

图2是本发明卡盒的外壳结构图。

图3是本发明卡盒的套筒结构图，(A)为套筒主体结构图，(B)为完整套筒剖面图。

图4是本发明卡盒的试剂仓结构图，(A)为试剂仓主体透视图，(B)和(C)为试剂仓外壳结构图，(D)为试剂仓剖面图。

图5是本发明卡盒的运行前后的示意图，(A)为运行前示意图，吸液管位于上部分，(B)为运行后示意图，吸液管尖端移动至底座反应管内。

具体实施方式

实施例1

本发明所示的集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒如图1，包括管状底座1、圆柱形外壳2以及套筒3，套筒3由套筒旋钮3-1和套筒壁3-2组成，套筒壁伸入外壳内，外壳与套筒壁的顶端之间设有密封圈20，使得外壳与套筒之间形成密封结构。也可以采用其他密封结构连接。套筒旋钮嵌合在外壳上端，同时套筒旋钮可在外力作用下旋转，从而带动套筒壁旋转。管状底座1、圆柱形外壳2以及套筒3的连接处保持密闭，形成封闭腔体。套筒3的顶端为一个硅胶吸球4，通过一段通气软管5与吊杆6相连，吊杆6下端连接吸液管7。硅胶吸球4、通气软管5、吊杆6和吸液管7形成连通气道，可通过按压或释放硅胶吸球4完成吸液管7对液体的吸取。外壳2内下部分包含一个试剂仓9，用于盛放核酸提取纯化所需试剂。管状底座1用于盛放核酸扩增试剂。

其中圆柱形外壳2的具体构造如图2所示，外壳2的顶部两侧设置两处凸起10和11，用于卡盒的固定。外壳2内壁的上半部分包含两条中心对称的螺旋形轨道12-1和12-2，用于限制外壳2与套筒3相对运动时的运动轨迹。外壳2的中部包括一个加样孔13，及其配件加样孔盖14，用于待测样本的加入，加入样本后使用加样孔盖14密封加样孔13，使卡盒内部形成一个封闭的腔体。

其中套筒3的具体构造如图3所示，套筒3的下部分两侧含两条对称的垂直导轨15和16，吊杆6顶端的两侧有两个凸起，其能穿过套筒壁上的导轨15和16而嵌入外壳2内壁的螺旋形轨道12中。使用时，在外力驱动下套筒3相对外壳2旋转，吊杆6随之发生垂直上下移动，进而带动吸液管7发生垂直上下移动，用于对不同位置液体的吸取。通气软管5的长度需要长于吸液管7的垂直移动范围。吸液管7内设置至少一个磁体8，磁体8需大于吸液管7尖端的直径。使用时，核酸提取所用的磁性微粒吸附于磁体8上，不会随液体排出。

其中试剂仓9的具体构造如图4所示，包含试剂仓外壳17、试剂池18和吸水棉19。试剂仓外壳由两半拼合而成，两半试剂仓外壳17-1、17-2之间设有卡合结构，以便于装入试剂池和吸水棉，试剂仓外壳17的内壁设置分层隔板，用于每层试剂池18的限位。使用时，每个试剂池18-1至18-6内预存核酸提取、扩增等试剂，顶面和底面用薄膜密封后按照提取流程分别将各试剂池安装至试剂仓外壳17内，各层试剂池之间以及试剂池与试剂仓外壳17之间的空隙中，预装至少一层吸水棉19-1至19-5，用于收集废液，薄膜可以采用常见的铝箔、防水纸膜或其他容易戳穿的材料。

使用时，操作者通过卡盒外壳上的加样孔13，刺破试剂池18-1的顶面薄膜，加入样本，包括鼻咽拭子浸出液、血液、痰液、尿液、组织以及粪便等，盖上加样孔盖14；旋转套筒3，使吸液管依次进入各试剂池进行液体的吸取和排出操作，完成样本核酸的提取、纯化以及扩增反应试剂的混合。

实施例2

使用上述卡盒进行核酸检测的方法，其步骤包括：

(1)由外壳上的加样孔13处，刺破试剂池18-1顶面的铝箔，加入待测样本，进行细胞裂解，核酸释放，和磁性微粒吸附核酸；

(2)按压硅胶吸头4，使吸液管7处于待吸取液体状态；

(3)旋转套筒3，使吸液管7向下移动至尖端浸没于试剂池1内的液体中；

(4)释放硅胶吸头4，吸取试剂池18-1中的磁性微粒混悬液，磁性微粒吸附于磁体8表面；

(5)继续旋转套筒3，使用吸液管7尖端刺破试剂池18-1底面的铝箔；

(6)按压硅胶吸头4，使吸液管7中液体排出，液体被吸水棉吸收；

(7)继续旋转套筒3，使用吸液管7尖端刺破试剂池18-2顶面的铝箔，吸液管尖端浸没于试剂池18-2内的清洗液1；

(8)反复按压/释放硅胶吸头4三次以上，试剂池18-2内的清洗液1被吸液管反复吸取，清洗磁体8表面磁性微粒；

(9)继续旋转套筒3，使用吸液管7尖端刺破试剂池18-2底面的铝箔；

(10)按压硅胶吸头4，使吸液管7内的液体排出，液体被吸水棉吸收；

(11)继续旋转套筒3，使用吸液管7尖端刺破试剂池18-3顶面的铝箔；

(12)反复按压/释放硅胶吸头4三次以上，试剂池18-3内的清洗液2被吸液管反复吸取，清洗磁体表面磁性微粒；

(13)继续旋转套筒3，使用吸液管尖端刺破试剂池18-3底面的铝箔；

(14)按压硅胶吸头4，使吸液管7内的液体排出，液体被吸水棉吸收；

(15)继续旋转套筒3，使用吸液管7尖端刺破试剂池18-4顶面的铝箔；

(16)反复按压/释放硅胶吸头4三次以上，试剂池18-4内的清洗液2被吸液管反复吸取，清洗磁体表面磁性微粒；

(17)继续旋转套筒3，使用吸液管7尖端刺破试剂池18-4底面的铝箔；

(18)按压硅胶吸头4，使吸液管7内的液体排出，液体被吸水棉吸收；

(19)反复按压/释放硅胶吸头4三次以上，吸液管7吹吸空气，使磁性微粒表面残留液体挥干，硅胶吸头4保持按压状态；

(20)继续旋转套筒3，使用吸液管7尖端刺破试剂池18-5顶面的铝箔，吸液管7尖端浸没于试剂池18-5内的洗脱液中；

(21)释放硅胶吸头4，吸取试剂池18-5内的洗脱液，静置至少2分钟；

(22)继续旋转套筒3，使用吸液管7尖端刺破试剂池18-6顶面的铝箔；

(23)按压硅胶吸头4，使吸液管7内的液体排出，溶解试剂池18-6内的核酸扩增反应冻干试剂；

(24)反复按压/释放硅胶吸头4三次以上，混匀试剂池18-6内液体之后将液体全部吸取；

(25)继续旋转套筒3，使用吸液管7尖端刺破试剂池18-6底面的铝箔；

(26)按压硅胶吸头4，使吸液管7内的液体排出至底座1中的反应管内，进行核酸扩增反应。

上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒，其特征在于：包括套筒、外壳和底座组成的封闭卡盒，所述外壳内壁的上半部分包含两条中心对称的螺旋形轨道；

所述套筒包括一体的套筒旋钮和套筒壁，所述套筒壁伸入外壳内，套筒旋钮卡在外壳上端，所述套筒壁两侧设有两条对称的垂直导轨，外壳与套筒的连接处保持密封；

还包括取液系统，所述取液系统包括依次连接形成联通气道的吸球、通气软管、吊杆和吸液管，所述套筒旋钮中空，用于容纳吸球，所述吊杆顶端的两端有两个凸起，其穿过套筒壁上的导轨而嵌入外壳内壁的螺旋形轨道中；

所述底座与外壳底部密封连接。

2.根据权利要求1所述的集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒，其特征在于：还包括试剂仓，所述试剂仓设置于外壳下半部分，所述试剂仓包括试剂仓外壳、多个试剂池和吸水棉，所述试剂仓外壳为圆柱形，在试剂仓外壳的内壁设置分层隔板，用于各试剂池限位，所述吸水棉填充在各层试剂池之间以及试剂池与试剂仓外壳的间隙，所述试剂池装有试剂，其顶面和底面均为易刺破的薄膜。

3.根据权利要求1或2所述的集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒，其特征在于：还包括磁体，所述磁体位于吸液管内，直径大于吸液管的吸液口。

4.根据权利要求3所述的集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒，其特征在于：所述外壳在试剂仓与套筒壁之间的位置设有加样孔及配套的加样孔盖。

5.根据权利要求3所述的集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒，其特征在于：所述外壳的顶部设有多处均匀设置的凸起。

6.根据权利要求2所述的集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒，其特征在于：所述试剂仓外壳由两半拼合而成，两半试剂仓外壳之间设有卡合结构。

7.根据权利要求3所述的集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒，其特征在于：所述吸球为硅胶吸球。

8.根据权利要求2所述的集核酸提取、扩增与检测一体化的小型卡盒，其特征在于：所述试剂池有多个，自上而下依次盛放磁性微粒及细胞裂解液的混悬液、清洗液、洗脱液和核酸扩增反应试剂。

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