CN220685130U - 一种检测装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种检测装置，包括由上之下依次设置的样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块，将加样、核酸提纯、恒温扩增、免疫层析法读取检测结果功能集成在一种装置上，制得一种简单小巧的核酸检测装置，通过两次旋转的方式即可完成核酸检测，并能确保每次的加样或加试剂都能以自由落体方式到达目标区域，无需额外的引流设施；用于核酸检测时成本更低，操作更简便，检测灵敏度高，所需时间短，并可用于人、动物等各类样本的核酸检测。

Description

一种检测装置

本申请主张中国在先申请,申请号:2022100300570，申请日2022年1月11日的优先权；其所有的内容作为本发明的一部分。

技术领域

本实用新型属于生物检测技术领域，涉及一种检测装置。

背景技术

随着科学技术的发展，病原体、环境微生物、生化指标、肿瘤和器官标志物、毒品等领域的检测技术和设备得到了长足的发展。如应用核酸扩增原理的PCR仪、恒温扩增仪，在病原体、环境微生物检测领域正在逐渐取代传统的涂片或镜检的方法；自动化化学发光平台为生化指标、肿瘤标志物等检测项目提供了灵敏、快速、高通量的解决方案。

检测需求的扩大和检测场景丰富，使得POCT(point-of-care testing)式的检测成为近年来检测领域发展的主要方向之一。POCT检测是指在采样现场即刻进行分析，快速得到检验结果的一种检测形式。如POCT核酸检测仪，将核酸提取、扩增、荧光检测等功能全部整合在一台小型化的仪器上，可以在非实验室条件下进行快速、准确的核酸检测。

与传统的大型设备或标准实验室相比，POCT检测设备为广大基层单位，偏远地区或其他医疗条件不足的场景，提供了现场检测手段。同时，它也为对检测时间较为敏感的检测项目提供了便捷的快速方案。许多POCT产品如小型血糖仪，尿糖试纸装置等已经开始走进居家场景，由使用者以自检的形式完成检测。

许多情况下，人们希望能够通过自检的方式完成检测；而在一些野外环境或者缺乏专业人员、设备的情况下，人们更是迫切需要一种成本低廉，快速简单，结果准确，不需要专业培训即可使用的检测装置。该装置应具有广泛的场景适应性和使用安全性。

但是目前的小型检测装置依然存在着诸多的问题：1.目前小型化检测仪器对于老百姓来说，依然存在成本过高的问题；2.由于核酸检测往往需要进行核酸扩增或荧光信号的采集和分析，需要较为复杂的设备和专业技巧，目前国内居家自检的设备，仍不能实现核酸检测；3.目前的试纸类自检产品虽然满足了一定的要求，但是依然存在加样不精确，难以进行定量和多重检测困难等问题；4.目前自检装置检测灵敏度低；5.目前自检装置检测所需时间较长；6.目前的家庭检测装置缺乏灵活性，存在重复开发和资源浪费的问题。

CN113512490A提供了一种自驱动微流控检测装置，通过微流控导流组件实现样品的加样、扩增和检测，但微流控导流过程复杂，且容易受到环境温度、湿度的影响，容易出现检测误差。WO2022/043697A1提供了一种分析生物样品的装置，但其需要通过拉杆、活塞等控制手段选择性地打开不同区域，从而实现样品从一个区域到另一个区域的转移，操作过程繁琐，容易出错，且结构复杂。

因此市场需要一种成本低廉，结构简单、快速简便，能够实现加样和检测过程的精确控制，检测灵敏度高、检测时间短、安全可靠、无需经过专业培训即可使用的一次性检测装置。

实用新型内容

为弥补已有技术的缺陷，本实用新型提供了一种检测装置，将加样、样品提纯、样品反应、样品检测读取结果功能集成在一种装置上，先通过核酸吸附膜吸附核酸，多余样品进入滤纸储存槽，并通过两次旋转的方式完成核酸的扩增和检测，第一次旋转使核酸吸附膜上的核酸转移到扩增反应腔，第二次旋转将扩增反应槽连同扩增产物一起转移到试纸条上进行检测；本实用新型制备的核酸检测装置简单小巧，通过两次旋转的方式，确保每次的加样或加试剂都能以自由落体方式到达目标区域，无需额外的引流设施，用于核酸检测时成本更低，操作更简便，检测灵敏度高，所需时间短，并可用于人、动物等各类样本的核酸检测。

一方面，本实用新型提供了一种检测装置，所述检测装置包括样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块；

所述样品提取模块具有第一位置、第二位置和第三位置，样品反应模块具有第一位置和第二位置；

样品提取模块和样品反应模块位于第一位置时，样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块都不连通；

样品提取模块位于第二位置时，样品提取模块和样品反应模块连通，与样品检测模块不连通，此时样品反应模块依然位于第一位置；

样品提取模块位于第三位置时，样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块都连通，此时样品反应模块位于第二位置。

进一步地，所述样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块由上至下依次设置，所述样品提取模块用于吸附提纯样品；样品反应模块用于提供反应试剂，与样品提取模块提纯的样品进行反应获得反应产物；样品反应模块用于检测反应产物中的目标待测物。

进一步地，所述样品提取模块和样品反应模块通过旋转实现不同位置的转变，包括两次旋转；第一次旋转为样品提取模块独自旋转，样品反应模块和样品检测模块保持静止，完成第一次旋转后，样品提取模块和样品反应模块连通；第二次旋转为样品提取模块和样品反应模块共同旋转，样品检测模块保持静止，完成第二次旋转后，样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块都连通。

进一步地，所述目标待测物为核酸；样品提取模块用于吸附提纯样品中的核酸；样品反应模块用于提供核酸扩增试剂，进行核酸扩增反应。

在一些方式中，本实用新型提供了一种核酸检测装置，所述样品提取模块即为核酸提取模块，用于吸附样本中的核酸；所述样品反应模块即为核酸扩增模块，用于完成核酸扩增反应；所述样品检测模块，即为核酸检测模块，用于检测扩增产物中的核酸。

在一些方式中，第一次旋转后，核酸提取模块与核酸扩增模块连通，将提取的核酸转移至核酸扩增模块进行核酸扩增；第二次旋转后，核酸扩增模块与核酸检测模块连通，将扩增产物转移至核酸检测模块进行检测。

进一步地，所述样品提取模块设有进样口，进样口下面连接进样通道，进样通道底部固定有核酸吸附膜，所述核酸吸附膜用于吸附样本中的核酸。

进一步地，所述样品反应模块设有反应腔和滤纸储存槽；滤纸储存槽内装有滤纸，用于吸附多余样品；反应腔内装有核酸扩增反应膜或固定有核酸扩增反应干燥试剂；所述样品检测模块设有加样孔，反应产物从加样孔进入后开始检测。

进一步地，当样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块都不连通时，样品提取模块的进样口与滤纸储存槽竖直连通；当样品提取模块和样品反应模块连通时，样品提取模块的进样口与样品反应模块的反应腔竖直连通；当样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块都连通时，样品提取模块的进样口、样品反应模块的反应腔，以及样品检测模块的加样孔都竖直连通。

本实用新型通过两次旋转的方式完成核酸的扩增和检测，核酸提取模块先通过核酸吸附膜吸附核酸，第一次旋转使吸附有核酸的核酸吸附膜转移到扩增反应腔上方，并用洗脱液以自由落体方式通过最短距离冲洗核酸吸附膜上的核酸至反应腔内，进行恒温扩增；第二次旋转将反应腔连同扩增产物一起转移到试纸条上，扩增产物自由落体方式滴入试纸条进行检测，使用时更加方便灵活而且不会出错。

因此本实用新型通过设计两次旋转的方式，确保每次的加样或加试剂都能以自由落体方式到达目标区域，且结构设计紧凑小巧，无需额外的引流设施，就能提升效率，提高检测灵敏度。

在一些方式中，核酸提取模块和核酸扩增模块外形都为圆柱体型，可以方便手持和旋转。

在一些方式中，所述核酸提取模块包括上盖和下盖，上盖上设有进样口，进样口下面连接进样通道，进样通道底部固定有核酸吸附膜，所述核酸吸附膜用于吸附样本中的核酸；下盖包括外壁和底面，底面设有贯通口；所述上盖和下盖固定在一起，贯通口始终对准进样通道。

在一些方式中，所述进样口直径为8mm，进样口通道为圆柱型，底面直径与进样口一致，高19mm，从进样口直接向下延伸，样品从进样口经进样通道到达核酸吸附膜。

样品从进样口进入，经一定高度的进样通道加速后，能以更大的力冲击核酸吸附膜，从而促进核酸吸附膜更充分吸附样品中的核酸，提高核酸检测灵敏度。

在一些方式中，所述核酸吸附膜为圆形薄膜，可以采用二氧化硅或者聚硅氧烷(硅胶)膜；其直径与进样口直径一致或稍大于进样口直径。核酸吸附膜固定在进样通道底部，并且需完全覆盖进样通道底部出口，样品从进样口进入后，必须全部经过核酸吸附膜，样品中的核酸几乎都被核酸吸附膜吸附。

在一些方式中，上盖侧壁外围设有凸块，下盖通过侧壁内设有与凸块相配套的凹槽，上盖和下盖分别通过凸块和凹槽固定在一起，也就是说上盖和下盖的位置是固定的，下盖底面的贯通口始终对准进样通道，要转动只能一起转动，而不能单独转动上盖或下盖。

在一些方式中，上盖侧壁直径稍小于下盖侧壁直径，使上盖可以套入下盖侧壁内，并通过在下盖侧壁内设置凸环，使上盖与下盖组合后，上盖上平面正好与下盖侧壁最高段齐平。

在初始位置时，也就是尚未旋转前，核酸提取模块上盖的进样通道，下盖的贯通口都位于滤纸储存槽上方，进样通道、贯通口和滤纸储存槽呈一条直线竖直分布。因此初始加样时，样品中的核酸被核酸吸附膜吸附，而剩余的液体透过核酸吸附膜进入滤纸储存槽，被槽内的滤纸吸附。

反应腔用于核酸扩增反应，为了使检测过程更加方便灵活，本实用新型需要在反应腔内提前放置固定干燥的核酸扩增反应试剂，从而避免在检测过程中需要多次从加样口加多种试剂，防止试剂被加样口的核酸吸附膜吸附影响恒温扩增反应，导致检测误差。

进一步地，所述样品提取模块的外壁设有第一旋转卡扣，样品反应模块的侧壁设有镂空的第一旋转卡槽，当第一次旋转时，第一旋转卡扣从第一旋转卡槽的一端移动到另一端，第一旋转卡扣和第一旋转卡槽数量都为1个以上。

在一些方式中，核酸提取模块下盖的侧壁下端直径缩小，使下盖侧壁能够套入核酸扩增模块的侧壁内，从而使核酸提取模块和核酸扩增模块组合在一起后，外形为规整的圆柱形，外形更美观也更方便旋转。

在一些方式中，核酸提取模块下盖的侧壁下端的外围设有凸起的1个以上第一旋转卡扣，如2个第一旋转卡扣，对称分布在外壁下端；核酸扩增模块的外壁的上部设有1个以上第一旋转卡槽，如2个第一旋转卡槽，对称分布在外壁上部；第一旋转卡槽为外壁上设置的长条形横向镂空槽，当下盖的侧壁下端套入核酸扩增模块的侧壁内时，凸起第一旋转卡扣正好位于镂空的第一旋转卡槽内。

在一些方式中，第一旋转卡槽的左端和右端都分别设有凸起的限位块。在初始位置时，第一旋转卡扣位于第一旋转卡槽的最左端，并被限位块阻挡固定；完成核酸提取后(加样，并且样品中的核酸被核酸吸附膜吸附后)，开始第一次旋转，第一旋转卡扣需克服左端限位块的阻挡，沿第一旋转卡槽向右滑动，直到第一旋转卡扣克服右端限位块进入最右端，并被限位块阻挡固定，无法再继续向右转动，此时进样通道和核酸吸附膜正好转移到扩增反应腔上方，准备进行核酸的冲洗和恒温扩增反应。

第一次旋转是通过一只手固定住核酸检测装置，另一只手握在核酸检测装置的上端进行旋转，是核酸提取模块相对于核酸扩增模块的旋转。

在一些方式中，所述核酸吸附膜具有第一位置和第二位置，所述第一位置为核酸吸附膜位于滤纸储存槽上方，第二位置为核酸吸附膜位于反应腔上方；当第一旋转卡扣位于第一旋转卡槽的一端时，核酸吸附膜位于第一位置，当第一旋转卡扣移动到第一旋转卡槽的另一端时，核酸吸附膜位于第二位置。

核酸吸附膜处于第一位置时，核酸检测装置位于初始位置，可以开始加样；完成一次旋转后，核酸吸附膜处于第二位置，此时进样通道、贯通口和反应腔呈一条直线竖直分布，可以开始加洗脱液并开始核酸恒温扩增反应。

可以理解的是，核酸吸附膜的第一位置和第二位置是相对于核酸扩增模块而言的，当进行第二次旋转时，核酸吸附膜和核酸扩增模块一起移动，因此核酸吸附膜相对于核酸扩增模块的位置没有变化，但相对于核酸检测模块来说，核酸吸附膜还具有第三位置，因为第二次旋转后，核酸吸附膜和反应腔共同转移到了检测试剂条的加样孔上方。

在一些方式中，所述核酸检测模块包括试纸条上盖和试纸条下盖，试纸条置于试纸条上盖和试纸条下盖中，用于检测扩增产物中的核酸。

试纸条位于试纸条上盖和试纸条下盖的固定位置中，其位置不能移动。

试纸条上盖设有加样孔和检测结果观察窗，加样孔对准试纸条的加样检测位置，检测结果观察窗对准试纸条的检测结果读取窗口，用于读取检测结果。

进一步地，所述样品检测模块侧壁设有镂空的第二旋转卡槽；样品反应模块的外壁设有第二旋转卡扣，当第二次旋转时，第二旋转卡扣从第二旋转卡槽的一端移动到另一端，第二旋转卡扣和第二旋转卡槽数量都为1个以上。

在一些方式中，所述试纸条上盖设有圆柱型槽，槽壁上设有第二旋转卡槽；核酸扩增模块外壁的下部设有第二旋转卡扣，当核酸扩增模块相对于核酸检测模块旋转时，第二旋转卡扣从第二旋转卡槽的一端移动到另一端，第二旋转卡扣和第二旋转卡槽数量都为1个以上。

在一些方式中，核酸扩增模块外壁的下部直径缩小，使核酸扩增模块外壁的下部能够套入圆柱型槽内，从而使核酸扩增模块和核酸检测模块组合在一起后，从核酸提取模块到核酸扩增模块，再到圆柱型槽，一起构成规整的圆柱形。

在一些方式中，核酸扩增模块外壁的下部设有凸起的1个以上第二旋转卡扣，如2个第二旋转卡扣，对称分布在外壁下端；圆柱型槽的槽壁的上部设有1个以上第二旋转卡槽，如2个第二旋转卡槽，对称分布在槽壁；第二旋转卡槽为槽壁上设置的长条形横向镂空槽，当核酸扩增模块外壁的下部套入圆柱型槽时，凸起第二旋转卡扣正好位于镂空的第二旋转卡槽内。

在一些方式中，第二旋转卡槽的左端和右端都分别设有凸起的限位块。在第一次旋转过程中，第二旋转卡扣和第二旋转卡槽的位置始终保持不变，第二旋转卡扣位于第二旋转卡槽的最左端，并被左端的限位块阻挡固定；完成核酸扩增反应后，开始第二次旋转，第二旋转卡扣需克服左端限位块的阻挡，沿第二旋转卡槽向右滑动，直到第二旋转卡扣克服右端限位块进入最右端，并被限位块阻挡固定，此时核酸吸附膜和反应腔共同转移到了检测试剂条的加样孔上方。

第二次旋转是通过一只手固定住核酸检测装置，另一只手握在核酸检测装置的中部进行旋转，是核酸扩增模块相对于核酸检测模块的旋转。

在一些方式中，当核酸扩增模块相对于核酸检测模块旋转时，核酸提取模块随着核酸扩增模块一起旋转，且核酸吸附膜一直位于反应腔上方。

进一步地，所述第一旋转卡扣、第一旋转卡槽、第二旋转卡扣、第二旋转卡槽的数量都为2个，并对称分布。

进一步地，所述反应腔为圆柱腔体，上下贯通；圆柱腔体的下端外围设有垫圈，当反应腔在圆柱型槽的底面上旋转滑动时，反应腔内的液体在垫圈保护下不会漏出至反应腔外；所述圆柱型槽的底面设有加样孔，当反应腔旋转至加样孔上方时，扩增产物由加样孔以自由落体方式滴入试纸条进行核酸检测。

反应腔为上下贯通的圆柱体型，没有上底面也没有下底面。没有上底面是便于从上方的核酸吸附膜中直接将样品冲洗至反应腔内；没有下底面是为了方便将反应腔内的扩增反应产物移动至核酸检测装置内部底板的加样孔上，此时反应腔内的液体由于没有底板支撑可顺利滴入核酸检测试剂条上。

反应腔没有下底面，但是反应腔置于试纸条下盖上，并且反应腔下端外围设有垫圈，使反应腔内的液体不会从反应腔侧壁和试纸条下盖表面的缝隙中漏出，并且在完成扩增反应进行第二次旋转时，反应腔将会在试纸条下盖表面滑动，有了垫圈的保护，即使滑动也不会使反应液漏出至反应腔外。

在一些方式中，反应腔下端外围设有垫圈槽，用于固定垫圈位置。

进一步地，反应腔的内壁上设有一层引流槽；所述引流槽由内壁上设置的多根梯形柱等距离排列构成；相邻两根梯形柱之间构成一条引流渠。

由于用于核酸扩增的样品非常微量，如何保证样品全部导流至反应腔是保证核酸检测灵敏度的非常关键的一步。通过在反应腔内壁四周全部设置引流槽，能最大程度地将待测样品引流至反应腔内，避免遗漏。

在一些方式中，梯形柱由反应腔上端直达下端。

梯形柱由反应腔上端直达下端，可以把样品从反应腔上端一直引流至下端，这主要是因为反应腔下端摆放有核酸扩增反应的固定化反应膜或干燥试剂，只有把样品从反应腔上端一直引流至下端，才能保证样品充分与固定化反应膜或干燥试剂接触，从而提高扩增反应效率。

在一些方式中，所述梯形柱的上端设有向上收窄的梯台；所述引流渠的宽度为0.1～1.0mm。

梯形柱的上端向上收窄的梯台可以与上方的核酸吸附膜接触，从而帮助吸收来自上方的样品进入引流渠，充分引流。

在一些方式中，向上收窄的梯台高0.2mm。

每根梯形柱之间形成的引流渠宽度一致，引流渠宽度越窄，引流效果越好，但是引流渠过窄会使制造过程难度升级，因此需选择合适的引流渠宽度。

在一些方式中，所述梯形柱的数量为13根，所述引流渠的数量为13条，沿着反应腔内壁均匀排布。

在一些方式中，所述引流渠的宽度为0.5mm。

在一些方式中，所述梯形柱底宽0.9mm，由反应腔内壁向外凸出距离为1.25mm，高3.7mm。

引流渠宽度的设置和引流渠的数量(引流渠的数量决定了梯形柱的数量和排布，从而决定了梯形柱底宽)，决定了能否最大程度地提高引流效果。本实用新型提供的反应腔的圆柱体横截面直径为6mm，经大量研究证明，当引流渠的宽度为0.5mm，梯形柱底宽0.9mm，由反应腔内壁向外凸出距离为1.25mm时，能达到更好的引流效果。

进一步地，所述样品检测模块底部设有加热孔，所述加热孔用于为样品反应模块进行核酸扩增反应提供热源。

在一些方式中，所述加热孔位于试纸条下盖上，加热孔的位置正对着反应腔下方，用于为核酸扩增反应提供热源。

在一些方式中，核酸恒温扩增反应的热源，可以采用设置加热孔，该加热孔与恒温加热设备相配套，恒温加热设备通过加热孔，为反应腔提供热源，从而进行恒温扩增反应。

在一些方式中，核酸恒温扩增反应的热源也可以直接设置在核酸检测装置内部，这样就无需另外提供恒温加热设备。

进一步地，所述反应腔具有第一位置和第二位置，所述第一位置为反应腔位于加热孔上方，第二位置为反应腔位于加样孔上方；当第二旋转卡扣位于第二旋转卡槽的一端时，反应腔位于第一位置，当第二旋转卡扣移动到第二旋转卡槽的另一端时，反应腔位于第二位置。

从核酸检测装置位于初始位置时开始，一直到完成第一次旋转后，反应腔一直处于第一位置没有改变，因为第一次旋转只是核酸提取模块的旋转，核酸扩增模块未曾移动。

当进行第二次旋转时，核酸吸附膜和核酸扩增模块一起旋转，使反应腔从加热孔上方转到了加样孔上方，从而进行加样检测。

进一步地，所述核酸扩增反应膜包括第一反应膜和第二反应膜；第一反应膜平铺在反应腔下端，第二反应膜与第一反应膜水平摆放，或第二反应膜竖直摆放在第一反应膜上方，或第二反应膜与第一反应膜竖直摆放。

在一些方式中，所述第一反应膜为核酸扩增反应所需的重组酶试剂的固定化反应膜；所述第二反应膜为核酸扩增反应所需的PEG缓冲液试剂的固定化反应膜；研究证明，重组酶试剂和PEG缓冲液试剂在扩增反应前必须分开放置，否则在扩增反应中重组酶容易被PEG包裹，从而影响扩增反应效率，因此需要设置两层固定化试剂反应膜。

进一步地，所述第一反应膜平铺在反应腔下端，第二反应膜位于反应腔的圆柱体中心位置，竖直摆放在第一反应膜上方。

实验证明，两层反应膜的摆放位置也会影响样品的引流效果，当第二反应膜竖直摆放在第一反应膜上方，且位于中间位置时，能够帮助提高引流效果，从而提高扩增反应效率，提高核酸检测灵敏度。

进一步地，反应腔内固定有两种核酸扩增反应干燥试剂，分别为第一干燥试剂和第二干燥试剂；所述第一干燥试剂和第二干燥试剂由反应腔底面设有的隔条隔开。

所述第一干燥试剂为核酸扩增反应所需的重组酶试剂；所述第二干燥试剂为核酸扩增反应所需的PEG缓冲液试剂；先分别装在隔条的两侧，烘干或冻干成干燥试剂；检测时，通过加入洗脱剂使两种试剂复溶后混合开始核酸扩增反应，因此隔条也不能过高，导致复溶后难以混合。

本实用新型提供的核酸检测装置具有简单，方便，集成等等特点，降低了常规核酸检测对实验室，设备和人员技能的要求，使其可用于现场，小诊所和宠物店等场所。

在一些方式中，本实用新型提供的核酸检测系统可用于病原体的核酸检测。

在一些方式中，本实用新型提供的核酸检测系统可用于宠物病原体(如猫疱疹病毒)、大牲畜病原体、植物病原体或食品病原体的核酸检测。

本实用新型的有益效果为：

1.改进核酸检测装置的结构，通过两次旋转的方式即可完成核酸检测，而且能确保每次的加样或加试剂都能以自由落体方式到达目标区域，无需额外的引流设施，就能提升效率，提高检测灵敏度；

2.简单小巧，成本低，操作简便，检测灵敏度高，检测时间快，应用范围广。

附图说明

图1为实施例1中的核酸检测装置结构示意图；

图2为实施例1中的核酸检测装置结构拆分示意图；

图3为实施例1中的核酸提取模块的上盖结构示意图；

图4为实施例1中的核酸提取模块的下盖结构示意图；

图5为实施例1中的核酸扩增模块的结构示意图；

图6为实施例1中的核酸检测模块的结构拆分示意图；

图7为实施例1中的核酸扩增模块的反应腔结构示意图(由下向上看)；

图8为实施例1中的核酸扩增模块的反应腔结构拆分示意图(由下向上看)；

图9为实施例1中的核酸扩增模块的反应腔结构示意图(由上向下看)，反应腔中摆放着第一反应膜和第二反应膜，第二反应膜竖直摆放在第一反应膜上方；

图10为实施例1中的核酸扩增模块的反应腔结构示意图(由上向下看)，反应腔中间设有隔条。

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描述，需要指出的是，以下所述实施例旨在便于对本实用新型的理解，而对其不起任何限定作用。本实施例中未特别指出的试剂均为已知产品，通过购买市售产品获得。

实施例1本实用新型提供的核酸检测装置

本实施例提供的核酸检测装置如图1-10所示。

如图1和2，本实施例提供的核酸检测装置1，由上至下依次包括核酸提取模块2、核酸扩增模块3和核酸检测模块4。核酸提取模块2用于提取样本中的核酸，当核酸提取模块2相对于核酸扩增模块3旋转，可将核酸转移至核酸扩增模块3进行核酸扩增；核酸扩增模块3用于完成核酸扩增反应，当核酸扩增模块3相对于核酸检测模块4旋转，可将扩增产物转移至核酸检测模块4；核酸检测模块4用于检测扩增产物中的核酸。

如图3，核酸提取模块2用于提取样本中的核酸，包括上盖5和下盖6，上盖5上设有进样口7，进样口7下面连接进样通道8，进样通道8底部固定有核酸吸附膜9，核酸吸附膜9用于吸附样本中的核酸；下盖6包括外壁10和底面11，底面11设有贯通口12；上盖5和下盖6固定在一起，贯通口12始终对准进样通道8。

优选的，所述核酸吸附膜9为购自深圳逗点生物技术有限公司，型号Y-SM-BC-1的聚硅氧烷硅胶膜。

优选的，如图3和4，上盖5侧壁外围设有凸块13，下盖6通过侧壁内设有与凸块13相配套的凹槽14，上盖5和下盖6分别通过凸块13和凹槽14固定在一起，也就是说上盖5和下盖6的位置是固定的，下盖6底面的贯通口12始终对准进样通道8，要转动就一起转动，而不能单独转动上盖5或下盖6。

上盖5侧壁直径稍小于下盖6侧壁直径，使上盖5可以套入下盖6侧壁内，并通过在下盖6侧壁内设置凸环20，使上盖5与下盖6组合后，上盖上平面39正好与下盖侧壁最高段38齐平。

优选的，进样口7直径为8mm，进样通道8为圆柱型，底面直径与进样口7一致，高19mm，从进样口7直接向下延伸，样品从进样口7经进样通道8到达核酸吸附膜9。核酸吸附膜9为圆形薄膜，可以采用二氧化硅或者聚硅氧烷(硅胶)膜；其直径与进样口7直径一致或稍大于进样口直径。核酸吸附膜9固定在进样通道8底部，并且需完全覆盖进样通道8底部出口；样品从进样口7进入，经一定高度的进样通道8加速后，能以更大的力冲击核酸吸附膜9，从而促进核酸吸附膜9更充分吸附样品中的核酸，提高核酸检测灵敏度。因此样品从进样口7进入后，全部经过核酸吸附膜9，样品中的核酸几乎都被核酸吸附膜9吸附。

如图5，核酸扩增模块3的底部设有反应腔15和滤纸储存槽16；滤纸储存槽16内装有滤纸，用于吸附多余样品；反应腔15内设有核酸扩增反应膜或固定有核酸扩增反应干燥试剂，这是为了使检测过程更加方便灵活，避免在检测过程中需要多次从加样口7加多种试剂，防止试剂被加样口7的核酸吸附膜9吸附影响恒温扩增反应，导致检测误差。

如图5，核酸提取模块下盖6的侧壁设有第一旋转卡扣17，核酸扩增模块3的侧壁的上部设有第一旋转卡槽18，当核酸提取模块2相对于核酸扩增模块3旋转时，第一旋转卡扣17从第一旋转卡槽18的一端移动到另一端，第一旋转卡扣17和第一旋转卡槽18数量都为1个以上。

如图4，核酸提取模块下盖6的侧壁下端19直径缩小，使下盖6侧壁能够套入核酸扩增模块3的侧壁内(图5)，从而使核酸提取模块2和核酸扩增模块3组合在一起后，外形为规整的圆柱形，外形更美观也更方便旋转。

优选的，下盖6的侧壁下端19的外围设有凸起的2个第一旋转卡扣17，对称分布在侧壁下端19；核酸扩增模块3的外壁的上部设有2个第一旋转卡槽18，对称分布在外壁上部；第一旋转卡槽18为外壁上设置的长条形横向镂空槽，当下盖的侧壁下端19套入核酸扩增模块3的侧壁内时，凸起第一旋转卡扣17正好位于镂空的第一旋转卡槽18内。

核酸检测装置1在未使用前，是处于初始位置，也就是尚未旋转前，核酸提取模块上盖5的进样通道8，下盖6的贯通口12都位于滤纸储存槽16上方，进样通道8、贯通口12和滤纸储存槽16呈一条直线竖直分布。因此初始加样时，样品中的核酸被核酸吸附膜9吸附，而剩余的液体透过核酸吸附膜9进入滤纸储存槽16，被滤纸储存槽16内的滤纸吸附。

如图5，第一旋转卡槽18的左端和右端都分别设有凸起的限位块。在初始位置时，第一旋转卡扣17位于第一旋转卡槽18的最左端，并被限位块21阻挡固定；完成核酸提取后(加样，并且样品中的核酸被核酸吸附膜吸附后)，开始第一次旋转，第一旋转卡扣17需克服左端限位块21的阻挡，沿第一旋转卡槽18向右滑动，直到第一旋转卡扣17克服右端限位块22进入最右端，并被限位块22阻挡固定，无法再继续向右转动，此时进样通道8和核酸吸附膜9正好转移到扩增反应腔15上方，准备进行核酸的冲洗和恒温扩增反应。

如图6，核酸检测模块4包括试纸条上盖23和试纸条下盖24，试纸条25置于试纸条上盖23和试纸条下盖24中，其位置固定，用于检测扩增产物中的核酸。试纸条上盖23设有圆柱型槽26，圆柱型槽26的底面设有加样孔32，槽壁上设有第二旋转卡槽27；核酸扩增模块3外壁的下部28设有第二旋转卡扣29，当核酸扩增模块3相对于核酸检测模块4旋转时，第二旋转卡扣29从第二旋转卡槽27的一端移动到另一端。第二旋转卡扣29和第二旋转卡槽27数量都为2个以上。2个第二旋转卡扣29对称分布在核酸扩增模块外壁下端28，2个第二旋转卡槽27对称分布在圆柱型槽26的槽壁上。第二旋转卡槽27为槽壁上设置的长条形横向镂空槽，当核酸扩增模块外壁的下部28套入圆柱型槽26时，凸起第二旋转卡扣29正好位于镂空的第二旋转卡槽27内。第二旋转卡槽27的左端和右端都分别设有凸起的限位块。在第一次旋转过程中，第二旋转卡扣29和第二旋转卡槽27的位置始终保持不变，第二旋转卡扣29位于第二旋转卡槽27的最左端，并被左端的限位块30阻挡固定；完成核酸扩增反应后，开始第二次旋转，第二旋转卡扣29需克服左端限位块30的阻挡，沿第二旋转卡槽27向右滑动，直到第二旋转卡扣29克服右端限位块31进入最右端，并被限位块31阻挡固定，此时核酸吸附膜9和反应腔15共同转移到了检测试剂条25的加样孔32上方。

优选的，所述试剂条25上设有加样区、标记区域、检测区域、吸水区域，检测区域含有检测线或者控制线。在本实施例中，所述标记区域包被有抗FAM抗体标记胶体金，检测线处包被有链亲和素，控制线处包被有羊抗鼠抗体(羊抗鼠IgG的抗体)，其核酸检测的原理为：扩增引物中含有生物素修饰，探针中5’端修饰FAM荧光基团，经该引物探针扩增后，扩增产物5’端便携带有FAM荧光基团，3’端携带生物素基团，经横向流动试纸条可顺利检测到目标序列。

优选的，如图6，试纸条下盖24设有加热孔33，加热孔33位于反应腔15下方，用于为核酸扩增反应提供热源。核酸恒温扩增反应的热源，可以采用设置加热孔33，该加热孔33与恒温加热设备相配套，可安放于任何恒温热源的圆形金属凸起上，恒温加热设备通过加热孔33，为反应腔提供热源，启动并维持恒温扩增反应。当然，核酸恒温扩增反应的热源也可以直接设置在核酸检测装置1内部，这样就无需另外提供恒温加热设备。

如图7，反应腔15为圆柱腔体，上下贯通，没有上底面也没有下底面。没有上底面是便于从上方的核酸吸附膜9中直接将样品冲洗至反应腔15内；没有下底面是为了方便将反应腔15内的扩增反应产物移动至加样孔32上，此时反应腔15内的液体由于没有底板支撑可顺利滴入核酸检测试剂条25上。反应腔15的下端151外围设有垫圈152，当反应腔15在圆柱型槽26的底面上旋转滑动时，反应腔15内的液体在垫圈152保护下不会漏出至反应腔15外；当反应腔15旋转至加样孔32上方时，扩增产物由加样孔32滴入试纸条进行核酸检测。

反应腔15没有下底面，但是反应腔15置于试纸条下盖24上，并且垫圈152能使反应腔15内的液体不会从反应腔侧壁下端151和试纸条下盖24表面的缝隙中漏出，并且在完成扩增反应进行第二次旋转时，反应腔15将会在试纸条下盖24表面滑动，有了垫圈152的保护，即使滑动也不会使反应液漏出至反应腔15外。

如图8，反应腔下端151外围设有垫圈槽153，用于固定垫圈152的位置。

如图7，反应腔15的内壁上设有一层引流槽154；引流槽154由内壁上设置的多根梯形柱155等距离排列构成；相邻两根梯形柱155之间构成一条引流渠156。由于用于核酸扩增的样品非常微量，如何保证样品全部导流至反应腔15是保证核酸检测灵敏度的非常关键的一步。通过在反应腔15内壁四周全部设置引流槽154，能最大程度地将待测样品引流至反应腔15内，避免遗漏。优选的，梯形柱155由反应腔15上端直达下端，可以把样品从反应腔15上端一直引流至下端，这主要是因为反应腔15下端摆放有核酸扩增反应的固定化反应膜或干燥试剂，只有把样品从反应腔15上端一直引流至下端，才能保证样品充分与固定化反应膜或干燥试剂接触，从而提高扩增反应效率。

优选的，如图9，梯形柱155的上端设有向上收窄的梯台157；引流渠156的宽度为0.1～1.0mm。梯形柱155的上端向上收窄的梯台157可以与上方的核酸吸附膜9接触，从而帮助吸收来自上方的样品进入引流渠156，充分引流。本实施例中，向上收窄的梯台157高0.2mm。每根梯形柱155之间形成的引流渠156宽度一致，引流渠156宽度越窄，引流效果越好，但是引流渠156过窄会使制造过程难度升级，因此需选择合适的引流渠宽度。

优选的，梯形柱155的数量为13根，引流渠156的数量为13条，沿着反应腔15内壁均匀排布，引流渠的宽度为0.5mm，梯形柱155底宽0.9mm，由反应腔15内壁向外凸出距离为1.25mm，高3.7mm。引流渠156宽度的设置和引流渠156的数量(引流渠的数量决定了梯形柱的数量和排布，从而决定了梯形柱底宽)，决定了能否最大程度地提高引流效果。本实施例中反应腔15的圆柱体横截面直径为6mm，经大量研究证明，当引流渠156的宽度为0.5mm，梯形柱155底宽0.9mm，由反应腔15内壁向外凸出距离为1.25mm时，能达到更好的引流效果。

本实施例提供的核酸检测装置1，可以通过两次旋转的方式完成核酸的扩增和检测，核酸提取模块2先通过核酸吸附膜9吸附核酸，第一次旋转使吸附有核酸的核酸吸附膜9转移到扩增反应腔15上方，并用洗脱液以自由落体方式通过最短距离洗脱核酸吸附膜9上的核酸至反应腔内，进行恒温扩增；第二次旋转将反应腔15连同扩增产物一起转移到试纸条25上，扩增产物自由落体方式滴入试纸条进行检测，使用时更加方便灵活而且不会出错。因此通过设计两次旋转的方式，确保每次的加样或加试剂都能以自由落体方式到达目标区域，且结构设计紧凑小巧，无需额外的引流设施，就能提升效率，提高检测灵敏度。

第一次旋转是通过一只手固定住核酸检测装置1，另一只手握在核酸检测装置1的上端(如核酸提取模块2的外壁)进行旋转，是核酸提取模块2相对于核酸扩增模块3的旋转。第二次旋转是通过一只手固定住核酸检测装置1，另一只手握在核酸检测装置1的中部(如核酸扩增模块3的外壁)进行旋转，是核酸扩增模块相对于核酸检测模块的旋转。由于旋转过一次后是无法继续旋转的，因此两次旋转不会搞错顺序，不会导致操作失误。

第一次旋转使核酸吸附膜9具有第一位置和第二位置，第一位置为核酸吸附膜9位于滤纸储存槽16上方，第二位置为核酸吸附膜9位于反应腔15上方；当第一旋转卡扣17位于第一旋转卡槽18的一端时，核酸吸附膜9位于第一位置，当第一旋转卡扣17移动到第一旋转卡槽18的另一端时，核酸吸附膜9位于第二位置。核酸吸附膜9处于第一位置时，核酸检测装置1位于初始位置，可以开始加样；完成一次旋转后，核酸吸附膜9处于第二位置，此时进样通道、贯通口和反应腔呈一条直线竖直分布，可以开始加洗脱液并开始核酸恒温扩增反应。

可以理解的是，核酸吸附膜9的第一位置和第二位置是相对于核酸扩增模块3而言的，当进行第二次旋转时，核酸吸附膜9和核酸扩增模块3一起移动，因此核酸吸附膜9相对于核酸扩增模块3的位置没有变化；也就是说，当核酸扩增模块3相对于核酸检测模块4旋转时，核酸提取模块2随着核酸扩增模块3一起旋转，且核酸吸附膜9一直位于反应腔15上方。但相对于核酸检测模块4来说，核酸吸附膜9还具有第三位置，因为第二次旋转后，核酸吸附膜9和反应腔15共同转移到了检测试剂条25的加样孔32上方。

第二次旋转使反应腔15具有第一位置和第二位置，第一位置为反应腔15位于加热孔33上方，第二位置为反应腔15位于加样孔32上方；当第二旋转卡扣29位于第二旋转卡槽27的一端时，反应腔15位于第一位置，当第二旋转卡扣29移动到第二旋转卡槽27的另一端时，反应腔15位于第二位置。

从核酸检测装置1位于初始位置时开始，一直到完成第一次旋转后，反应腔15一直处于第一位置没有改变，因为第一次旋转只是核酸提取模块2的旋转，核酸扩增模块3未曾移动。当进行第二次旋转时，核酸提取模块2和核酸扩增模块3一起旋转，使反应腔15从加热孔33上方转到了加样孔32上方，从而进行加样检测。

如图9，当反应腔15内预选摆放的是核酸扩增反应膜，所述核酸扩增反应膜包括第一反应膜35和第二反应膜36，因为扩增反应试剂中的重组酶试剂和PEG缓冲液试剂在扩增反应前必须分开放置，否则在扩增反应中重组酶容易被PEG包裹，从而影响扩增反应效率，因此需要设置第一反应膜35和第二反应膜36两层固定化试剂反应膜。第一反应膜35和第二反应膜36的摆放方式有三种：1、第一反应膜35平铺在反应腔15下端，第二反应膜36与第一反应膜35水平摆放；2、第二反应膜36竖直摆放在第一反应膜35上方；3、第二反应膜36与第一反应膜35竖直摆放。本实施例中优选采用第2种，第一反应膜35平铺在反应腔15下端，第二反应膜36位于反应腔15的圆柱体中心位置，竖直摆放在第一反应膜35上方。优选采用第2种摆放方式是因为：实验证明，两层反应膜的摆放位置也会影响样品的引流效果，当第二反应膜36竖直摆放在第一反应膜35上方，且位于中间位置时，能够帮助提高引流效果，从而提高扩增反应效率，提高核酸检测灵敏度。

当然，也可以采用反应腔15内固定核酸扩增反应干燥试剂，分别为第一干燥试剂和第二干燥试剂；第一干燥试剂和第二干燥试剂需要由反应腔底面设有的隔条37隔开(图10)。第一干燥试剂为核酸扩增反应所需的重组酶试剂；第二干燥试剂为核酸扩增反应所需的PEG缓冲液试剂；先分别装在隔条37的两侧，烘干或冻干成干燥试剂；检测时，通过加入洗脱剂使两种试剂复溶后混合开始核酸扩增反应，因此隔条37也不能过高，过高会导致复溶后难以混合，本实施例中，隔条37高度为2mm。

实施例2进样通道的高度对检测结果的影响

本实施例采用实施例1提供的核酸检测装置，其中核酸检测装置中进样通道的高度分别选用，考察不同进样通道高度对检测结果的影响。待测目标核酸为猫疱疹病毒FHV-R，待测样本为2copies/uL的咽拭子样本，扩增条件为42℃，12min，检测结果见表9。

表9、进样通道高度对检测结果的影响

序号	进样通道高度(mm)	检出次数/检测次数
			1	11	17/20
2	15	19/20
			3	19	20/20
4	23	20/20
			5	27	20/20

由表9可以看出，不同进样通道高度会直接影响到样品中的核酸检测结果，其原因可能是因为不同进样通道高度会影响到样品被核酸吸附膜吸附的效果，样品从进样口进入，经一定高度的进样通道加速后，能以更大的力冲击核酸吸附膜，从而促进核酸吸附膜更充分吸附样品中的核酸，提高核酸检测灵敏度，因此优选采用高度为19mm的进样通道。

实施例3不同引流渠宽度和数量对核酸检测灵敏度的影响

本实施例采用实施例1提供的核酸检测装置，并结合核酸检测试剂进行核酸检测，其中构成引流槽的引流渠的宽度和数量分别如表2所示，检测不同设置情况下的核酸检测灵敏度，待测目标核酸为猫疱疹病毒FHV-R，待测样本为2copies/uL的咽拭子样本，扩增条件为42℃，12min，检测结果见表2。

表2、不同引流渠宽度和数量对核酸检测灵敏度的影响

由表2可以看出，随着引流渠宽度的缩小，核酸检测灵敏度显著提高，担当引流渠宽度缩小至0.3mm以后，灵敏度提高幅度明显变缓，可见通过进一步缩小引流渠宽度来提高灵敏度的效果已经非常有限，同时由于引流渠宽度越小，制作过程难度明显增大，成本提高，因此优选引流渠宽度为0.3-0.7mm，最优选为0.5mm。

同时，引流渠的数量对核酸检测灵敏度也有一定的影响，在引流渠宽度不小于0.5mm时，增加引流渠数量能进一步提升核酸检测灵敏度，但当引流渠宽度小于0.5mm以后，增加引流渠数量对于提升核酸检测灵敏度的效果并不明显，因此从制造难易程度和成本考虑，优选采用引流渠宽度为0.5mm，引流渠数量为13根。

实施例4第一反应膜和第二反应膜的摆放方式对检测结果的影响

本实施例采用实施例1提供的核酸检测装置，其中的核酸扩增反应试剂采用预先摆放第一反应膜和第二反应膜的方式，第一反应膜和第二反应膜的摆放方式有3种，分别为：1、第二反应膜与第一反应膜水平摆放；2、第二反应膜竖直摆放在第一反应膜上方；3、第一反应膜与第二反应膜竖直摆放。检测反应膜的不同摆放方式下的核酸检测灵敏度，待测目标核酸为猫疱疹病毒FHV-R，待测样本为2copies/uL的咽拭子样本，扩增条件为42℃，12min，检测结果见表3。

表3、反应膜的不同摆放方式对核酸检测灵敏度的影响

序号	摆放方式	检出次数/检测次数
			1	第一反应膜与第二反应膜水平摆放	17/20
2	第一反应膜水平摆放，第二反应膜竖直摆放在第一反应膜上方	19/20
			3	第一反应膜与第二反应膜竖直摆放	16/20

由表3可以看出，采用第2种摆放方式，第一反应膜水平摆放，第二反应膜竖直摆放在第一反应膜上方的摆放方式，可以明显提升核酸检测灵敏度，其原因可能是第二反应膜也能起到一定的引流效果，同时还能提高第一反应膜和第二反应膜中试剂的混合效果，因此优选采用第二反应膜竖直摆放在第一反应膜上方的摆放方式。

本实施例提供的核酸检测系统可用于现场检测，小诊所和宠物店等场所的检测，可用于病原体的核酸检测；可用于宠物病原体(如猫疱疹病毒)、大牲畜病原体、植物病原体或食品病原体的核酸检测。

本实用新型未尽事宜为公知技术。虽然本实用新型披露如上，但本实用新型并非限定于此。任何本领域技术人员，在不脱离本实用新型的精神和范围内，均可作各种更动与修改，因此本实用新型的保护范围应当以权利要求所限定的范围为准。

Claims (10)

1.一种检测装置，其特征在于，包括样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块；

所述样品提取模块具有第一位置、第二位置和第三位置，样品反应模块具有第一位置和第二位置；

样品提取模块和样品反应模块位于第一位置时，样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块都不连通；

样品提取模块位于第二位置时，样品提取模块和样品反应模块连通，与样品检测模块不连通，此时样品反应模块依然位于第一位置；

样品提取模块位于第三位置时，样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块都连通，此时样品反应模块位于第二位置。

2.如权利要求1所述的检测装置，其特征在于，所述样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块由上至下依次设置，所述样品提取模块用于吸附提纯样品；样品反应模块用于提供反应试剂，与样品提取模块提纯的样品进行反应获得反应产物；样品反应模块用于检测反应产物中的目标待测物。

3.如权利要求2所述的检测装置，其特征在于，所述样品提取模块和样品反应模块通过旋转实现不同位置的转变，包括两次旋转；第一次旋转为样品提取模块独自旋转，样品反应模块和样品检测模块保持静止，完成第一次旋转后，样品提取模块和样品反应模块连通；第二次旋转为样品提取模块和样品反应模块共同旋转，样品检测模块保持静止，完成第二次旋转后，样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块都连通。

4.如权利要求3所述的检测装置，其特征在于，所述目标待测物为核酸；样品提取模块用于吸附提纯样品中的核酸；样品反应模块用于提供核酸扩增试剂，进行核酸扩增反应。

5.如权利要求4所述的检测装置，其特征在于，所述样品提取模块设有进样口，进样口下面连接进样通道，进样通道底部固定有核酸吸附膜，所述核酸吸附膜用于吸附样本中的核酸。

6.如权利要求5所述的检测装置，其特征在于，所述样品反应模块设有反应腔和滤纸储存槽；滤纸储存槽内装有滤纸，用于吸附多余样品；反应腔内装有核酸扩增反应膜或固定有核酸扩增反应干燥试剂；所述样品检测模块设有加样孔，反应产物从加样孔进入后开始检测。

7.如权利要求6所述的检测装置，其特征在于，当样品提取模块和样品反应模块连通时，样品提取模块的进样口与样品反应模块的反应腔竖直连通；当样品提取模块、样品反应模块和样品检测模块都连通时，样品提取模块的进样口、样品反应模块的反应腔，以及样品检测模块的加样孔都竖直连通。

8.如权利要求7所述的检测装置，其特征在于，所述样品提取模块的外壁设有第一旋转卡扣，样品反应模块的侧壁设有镂空的第一旋转卡槽，当第一次旋转时，第一旋转卡扣从第一旋转卡槽的一端移动到另一端，第一旋转卡扣和第一旋转卡槽数量都为1个以上。

9.如权利要求8所述的检测装置，其特征在于，所述样品检测模块侧壁设有镂空的第二旋转卡槽；样品反应模块的外壁设有第二旋转卡扣，当第二次旋转时，第二旋转卡扣从第二旋转卡槽的一端移动到另一端，第二旋转卡扣和第二旋转卡槽数量都为1个以上。

10.如权利要求9所述的检测装置，其特征在于，所述样品检测模块底部设有加热孔，所述加热孔用于为样品反应模块进行核酸扩增反应提供热源。