TW202219267A - 核酸檢測盒及核酸檢測設備 - Google Patents

Abstract

一種核酸檢測盒，包括盒體、檢測芯片、電泳盒及連接器，檢測芯片設於盒體內，檢測芯片包括第一蓋板、間隔層及第二蓋板，第一蓋板、間隔層及第二蓋板圍設形成通道，通道用於承載檢測液以使檢測液在通道內進行核酸擴增反應從而得到核酸擴增產物；電泳盒設置於盒體內且與通道連通，電泳盒用於對核酸擴增產物進行電泳檢測；連接器分別與檢測芯片及電泳盒電性連接。本發明提供的核酸檢測盒將核酸擴增反應和電泳檢測進行集成，檢測操作簡便，效率高，檢測成本低，檢測靈活性強。本發明還提供了一種核酸檢測設備。

Description

核酸檢測盒及核酸檢測設備

本發明涉及一種核酸檢測盒及核酸檢測設備。

目前針對分子診斷、形態學、免疫學等的檢測大多是在專業實驗室中進行，傳統的檢測過程一般包括以下步驟：先在大中型檢測設備執行核酸擴增；之後將擴增的核酸人工轉移至電泳檢測設備進行電泳檢測；最後再將電泳檢測結果人工轉移至專用螢光分析儀上進行結果分析。整個檢測過程所需設備複雜、體積大，檢測效率低，靈活性差，成本高，操作複雜，對操作人員的專業要求較高，需要由熟練的技術人員來操作，不能實現家庭可攜式檢測。

有鑑於此，為克服上述缺陷的至少之一，有必要提供一種核酸檢測盒。

另，本申請還提供了一種核酸檢測設備。

本發明提供了一種核酸檢測盒，該核酸檢測盒包括盒體、檢測芯片、電泳盒以及連接器，該檢測芯片設置於該盒體內，該檢測芯片包括第一蓋板、間隔層以及第二蓋板，該間隔層相對的兩表面分別與該第一蓋板和該第二蓋板鄰接，該第一蓋板、該間隔層以及該第二蓋板圍設形成通道，該通道用於承載檢測液以使該檢測液在該通道內進行核酸擴增反應從而得到核酸擴增產物；該電泳盒設置於該盒體內且與該通道連通，該電泳盒用於對該核酸擴增產物進行電泳檢測；該連接器分別與該檢測芯片以及該電泳盒電性連接。

本申請實施方式中，該檢測芯片還包括設置於該第一蓋板靠近該第二蓋板一側的驅動迴路、設置於該第二蓋板靠近該第一蓋板一側的導電層、設置於該驅動迴路靠近該第二蓋板一側的第一介電層以及設置於該導電層靠近該第一蓋板一側的第二介電層，該驅動迴路和該導電層均與該連接器電性連接，該第一介電層與該第二介電層之間形成該通道。

本申請實施方式中，該驅動迴路包括多個呈陣列排布的驅動電極和與所有驅動電極電性連接的控制電極，該控制電極與該連接器電性連接，該連接器用於控制該驅動電極與該導電層之間通電或斷電，以使該檢測液在相鄰兩個該驅動電極之間移動。

本申請實施方式中，該第一介電層和該第二介電層均為絕緣疏水層。

本申請實施方式中，該檢測芯片還包括設置於該第一蓋板和/或該第二蓋板遠離該通道一側的加熱元件，該加熱元件與該連接器電性連接。

本申請實施方式中，該加熱元件包括疊設的加熱層和加熱線路板，該加熱線路板與該連接器電性連接。

本申請實施方式中，該加熱線路板檢測芯片還包括第一線路板以及與該第一線路板電性連接的第二線路板，該第一線路板設置於該第一蓋板遠離該通道的一側，該第二線路板設置於該第二蓋板遠離該通道的一側，該第一線路板用於插入該連接器且與該連接器電性連接。本申請實施方式中，該第一線路板與該第二線路板為一體式結構。

本申請實施方式中，該驅動迴路包括加樣區、試劑存儲區、多個核酸擴增區以及出液區，該出液區與該電泳盒連通。

本申請實施方式中，該核酸擴增區的數量至少為兩個。

本申請實施方式中，該試劑存儲區內設置有螢光試劑。

本申請實施方式中，該檢測芯片還包括試劑槽，該試劑槽與該試劑存儲區連通。

本申請實施方式中，該檢測芯片還包括芯片加樣槽，該芯片加樣槽與該加樣區連通。

本申請實施方式中，該電泳盒包括電泳槽、分別設置於該電泳槽兩端的兩電泳電極、設置於該電泳槽內部的凝膠介質、設置於該凝膠介質一端的注液槽以及毛細管，每一電泳電極均與該連接器電性連接，該毛細管一端伸入該注液槽內，另一端與該檢測芯片連通。所述電泳盒還包括電泳線路板，每一所述電泳電極均與所述電泳線路板電性連接，所述電泳線路板與所述連接器電性連接。

本申請實施方式中，該電泳槽內設置有多個卡位，該凝膠介質卡在多個該卡位之間。

本申請實施方式中，該電泳槽位於該第一蓋板遠離該第二蓋板的一側，且該電泳槽的開口朝向該第一蓋板，該毛細管貫穿該第一蓋板，以使該電泳盒與該通道連通。

本申請實施方式中，該毛細管包括靠近該通道設置的進液端，該進液端包括一平面或至少一斜面，該平面平行該通道延伸方向，該斜面與該毛細管的中心軸之間呈一夾角設置。

本申請實施方式中，該夾角為45°-60°。

本申請實施方式中，該電泳槽包括透明底板以及與該透明底板連接的多個側壁，該側壁遠離該透明底板的一端面與該第一蓋板連接。

本申請實施方式中，該凝膠介質為洋菜膠、瓊脂糖凝膠和聚丙烯醯胺凝膠中的任一種。

本申請實施方式中，該電泳盒包括電泳槽、設置於該電泳槽兩端的電泳電極、設置於該電泳槽內部的凝膠介質、設置於該凝膠介質一端的注液槽以及毛細管，該電泳電極一端伸入該電泳槽，另一端與該加熱線路板電性連接，該毛細管一端伸入該注液槽內，另一端與該檢測芯片連通。

本申請實施方式中，該盒體包括第一殼體、第二殼體、設置於該第一殼體上的加樣口以及設置於該第二殼體上的檢測窗，該加樣口對應該檢測芯片設置，該檢測窗對應該電泳盒設置，該第一殼體與該第二殼體共同圍設形成一容納腔，該檢測盒和該電泳盒設置於該容納腔內。

本申請實施方式中，該盒體還包括安裝支架，該安裝支架包括架體和支架蓋板，該架體包括檢測芯片安裝區和電泳盒安裝區，該檢測芯片安裝區用於安裝該檢測芯片，該電泳盒安裝區用於安裝電泳盒。

本申請實施方式中，該蓋板對應該檢測芯片設置有視窗，該檢測芯片由該視窗露出。

本發明還提供一種核酸檢測設備，包括主機和檢測盒安裝槽，該檢測盒安裝槽設置於該主機上，該檢測盒安裝槽用於可拆卸安裝核酸檢測盒，該核酸檢測盒為如上所述的核酸檢測盒。

本申請實施方式中，該核酸檢測設備還包括設置於該主機上的主機加熱槽、主機加樣槽以及圖像採集裝置，該主機加熱槽用於容置檢測液並為該檢測液進行加熱；該主機加樣槽設置於該主機上，該主機加樣槽位於該檢測盒安裝槽上且與該檢測盒安裝槽連通，該主機加樣槽用於向該檢測盒安裝槽內的該核酸檢測盒加入該檢測液；該圖像採集裝置設置於該檢測盒安裝槽遠離該主機加樣槽的一側，該圖像採集裝置用於經由該檢測窗採集該電泳盒的圖像。

本申請實施方式中，該檢測盒安裝槽靠近該主機加樣槽的一端的高度高於該檢測盒安裝槽遠離該主機加樣槽的一端，以使該核酸檢測盒傾斜設置。

本申請實施方式中，該核酸檢測設備還包括顯示幕，該顯示幕設置於該主機上且用於顯示核酸檢測結果。

本申請實施方式中，該核酸檢測設備還包括攝像頭，該攝像頭設置於該主機上。

相較於習知技術，本發明提供的核酸檢測盒將核酸擴增反應和電泳檢測集成在一起，整體結構簡單，檢測操作簡便，操作過程對專業要求低，檢測效率高，極大降低了檢測成本；同時，檢測過程靈活性強，無需在固定的實驗室中進行，核酸檢測盒便攜，可以實現社區檢測或家庭檢測。

下面將結合本發明實施例中的附圖，對本發明實施例中的技術方案進行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實施例僅僅是本發明一部分實施例，而不是全部的實施例。

需要說明的是，當元件被稱為“固定於”另一個元件，它可以直接在另一個元件上或者也可以存在居中的元件。當一個元件被認為是“連接”另一個元件，它可以是直接連接到另一個元件或者可能同時存在居中元件。當一個元件被認為是“設置於”另一個元件，它可以是直接設置在另一個元件上或者可能同時存在居中元件。本文所使用的術語“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及類似的表述只是為了說明的目的。

以下所描述的系統實施方式僅僅是示意性的，所述模組或電路的劃分，僅僅為一種邏輯功能劃分，實際實現時可以有另外的劃分方式。此外，顯然“包括”一詞不排除其他單元或步驟，單數不排除複數。系統請求項中陳述的多個單元或裝置也可以由同一個單元或裝置藉由軟體或者硬體來實現。第一，第二等詞語用來表示名稱，而並不表示任何特定的順序。

除非另有定義，本文所使用的所有的技術和科學術語與屬於本發明的技術領域的技術人員通常理解的含義相同。本文中在本發明的說明書中所使用的術語只是為了描述具體的實施例的目的，不是旨在於限制本發明。本文所使用的術語“及／或”包括一個或多個相關的所列項目的任意的和所有的組合。

請參閱圖1、圖3、圖5和圖6所示，為本發明實施例提供的一種核酸檢測盒100，該核酸檢測盒100包括一盒體1、檢測芯片2、電泳盒3以及連接器4。該檢測芯片2設置於該盒體1內，該檢測芯片2包括第一蓋板21、間隔層22以及第二蓋板23，該間隔層22相對的兩表面分別與該第一蓋板21和該第二蓋板23鄰接，該第一蓋板21、該間隔層22以及該第二蓋板23圍設形成通道5，該通道5用於承載檢測液a。該電泳盒3設置於該盒體1內且與該通道5連通。該連接器4分別與該檢測芯片2以及該電泳盒3電性連接。該核酸檢測盒100用於進行核酸擴增反應和電泳檢測，將含有核酸樣本的檢測液a加入該檢測芯片2的通道5內，需要說明的是，檢測液a在通道5內是以液珠的形式存在的，該檢測液a在該通道5內進行核酸擴增反應得到核酸擴增產物b，該核酸擴增產物b由該檢測芯片2直接進入該電泳盒3內進行電泳檢測，最後藉由與該核酸檢測盒100配合的圖像採集裝置拍攝電泳盒3的圖像，其中該圖像為電泳檢測的螢光照片。本發明藉由將檢測芯片2與電泳盒3集成在一個盒體1內，整體結構簡單，不需要複雜的大型設備，成本低，檢測液a完成核酸擴增後可以直接進入電泳盒3進行電泳檢測，簡化了不同檢測環節的樣品轉移配合銜接過程，提高了檢測效率。

請參閱圖1至圖3，該盒體1包括第一殼體11、第二殼體12、設置於該第二殼體12的加樣口13以及設置於該第一殼體11上的檢測窗14。該第一殼體11與該第二殼體12共同圍設形成一容納腔（圖未示），該檢測芯片2、該電泳盒3和該連接器4均容置於該容納腔內。該加樣口13對應該檢測芯片2設置，用於向該檢測芯片2內加入含有核酸樣本的檢測液a。該檢測窗14對應該電泳盒3設置，圖像採集裝置能夠藉由該檢測窗14採集該電泳盒3的圖像。

請參閱圖3，本實施方式中，該第一殼體11和該第二殼體12藉由卡合的方式連接，另外，兩殼體卡合後還可以在四周藉由螺絲進行緊固，增加該第一殼體11與該第二殼體12的連接牢固性。

請參閱圖1至圖3，本實施方式中，該盒體1的側壁還設置有一開口17，該開口17用於安裝該連接器4，該連接器4整體位於該容納腔內並由該開口17露出該盒體1，從而方便該連接器4與外界控制板電性連接。

請參閱圖2，本實施方式中，該盒體1還包括設置於該第一殼體11上的卡槽15，結合圖15所示，該卡槽15能夠使該盒體1與核酸檢測設備300中檢測盒安裝槽20內的固定結構（圖未示）卡合連接，進而將該核酸檢測盒100固定在核酸檢測設備300內。

請參閱圖1，本實施方式中，該第二殼體12遠離該容納腔的一側還設有一指示標識18（例如箭頭），結合參閱圖15，該指示標識18用於指示該核酸檢測盒100插入核酸檢測設備300的插入方向，避免插錯。

請參閱圖3，本實施方式中，該盒體1內設置有若干支撐結構16，由於檢測芯片2、電泳盒3以及連接器4在結構設計上存在厚度差異，因此在安裝進盒體1內時需要設計高度不一的若干支撐結構16用於支撐檢測芯片2、電泳盒3以及連接器4，提高檢測芯片2、電泳盒3以及連接器4之間的連接穩定性。

本實施方式中，該盒體1為塑膠材質，其中支撐結構16與第一殼體11和第二殼體12為一體成型結構。

請參閱圖13與圖14，在其它實施方式中，還提供了另一核酸檢測盒200，在該核酸檢測盒200內，為了提高檢測芯片2、電泳盒3以及連接器4之間的連接穩定性，該盒體1內還設置有安裝支架19，檢測芯片2、電泳盒3以及連接器4安裝固定在該安裝支架19上。

該實施方式中，該安裝支架19包括架體191以及支架蓋板192。該架體191包括檢測芯片安裝區193以及電泳盒安裝區194，檢測芯片2安裝固定在該檢測芯片安裝區193，電泳盒3安裝在電泳盒安裝區194。

該支架蓋板192對應該檢測芯片2設置有一視窗195，該檢測芯片2由該視窗195露出，便於該檢測芯片2與連接器電性連接，具體地，本實施方式中，該連接器可以設置於該檢測芯片2的上方。

該實施方式中，該支架蓋板192與該架體191藉由雙面膠進行黏接固定。

請參閱圖6，該檢測芯片2還包括設置於該第一蓋板21靠近該第二蓋板23一側的驅動迴路24、設置於該驅動迴路24靠近該第二蓋板23一側的第一介電層26、設置於該第二蓋板23靠近該第一蓋板21一側的導電層25以及設置於該導電層25靠近該第一蓋板21一側的第二介電層27，該驅動迴路24和該導電層25均與該連接器4電性連接，藉由為該驅動迴路24和該導電層25通電或斷電可以實現該檢測液a在該通道5內按照規定的路徑移動。

本實施方式中，如圖6所示，該驅動迴路24包括多個呈陣列排布的驅動電極241以及與所有驅動電極241電性連接的控制電極242，該控制電極242與該連接器4電性連接。具體地，該驅動迴路24為薄膜電晶體（Thin Film Transistor, TFT）驅動迴路，又由於檢測液a具有導電性，結合介電潤濕原理（Electrowetting-On-Dielectric, EWOD），能夠實現檢測液a在通道5內按規定路徑進行移動。利用TFT原理，能夠選擇性開啟或關閉某個驅動電極241與導電層25之間的電路，從而改變該驅動電極241與導電層25之間的電壓來改變該檢測液a與第一介電層26和第二介電層27之間的潤濕特性，進而控制該檢測液a在通道5內按預定的路徑移動。如圖6所示，檢測液a在電極I、電極H和電極G上移動，當檢測液a在電極H上時，對電極G和導電層25之間施加電壓，給予電極G電壓Vd，同時斷開電極H和導電層25之間的電壓，此時檢測液a與第一介電層26和第二介電層27之間的潤濕特性發生改變，以使電極H與檢測液a之間的液-固接觸角變大，電極G與檢測液a之間的液-固接觸角變小，從而促使檢測液a從電極H往電極G移動。

本實施方式中，該第一介電層26和該第二介電層27均為絕緣疏水層，具體可以是聚四氟乙烯塗層，一方面可以起到絕緣疏水的作用，另一方面還能夠使檢測液a在規定路徑內移動的更順暢，避免移動過程中液珠破裂。

本實施方式中，結合參閱圖7，該驅動迴路24設置於該第一蓋板21靠近該通道5的一側。具體可以採用金屬刻蝕的方法或電鍍的方法形成該驅動迴路24。

本實施方式中，該控制電極242集成在該第一蓋板21的同一邊緣，藉由將該第一蓋板21設置該控制電極242的一邊插入該連接器4內實現該檢測芯片2與該連接器4的電性連接。

請參閱圖7，該驅動迴路24根據不同的用途可以分為多個區域，分別是加樣區A，試劑存儲區B、多個核酸擴增區C以及出液區D。該檢測芯片2對應該加樣區A還設有一芯片加樣槽6，該芯片加樣槽6與該加樣區A連通，同時該芯片加樣槽6與該第二蓋板23上的加樣口13對應，藉由從該加樣口13向該加樣區A加入檢測液a。該試劑存儲區B用於存儲螢光試劑（例如螢光染料或螢光探針）。檢測液a在該核酸擴增區C進行核酸擴增反應，該核酸擴增區C包括可以包括多個區域，具體區域的數量可以根據實際的檢測需求而定。該出液區D與電泳盒3連通，核酸擴增產物b可經由該出液區D進入電泳盒3內進行電泳檢測。

請參閱圖9，檢測芯片2內檢測液a的具體移動路徑為：檢測液a進入加樣區A後，在驅動電極241的驅動下按照規定路徑移動至核酸擴增區C進行擴增反應；當擴增反應完成後擴增後的產物移動至試劑存儲區B與螢光試劑混合，從而得到結合了螢光試劑的核酸擴增產物b；混合均勻的核酸擴增產物b在驅動電極241的驅動下移動至出液區D，並藉由出液區D的出液口進入電泳盒3。

可以理解的是，為了混合更充分，核酸擴增產物b可以在驅動電極241的驅動下在核酸擴增區C來回移動，以使擴增產物與螢光試劑混合均勻。還可以理解的是，也可以單獨設置混合區，實現核酸擴增產物b中檢測液a與螢光試劑的充分混合。

本實施方式中，該核酸擴增區C的數量為兩個，兩個所述核酸擴增區C的加熱溫度不同，能夠實現檢測液a在不同溫度下的核酸擴增反應的不同階段。

請結合參閱圖13，在其它實施方式中，在核酸檢測盒200內，根據具體核酸擴增反應階段的不同，該核酸擴增區C的數量也可以是三個或更多個。

本實施方式中，該螢光試劑是在檢測芯片2組裝時預先塗覆在該試劑存儲區B內的，後續無需單獨添加螢光試劑。

請結合參閱圖13，在其它實施方式中，在核酸檢測盒200內，該螢光試劑也可以藉由後續加入與擴增產物實現混合。具體地，對應該試劑存儲區B在該檢測芯片2上設置一試劑槽7，可以在進行核酸檢測時向該試劑槽7內添加螢光試劑，此設計能夠根據實際需要選擇螢光試劑的種類，提高了核酸擴增反應的靈活性。

請參閱圖3、圖5與圖6，該檢測芯片2還包括設置於該第一蓋板21或該第二蓋板23遠離該通道5一側的加熱元件28，該加熱元件28對應該核酸擴增區C設置，用於為檢測液a加熱。該加熱元件28包括加熱層281以及與該加熱層281電性連接的加熱線路板282，該加熱線路板282與該連接器4電性連接，藉由該加熱線路板282為該加熱層281通電使該加熱層281為該通道5的特定區域加熱。

本實施方式中，該通道5需要加熱的區域可以是核酸擴增區C和試劑存儲區B。

本實施方式中，該加熱層281為碳納米管加熱層，由於碳納米管的優良導熱性能，可以使加熱更均勻，熱損失更低，加熱效率更高。當然，也可以採用其他加熱結構（例如金屬片、石墨片等）。

本實施方式中，該加熱元件28設置於該第二蓋板23遠離該通道5的一側。

本實施方式中，該加熱層281藉由導熱膠黏接在該第二蓋板23表面。

本實施方式中，該加熱線路板282上設置有線路（圖未示），該線路與核酸擴增區C和試劑存儲區B的佈局結構一致，通電後，該線路可以精准對相應核酸擴增區C和試劑存儲區B進行加熱，各個核酸擴增區C和試劑存儲區B的溫度易於控制。

本實施方式中，該加熱層281對應該核酸擴增區C設置有兩個區域，具體加熱溫度範圍分別為90℃-105℃和40℃-75℃。

另一實施方式中，該加熱層281對應該核酸擴增區C設置有三個區域，具體加熱溫度範圍分別為90℃-105℃、68℃-75℃和40℃-65℃。

本實施方式中，結合參閱圖4與圖5，該加熱線路板282包括第一線路板（圖未示）、第二線路板（圖未示）以及連接第一線路板和第二線路板的連接部（圖未示），第一線路板位於該第一蓋板21的下方，第二線路板位於該第二蓋板23的上方，該第一線路板和該第二線路板電性連接，該第一線路板插入連接器4的插槽41內實現該加熱線路板282與該連接器4的電性連接。藉由在兩部分線路板上對應需要加熱的區域分佈設置熱電阻，可以由通道5的兩側對需要加熱的區域進行加熱。能提升需要加熱區域溫度的均一性。

本實施方式中，該第一線路板、第二線路板以及連接部為一體式結構。

本實施方式中，在組裝好該檢測芯片2後會在通道5內注入矽油d，檢測液a會在矽油d內按規定路徑移動。

請參閱圖5與圖6，本實施方式中，該第一蓋板21和該第二蓋板23均為玻璃板，該間隔層22為雙面膠框，藉由雙面膠框黏貼在第一蓋板21和第二蓋板23的邊緣，從而共同組成一密封的通道5。其中，可以根據實際需求藉由設計不同厚度的間隔層22來調整該通道5的容量。

請參閱圖3至圖5以及圖8，該電泳盒3包括電泳槽31、設置於電泳槽31兩端的電泳電極32、設置於電泳槽31內部的凝膠介質33、設置在凝膠介質33一端的注液槽34以及毛細管35。該電泳電極32與該連接器4電性連接，該毛細管35一端伸入該注液槽34內，另一端與該檢測芯片2的通道5連通，核酸擴增產物b將在出液區D經由該毛細管35進入該凝膠介質33的注液槽34內，從而進行電泳檢測。

請參閱圖3、圖5與圖8，本實施方式中，該電泳槽31位於該第一蓋板21遠離該第二蓋板23的一側，且該電泳槽31的開口朝向該第一蓋板21的一側，且該電泳槽31的開口朝向該第一蓋板21。該電泳槽31包括透明底板311以及與該透明底板311連接的多個側壁312，該側壁312遠離該透明底板311的一端與第一蓋板21的下表面接觸，也就是該電泳槽31利用該第一蓋板21作為電泳槽31的蓋板實現該電泳盒3的密封。上述巧妙的設計能夠使檢測芯片2與電泳盒3更好地連通，有利於檢測液a由檢測芯片2內轉移至電泳盒3內；另外，此種結構設計能夠提高空間利用率，有利於降低整體核酸檢測盒100的體積。

本實施方式中，該側壁312與該第一蓋板21之間設置有密封膠圈（圖未示），以提高電泳盒3的密封性。

請參閱圖8，該電泳槽31還包括設置於該透明底板311上的多個卡位313，該凝膠介質33大致為一長方體結構，能夠卡在多個所述卡位313之間，該卡位313的設計能夠防止該凝膠介質33移動錯位，進而保證電泳檢測的準確性。

結合參閱圖3，本實施方式中，該透明底板311為透明玻璃板，可以觀察到電泳結果。

本實施方式中，該卡位元313的數量為四個，四個卡位元313分別位於長方體結構的凝膠介質33的四個角，從而將凝膠介質33固定住。

請再次參閱圖5，該電泳槽31還包括注液孔36，該注液孔36設置於該第一蓋板21對應該電泳盒3的位置，藉由該注液孔36可以向該電泳槽31內注入緩衝液（例如buffer）。

請參閱圖10至圖12，結合參閱圖5，該毛細管35的一端貫穿該第一蓋板21進入該通道5內，該毛細管35包括位於該通道5內的進液端351，利用毛細管效應能夠使通道5內的核酸擴增產物b進入電泳盒3的凝膠介質33內。如圖10所示，為了能夠使核酸擴增產物b順利進入電泳盒3內，該進液端351的端面需要與矽油d的液面平齊。或者，如圖11和圖12所示該進液端351設有至少一斜面352，也即該毛細管35對應該進液端351的側壁傾斜設置，此時該斜面352的最低點與該通道5的下表面之間存在一段差ΔH，矽油d的液面位於該斜面352上，也能夠使核酸擴增產物b順利進入毛細管35內。在毛細管35和檢測芯片2的組裝設計過程中，需要使毛細管35內充滿緩衝液，並且緩衝液要能夠與出液區D處的核酸擴增產物b的液珠表面接觸，形成連續的液流，利用毛細原理才能保證核酸擴增產物b順利進入毛細管35內。

本實施方式中，該斜面352與該毛細管35的中心軸c之間的夾角為45°-60°，經試驗驗證，在這個角度範圍內，核酸擴增產物b能夠順利進入毛細管35進而進入凝膠介質33內。

本實施方式中，如圖11所示，該毛細管35的進液端351一側做了一個傾斜角度為45°-60°的斜面352，藉由斜面352的設計，利用毛細管原理，可以使核酸擴增產物b順利進入毛細管35內並進入凝膠介質33內。

另一實施方式中，如圖12所示，該毛細管35的進液端351相對的兩側分別做了一個傾斜角度為45°-60°的斜面352，藉由兩個斜面352的設計，利用毛細管原理，可以使核酸擴增產物b順利進入毛細管35內並進入凝膠介質33內。

請參閱圖4，該電泳電極32的一端伸入電泳槽31內，另一端與加熱元件28的加熱線路板282電性連接。藉由將電泳電極32直接連接至加熱元件28的加熱線路板282上，可以避免複雜的電路連接，降低結構複雜度，同時減低電路設計難度，便於組裝。

請參閱圖13，在其他實施方式中，在核酸檢測盒200內，該電泳盒3還包括電泳線路板37，該電泳電極32一端伸入電泳槽31內，另一端與該電泳線路板37電性連接。該電泳線路板37與連接器（圖未示）電性連接。具體地，對應兩根電泳電極32分別設置一個電泳線路板37。

請參閱圖8，本實施方式中，該電泳盒3的組裝過程包括：

第一步，將電泳電極32安裝在電泳槽31的兩端，電泳電極32一端伸入電泳槽31內，另一端與加熱元件28的加熱線路板282電性連接。

第二步，將呈長方體結構的凝膠介質（洋菜膠）33放入電泳槽31的卡位，洋菜膠要擺正，卡入卡位313內，防止洋菜膠跑偏。具體地，洋菜膠上需要提前製作出注液槽34，用於注入檢測液a，該注液槽34可以是一個長條形的槽，開口方向朝向檢測芯片2。

第三步，向電泳槽31內注入緩衝液（Buffer）。

第四步，在電泳槽31的側壁312靠近第一蓋板21的端面塗膠。

第五步，將第一蓋板21蓋在電泳槽31上方。

第六步，再經由注液孔36向電泳槽31內再次注入緩衝液（Buffer）。

第七步，用透氣膜或者離型膜覆蓋住注液孔36。

組裝好改核酸檢測盒100後，實際使用時，該核酸檢測盒100的使用過程包括以下步驟：

步驟S11，結合參閱圖3，將含有核酸樣本的檢測液a有加樣口13注入芯片加樣槽6內。

步驟S12，結合參閱圖15，藉由壓力控制芯片加樣槽6內的檢測液a以液珠的形式進入檢測芯片2的加樣區A。

步驟S13，結合參閱圖15，藉由調節驅動迴路24中相應驅動電極241與導電層25之間的電壓，進而驅動檢測液a在通道5內按照規定的路徑移動至核酸擴增區C，完成PCR擴增反應。具體地，核酸擴增區C的數量為兩個，加熱層281對應兩個核酸擴增區C的加熱溫度範圍不同，分別為90℃-105℃和40℃-75℃。

一實施方式中，具體PCR擴增反應過程依次包括：第一步，在90℃-105℃條件下熱變性15-25min；第二步，45°-60°條件下進行RT逆轉錄5-15min；第三步，90℃-100℃條件下加熱1-5min；第四步，90℃-100℃條件下20-50秒，55℃-65℃條件下40-60秒，其中第四步迴圈35-50次（優選45次）結束擴增反應。可以採用溫度感應器和時間繼電器來感應加熱溫度以及加熱時間。

另一實施方式中，具體PCR擴增反應過程依次包括：第一步，在90℃-105℃條件下熱變性3-8min；第二步，45℃-60℃條件下增生3-8min；第三步，90℃-100℃條件下加熱3-8min；第四步，90℃-100℃條件下擴增3-8秒，50℃-65℃條件下擴增10-20秒，68℃-75℃條件下擴增10-20秒，其中第四步迴圈35-50次結束擴增反應。優選地，具體PCR擴增反應過程依次包括：第一步，在95℃-97℃條件下熱變性3-5min；第二步，55℃-60℃條件下增生3-5min；第三步，95℃-97℃條件下加熱3-8min；第四步，95℃-97℃條件下擴增3-5秒，55℃-60℃條件下擴增15-20秒，70℃-72℃條件下擴增15-20秒，其中第四步迴圈43-45次（優選45次）結束擴增反應。

步驟S14，結合參閱圖3，擴增結束後，擴增產物與試劑存儲區B內預先放置的螢光試劑混合，混合均勻後進入電泳盒2內。

步驟S15，控制電泳盒3進行電泳檢測。

本實施方式中，該核酸檢測盒100是一次性使用品，每個檢測樣本使用一個檢測盒20，因此，檢測盒20無需清洗流程。

本實施方式中，該檢測盒20大致為一立方體結構。

相較於習知技術，本發明的核酸檢測盒100將電泳盒3和檢測芯片2共同設置在同一盒體1內，檢測液a在檢測芯片2內完成核酸擴增反應後，可以直接進入電泳盒3內進行電泳檢測，過程銜接流暢，不需要更換設備，也無需專業人員進行樣品轉移操作，極大提升了檢測效率。而且將檢測芯片23與電泳盒24集成在一個盒子內尺寸較小，適用於上述可攜式核酸檢測設備。

請參閱圖15，本發明還提供了一種核酸檢測設備300，該核酸檢測設備300包括主機210以及如上所述的核酸檢測盒100，該主機10上設置有一檢測盒安裝槽20，該核酸檢測盒100安裝在該檢測盒安裝槽20內。

該核酸檢測設備300還包括主機加熱槽30、主機加樣槽40以及圖像採集窗50。該主機加熱槽30用於容置檢測液並為該檢測液進行加熱。該主機加樣槽40位於該檢測盒安裝槽20上且與該檢測盒安裝槽20連通，該主機加樣槽40用於向該檢測盒安裝槽20內的核酸檢測盒100加入該檢測液。該圖像採集窗50設置於該檢測盒安裝區20遠離該主機加樣槽40的一側，該圖像採集窗50遠離該檢測盒安裝槽20的一側設置有圖像採集裝置（圖未示），該圖像採集裝置用於經由圖像採集窗50和核酸檢測盒100上的檢測窗14採集電泳盒3的圖像。

實際檢測時，將收集的待試者的核酸樣本與檢測藥劑（例如buffer液）混合形成檢測液加入該主機加熱槽30，該主機加熱槽30為檢測液進行加熱；檢測液加熱好後轉移至主機加樣槽40，經由主機加樣槽40將檢測液加入檢測盒安裝槽20內的核酸檢測盒100內，使檢測液進入核酸檢測盒100進行核酸擴增反應和電泳檢測；電泳檢測完成後該圖像採集裝置經由圖像採集窗50和檢測窗14採集電泳盒3的圖像。所述圖像為電泳檢測的螢光照片，根據該螢光照片可以得出核酸檢測結果。

請參閱圖15與圖16，該檢測盒安裝槽20為傾斜設計的槽，具體地，該檢測盒安裝槽20靠近主機加樣槽40的一端高於該檢測盒安裝槽20遠離主機加樣槽40的一端。由於PCR反應過程中檢測芯片2內的矽油中會產生大量氣泡，尤其是加熱後，產生的氣泡量會加劇，產生的氣泡如果滯留在通道5內，則會導致通道5內檢測液a的移動路徑被氣泡阻礙，造成檢測液a無法移動，進而使檢測失敗。所以將檢測盒安裝槽20設計成傾斜的，可以使核酸檢測盒100傾斜擺放，核酸檢測盒100的加樣端高於PCR擴增反應發生的一端，核酸檢測盒100內產生的氣泡能夠自然向高位移動，由核酸檢測盒100的加樣端自然排出，不會阻礙檢測液a的移動路徑。

該核酸檢測設備300還包括顯示幕60，用於顯示核酸檢測結果和設定的相應反應參數。

該核酸檢測設備300還包括攝像頭70，該攝像頭70用於採集待檢測核酸樣本資訊以及對整個核酸檢測過程進行錄影。

結合參閱圖15，本發明還提供了一種採用上述核酸檢測設備300進行核酸檢測的方法，具體包括以下步驟：

步驟S21，參數設定。

將主機10開啟，並設置好相應的檢測參數，具體可以包括主機加熱槽30的加熱溫度及加熱時間，核酸檢測盒100內PCR擴增過程的相應參數，以及電泳檢測的相應參數等。

步驟S22，將核酸檢測盒100插入檢測盒安裝槽20。

步驟S23，採集核酸樣本，將核酸樣本與藥劑混合形成檢測液，並在主機加熱槽30加熱該檢測液。

步驟S24，將檢測液轉移至主機加樣槽40並經由主機加樣槽40加入核酸檢測盒100內進行PCR擴增反應和電泳檢測。

定量吸取檢測液10-30μl（優選20 μl），並將檢測液藉由主機加樣槽40加入核酸檢測盒100的檢測芯片2內。具體核酸擴增和電泳檢測步驟如上步驟S11至步驟S15所述。

步驟S25，採集電泳檢測的圖像（螢光照片）並輸出。

電泳檢測完成後，圖像採集裝置經由圖像採集窗50和檢測窗14採集電泳盒3的電泳圖像，並將圖像藉由影像處理器進行處理，處理後的圖像顯示在顯示幕60上，還可以將檢測結果上傳到用戶端，供相關人員查閱。

相較於習知技術，本發明提供的核酸檢測設備藉由主機與核酸檢測盒的配合可以將核酸的PCR擴增和電泳檢測集成在一個設備中進行，整體結構簡單，檢測操作簡便，操作過程對專業要求低，檢測效率高，極大降低了檢測成本；同時，檢測過程靈活性強，無需在固定的實驗室中進行，檢測設備便攜，可以實現社區檢測或家庭檢測。

100,200:核酸檢測盒 1:盒體 11:第一殼體 12:第二殼體 13:加樣口 14:檢測窗 15:卡槽 16:支撐結構 17:開口 18:指示標識 19:安裝支架 191:架體 192:支架蓋板 193:檢測盒安裝區 194:電泳盒安裝區 195:窗口 2:檢測芯片 21:第一蓋板 22:間隔層 23:第二蓋板 24:驅動迴路 241:驅動電極 242:控制電極 25:導電層 26:第一介電層 27:第二介電層 28:加熱組件 281:加熱層 282:加熱線路板 3:電泳盒 31:電泳槽 311:透明底板 312:側壁 313:卡位 32:電泳電極 33:凝膠介質 34:注液槽 35:毛細管 351:進液端 352:斜面 36:注液孔 37:電泳線路板 4:連接器 41:插槽 5:通道 6:芯片加樣槽 7:試劑槽 a:檢測液 b:核酸擴增產物 c:中心軸 d:矽油 A:加樣區 B:試劑存儲區 C:核酸擴增區 D:出液區 300:核酸檢測設備 10:主機 20:檢測盒安裝槽 30:主機加熱槽 40:主機加樣槽 50:圖像採集窗 60:顯示幕 70:攝像頭

圖1為本發明一實施方式提供的核酸檢測盒的正面結構示意圖。

圖2為本發明一實施方式提供的核酸檢測盒的背面結構示意圖。

圖3為本發明一實施方式提供的核酸檢測盒的爆炸圖。

圖4為本發明一實施方式提供的核酸檢測盒去掉盒體的背面結構示意圖。

圖5為本發明一實施方式提供的核酸檢測盒去掉盒體的爆炸圖。

圖6為本發明一實施方式提供的檢測芯片的剖面示意圖。

圖7為本發明一實施方式提供的檢測芯片中TFT驅動迴路的結構示意圖。

圖8為本發明一實施方式提供的電泳盒的結構示意圖。

圖9為本發明一實施方式提供的核酸檢測盒中檢測液的路徑圖。

圖10為本發明一實施方式中核酸擴增產物由毛細管進入電泳盒中的示意圖。

圖11為本發明另一實施方式中核酸擴增產物由毛細管進入電泳盒中的示意圖。

圖12為本發明又一實施方式中核酸擴增產物由毛細管進入電泳盒中的示意圖。

圖13為本發明另一實施方式提供的核酸檢測盒的結構示意圖。

圖14為本發明另一實施方式提供的核酸檢測盒的爆炸圖。

圖15為本發明一實施方式提供的核酸檢測設備的結構示意圖。

圖16為本發明一實施方式提供的通道氣泡排出的結構示意圖。

100:核酸檢測盒

1:盒體

11:第一殼體

12:第二殼體

13:加樣口

17:開口

18:指示標識

4:連接器

Claims (30)

1. 一種核酸檢測盒，其中，包括： 盒體； 檢測芯片，設置於所述盒體內，所述檢測芯片包括第一蓋板、間隔層以及第二蓋板，所述間隔層相對的兩表面分別與所述第一蓋板和所述第二蓋板鄰接，所述第一蓋板、所述間隔層以及所述第二蓋板圍設形成通道，所述通道用於承載檢測液以使所述檢測液在所述通道內進行核酸擴增反應從而得到核酸擴增產物； 電泳盒，設置於所述盒體內且與所述通道連通，所述電泳盒用於對所述核酸擴增產物進行電泳檢測；以及 連接器，分別與所述檢測芯片以及所述電泳盒電性連接。
2. 如請求項1所述的核酸檢測盒，其中，所述檢測芯片還包括設置於所述第一蓋板靠近所述第二蓋板一側的驅動迴路、設置於所述第二蓋板靠近所述第一蓋板一側的導電層、設置於所述驅動迴路靠近所述第二蓋板一側的第一介電層以及設置於所述導電層靠近所述第一蓋板一側的第二介電層，所述驅動迴路和所述導電層均與所述連接器電性連接，所述第一介電層與所述第二介電層之間形成所述通道。
3. 如請求項2所述的核酸檢測盒，其中，所述驅動迴路包括多個呈陣列排布的驅動電極和與所有所述驅動電極電性連接的控制電極，所述控制電極與所述連接器電性連接，所述連接器用於控制所述驅動電極與所述導電層之間通電或斷電，以使所述檢測液在相鄰兩個所述驅動電極之間移動。
4. 如請求項2所述的核酸檢測盒，其中，所述第一介電層和所述第二介電層均為絕緣疏水層。
5. 如請求項1所述的核酸檢測盒，其中，所述檢測芯片還包括設置於所述第一蓋板和/或所述第二蓋板遠離所述通道一側的加熱元件，所述加熱元件與所述連接器電性連接。
6. 如請求項5所述的核酸檢測盒，其中，所述加熱元件包括疊設的加熱層和加熱線路板，所述加熱線路板與所述連接器電性連接。
7. 如請求項6所述的核酸檢測盒，其中，所述加熱線路板包括第一線路板以及與所述第一線路板電性連接的第二線路板，所述第一線路板設置於所述第一蓋板遠離所述通道的一側，所述第二線路板設置於所述第二蓋板遠離所述通道的一側，所述第一線路板用於插入所述連接器且與所述連接器電性連接。
8. 如請求項7所述的核酸檢測盒，其中，所述第一線路板與所述第二線路板為一體式結構。
9. 如請求項2所述的核酸檢測盒，其中，所述驅動迴路包括加樣區、試劑存儲區、多個核酸擴增區以及出液區，所述出液區與所述電泳盒連通。
10. 如請求項9所述的核酸檢測盒，其中，所述核酸擴增區的數量至少為兩個。
11. 如請求項9所述的核酸檢測盒，其中，所述試劑存儲區內設置有螢光試劑。
12. 如請求項9所述的核酸檢測盒，其中，所述檢測芯片還包括試劑槽，所述試劑槽與所述試劑存儲區連通。
13. 如請求項9所述的核酸檢測盒，其中，所述檢測芯片還包括芯片加樣槽，所述芯片加樣槽與所述加樣區連通。
14. 如請求項1所述的核酸檢測盒，其中，所述電泳盒包括電泳槽、分別設置於所述電泳槽兩端的兩電泳電極、設置於所述電泳槽內部的凝膠介質、設置於所述凝膠介質一端的注液槽以及毛細管，每一所述電泳電極均與所述連接器電性連接，所述毛細管一端伸入所述注液槽內，另一端與所述檢測芯片連通。
15. 如請求項14所述的核酸檢測盒，其中，所述電泳盒還包括電泳線路板，每一所述電泳電極均與所述電泳線路板電性連接，所述電泳線路板與所述連接器電性連接。
16. 如請求項14所述的核酸檢測盒，其中，所述電泳槽內設置有多個卡位，所述凝膠介質卡在多個所述卡位之間。
17. 如請求項14所述的核酸檢測盒，其中，所述電泳槽位於所述第一蓋板遠離所述第二蓋板的一側，且所述電泳槽的開口朝向所述第一蓋板，所述毛細管貫穿所述第一蓋板，以使所述電泳盒與所述通道連通。
18. 如請求項17所述的核酸檢測盒，其中，所述毛細管包括靠近所述通道設置的進液端，所述進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，所述斜面與所述毛細管的中心軸之間呈一夾角設置。
19. 如請求項18所述的核酸檢測盒，其中，所述夾角為45°-60°。
20. 如請求項17所述的核酸檢測盒，其中，所述電泳槽包括透明底板以及與所述透明底板連接的多個側壁，所述側壁遠離所述透明底板的一端面與所述第一蓋板連接。
21. 如請求項14所述的核酸檢測盒，其中，所述凝膠介質為洋菜膠、瓊脂糖凝膠和聚丙烯醯胺凝膠中的任一種。
22. 如請求項6所述的核酸檢測盒，其中，所述電泳盒包括電泳槽、設置於所述電泳槽兩端的電泳電極、設置於所述電泳槽內部的凝膠介質、設置於所述凝膠介質一端的注液槽以及毛細管，所述電泳電極一端伸入所述電泳槽，另一端與所述加熱線路板電性連接，所述毛細管一端伸入所述注液槽內，另一端與所述檢測芯片連通。
23. 如請求項1所述的核酸檢測盒，其中，所述盒體包括第一殼體、第二殼體、設置於所述第一殼體上的加樣口以及設置於所述第二殼體上的檢測窗，所述加樣口對應所述檢測芯片設置，所述檢測窗對應所述電泳盒設置，所述第一殼體與所述第二殼體共同圍設形成一容納腔，所述檢測盒和所述電泳盒設置於所述容納腔內。
24. 如請求項1所述的核酸檢測盒，其中，所述盒體還包括安裝支架，所述安裝支架包括架體和支架蓋板，所述架體包括檢測芯片安裝區和電泳盒安裝區，所述檢測芯片安裝區用於安裝所述檢測芯片，所述電泳盒安裝區用於安裝所述電泳盒。
25. 如請求項24所述的核酸檢測盒，其中，所述蓋板對應所述檢測芯片設置有視窗，所述檢測芯片由所述視窗露出。
26. 一種核酸檢測設備，其中，包括： 主機； 檢測盒安裝槽，設置於所述主機上，所述檢測盒安裝槽用於可拆卸地安裝核酸檢測盒，所述核酸檢測盒為如請求項1-25任一項所述的核酸檢測盒。
27. 如請求項26所述的核酸檢測設備，其中，還包括： 主機加熱槽，設置於所述主機上，所述主機加熱槽用於容置檢測液並為所述檢測液進行加熱； 主機加樣槽，設置於所述主機上，所述主機加樣槽位於所述檢測盒安裝槽上且與所述檢測盒安裝槽連通，所述主機加樣槽用於向所述檢測盒安裝槽內的所述核酸檢測盒加入所述檢測液；以及 圖像採集裝置，設置於所述檢測盒安裝槽遠離所述主機加樣槽的一側，所述圖像採集裝置用於經由所述檢測窗採集所述電泳盒的圖像。
28. 如請求項27所述的核酸檢測設備，其中，所述檢測盒安裝槽靠近所述主機加樣槽的一端的高度高於所述檢測盒安裝槽遠離所述主機加樣槽的一端，以使所述核酸檢測盒傾斜設置。
29. 如請求項26所述的核酸檢測設備，其中，還包括顯示幕，所述顯示幕設置於所述主機上且用於顯示核酸檢測結果。
30. 如請求項26所述的核酸檢測設備，其中，還包括攝像頭，所述攝像頭設置於所述主機上。

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