全自动核酸提取扩增检测一体化反应管及柱式检测卡的制作方法

1.本发明涉及体外诊断核酸检测领域，尤其涉及一种全自动核酸提取、扩增、检测一体化反应管，以及采用该反应管的柱式检测卡。


背景技术：

2.从核酸提取到扩增检测中间包含裂解、洗涤、洗脱、扩增等步骤，目前主流技术必须要求在标准实验室中分步进行，整个过程容易对样本核酸造成污染，操作难度大，对操作人员要求高，不利于核酸检测技术的推广。
3.公开号为cn111876468a的中国发明专利申请公开了一种全自动核酸检测试管，该检测试管包括：主管体、环形管槽、锥形管体、翻盖；所述主管体、环形管槽、锥形管体通过侧面连通；所述主管体为裂解液区；所述环形管槽为清洗区；所述锥形管为反应区。其检测原理是：外部磁体设置在主管体、环形管槽的连通口处，当样品在主管体内裂解完成，磁珠在外部磁体的吸引下聚集，外部磁体沿环形管槽的侧壁转动一周，带动磁珠从主管体穿过疏水物质，经环形管槽的清洗液洗去磁珠的杂质，穿过疏水物质进入锥形管体进行核酸反应。
4.上述发明专利申请中，将裂解液管、清洗液管、反应液管连接在一起，整个提取扩增过程在密闭条件下进行，有效避免了环境污染，而且整个实验过程通过设备全自动完成提取扩增检测，极大地简化了实验操作难度。但是，仍然存在以下缺陷：1、检测试管的结构复杂，不利于生产。由于检测试管包括环形管槽，导致结构复杂，所以不利于检测试管的生产，也不利于三种液体的封装。2、外部磁体的运动方向不一致，会增加配套的检测设备的复杂度。磁珠的运动轨迹是：先在主管体中向下运动进入环形管槽，沿环形管槽旋转一周，然后向下运动进入锥形管体。磁珠的该运动是由外部磁体带动进行的，所以外部磁体需要能够上下运动，还要能够绕环形管槽做圆周运动，这使得配套的检测设备的结构变得复杂。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种全自动核酸提取、扩增、检测一体化反应管，以至少在一定程度解决相关技术存在的上述缺陷。
6.为达上述目的，本发明采用的技术方案如下：
7.一种全自动核酸提取、扩增、检测一体化反应管，其中，沿着口部到底部的方向，所述一体化反应管依次包括直角圆台段、圆柱段和直角圆锥段，所述直角圆台段构成裂解区，所述圆柱段构成洗涤区，所述直角圆锥段构成洗脱扩增区，所述直角圆台段的直角侧和所述直角圆锥段的直角侧处于同一侧、并与所述圆柱段的侧部齐平。
8.在上述的全自动核酸提取、扩增、检测一体化反应管中，优选地，所述直角圆台段、所述直角圆锥段和所述圆柱段，分别在与所述直角侧相背的侧部设有加热结构，在检测过程中所述加热结构能够与外部发热体的热传导表面相吻合。更优选地，所述加热结构为与反应管相适应的弧面。
9.在上述的全自动核酸提取、扩增、检测一体化反应管中，优选地，所述圆柱段的内
径小于所述直角圆台段的平均内径、且大于所述直角圆锥段的平均内径。更优选地，所述圆柱段的内径为2至10mm，所述圆柱段的长度和内径之比大于5。
10.在上述的全自动核酸提取、扩增、检测一体化反应管中，优选地，所述一体化反应管的底部包括半圆球结构，所述一体化反应管的口部包括与所述一体化反应管一体成型的翻盖。
11.一种柱式检测卡，其包括裂解液、洗涤液、反应液、相变分隔物以及反应管；所述反应管为上述任意一项所述的一体化反应管；所述裂解液、洗涤液、反应液对应容装于所述一体化反应管的裂解区、洗涤区和洗脱扩增区，所述裂解液和所述洗涤液之间、以及所述洗涤液和所述反应液之间分别设置相变分隔物，所述一体化反应管管口口部由一体成型的翻盖密封，在储存温度下所述相变分隔物处于固态，在反应温度下所述相变分隔物转变为液态。
12.与现有技术相比，本发明至少具有以下有益效果：
13.采用三段式结构的一体化反应管，管体内部没有其它结构，结构简单，便于生产。同时，实验过程中磁珠
‑
核酸复合体的洗涤运动方向与其在相邻区段间的传送方向相同，这使得驱动磁珠运动的外部磁体只需要在一种方向(沿反应管的轴线方向)运动即可，所以还具有所需的配套检测设备的磁体运动结构简单的特点。
14.直角圆台设计和直角圆锥设计，一方面使得裂解区和洗脱扩增区分别形成单面收缩结构，有利于提高裂解区的容量和节省反应液的用量，另一方面将二者的直角侧处于同一侧、并与圆柱段的侧部齐平，使得磁珠的整个传送过程中，外部磁体对磁珠的吸力保持一致，能够避免磁珠损失。
15.采用本一体化反应管，整个提取扩增过程都在一个反应管内完成，操作简单，可以有效避免环境污染，以及可以实现全自动核酸提取、扩增、检测。
16.加热结构延伸至裂解区(直角圆台段)，能够对裂解区加热，有助于一些复杂样品的裂解。
17.其圆柱段的规格使得磁珠
‑
核酸复合体有足够的时间除去表面残留的裂解液和样本，并能减少洗涤液的用量，以及提高整个填充液体分层体系的稳定性。
18.底部的半圆球结构能够对检测光聚光，有利于提高检测精度。
附图说明
19.图1为一体化反应管的一实施例的结构示意图；
20.图2为其剖视图；
21.附图标记：1、翻盖；2、口部；3、直角侧；4、半圆球结构；5、直角圆台段；6、圆柱段；7、直角圆锥段；8、加热结构；9、裂解区；10、洗涤区；11、洗脱扩增区。
具体实施方式
22.下面结合附图和实施例对本发明做进一步说明。
23.实施例一：
24.本一体化反应管是体外诊断核酸检测中使用的试管，是一种集裂解容器、洗涤容器、扩增反应容器、检测容器于一体的试管。
25.请参照图1至图2，沿着口部2到底部的方向，本一体化反应管依次包括直角圆台段
5、圆柱段6和直角圆锥段7，其中，直角圆台段5构成裂解区9，圆柱段6构成洗涤区10，直角圆锥段7构成洗脱扩增区11，并且直角圆台段5的直角侧3和直角圆锥段7的直角侧3处于同一侧(图1中为左侧)、并与所述圆柱段6的侧部齐平，可以看到，管体左侧为一条直线。
26.图1中，直角圆台段5的右侧部、直角圆锥段7的右侧部和圆柱段6的右侧部，即与所述直角侧3(图1中为左侧)相背的侧部，设有加热结构8，加热结构8可以是任意的能够与外部发热体的热传导表面相吻合的面结构，优选与反应管相适应的弧面。该设计使得在检测过程中，直角圆台段5的右侧部、直角圆锥段7的右侧部、以及圆柱段6的右侧部能够与外部发热体的热传导表面相吻合，将外部发热体的热能高效传导给对应的反应区，精确控制反应温度。
27.进一步所述圆柱段6的内径小于所述直角圆台段5的平均内径、且大于所述直角圆锥段7的平均内径。所述圆柱段6的内径优选2至10mm，所述圆柱段6的长度和内径之比大于5。
28.进一步在一体化反应管的底部还包括半圆球结构4，所述一体化反应管的口部2还包括与所述一体化反应管一体成型的翻盖1。
29.实施例二：
30.一种基于上述反应管的柱式检测卡，用于体外诊断核酸检测。该柱式检测卡包括裂解液、洗涤液、反应液、以及上述的一体化反应管；其中，所述裂解液、洗涤液、反应液对应容装于所述一体化反应管的裂解区9、洗涤区10和洗脱扩增区11，所述裂解液和所述洗涤液之间、以及所述洗涤液和所述反应液之间分别设置相变分隔物，所述一体化反应管的口部2用所述翻盖1密封。其中的相变分隔物是在储存温度下处于固态，且在反应温度下转变为液态的材料，优选不会与裂解液、洗涤液、反应液相溶的材料，例如石蜡。
31.柱式检测卡的制备方法如下：在上述一体化反应管的洗脱扩增区11容装反应液，再装入一层相变分隔物，然后向洗涤区10装入洗涤液，再在洗涤液上方装入一层相变分隔物，然后向裂解区9装入裂解液，用翻盖1密封口部2，即构成柱式检测卡。
32.使用上述柱式检测卡进行核酸检测的方法如下：
33.反应前在裂解区9加入样品和磁珠，裂解一段时间磁珠和核酸结合，形成磁珠
‑
核酸复合体；
34.驱动外置磁体在图1中反应管的左侧从上往下运动，吸引磁珠
‑
核酸复合体同步由上向下运动；
35.当运动至扩增反应区(即洗脱扩增区11)，在该区停留一段时间，磁珠
‑
核酸复合体分离；
36.驱动外置磁体向上运动，吸引磁珠同步向上运动直至磁珠大致位于反应管中间位置；
37.控制与反应管的扩增反应区对应的外置发热体工作，对扩增反应区加热；
38.反应过程中，光学检测探头检测反应管底部的荧光信号，获得检测结果，反应结束后检测设备内所有部件复位。
39.由上述可见，本一体式反应管为三段式结构，管体内部没有其它结构，因而具有结构简单，便于生产的优点。而且，检测过程中，磁珠
‑
核酸复合体的洗涤运动方向与其在相邻区段间的传送方向相同，都是上下方向，这使得驱动磁珠运动的外部磁体只需要在一种方
向运动即可，所以还具有所需的配套检测设备的磁体运动结构简单的特点。采用本一体化反应管，整个提取扩增过程都在一个反应管内完成，可以有效避免环境污染，以及可以实现全自动核酸提取、扩增、检测。底部的半圆球结构4能够对检测光聚光，有利于提高检测精度。
40.此外，上述反应管的直角圆台设计和直角圆锥设计，一方面使得裂解区9和洗脱扩增区11分别形成单面收缩结构，有利于提高裂解区9的容量和节省反应液的用量，另一方面二者的直角侧3处于同一侧、并与圆柱段6的侧部齐平，使得磁珠的整个传送过程中，外部磁体对磁珠的吸力保持一致，能够避免磁珠损失。加热结构8延伸至裂解区9(直角圆台段5)，能够对裂解区9加热，有助于一些复杂样品的裂解。其圆柱段6设计为细长结构，其规格使得磁珠
‑
核酸复合体有足够的时间除去表面残留的裂解液和样本，并能减少洗涤液的用量，以及提高整个填充液体分层体系的稳定性。
41.上述通过具体实施例对本发明进行了详细的说明，这些详细的说明仅仅限于帮助本领域技术人员理解本发明的内容，并不能理解为对本发明保护范围的限制。本领域技术人员在本发明构思下对上述方案进行的各种润饰、等效变换等均应包含在本发明的保护范围内。