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一种核酸快速检测卡盒及方法与流程

2022-04-16 22:03:17 来源:中国专利 TAG:


1.本发明涉及核酸检测技术领域,尤其涉及一种核酸快速检测卡盒及方法。


背景技术:

2.2019年底新型冠状病毒疫情爆发以来,全球各国对于基于荧光定量qpcr技术为首的分子检测技术的需求呈现井喷式的增长,传统的分子检测步骤主要包括核酸提取、试剂分装、qpcr仪上机测试以及结果分析等步骤。
3.但是,这些步骤首先需要在专业的物理分区的qpcr分子实验室完成上述检测流程,其次,实验室需配置昂贵的仪器包括核酸提取仪、生物安全柜、荧光定量qpcr仪等,然后还需要依赖于经过专门培训的专业操作人员操作才可以完成检测。总体来说,传统的分子检测试剂存在着检测平台搭建和运行投入昂贵、设备昂贵、专业的操作人员、人工操作繁琐、检测周期长、易污染、对操作人员安全产生危害风险等问题,这些问题导致只有部分三甲医院或大型医院才有资格、资质和能力去开展相关分子检测项目,很多二甲医院和基层医疗机构无法开展相关检测项目,而新冠疫情爆发后,基层医院检测以及现场检测是阻止传染病疫情扩散蔓延的关键所在。


技术实现要素:

4.本发明的目的在于提供一种核酸快速检测卡盒及方法,以解决现有核酸分子检测技术只有部分三甲医院或大型医院才有资格、资质和能力去开展相关分子检测项目,很多二甲医院和基层医疗机构无法开展相关检测项目,存在检测成本高,检测操作难的技术问题。
5.本发明提供了一种核酸快速检测卡盒,包括试剂板、外壳、磁棒套、若干活塞杆以及若干控制阀,所述试剂板与所述外壳活动连接并在所述试剂板与外壳之间形成用于核酸提取的提取仓室,位于所述提取仓室内所述试剂板的顶部凹设有若干活塞通道以及若干储存舱,若干所述储存舱环设于若干个所述活塞通道所在位置的外周,所述外壳上对应所述试剂板的顶部具有磁棒孔、加样孔、透气孔以及对应若干个活塞通道所在位置的活塞孔,所述磁棒孔、加样孔和透气孔设于所述活塞孔的外周并用于连通所述提取仓室内部和外部,所述磁棒套转动安装于所述磁棒孔上并位于所述提取仓室内,所述活塞杆的一端位于所述活塞孔外、另一端穿过所述活塞孔后滑动安装于所述活塞通道内,所述外壳可相对于所述试剂板转动以带动所述磁棒孔分别对应到所述若干储存舱中至少两个不同储存舱,所述外壳可相对于所述试剂板移动以改变所述磁棒孔、加样孔和透气孔中的至少一个与所述试剂板的顶部之间的距离,所述活塞通道与至少一个所述储存舱连通,所述活塞通道具有用于扩增及检测的空间,所述控制阀安装于所述试剂板上并用于控制所述活塞通道与所述储存舱之间连通状态的通断。
6.进一步地,所述试剂板上凸设有扩增板,所述扩增板内设有扩增管道,所述活塞通道包括所述扩增管道,所述扩增管道具有用于扩增及检测的所述空间。
7.进一步地,所述试剂板还具有与所述外壳连接的底座,所述扩增板设置在所述底座上,所述活塞通道的数量为一个,所述底座的中部自上而下依次设有导向孔以及安装孔,所述储存舱凹设于所述底座上,所述扩增板安装于所述安装孔上,所述底座上还设有与所述储存舱连通的微流道,所述扩增管道的一端与所述导向孔连通、另一端与所述微流道连通,所述导向孔、扩增管道和微流道构成所述活塞通道,所述控制阀安装于所述底座上并用于控制所述微流道的通断。
8.进一步地,所述扩增管道包括依次连通的导向通道、第一导液管、扩增仓室以及第二导液管,所述扩增仓室用于提供扩增及检测的所述空间,所述导向通道与所述导向孔连通,所述第二导液管与所述微流道连通。
9.进一步地,若干所述储存舱包括用于存放裂解结合液的第一腔室、用于存放第一洗涤液的第二腔室、用于存放第二洗涤液的第三腔室、用于存放洗脱液的第四腔室、用于存放磁棒套的第五腔室以及用于存放磁珠的第六腔室,所述第一腔室、第二腔室、第三腔室、第四腔室、第五腔室以及第六腔室都隔离设置,且所述第四腔室与所述微流道连通。
10.进一步地,所述控制阀的数量为一个,所述微流道包括与所述第二导液管连通的第一微流管以及与所述第四腔室连通的第二微流管,所述控制阀为单向阀,所述控制阀的一端与所述第一微流管连通、另一端与所述第二微流管连通。
11.进一步地,若干所述储存舱包括用于存放裂解结合液的第一腔室、用于存放第一洗涤液的第二腔室、用于存放第二洗涤液的第三腔室、用于存放洗脱液的第四腔室、用于存放磁棒套的第五腔室、用于存放磁珠的第六腔室以及用于存放扩增冻干试剂的第七腔室,所述第一腔室、第二腔室、第三腔室、第五腔室以及第六腔室都隔离设置,所述第四腔室和第七腔室都与所述微流道连通。
12.进一步地,所述控制阀的数量为一个,所述微流道包括与所述第二导液管连通的第三微流管、与所述第四腔室连通的第四微流管以及与所述第七腔室连通的第五微流管,所述控制阀为三通阀,所述控制阀的一端与所述第三微流管连通、另一端分别与所述第四微流管和第五微流道连通。
13.进一步地,所述控制阀的数量为两个,所述微流道包括与所述第二导液管连通的第三微流管、与所述第四腔室连通的第四微流管以及与所述第七腔室连通的第五微流管,所述第四微流管和第五微流管都与所述第三微流管连通,两所述控制阀都为单向阀,一个所述控制阀用于控制所述第四微流管的通断、另一个所述控制阀用于控制所述第五微流管的通断。
14.进一步地,所述活塞杆包括杆体以及第一密封圈,所述杆体插入于所述活塞通道内,所述杆体的外侧壁上凹设有环形的第一安装槽,所述第一密封圈的内端安装于所述第一安装槽内、外端抵接于所述活塞通道的内壁。
15.进一步地,所述外壳的底部凹设有容纳腔,所述试剂板卡插于所述容纳腔内,所述磁棒孔、加样孔、透气孔以及活塞孔都与所述容纳腔连通。
16.进一步地,所述试剂板的顶部还凹设有环形腔,所述活塞通道和储存舱分别位于所述环形腔的内外两侧,所述外壳包括环形顶板、自所述环形顶板的外边缘弯折延伸的环形围板以及位于所述环形围板内并与所述环形围板同轴设置的定位管,所述活塞孔、磁棒孔、加样孔以及透气孔都设于所述环形顶板上,所述定位管与所述环形顶板连接,所述定位
管的内径大于所述活塞孔的内径,所述磁棒孔、加样孔和透气孔都位于所述定位管和环形围板之间,所述定位管插入于所述环形腔内,所述环形顶板的底壁以及环形围板的内壁围合成所述容纳腔。
17.进一步地,所述核酸快速检测卡盒还包括第二密封圈,所述试剂板的外侧壁凹设有环形的第二安装槽,所述第二安装槽靠近所述环形顶板设置,所述第二密封圈的内端安装于所述第二安装槽内、外端与所述环形围板滑动配合。
18.进一步地,所述核酸快速检测卡盒还包括第三密封圈,所述定位管的外侧壁凹设有环形的第三安装槽,所述第三安装槽远离所述环形顶板设置,所述第三密封圈的内端安装于所述第三安装槽内、外端与所述环形腔的内壁滑动配合。
19.进一步地,所述磁棒套包括磁吸杆、限位环板以及穿刺部,所述穿刺部凸设于所述磁吸杆的底部,所述限位环板凸设于所述磁吸杆的外侧壁上,所述限位环板转动安装于所述磁棒孔上,所述磁吸杆之具有所述穿刺部的一端插入于所述储存舱内。
20.进一步地,所述磁棒套还包括防丢圈,所述防丢圈为环状,所述防丢圈凸设于所述磁吸杆的底部,所述防丢圈的内径从远离所述磁吸杆的一端朝靠近所述磁吸杆的一端逐渐减小,所述穿刺部位于所述防丢圈内,所述防丢圈之远离所述磁吸杆的一端至所述磁吸杆的轴向距离小于所述穿刺部之远离所述磁吸杆的一端至所述磁吸杆的轴向距离。
21.进一步地,所述磁棒套还包括若干鳍翼,所述鳍翼凸设于所述磁吸杆的外侧壁上,所述鳍翼位于所述限位环板与所述防丢圈之间并靠近防丢圈设置。
22.本发明还提供了一种核酸快速检测方法,包括如上述所述的核酸快速检测卡盒,其中各试剂分别存放于各储存舱和扩增仓室内,且所述各储存舱和所述扩增仓室均为密封状态,所述控制阀处于关闭状态,所述方法包括:
23.步骤a,将蛋白酶k溶液和待测样本通过加样孔加入到第一腔室内,并对加样孔进行密封,待测样本内具有核酸;
24.步骤b,升降试剂板以形成密封的提取仓室,旋转试剂板或者外壳,将磁棒套插入第一腔室中进行搅拌,并对第一腔室内待测样本进行升温,使待测样本进行裂解以释放出核酸;
25.步骤c,通过提取仓室,第六腔室内试剂中具有磁珠,利用磁棒套将第六腔室内磁珠吸附到第一腔室内,用磁珠吸附核酸;
26.步骤d,通过提取仓室,将第一腔室内带有核酸的磁珠吸附到第二腔室内试剂中,第二腔室内试剂可对磁珠上杂蛋白进行清除;
27.步骤e,通过提取仓室,将第二腔室内带有核酸的磁珠吸附到第三腔室内试剂中,第三腔室内试剂可对磁珠上盐离子进行清除;
28.步骤f,通过提取仓室,将第三腔室内带有核酸的磁珠吸附到第四腔室内试剂中,对第四腔室内液体进行升温,第四腔室内试剂可将磁珠上捕获的核酸分子分离出,利用磁棒套将磁珠清除出第四腔室;
29.步骤g,打开控制阀,上拉活塞杆将第四腔室内核酸分子吸附到扩增仓室内,再关闭控制阀,核酸与扩增仓室内试剂发生扩增反应,采集扩增仓室荧光信号。
30.进一步地,将各试剂分别存放于各储存舱和扩增仓室内,且所述各储存舱和所述扩增仓室均为密封状态的具体步骤为:
31.拆下试剂板,将裂解结合液存储于第一腔室内并用铝膜热封、将第一洗涤液存储于第二腔室内并用铝膜热封、将第二洗涤液存储于第三腔室内并用铝膜热封、将洗脱液存储于第四腔室内并用铝膜热封、将磁珠溶液存储于第六腔室内并用铝膜热封、将扩增冻干试剂存储于扩增仓室内并通过活塞杆和控制阀进行密封,将试剂板插入外壳内。
32.进一步地,所述透气孔上安装有透气不透水的半透膜。
33.相比现有技术,本发明的有益效果在于:
34.本发明可提前将各试剂分别加入到各储存舱内并进行密封,减少了检测周期的时间,而且透气孔可以做的很小,也可以在透气孔上安装透气不透水的半透膜,加样孔后期也要进行密封,核酸快速检测卡盒可以放入具有升降旋转功能的检测仪器上,磁棒套在随外壳上升以及进入到另一个储存舱的过程中都是在密封的提取仓室进行,能防止污染,在输入程序后由检测仪器全程进行操作,减少了人工操作的繁琐,降低了核酸对操作人员产生危害的风险,活塞通道的扩增管道可以给qpcr扩增检测提供扩增和检测的空间,该核酸快速检测卡盒成本低,在二甲医院和基层医疗机构都能开展相关检测项目,检测成本低,检测操作简单,适于大范围推广。
附图说明
35.图1为本发明实施例一提供的核酸快速检测卡盒的结构示意图一;
36.图2为沿图1中a-a的剖视图;
37.图3为图2中b处的局部放大示意图;
38.图4为图1的核酸快速检测卡盒的爆炸图;
39.图5为本发明实施例一提供的核酸快速检测卡盒的结构示意图二;
40.图6为图5的核酸快速检测卡盒的爆炸图;
41.图7为本发明实施例一提供的核酸快速检测卡盒的结构示意图三;
42.图8为沿图7中c-c的剖视图;
43.图9为本发明实施例一提供的试剂板的结构示意图;
44.图10为沿图9中d-d的剖视图。
45.图11为本发明实施例一提供的扩增板的结构示意图;
46.图12为沿图11中e-e的剖视图;
47.图13为本发明实施例一提供的控制阀的结构示意图;
48.图14为图13的控制阀的爆炸图;
49.图15为本发明实施例一提供的磁棒套的结构示意图;
50.图16为本发明实施例二提供的试剂板的结构示意图;
51.图17为沿图16中f-f的剖视图;
52.图18为本发明检测甲型流感病毒假病毒模拟样本扩增数据示意图。
53.图中:
54.10、试剂板;11、活塞通道;111、扩增管道;1111、导向通道;1112、第一导液管;1113、扩增仓室;1114、第二导液管;12、储存舱;121、第一腔室;122、第二腔室;123、第三腔室;124、第四腔室;125、第五腔室;126、第六腔室;127、第七腔室;13、扩增板;131、柱状主体;132、固定环板;133、扁平体;14、底座;141、导向孔;142、安装孔;143、微流道;1431、第一
微流管;1432、第二微流管;144、阀通孔;15、第四密封圈;16、环形腔;20、外壳;21、容纳腔;22、磁棒孔;23、活塞孔;24、加样孔;25、透气孔;26、环形顶板;27、环形围板;28、定位管;30、磁棒套;31、磁吸杆;32、限位环板;33、穿刺部;34、旋转齿轮;35、防丢圈;36、鳍翼;40、活塞杆;41、杆体;42、第一密封圈;50、控制阀;51、阀轴;511、第二穿孔;52、环形软胶件;521、第一穿孔;60、第二密封圈;70、第三密封圈。
具体实施方式
55.下面,结合附图以及具体实施方式,对本发明做进一步描述,需要说明的是,在不相冲突的前提下,以下描述的各实施例之间或各技术特征之间可以任意组合形成新的实施例。
56.请参阅图1至图8所示,本发明实施例一公开了一种核酸快速检测卡盒,核酸快速检测卡盒包括试剂板10、外壳20、磁棒套30、若干活塞杆40以及若干控制阀50。
57.试剂板10与外壳20活动连接并在试剂板10与外壳20之间形成用于核酸提取的提取仓室,试剂板10为圆柱形,位于提取仓室内的试剂板10顶部凹设有若干活塞通道11以及若干储存舱12,若干活塞通道11位于试剂板10的中部位置,当储存舱12内通入试剂后,储存舱12可通过采用铝膜热封进行密封,减少了在检测周期添加反应试剂的时间,若干储存舱12环设于若干活塞通道11所在位置的外周。
58.外壳20上对应试剂板10的顶部具有容纳腔21、磁棒孔22、活塞孔23、加样孔24以及透气孔25,本发明核酸快速检测卡盒的使用环境是在厌氧的环境中进行的,并不是需要完全杜绝氧气,但是氧气量也不能太多,因此,透气孔25可以做的很小,当然,也可以在透气孔25上安装有透气不透水的半透膜,透气孔25在生产过程中采用半透膜进行密封,半透膜具有透气不透液体的功能,半透膜孔径为22nm,可以透气保存内外压强平衡,同时阻止提取磁棒套30环节产生气溶胶外泄,进而避免了提取环节带来的污染风险,加样孔24最少只需与其中一个用于添加待检测样品的储存舱12对应设置即可,在加样完成后,加样孔24需要采用一次性圆形不透气粘贴封膜进行密封。
59.需要说明的是,所述外壳20可相对于所述试剂板10转动以带动所述磁棒孔22分别对应到所述若干储存舱12中至少两个不同储存舱12,所述外壳20可相对于所述试剂板10移动以改变所述磁棒孔22、加样孔24和透气孔25中的至少一个与所述试剂板10的顶部之间的距离。
60.本实施例中,活塞孔23对应若干个活塞通道11所在位置,各活塞通道11都位于活塞孔23内,并与活塞孔23对应设置,磁棒孔22、加样孔24和透气孔25都设于活塞孔23的外周并用于连通提取仓室内部和外部,磁棒孔22、加样孔24、透气孔25以及活塞孔23都与容纳腔21相连通,容纳腔21凹设于外壳20的底部;举例来说,试剂板10与容纳腔21卡插连接,试剂板10的一端卡插于容纳腔21内,当将试剂板10下移且两者没有分开时,试剂板10可相对外壳20作上下方向滑动和水平方向的转动,且在滑动和转动过程中,外壳20和试剂板10始终都保持密封连接,以防止污染,当然,也可以旋转外壳20,本实施例优选为旋转试剂板10。
61.磁棒套30转动安装于磁棒孔22上并插入于一个储存舱12内,磁棒套30的一端位于提取仓室内,活塞杆40的一端位于活塞孔23外、另一端穿过活塞孔23后滑动安装于活塞通道11内,以形成活塞结构,且活塞通道11与至少一个储存舱12连通,实施例一中活塞通道11
与一个储存舱12连通,活塞通道11具有用于提供qpcr扩增及检测的空间,控制阀50安装于试剂板10上并用于控制活塞通道11与储存舱12之间连通状态的通断,本发明的核酸快速检测卡盒内活塞通道11的数量可以为多个,即可拥有多个扩增管道111,以进行多组试验。
62.外壳20可相对于试剂板10转动以使磁棒孔22、加样孔24和透气孔25中的至少一个绕活塞杆40转动,外壳20可相对于试剂板10移动以改变磁棒孔22、加样孔24和透气孔25中的至少一个与试剂板10的顶部之间的距离,当下降试剂板10时,试剂板10与外壳20可形成一个供磁棒套30旋转移动的所述提取仓室,该提取仓室为密封结构,磁棒套30在随外壳20上升以及进入到另一个储存舱12的过程中都是在密封的提取仓室内进行,磁棒套30不能从外壳20上拔下来。
63.请进一步参阅图9至图12所示,本实施例中,试剂板10包括扩增板13以及与外壳20连接的底座14,扩增板13设置在底座14上,底座14卡插于外壳20的容纳腔21内,活塞通道11的数量为一个,底座14的中部自上而下依次连通设有导向孔141以及安装孔142,储存舱12凹设于底座14上,扩增板13从底座14的底部安装于安装孔142上,扩增板13内设有扩增管道111,扩增管道111具有用于扩增及检测的所述空间,底座14上还设有与储存舱12连通的微流道143,扩增管道111的一端与导向孔141连通、另一端与微流道143连通,导向孔141、扩增管道111和微流道143构成上述所述的活塞通道11,控制阀50安装于底座14上并用于控制微流道143的通断。
64.扩增管道111包括依次连通的导向通道1111、第一导液管1112、扩增仓室1113以及第二导液管1114,扩增仓室1113的容积大于第一导液管1112的容积和第二导液管1114的容积,扩增仓室1113用于为qpcr扩增检测提供扩增和检测的空间,导向通道1111与导向孔141连通,第二导液管1114与微流道143连通。
65.若干储存舱12包括用于存放裂解结合液的第一腔室121、用于存放第一洗涤液的第二腔室122、用于存放第二洗涤液的第三腔室123、用于存放洗脱液的第四腔室124、用于存放磁棒套30的第五腔室125以及用于存放磁珠的第六腔室126,第一腔室121、第二腔室122、第三腔室123、第四腔室124、第五腔室125以及第六腔室126都隔离设置,且第四腔室124与微流道143连通,因此该试剂板10也称之为六孔试剂板,第一腔室121也可称之为样本处理腔室。
66.其中第一腔室121最大可以装5ml的试剂量,该第一腔室121主要装2.5ml裂解结合液,主要是破坏样本结构,释放核酸的作用;
67.第二腔室122最大可以装2.2ml的试剂,该第二腔室122主要装0.6ml第一洗涤液,主要功能是清洗磁珠上的杂蛋白残留;
68.第三腔室123最大可以装2.2ml的试剂,该第三腔室123主要装0.6ml第二洗涤液,主要功能是清洗磁珠上的盐离子残留;
69.第四腔室124最大可以装1.0ml的试剂,该第四腔室124主要装100μl洗脱液,主要功能是将磁珠上捕获的核酸分子洗脱到洗脱液中得到提取产物;
70.第六腔室126最大可以装2.2ml的试剂,该第六腔室126主要装200μl磁珠溶液,磁珠的主要作用就是在高盐低ph值的环境下可以特异性的吸附核酸,即将核酸吸附在磁珠上,在低盐高ph值下释放核酸,即将磁珠和核酸分离。
71.扩增板13包括柱状主体131、固定环板132以及位于柱状主体131底部的扁平体
133,固定环板132凸设于柱状主体131的外侧壁,试剂板10还包括第四密封圈15,柱状主体131位于安装孔142内,第四密封圈15夹设于安装孔142的内壁与柱状主体131的外壁之间,以形成密封,固定环板132抵接于试剂板10的底部,预分装冻干扩增试剂保存在扩增仓室1113内,另一种更优的设计是将预分装冻干扩增试剂保存在导向通道1111内,固定环板132起到稳定固定扩增板13的作用;其中扁平体133内的扩增仓室1113采用平滑设计,内部容积为50~60μl,主要用于冻干扩增试剂的保存以及后续开展实时荧光聚合酶链式反应。
72.请进一步参阅图13和图15,底座14的底部设有阀通孔144,控制阀50的数量为一个,微流道143包括与第二导液管1114连通的第一微流管1431以及与第四腔室124连通的第二微流管1432,该阀通孔144将微流道143分成两段,控制阀50为单向阀,控制阀50安装于阀通孔144上,控制阀50的一端与第一微流管1431连通、另一端与第二微流管1432连通。
73.控制阀50包括阀轴51和环形软胶件52,环形软胶件52套设在阀轴51上,环形软胶件52和阀轴51上分别设有第一穿孔521和第二穿孔511,阀轴51和环形软胶件52都插入于该阀通孔144内,当第一穿孔521、第二穿孔511和微流道143相导通时,控制阀50处于打开状态,反之则处于关闭状态,控制阀50在核酸提取操作时处于关闭状态,切断位于第四腔室124与扩增管道111中的预分装冻干扩增试剂之间的连接,当核酸提取完成后,控制阀50通过旋转实现管道连通,通过活塞杆40在活塞通道11中活动产生的压力使提取的核酸分子流入扩增仓室1113溶解和混匀预分装冻干扩增试剂,通过旋转控制阀50实现管道的开通与关闭,活塞杆40配合扩增管道111可以实现洗脱液转移到扩增管道111内。
74.活塞杆40包括杆体41以及第一密封圈42,杆体41的外径小于活塞通道11的内径,杆体41插入于活塞通道11内,杆体41的外侧壁上凹设有环形的第一安装槽,第一密封圈42的内端安装于第一安装槽内、外端抵接于活塞通道11的内壁,活塞杆40前端通过其上的第一密封圈42插入活塞通道11实现密封,检测仪器抓住活塞杆40的顶端,通过活塞杆40的运动可以改变内外压强以作为驱动液体的动力来源。
75.试剂板10的顶部还凹设有环形腔16,活塞通道11和储存舱12分别位于环形腔16的内外两侧,外壳20包括环形顶板26、自环形顶板26的外边缘弯折延伸的环形围板27以及位于环形围板27内并与环形围板27同轴设置的定位管28,环形围板27和定位管28都为管体结构,活塞孔23、磁棒孔22、加样孔24以及透气孔25都设于环形顶板26上,定位管28和环形围板27都凸设于环形顶板26的底部,定位管28与环形顶板26连接,定位管28的内径大于活塞孔23的内径,磁棒孔22、加样孔24和透气孔25都位于定位管28和环形围板27之间,定位管28插入于环形腔16内,环形顶板26的底壁以及环形围板27的内壁围合成上述所述的容纳腔21。
76.作为优选地实施方式,核酸快速检测卡盒还包括第二密封圈60,试剂板10的外侧壁凹设有环形的第二安装槽,第二安装槽靠近环形顶板26设置,第二密封圈60的内端安装于第二安装槽内、外端与环形围板27滑动配合。
77.作为优选地实施方式,核酸快速检测卡盒还包括第三密封圈70,定位管28的外侧壁凹设有环形的第三安装槽,第三安装槽远离环形顶板26设置,第三密封圈70的内端安装于第三安装槽内、外端与环形腔16的内壁滑动配合,形成了一个上述所述的封闭的核酸提取仓室,活塞孔23不与提取仓室相连,主要用于活塞杆40穿过,第一密封圈42、第二密封圈60和第三密封圈70主要是起到密封提取仓室的作用。
78.磁棒套30包括磁吸杆31、限位环板32以及穿刺部33,穿刺部33凸设于磁吸杆31的底部,限位环板32凸设于磁吸杆31的外侧壁上,限位环板32转动安装于磁棒孔22上,磁吸杆31之具有穿刺部33的一端插入于储存舱12内,本实施例中,由于需要采用磁棒套30刺穿试剂板10上各铝膜才能分别进入各储存舱12,因此在磁棒套30底端设计了一个锥形的穿刺部33用于刺破铝膜,限位环板32与磁棒孔22之间配合可以保证磁棒套30固定在圆形外壳20上,保证磁棒套30只能水平面上旋转;同时,磁吸杆31的顶部设有旋转齿轮34,旋转齿轮34可以配合检测仪器实现磁棒套30的旋转,从而实现磁珠的清洗和试剂的混匀。
79.作为优选地实施方式,为了防止在刺破铝膜过程以及从储存舱12移出磁棒套30过程中磁棒套30上的磁珠被铝膜剐蹭而丢失的现象发生,本发明磁棒套30还包括防丢圈35,防丢圈35为环状,防丢圈35凸设于磁吸杆31的底部,防丢圈35的内径从远离磁吸杆31的一端朝靠近磁吸杆31的一端逐渐减小,穿刺部33位于防丢圈35内,防丢圈35之远离磁吸杆31的一端至磁吸杆31的轴向距离小于穿刺部33之远离磁吸杆31的一端至磁吸杆31的轴向距离,磁棒套30吸附磁珠时,磁珠会被吸附到防丢圈35与穿刺部33之间的凹槽中,或者位于防丢圈35的上方凹槽中,这样磁珠与铝膜不能直接接触从而减少磁珠的损失。
80.作为优选地实施方式,磁棒套30还包括若干鳍翼36,鳍翼36凸设于磁吸杆31的外侧壁上,鳍翼36位于限位环板32与防丢圈35之间并靠近防丢圈35设置,本发明的磁棒套30采用旋转式设计,通过添加鳍翼36设计用于搅拌试剂时加大搅拌阻力从而实现试剂的快速混匀。
81.请进一步参阅图16和图17,本发明实施例二也公开了一种核酸快速检测卡盒,实施例二与实施例一的不同之处在于试剂板10的结构不同,实施例二中的试剂板10包括底座14以及扩增板13,底座14上设有若干储存舱12,若干储存舱12包括用于存放裂解结合液的第一腔室121、用于存放第一洗涤液的第二腔室122、用于存放第二洗涤液的第三腔室123、用于存放洗脱液的第四腔室124、用于存放磁棒套30的第五腔室125、用于存放磁珠的第六腔室126以及用于存放扩增冻干试剂的第七腔室127,第一腔室121、第二腔室122、第三腔室123、第五腔室125以及第六腔室126都隔离设置,第四腔室124和第七腔室127都与微流道143连通,扩增冻干试剂包含有热启动taq酶、dntps、引物和探针等,因此,实施例二中的试剂板10也称之为七孔试剂板。
82.实施例二与实施例一相比增加了一个第七腔室127,以用于单独存放扩增冻干试剂,同时将微流道143重新进行了设计,本实施例中控制阀50的数量为一个,微流道143设计成角度为120
°
的“y”形,微流道143包括与第二导液管1114连通的第三微流管、与第四腔室124连通的第四微流管以及与第七腔室127连通的第五微流管,控制阀50为三通阀,控制阀50的一端与第三微流管连通、另一端分别与第四微流管和第五微流道143连通,控制阀50设置在y型微流道143的交叉点位置。
83.当然,在另一种实施方式中,控制阀50的数量为两个,微流道143为“y”形,微流道143包括与第二导液管1114连通的第三微流管、与第四腔室124连通的第四微流管以及与第七腔室127连通的第五微流管,第四微流管和第五微流管都与第三微流管连通,两个控制阀50都为单向阀,一个控制阀50用于控制第四微流管的通断、另一个控制阀50用于控制第五微流管的通断。
84.该优化设计适合开展巢式qpcr扩增,第一轮qpcr扩增在预扩增管道111完成后将
扩增产物推进入第七腔室127,混匀试剂后,可以开展第二轮qpcr扩增,可以实现进一步的提升检测灵敏度。
85.本发明还提供了一种核酸快速检测方法,该方法包括如上述所述的核酸快速检测卡盒,其中各试剂分别存放于各储存舱12和扩增仓室1113内,且各储存舱12和扩增仓室1113均为密封状态,控制阀50处于关闭状态,本发明以六孔试剂板为例,核酸快速检测卡盒以下也可以简称卡盒,该包括以下步骤:
86.步骤a,采用移液器将50μl蛋白酶k溶液和待测样本通过加样孔24依次加入到第一腔室121内,然后采用移液器吹打混匀5~8下,并对加样孔24进行密封,之后按照卡盒指示,将卡盒放入检测仪器指定位置,启动检测仪器自带的软件操作界面,选择对应的检测项目程序,启动检测流程,该检测仪器具有升降试剂板10、旋转试剂板10和磁棒套30等功能。
87.步骤b,利用检测仪器将圆形试剂板10下降至一定高度,升降试剂板10以形成一个密封的提取仓室,通过提取仓室,顺时针旋转圆形试剂板10,磁棒套30位于第一腔室121上方,然后再将圆形试剂板10上升至指定高度,将磁棒套30插入第一腔室121中进行搅拌,利用检测仪器旋转磁棒套30,按照一定转速进行混匀样本裂解结合液,并利用检测仪器上的加热模块对第一腔室121内液体进行升温,使待测样本进行裂解以释放出核酸;
88.步骤c,通过提取仓室,利用磁棒套30将第六腔室126内磁珠吸附到第一腔室121内,具体地,利用检测仪器将圆形试剂板10下降至一定高度,逆时针60
°
旋转圆形试剂板10,使磁棒套30位于第六腔室126上方,然后再将圆形试剂板10上升至指定高度,这时磁棒套30插入第六腔室126中,下降磁棒套30至一定位置吸附第六腔室126内磁珠1min,此时磁棒套30上吸附有磁珠;
89.利用检测仪器将圆形试剂板10下降至一定高度,通过提取仓室,顺时针60
°
旋转圆形试剂板10,使磁棒套30位于第一腔室121上方,然后再将圆形试剂板10上升至指定高度,这时磁棒套30插入第一腔室121中,将第六腔室126内磁珠吸附到第一腔室121内,驱动磁棒套30使磁棒套30按照一定转速进行混匀样本裂解结合液,混匀时长4min,此时磁珠吸附核酸,但同时也会吸附蛋白等杂质,再下降磁棒套30至一定位置,磁棒套30上吸附带有核酸的磁珠,此时磁珠内有蛋白等杂质;
90.步骤d,通过提取仓室,将第一腔室121内带有核酸的磁珠吸附到第二腔室122内,对磁珠上杂蛋白进行清除,具体地,将圆形试剂板10下降至一定高度,将带有核酸的磁珠从第一腔室121内吸出,顺时针60
°
旋转圆形试剂板10,使磁棒套30位于第二腔室122上方,然后再将圆形试剂板10上升至指定高度,这时磁棒套30插入第二腔室122中,快速上升磁棒套30至一定位置后,仪器启动通过磁棒套30上旋转齿轮34使磁棒套30按照一定转速进行混匀样本裂解结合液,混匀时长1min,将带有核酸的磁珠吸附到第二腔室122内,对磁珠上杂蛋白进行清除,第二腔室122内第一洗涤液为胍盐的乙醇溶液;
91.步骤e,通过提取仓室,将第二腔室122内带有核酸的磁珠吸附到第三腔室123内,对磁珠上盐离子进行清除,具体地,利用检测仪器将圆形试剂板10下降至一定高度,通过提取仓室,顺时针60
°
旋转圆形试剂板10,使磁棒套30位于第三腔室123上方,然后再将圆形试剂板10上升至指定高度,这时磁棒套30插入第三腔室123中,将第二腔室122内带有核酸的磁珠吸附到第三腔室123内,快速上升磁棒套30至一定位置后,仪器启动磁棒套30旋转,使磁棒套30按照一定转速进行混匀样本溶液,混匀时长1min,对磁珠上盐离子进行清除,第三
腔室123内第二洗涤液为70%或80%的乙醇溶液;
92.步骤f,将圆形试剂板10下降至一定高度,通过提取仓室,顺时针60
°
旋转圆形试剂板10,使磁棒套30位于第四腔室124上方,静置2min,然后再将圆形试剂板10上升至指定高度,这时磁棒套30插入第四腔室124中,将第三腔室123内带有核酸的磁珠吸附到第四腔室124内;
93.快速上升磁棒套30至一定位置后,仪器启动磁棒套30旋转,使磁棒套30按照一定转速进行混匀样本溶液,同时上升加热模块至第四腔室124下方位置,升温至75
±
1℃,混匀时长3min,用第四腔室124内洗脱液将磁珠上捕获的核酸分子洗脱下来;
94.通过提取仓室,将圆形试剂板10下降至一定高度,然后下降磁棒至一定位置1min只吸附磁珠,之后顺时针60
°
旋转圆形试剂板10,使磁棒套30位于第五腔室125上方,再将圆形试剂板10上升至指定高度,这时磁棒套30插入第五腔室125中,快速上升磁棒至一定位置,并将磁珠清除出第四腔室124,具体将磁珠转移至第五腔室125中;
95.步骤g,打开控制阀50,旋转阀轴51,使微流道143处于连通状态,通过缓慢上拉活塞杆40,将第四腔室124内核酸分子吸附到扩增仓室1113内,溶解扩增仓室1113中的预分装的扩增冻干试剂并混匀;
96.再关闭控制阀50,使微流道143处于封闭状态,启动温控模块和光学检测模块对扩增管进行扩增程序控制,检测仪器开始自动进行qpcr扩增检测,核酸与扩增冻干试剂反应,自动采集扩增仓室1113内每个循环反应中的荧光信号,并将采集的信号经过优化处理实时呈现在软件界面上,30min后完成荧光曲线分析,仪器自动给出分析结果,并提示操作人员出具检测报告。
97.软件界面上点击完成实验,仪器自动弹出核酸快速检测卡盒,并将其取出,放入自封袋中按照医疗器械垃圾进行相应处理,然后关闭电源或者开启下一轮检测。
98.将各试剂分别存放于各储存舱12和扩增仓室1113内,且各储存舱12和扩增仓室1113均为密封状态的具体步骤为:
99.拆下试剂板10,将裂解结合液存储于第一腔室121内并用铝膜热封、将第一洗涤液存储于第二腔室122内并用铝膜热封、将第二洗涤液存储于第三腔室123内并用铝膜热封、将洗脱液存储于第四腔室124内并用铝膜热封、将磁珠存储于第六腔室126内并用铝膜热封、将扩增冻干试剂存储于扩增仓室1113内并通过活塞杆40和控制阀50进行密封;
100.将试剂板10插入外壳20的容纳腔21内。
101.在步骤b中,对第一腔室121内液体进行升温的温度为75
±
1℃,并保温5分钟。
102.具体实施例为:本发明检测试剂采用甲型流感病毒特异性检测试剂,按照上述操作步骤手工完成1ml假病毒模拟样本的核酸提取以及扩增试剂的混匀等动作,然后从混匀后的扩增试剂中吸取50μl体系放入abi7500进行荧光定量qpcr扩增,同时采用常规病毒核酸提取试剂提取200μl假病毒模拟样本的核酸,采用100μl洗脱液进行洗脱,吸取其中10μl提取产物作为模板采用50μl扩增体系放入abi7500进行扩增,扩增结果作为对照,扩增结果如图18所示,结果显示采用本发明专利设计的核酸快速检测卡盒可以提前4~5个循环检出,对于低丰度样本显著性的提高了检出率,检测灵敏度远远高于常规检测方法,图18中单点划线为本发明的,双点划线为传统的qpcr扩增数据。
103.本发明具有以下优点:
104.1.本发明为了实现封闭式核酸提取纯化的目的,创新性的采用圆盘式试剂板10设计以及封闭式外壳20设计,通过这种创新首次实现磁棒套30在封闭式的卡盒内实现核酸提取纯化,解决了核酸提取过程中形成气溶胶带来的污染问题;
105.2.为了实现封闭式核酸提取纯化的目的,本发明采用鳍翼36式磁棒套30设计,通过旋转实现试剂的混匀,既可以避免剧烈震动产生气溶胶,同时保持卡盒的封闭性;
106.3.为了避免在提取过程中磁棒套30上的磁珠损失,本发明创造性的设计了磁棒套30的防丢圈35,保证磁珠在刺破封膜和离开储存舱12时磁珠不会被封膜接触而发生丢失现象;
107.4.为了实现超高检出限的性能指标,本发明将第一腔室121的体积进行了创新性设计,可以实现1ml的样本量的核酸提取,相对于市面上其他分子poct的设计具有操作提取大体积样本的优势,从而大幅度的提高检出率;
108.5.本发明为了实现超高检出限的性能指标,创新性的将扩增管道111集成于圆形试剂板10上,大大减少了微流道143的长度,从而大幅度的提高了扩增体系中的模板体积占比,进一步提高了最低检出限。
109.6.本发明的核酸快速检测卡盒具有超高检测灵敏度,通过投入1ml的临床样本,100μl洗脱液洗脱提取产物,其中不低于50μl投入到扩增体系中,从而可以实现10coipes/ml的最低检出限,现对于市面上传统的检测试剂或者是其他分子poct产品而言,本发明在最低检出限上具有绝对的领先优势。
110.7.本发明核酸快速检测卡盒的组件少且加工难度低,生产组装可以实现自动化,提高了生产效率,大大降低生产成本,相对于市面上其他解决方案在成本上更具有领先优势。
111.8.本发明提供的核酸快速检测卡盒可以应用于各种类型医院、疾控中心、血站、移动献血站、海关、宠物医院,也可以应用于其他各种现场检测场景,包括僻远地区的乡村诊所、户外环境监测等。
112.上述实施方式仅为本发明的优选实施方式,不能以此来限定本发明保护的范围,本领域的技术人员在本发明的基础上所做的任何非实质性的变化及替换均属于本发明所要求保护的范围。
再多了解一些

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