核酸提取扩增显色一体化设备的制作方法

1.本发明涉及医疗检测设备领域，尤其涉及一种核酸提取扩增显色一体化设备。


背景技术：

2.核酸检测目前是传染性疫情期间最常用的检测手段，以其高灵敏度，可分型，可定量等特点备受疾控检验人员青睐。目前用于疫情检测最常用的核酸检测方法为基于实时荧光定量pcr技术和点杂交技术的检测试剂及设备。无论基于何种技术原理，都必须经过“提取-扩增-信号收集”这三个步骤，此类设备存在以下弊端：1.当前较常用核酸提取方法为柱提法和磁珠法，其中柱提法不支持自动化提取，提取效率很低，无法满足现场快检要求，而磁珠法可以实现自动提取，但步骤复杂，无法与后续扩增等步骤同步进行；2.现有提取方法的核酸富集方式都是无差别富集，加之磁珠法步骤复杂，容易造成样本间交叉污染，铁质磁珠和提取液残留又容易对后续扩增产生抑制作用，因此灵敏度、精确度、特异性都会收到影响；3.市面上已有的“提取-扩增-信号收集”一体工作站，体型庞大，价格极其昂贵，无法应用于现场快检；4.“提取-扩增-信号收集”三步分开的操作方式本身就会造成效率降低和检测成本升高。
[0004] 在过去，也有若干本领域技术人员做了相关装置、产品的研究，例如
①ꢀ
cn202011052412.1-一种新冠病毒核酸混采检测技术病毒采集管，其公开了一种集收集、反应功能于一体的筒体，其有利于快速检验和装置呈现微型化；
②ꢀ
cn202010773941.4-用于快速检测新型冠状病毒核酸的组合物、试管装置和方法。其公开了一种病毒快检的试剂组分外，还公开了适用于前述试剂组分的试管装置。


技术实现要素：

[0005]
有鉴于现有技术所存在的不足，本发明提供一种核酸提取扩增显色一体化设备，旨在为新冠病毒的核酸快检提供一种机动性强、方便携带的核酸检验设备。其具体方案如下：
[0006]
核酸提取扩增显色一体化设备，其包括但不限于：
[0007]
箱体，用于提供容纳空间，箱体外部设有便携结构；
[0008]
检测组件，设于所述箱体的内部，所述检测组件包括多个管塞，每一管塞的下端设有检测单元；
[0009]
反应物承载组件，包括多个槽位；
[0010]
多个反应管，每个反应管上端具有开口，所述反应管的数量与所述槽位的数量一致，并且一一对应地内嵌于所述槽位；所述管塞具有封堵反应管的第一状态和远离反应管的第二状态。
[0011]
进一步地，所述反应物承载组件包括一转盘组件，所述转盘组件包括第一半圆承载盘、第二半圆承载盘以及转轴。
[0012]
进一步地，所述检测单元包括富集显色棒、特异性捕获探针、病毒分型探针、荧光
定量捕获探针之中的一种或组合。
[0013]
进一步地，所述核酸提取扩增显色一体化设备包括第一功能组合方式，所述第一功能组合方式包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括第一类检测单元，所述第一类检测单元设有荧光定量试剂，所述箱体内设有电控模块；所述软件部分包括操作系统和第一预装程序，所述操作系统和第一预装程序存储于所述电控模块，所述第一预装程序包括预调设的第一组预设参数。
[0014]
进一步地，所述核酸提取扩增显色一体化设备包括第二功能组合方式，所述第二功能组合方式包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括第二类检测单元，所述第二类检测单元设有反向点杂交试剂，所述箱体内设有电控模块；所述软件部分包括操作系统和第二预装程序，所述操作系统和第二预装程序存储于所述电控模块，所述第二预装程序包括预调设的第二组预设参数。
[0015]
进一步地，所述检测单元还设有观察口。
[0016]
进一步地，所述反应物承载组件具有设置于槽位周围的变温组件，用于向所述反应管提供加热或冷却效果。
[0017]
进一步地，所述箱体的内部顶端设有伺服模块，所述伺服模块内部安装有多个用于带动管塞在第一状态和第二状态之间运动切换的移动机构；所述移动机构包括伸缩缸体、活塞、活塞杆；所述活塞杆穿接于伸缩缸体，所述活塞杆的下端连接所述管塞。
[0018]
进一步地，所述箱体的容纳空间分为靠近顶端的第一容纳空间、第二容纳空间、第三容纳空间以及外延半圆空间，所述第一容纳空间位于所述箱体内腔的顶部，所述第三容纳空间位于所述箱体内腔的底部，所述第二容纳空间位于所述第一容纳空间与所述第三容纳空间之间；所述第一容纳腔室供所述伺服模块安装其中，所述第二容纳空间供所述反应物承载组件容纳其中，所述外延半圆空间位于第二容纳空间和第三容纳空间的侧面，所述外延半圆空间供所述转盘组件的第一半圆承载盘或第二半圆承载盘暂存。
[0019]
进一步地，所述第三容纳空间内设置有减速电机、电源模块以及传动机构，所述传动机构用于将旋转动力传递至所述转轴，所述电源模块用于向减速电机、所述伺服模块和所述提供电能；所述外延半圆空间的顶部的箱体壁部设置有一活动翻盖，用于方便取拿或放置反应管；所述核酸提取扩增显色一体化设备还包括电控模块、触控屏；所述电控模块和触控屏均由所述电源模块提供电能，所述电控模块与所述伺服模块、减速电机、触控屏、变温组件电性连接。
[0020]
相较于现有技术，实施本发明的有益效果在于：
[0021]
(1)机动灵活的箱体式装置，满足基本的核酸提取、扩增、结果反馈功能，将以往占地较大的核酸检验工作站微小化，有利于快速上门核酸检测工作；
[0022]
(2)反应物承载组件包括一转盘，所述转盘分为第一半圆承载盘和第二半圆承载盘，可以实现其中一批反应物在所述第二容纳空间内被盖上管塞后做扩增
ꢀ‑
信号收集时，另一批反应物暂存在外延半圆空间内部，兼顾了提高检测效率和避免病毒外泄的风险两方面效果；
[0023]
(3)除了扩增一步需要反应物承载组件提供适合温度的条件外，其他需要移动和/或旋转的部件，其实也可以全由手动的动力传递实现，当然，也可以通过增设电机、伺服气缸等现有的动力提供手段，更完好地实现核酸检测操作。
附图说明
[0024]
图1为本发明所述便携式核酸检测一体机的外观设计图；
[0025]
图2为本发明所述便携式核酸检测一体机的局部透视图(翻盖闭合)；
[0026]
图3为本发明所述便携式核酸检测一体机的局部透视图(翻盖敞开)；
[0027]
图4为本发明所述便携式核酸检测一体机的局部透视图；
[0028]
图5为本发明所述便携式核酸检测一体机的局部
[0029]
图6为本发明所述转盘的结构示意图；
[0030]
图7为本发明所述检验管与检验单元分离时的位置示意图；
[0031]
图8为本发明所述检验单元进入所述检验管时的位置关系示意图；
[0032]
图9a为本发明所述捕获探针的截面形状示意图(对半开槽)；
[0033]
图9b为本发明所述捕获探针的截面形状示意图(纵横开槽)；
[0034]
图9c本发明所述捕获探针的截面形状示意图(六角开槽)；
[0035]
图10本发明的电气连接图(例如更优的自动化方案)。
[0036]
图中：10、箱体；100、第一容纳空间；101、第二容纳空间；102、第三容纳空间；103、转盘组件；11、伺服模块；12、电控模块；13、伸缩缸体；2、检测组件；20、检测单元；21、管塞；22、观察口；23、连接杆；30、外延半圆空间；300、槽位；301、反应管；31、第一半圆承载盘；32、第二半圆承载盘；33、翻盖；34、端面；40、电源模块；41、减速电机；42、从动轮；43、联动轴；50、触控屏。
具体实施方式
[0037]
为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图、实施例、变型例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
[0038]
另外，为了方便表述各部位、零件等个体，本发明会使用到“左”、“右”、“前”、“后”、“上”、“下”等表示位置关系的描述；本发明中带有“第一”、“第二”等带序号的描述，原则上仅用以区分描述的对象，不涉及任何重要性区别、排列区别的意思。
[0039]
如图1-图10所示，核酸提取扩增显色一体化设备，其包括但不限于箱体10、检测组件2、反应物承载组件以及多个反应管301。所述箱体10用于提供容纳空间，箱体10外部设有便携结构，所述便携结构可以是背带和/或提手；所述检测组件2设于所述箱体10的内部，所述检测组件2包括多个管塞21，每一管塞21 的下端设有检测单元20；所述反应物承载组件，包括多个槽位300；
[0040]
多个反应管301，每个反应管301上端具有开口，所述反应管301的数量与所述槽位的数量一致，并且一一对应地内嵌于所述槽位，所述反应管301的数量可以是大于或等于所述管塞21的数量，当然，当设置的反应管301数量大于管塞21数量时，所述箱体10应当在其他位置设有暂存空间供待检测的反应物暂存；所述管塞21具有封堵所述反应管301的第一状态和远离所述反应管301的第二状态，所述第一状态和第二状态之间的切换，可以是通过现有机械的机构例如连杆、轮系、弹簧、磁铁之类的零件安装配合，最后通过人手输入力量完成。由于实际上只是上下的直线运动自由度控制，这类位移机构在日常生活已经很成熟，也不属于本发明所关注的改良点，因此不详细赘述。
[0041]
为了增加检测效率，提供一个一批反应物在做“扩增-信息反馈”，另一批反应物暂存待测的手段，作为一种优选的实施方案，所述反应物承载组件可以包括一转盘组件103，所述转盘组件103包括第一半圆承载盘31、第二半圆承载盘32 以及转轴。如此一来，第一半圆承载盘31正在做扩增和结果反馈的同时第二半圆承载盘32的就已经在箱体10内的另一暂存空间中安全地放置。
[0042]
为了增加检测功能和面对当下新冠病毒复杂的变异种类结果待测，作为一种优选的实施方案，所述检测单元20可以包括富集显色棒、特异性捕获探针、病毒分型探针、荧光定量捕获探针之中的一种或组合。换言之，所述检测单元20 除了最基本的新冠病毒检测外，还可以增加一些探针用以识别病毒分型功能，例如面对阿尔法变异株、德尔塔变异株、奥密克戎等。可以大大减少一旦发现阳性结果之后再测病毒分型的时间，从而方便后续防疫工作开展。例如，作为一种具体化的方案，其可以包括面向普通新冠病毒检测的第一功能组合方式，所述第一功能组合方式包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括第一类检测单元，所述第一类检测单元设有荧光定量试剂，所述箱体内设有电控模块；所述软件部分包括操作系统和第一预装程序，所述操作系统和第一预装程序存储于所述电控模块，所述第一预装程序包括预调设的第一组预设参数。对应地，作为另一种具体的方案，其可以包括面向不同病毒分型的第二功能组合方式，所述第二功能组合方式包括硬件部分和软件部分，所述硬件部分包括第二类检测单元，所述第二类检测单元设有反向点杂交试剂，所述箱体内设有电控模块；所述软件部分包括操作系统和第二预装程序，所述操作系统和第二预装程序存储于所述电控模块，所述第二预装程序包括预调设的第二组预设参数。当然，上述的无论是第一组预设参数，还是第二组预设参数，都只是一些已经公开了过程物理量而已，例如温度条件、持续时间，此内容都已经在当下的病毒核酸检测实操手册中得到公开。
[0043]
为了方便医护人员、检测员观察结果，或者是方便利用光学传感器观察显色结果，所述检测单元20还应当设有观察口22。
[0044]
为了向反应物提供合适的扩增温度环境，作为一种优选的实施方案，所述反应物承载组件具有设置于槽位300周围的变温组件，用于向所述反应管301提供加热或冷却效果。实际上，上面提及到的加热功能只需要增设现有的水浴加热模块即可，而冷却功能只需要应用现有的半导体制冷芯片即可。
[0045]
作为一种优化的、具体的方案，所述箱体10的内部顶端设有伺服模块11，所述伺服模块11内部安装有多个用于带动管塞21在第一状态和第二状态之间运动切换的移动机构；所述移动机构包括伸缩缸体13、活塞、活塞杆；所述活塞杆穿接于伸缩缸体13，所述活塞杆的下端连接所述管塞21。
[0046]
再具体地，所述箱体10的容纳空间分为靠近顶端的第一容纳空间100、第二容纳空间101、第三容纳空间102以及外延半圆空间30，所述第一容纳空间100位于所述箱体10内腔的顶部，所述第三容纳空间102位于所述箱体10内腔的底部，所述第二容纳空间101位于所述第一容纳空间100与所述第三容纳空间 102之间；所述第一容纳腔室供所述伺服模块11安装其中，所述第二容纳空间 101供所述反应物承载组件容纳其中，所述外延半圆空间30位于第二容纳空间 101和第三容纳空间102的侧面，所述外延半圆空间30供所述转盘组件103的第一半圆承载盘31或第二半圆承载盘32暂存；此处作为优选实施方案，所述外延半圆空间30的顶部的箱体10壁部设置有一活动翻盖33，用于方便取拿或放置反应管301。所述第
三容纳空间102内设置有减速电机41、电源模块40以及传动机构，所述传动机构用于将旋转动力传递至所述转轴，所述电源模块40用于向减速电机41、所述伺服模块11和所述提供电能。最后，假如本发明采取自动化的优化方案，其应当还包括电控模块12、触控屏50；所述电控模块12和触控屏50均由所述电源模块40提供电能，所述电控模块12与所述伺服模块11、减速电机41、触控屏50、变温组件电性连接。通过电控模块12内部预先安装有的检测程序，预设参数，即可实现，当然，这部分功能已经在常规的核酸检测工作站中已开发，本发明更趋于将工作站微小化，由于电控模块12可以微小化，可以应用现有的应用程序，因此，可以认为上述自动化方案在现实检测工作中有充分的、公开的改良启示。即便是缺省检测程序、控制程序的内容，以当前现有技术的水平下，实现上述方案并不困难。
[0047]
以上所述仅为本发明的较佳实施例、变型例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应视之包含在本发明的保护范围之内。