核酸快检设备的制作方法

1.本发明涉及核酸检测(dna或rna)技术领域，具体涉及一种核酸快检设备。


背景技术：

2.核酸检测作为一种具有高灵敏度及特异性的方法，目前已经广泛应用于许多领域，例如疾病诊断，食品安全，传染病防治等。用简单方式对特定核酸序列进行检测，可以赋予现场护理(point-of-care)诊断和现场病原体检测更大的价值。
3.pcr(聚合酶链式反应)是一种用于放大扩增特定的dna片段的分子生物学技术，它可看作是生物体外的特殊dna复制，pcr的最大特点，是能将微量的dna大幅增加。然而，pcr作为经典的核酸检测方法，其固有的变性-复性-延伸循环，要求其必须需要热循环仪设备作为支撑，同时因为气溶胶污染问题，专业实验室也作为必须要条件。其中pcr延展技术平台，特别是定量pcr(qpcr)方法，是最广泛使用的病原体检测方法，并且被认为是新的金标准测试。qpcr提供短得多的样品到结果(sample-to-result)的时间(3到5小时)。然而，尽管qpcr被广泛接受，但它因依赖标准参考物质(标准曲线)进行定量而受到限制。不可靠和不一致的商业标准参考物质也可能影响qpcr定量的准确度。此外，qpcr易于受到由环境样品中自然存在的物质(例如，重金属和有机质)引起的抑制，从而导致靶定量不准确或假阴性结果。因而极大地限制了pcr在床旁快速诊断(poct)和现场快速检测等领域的应用。与qpcr相比，最近的数字pcr技术已被证明是用于环境样品中的微生物病原体检测的更稳健的解决方案。数字pcr基于分区(partitioning)和泊松统计，因此，不需要比较外部定量标准来对未知浓度的样品定量。然而，将数字pcr方法实施于使用点应用(point-of-use application)可能是挑战性的。这是因为数字pcr需要昂贵的仪器(即bio-rad液滴数字pcr)、设备齐全的实验室环境和训练有素的技术人员来进行测定。这些因素严重限制数字pcr在资源有限背景下的可及性和应用。
4.为了克服这些缺点，一大类等温核酸扩增的新方法大量出现，其中lamp是最受关注也是最有应有前景的一种方法。
5.环介导等温扩增技术(loop-mediated isothermal amplification，lamp)是2000年日本荣研化学株式会社开发的替代pcr核酸扩增方法。其特点是针对靶基因的6个区域设计4种特异引物，在链置换dna聚合酶(bst dna polymerase)的作用下，60-65℃恒温扩增，15-60分钟左右即可实现109～10
10
倍的核酸扩增，具有操作简单、特异性强、产物易检测等特点。lamp作为一种分子生物学检测技术，具有高特异性、高敏感性、简单、便捷及成本低的特点，已广泛用于临床疾病的诊断、流行性细菌或病毒的定性定量检测、动物胚胎性别鉴定及基因芯片。
6.因此，lamp检测用于检测微生物的快速、简化、低成本的测定，以在集中式实验室之外，例如，在需要对资源有限的地方的环境水进行现场使用点测试的情况下提供分子测定。
7.lamp检测在等温条件下进行，等温条件可以维持在不同的仪器中，例如热循环仪
和水浴。该设备使得能够通过加热装置内部的检测室来扩增样品的dna/cdna，以检测病原体。
8.等温扩增仪利用链置换型dna聚合酶在恒温条件下进行扩增反应，可在15-60分钟内实现109-1010倍的扩增，反应能产生大量的扩增产物即焦磷酸镁白色沉淀，可以通过肉眼观察白色沉淀的有无来判断靶基因是否存在。lamp方法的优势除了高特异性和高灵敏度外，操作还十分的简单，在应用阶段对仪器的要求低，一个简单的恒温装置就能实现反应，结果检测也非常简单，直接肉眼观察白色沉淀或者绿色荧光即可，不像普通pcr方法需要进行凝胶电泳观察结果，是一种适合现场、基层快速检测的方法。
9.因为基于扩增的核酸检测试剂及检测设备的局限性，导致目前检测中扩增操作也无法解决核酸或者其他待测样品的提取问题，扩增过程也需要多次开盖，尤其是通过八连管作为反应器时，且同样需要在专业的pcr实验室操作以避免污染，所以现有技术的核酸检测仍无法实现现场取样、现场检测，尤其是没有可实现直接加入样本后进行直接一次性完成反应的反应器，仍旧采用传统的八连管或者ep管(离心管)，这是核酸检测无法很好的应用在poct以及病原微生物拓展应用的重要掣肘。另外，恒温扩增仪可应用在致病微生物、物种鉴定、动物疫病、转基因等领域，然而传统的恒温扩增仪体型较大，不便于携带，因此只能在实验室内进行使用。


技术实现要素：

10.本发明要解决的技术问题就在于：针对现有技术存在的技术问题，本发明提供一种核酸快检设备，能够在直接加入待检测样本后不用再开盖，实现整个核酸检测无需pcr实验室，无气溶胶污染。
11.为解决上述技术问题，本发明提出的技术方案为：
12.一种核酸快检设备，所述等温扩增仪包括承载部、加热部、安装架体和外壳，所述承载部、加热部通过安装架体设置在外壳内；所述承载部设有至少一个用于放置待测样本的承载腔位；所述加热部位于承载部下方对承载部进行电加热。
13.作为上述技术方案的进一步改进：
14.优选地，所述加热部包括加热板和多个加热片，所述加热片位于加热板下方，所述加热板固定于承载部的底部。加热部在反应过程中进行加热，使反应环境维持在60-65℃恒温，快速实现核酸扩增。
15.优选地，所述等温扩增仪还包括振动部和驱动部，所述振动部设置于承载部的下方，所述振动部带动承载部振动，所述振动部通过驱动部驱动。振动部带动承载部振动使待测样品与反应体系振动混匀。
16.优选地，所述振动部设有振动变形板，所述承载部位于振动变形板上方，所述振动部还设有安装板，所述安装板设有至少两个，分别位于振动变形板相对的两侧，所述安装板与安装架体连接，所述振动变形板与安装架体之间存在间隙，振动变形板振动时不会对安装架体造成影响。
17.优选地，所述设备还设有反应器，所述反应器包括顺序连接的加样部、样本部和反应部，其中加样部和样本部之间、样本部和反应部之间活动连接实现密封状态，加样部为活塞结构，所述样本部内预装有样本保存液，反应部中装有反应体系；反应部与样本部连接处
设有微孔且所述微孔的孔径不大于样本液或样本保存液的毛细长度，换言之，微孔处的液体表面张力大于其重力；在反应器密封状态下，加样部通过外力向反应部方向运动实现密封状态下样本液穿过微孔压入反应部内。
18.优选地，所述反应部内设有至少一个反应腔，所述反应腔内预设有独立的反应体系，可实现针对同一样本多个检测项的同时检测，且每个反应腔的腔口处设有一个微孔，无外力情况下，液体不能从样本部流入反应腔。
19.优选地，所述反应腔靠近样本部的端口封闭，反应前每个反应腔呈独立密封状态，所述端口通过密封塞或密封膜实现封闭。因为设有密封膜或密封塞，即使在拧开反应部和样本部螺接处的情况下，也可以使反应腔处于密封状态。
20.优选地，所述反应部设有分流塞，所述分流塞采用柔性材料制成，所述分流塞位于反应部与样本部的连接处，所述反应腔通过分流塞独立密封，所述微孔设于分流塞。
21.优选地，所述分流塞的一面向反应腔内凸起封闭腔口，所述微孔贯穿凸起，所述分流塞面向样本部的一面为光滑面。
22.优选地，所述微孔的孔径为0.3～0.6mm。
23.优选地，所述反应部设有套接的内反应管和外套管，所述内反应管卡紧于外套管内，所述外套管设有与样本部配位螺接的螺纹。
24.优选地，所述加样部包括套接的凹形塞和加样帽，所述加样帽内设一插入凹形塞呈套接的硬性凸起件，所述加样帽还设有与样本部配位螺接的螺纹连接段，即可实现加样部与样本部之间的密封连接，又可通过单向旋转加样部向样本部加压实现样本液进入反应部中。
25.优选地，所述加样部还设有一限位件，所述限位件用于限制加样部旋转。
26.优选地，所述样本部为一同轴套管，其中内管为一中空管，且内径与所述凹形塞密封贴合连接，外管的一端设有与加样部配位螺接的螺纹；反应器密封时，内管的一段位于凹形塞与加样部的间隙；反应前样本保存液预设于内管的腔中。
27.优选地，所述样本部的外管靠近反应部的一端设有与反应部配位螺接的螺纹，所述反应部与外管不连通。
28.优选地，所述样本部还设有密封件，所述密封件设置于反应部和样本部之间，所述密封件用于密封样本保存液，即使在拧开反应部和样本部螺接处的情况下，也可以使样本部的内腔处于密封状态。
29.优选地，所述设备还包括拍照部，所述拍照部对显色后的样本拍照；所述拍照部通过安装架体设置在外壳内，所述拍照部包括相机、拍照盒，所述拍照盒设有放置反应后样本的槽位，所述拍照盒可伸出或者缩进外壳内。
30.优选地，所述拍照部还包括滑块和滑轨，所述安装架板与滑块固定连接，所述滑块与滑轨相配合，可相对滑动，所述拍照盒固定安装于滑轨的一端，所述滑轨可相对滑块移动，带动拍照盒伸出或者缩进外壳。
31.本发明提供的核酸快检设备，与现有技术相比有以下优点：
32.(1)本发明的核酸快检设备，扩增仪可对同一样本同时进行多项共检；通过加热部在反应过程中进行加热维持扩增反应所需的恒温环境；通过振动部将样本液和反应体系振动混匀。
33.(2)本发明的核酸快检设备，反应器及扩增仪的配合使用可以解决现有技术里扩增方法中的开盖加样或加液产生的气溶胶污染的问题，反应器为一次性使用，加入样本后可直接反应，反应过程无需开盖，且无需多次加液，可实现整个核酸检测无需专业实验室，无气溶胶污染，检测完成后通过处理反应器即可。
34.(3)本发明的核酸快检设备，针对公共卫生事件，可通过简易加热设备配合本发明的核酸检测方法及反应器实现，无需专业人士操作，结果清晰易判，适合目前国内外各类医疗检测场景需求，尤其是相对落后地区的分子诊断能力的大幅提升。
附图说明
35.图1是本发明实施例的使用状态示意图。
36.图2是本发明等温扩增仪的爆炸结构示意图。
37.图3是本发明反应器的结构示意图。
38.图中标号说明：
39.1、承载部；11、承载腔位；2、加热部；21、加热板；22、陶瓷加热片；3、振动部；31、振动变形板；32、安装板；4、驱动部；41、振动电机；42、进出电机；5、拍照部；51、相机；52、拍照盒；53、滑块；54、滑轨；55、连接板；6、外壳；61、盖子；7、安装架体；71、上安装座；72、支座；73、底座；74、连接座；75、安装块；8、反应器；81、样本部；811、外管；812、内管；813、密封件；82、加样部；821、凹形塞；822、加样帽；823、撕拉环；83、反应部；831、外套管；832、内反应管；833、反应腔；834、分流塞；8341、凸起件；8342、微孔。
具体实施方式
40.下面结合实施例对本发明作进一步详细、完整地说明。下面描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
41.下述实施例中的实验方法，如无特殊说明，均为常规方法。下述实施例中所用的实验材料如无特殊说明，均为市场购买得到。
42.图1至图3示出了本发明核酸快检设备的一种实施方式，设备包括反应器8和等温扩增仪，等温扩增仪设有多个承载腔位11，待测样本放置于反应器8中，等温扩增仪可对不同样本同时进行混检。
43.本实施例中，等温扩增仪包括承载部1、加热部2、振动部3、驱动部4、拍照部5、安装架体7和外壳6，承载部1、加热部2、振动部3、驱动部4、拍照部5通过安装架体7设置在外壳6内。安装架体7为异形板结构，承载部1、加热部2和振动部3安装于异形板上端，驱动部4安装在异形板的腔内，位于振动部3的下方；拍照部5安装于异形板一侧。
44.本实施例中，安装架体7包括上安装座71、底座73和两个支座72，上安装座71的四个角端分别设有一个凸出的安装块75，上安装座71设有安装孔。两个支座72分别设在上安装座71的两边，支座72的底部固定在底座73。
45.本实施例中，承载腔位11设于承载部1，承载部1设有承载板和多个定位筒，定位筒固定于承载板上，承载板和定位筒采用导热且非柔性材料制作，承载腔位11由承载板和定位筒围设而成，承载腔位11依顺序阵列排布，每个承载腔位11可放置一个反应器8。外壳6设有盖子61，盖子61位于承载部1的上方，盖子61可以打开，用于放入或者取出反应器8。
46.本实施例中，加热部2包括加热板21和多个加热片，本实施例中加热片采用陶瓷加热片22，陶瓷加热片22位于加热板21下方，加热板21固定于承载板的底部，陶瓷加热片22通过承载板和定位筒对反应器8整体加热，可以均匀加热，同时能够更精确的控制反应温度。
47.本实施例中，振动部3设有振动变形板31，陶瓷加热片22安装于振动变形板31上，振动变形板31安装于上安装座71，振动变形板31设有四个安装板32，每个安装板32固定连接一个安装块75。振动变形板31的侧面与安装板32之间存在间隙，这样可以减小振动变形板31的振动对上安装座71的冲击力。
48.本实施例中，驱动部4包括振动电机41和进出电机42，振动电机41的驱动轴上设有偏心振子，振动电机41安装于上安装座71的下方，固定在底座73上，振动电机41的驱动轴穿过上安装座71的安装孔，通过偏心振子驱动振动变形板31带动承载部1振动。进出电机42固定于底座73，用于驱动拍照部5。
49.本实施例中，拍照部5包括相机51、拍照盒52、滑块53、滑轨54和连接板55，上安装板32设有连接座74，滑块53和连接座74固定连接，滑块53与滑轨54相配合，能够相对滑动。连接板55固定于滑轨54的底端，连接板55设有滑槽，进出电机42的驱动轴固定连接一偏心连杆，偏心连杆可以在连接板55的滑槽中滑动。相机51通过一相机座固定在底座73上，拍照盒52固定安装于滑轨54的一端。进出电机42通过偏心连杆，使滑轨54相对滑块53移动，以带动拍照盒52伸出外壳6。外壳6设有相对应的可开闭的口。拍照盒52设有用于放置反应器的槽位。拍照盒52移出外壳6的距离以槽位露出外壳6能够放置反应器即可。
50.本实施例中，拍照时拍照盒52伸出外壳6，放入已反应完毕的反应器，然后拍照盒52移入外壳6内，相机51进行拍照，拍照后拍照盒52伸出外壳6，取出已拍照的反应器，放入下一个反应器继续拍照。实际上，拍照和反应能够同时进行，即在第一次做完反应后，进行拍照时，承载部1可以放入第二批反应器，加快了检测速度。
51.本实施例的等温扩增仪还设有对电机进行冷却的冷却单元，以及用于控制各零部件运行的主机。冷却单元设有风扇，对电机进行冷却。等温扩增仪设有控制系统，控制系统包括检测模块、转换模块、处理模块、显示模块。检测模块设有温度传感器，用于检测承载部1的温度，并将检测数据传输至处理模块；转换模块包括dc-dc转换器；处理模块用于将检测到的温度数据在显示模块显示。相机51与处理模块电连接，照片在显示模块显示。冷却单元和控制系统根据等温扩增仪的机械结构部分进行设置，采用常规的可以达到相应控制效果的部件即可，
52.本发明的设备还设有配合等温扩增仪使用的反应器8，反应器8包括顺序连接的加样部82、样本部81和反应部83，其中加样部82和样本部81之间、样本部81和反应部83之间活动连接实现密封状态，加样部82为活塞结构，样本部81内预装有样本保存液，反应部83中装有反应体系；反应部83与样本部81连接处设有微孔8342，且微孔8342的孔径不大于样本液或样本保存液的毛细长度；微孔处的液体表面张力大于其重力。本实施例中，微孔的孔径采用0.3～0.6mm。在反应器8密封状态下，加样部82通过外力向反应部83方向运动实现密封状态下样本液穿过微孔8342压入反应部83内。为方便放于等温扩增仪中，反应器8整体采用圆管型结构，尤其优选地通体采用透明塑料材质制成。
53.本实施例中，反应部83内设有多个反应腔833，反应腔833内预设有独立的反应体系，可实现针对同一样本多个检测项的同时检测，且每个反应腔833近连接处的端部设有微
孔8342，无外力情况下，液体不能从样本部81流入反应腔833。
54.本实施例中，反应部83设有套接的内反应管832和外套管831，内反应管832卡紧于外套管831内，外套管831的一端设有与样本部81配位螺接的内螺纹，反应部83设有分流塞834，分流塞834采用柔性材料制成，本实施例中采用透明橡胶材料制成。分流塞834位于反应腔833与样本部81的连接处，反应部83的上部一段为内螺纹段，反应腔833的位置不位于内螺纹的连接处，即分流塞834分割了内螺纹的连接处和反应腔833，分流塞834的一面向反应腔833内凸起以封闭腔口，每个凸起有一个微孔8342，微孔8342贯穿凸起，分流塞834面向样本部81的一面为光滑面。反应腔833通过分流塞834达到独立密封。反应前，每个反应腔833内都预埋设有反应体系，反应体系采用封埋的形式，如采用不容于水且随温度变化能够改变形态的材料封存反应体系。每个反应腔833可以设置不同的反应体系，用于检测不同项。由于反应器8整体小巧紧凑，优选设置4个反应腔833。
55.本实施例中，外套管831为中空管，内反应管832卡紧于外套管831中，内反应管832设有一个或超过一个的凸棱用于定位，外套管831设有对应的凹槽，内反应管832和外套管831可以一体制成，也可以分别制作。实际上在制作做成中，因为反应器8较小，为方便加工和便于埋设反应体系的操作，一般外套管831和内反应管832分为两个零部件制造，再进行组装。
56.本实施例中，外套管831外表面，即反应部83的外表面设有至少一个凸棱或者凹槽，用于反应器8放入等温扩增仪的承载腔位11时的定位，承载腔位11设有相配合的凹槽或者凸棱。
57.本实施例中，加样部82包括套接的凹形塞821和加样帽822，加样帽822与样本部81连接的一段设有外螺纹连接段，内设一插入凹形塞821呈套接的硬性凸起件8341，凸起件8341采用圆柱形或圆筒形，凸起件8341与外螺纹连接段采用同心圆环的结构，凸起件8341与外螺纹连接段中间有环形空腔。凹形塞821采用透明橡胶材料制成，凹形塞821采用内设圆柱腔的活塞结构，活塞顶的腔口处设有向外延展的圆环，圆环的外径与环形空腔外径相同，另一端活塞头的直径略大于样本部81的内腔直径，实现活塞头在样本部81内腔中的活塞功能即可。凹形塞821套接在加样帽822上时，活塞头部分突出加样帽822，即可实现加样部82与样本部81之间的密封连接，又可通过单向旋转加样部82向样本部81加压实现样本液进入反应部83中。
58.本实施例中，样本部81为一同轴套管，内管812、外管811均为中空管，外管811一端设有内螺纹，一端设有内螺纹，设有外螺纹段的管径略小于外管811中段和设有内螺纹段的管径。内管812的管径与外管811的小管径相同。样本部81还设有密封件813，反应前通过密封件813和加样部82将样本保存液封存在内管812的腔中，放入待测样本时取掉密封件813。
59.本实施例中，加样部82加样帽822的外螺纹与外管811的内螺纹螺接于外管811于内管812之间的空腔，凹形塞821位于内管812中，密封内管812。反应部83外套管831的内螺纹与外管811的外螺纹螺接，连接处内管812的端部向外延展形成限位环，用于限制内管812在外管811中的位置，并能防止样本保存液或样本液进入外管811于内管812的隔腔中。
60.本实施例中，加样部82还设有一撕拉环823，撕拉环823用于限制加样部82旋转。撕拉环823位于样本部81的外管811于加样帽822之间，采用点断式连接，并且撕拉环823向外延展设有便于撕拉的操作段。加样帽822的一端的外圆周设有多个凸棱，便于旋转加压操
作。样本部81和反应部83的外圆周也设有多个摩擦凸棱，便于旋转时操作。
61.本发明的快检设备在检测之前，先将反应体系分别预埋在反应腔833内，反应体系为冻干状态，通过遇热可溶解的封隔层(例如石蜡)将反应体系预埋在反应腔内，样本保存液封装于样本部81内管812的腔中。取样拭子待测样本蘸取分泌物或唾液，打开反应部和样本部，去掉密封件，将带有样品的拭子段装入反应器的样本部81中，拧紧反应部83和加样部82，撕掉撕拉环823，旋转加样部82对样本液进行加压，迫使样本液通过微孔8342流入反应腔833中。再将反应器8放入等温扩增仪的承载腔位11中，盖上盖子，然后加热部工作对反应器开始加热，加热温度到60-65℃，保持恒温10分钟；振动部工作，使样本液和反应体系振动混匀进行反应；反应后将反应器放入拍照盒对显色后的反应器进行拍照。
62.上述实施案例只是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制。虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本发明。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均应落在本发明技术方案保护的范围内。