CN107151700A - 一种基因检测方法及基因检测试剂盒和基因检测设备 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种基因检测方法及基因检测试剂盒和基因检测设备，它通过在一个试剂盒内设置多个分离腔体，相邻分离腔体之间使用柱塞阻断，分离腔体内分别放置有裂解液、清洗液和反应液；检测样本时，推动各个柱塞，使柱塞的柱塞孔对准分离腔体，进而导通各个分离腔体，然后利用电磁控制方式，控制试剂盒内的磁珠带动待测样本依次经过各个分离腔体，并依次进行裂解、清洗和反应，最后从外部对反应液中的基因进行光学检测。
Description
技术领域
本发明涉及一种基因检测方法及基因检测试剂盒和基因检测设备，属于医学检测技术领域。
背景技术
基因检测是通过血液、其他体液或细胞对DNA进行检测的技术，是取被检测者脱落的口腔黏膜细胞或其他组织细胞，扩增其基因信息后，通过特定设备对被检测者细胞中的DNA分子信息作检测，预知身体患疾病的风险，分析它所含有的各种基因情况，从而使人们能了解自己的基因信息，从而通过改善自己的生活环境和生活习惯，避免或延缓疾病的发生。
基因检测可以诊断疾病，也可以用于疾病风险的预测。疾病诊断是用基因检测技术检测引起遗传性疾病的突变基因。目前应用最广泛的基因检测是新生儿遗传性疾病的检测、遗传疾病的诊断和某些常见病的辅助诊断。目前有1000多种遗传性疾病可以通过基因检测技术做出诊断。
由于基因检测时通常使用的样本为生物组织细胞，因此检测基因时需要对细胞进行裂解、清洗、扩增等步骤后，再利用光学检测的方式去检测基因。由于各个步骤中涉及不同的处理，通常样品需要经过多个设备分别进行不同步骤的处理，检测较为麻烦，而且在进行不同步骤时，有时还需要转移样品至不同的载体，这一过程容易引入污染，影响检测精度。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种基因检测方法及基因检测试剂盒和基因检测设备。它可以简化基因检测的工序，使其可以在一个设备中完成所有步骤，不仅可以脱离基因检测对于大量设备的依赖，提升检测效率，而且可以避免在检测过程中引入污染，提升检测精度。
本发明的技术方案：一种基因检测方法，其特点是：通过在一个试剂盒上设置多个分离腔体，相邻分离腔体之间使用柱塞阻断，分离腔体内分别放置有裂解液、清洗液和反应液；检测样本时，推动各个柱塞，使柱塞的柱塞孔对准分离腔体，进而导通各个分离腔体，然后利用电磁控制方式，控制试剂盒内的磁珠带动待测样本依次经过各个分离腔体，并依次进行裂解、清洗和反应，最后从外部对反应液中的基因进行光学检测。
上述的基因检测方法中，所述反应为PCR或等温扩增反应，且反应所需的酶设置在柱塞的柱塞孔内，在柱塞的柱塞孔对准分离腔体时，因自身重力自动落入反应液中。
前述的基因检测方法中，所述光学检测的探测部位位于盛放反应液的分离腔体底部，且盛放反应液的分离腔体底部设有向试剂盒外部方向凹进，检测时，使试剂盒处于倾斜状态，盛放反应液的分离腔体的凹进部位朝下，反应液中的磁珠将自动隐藏在凹进部位内，避免对光学检测产生干扰。
实现前述方法的基因检测试剂盒，其特点是：包括顶部带翻盖的盒体，盒体内从上至下分别设有通过柱塞隔开的裂解区和清洗区，清洗区下方设有反应区，清洗区的数量为1个或多个，所述柱塞水平设置，柱塞上设有竖直方向的柱塞孔；所述裂解区设有裂解液，裂解液内设有铁磁性混匀球和可穿过柱塞孔的磁珠；所述清洗区设有清洗液；所述反应区设有反应液。
前述的基因检测试剂盒中，所述清洗区和反应区之间的柱塞的柱塞孔内设有包裹有酶组分的钢管。
前述的基因检测试剂盒中，所述柱塞一端设有弹簧，另一端与伸出盒体外的顶杆；所述顶杆外端的下侧设有斜坡。
前述的基因检测试剂盒中，所述反应区位于盒体内，反应区底部设有向盒体外部方向凹进的隐藏区。
前述的基因检测试剂盒中，所述柱塞孔带3～5°的锥度，中心直径为3～5mm，这样的设置既有利于磁珠通过，又可利用毛细作用阻断各个区间的液体自由穿过。
所述裂解区底端为上宽下窄的收口，每个收口边与竖直方向夹 25°～35°角，以便于充***解及磁珠顺利汇合到柱塞孔内。
前述的基因检测试剂盒中，所述清洗区还可以设置在盒体外，且清洗区为薄壁透明锥管。
实现前述方法的基因检测设备，其特点是：包括试剂盒容纳槽，试剂盒容纳槽其中一侧设有由多个电磁线圈组成的电磁线圈阵列，另一侧设有多个紧贴试剂盒容纳槽的加热铝块，加热铝块上还分别设有制冷片；所述试剂盒容纳槽的槽底设有顶端正对槽底的检测光纤，检测光纤与光学检测模块相连。
前述的基因检测设备中，所述试剂盒容纳槽内设有沿槽深方向的挡条，在试剂盒***试剂盒容纳槽的过程中，挡条依次推动试剂盒的各个柱塞移动，使试剂盒的各个分离腔体连通。
前述的基因检测设备中，所述剂盒容纳槽呈倾斜设置，倾斜角度为与竖直方向夹30°～60°角。
前述的基因检测设备中，所述电磁线圈阵列包括混匀阵列和拖动阵列；所述混匀阵列包括多个靠近容纳槽槽口位置、呈环形分部的电磁线圈；所述拖动阵列包括多个从混匀阵列直线排列至容纳槽槽底的电磁线圈。
前述的基因检测设备中，所述拖动阵列的电磁线圈分为左右两排，其中一排的任意一个电磁线圈正对另一排的两个相邻电磁线圈之间。
前述的基因检测设备中，所述电磁线圈阵列上设有散热铝块，制冷片上设有散热片。
与现有技术相比，本发明利用柱塞在同一个试剂盒内分隔出多个区间(腔体)，各个区间可分别放置裂解液、清洗液和反应液，使得基因检测的多个步骤可在同一个试剂盒内(配合使用一台设备)进行，不容易产生二次污染，而且工作效率大大提高，检测精度也大大提高，而且更可以解决基因检测需要很多配套设备的问题。本发明由于使用了柱塞进行分隔，它可以通过简单的机械动作即可导通各个区间，无需其它处理(若采用石蜡等物质进行隔离，导通及装配时需加热，加热会影响到试剂盒内的试剂及样品，进行影响检测精度)，操作上来说更为方便，而且柱塞的装配更为简单、便于各个区间内试剂的装配。
附图说明
图1是本发明试剂盒的结构示意图；
图2是图1的侧向示意图；
图3是图2的A部放大图；
图4是本发明的检测设备结构示意图；
图5是试剂盒容纳槽的内部结构示意图；
图6是单排的电磁线圈阵列结构示意图；
图7是双排的电磁线圈阵列结构示意图。
图8是清洗区使用薄壁透明锥管形式的试剂盒结构示意图。
附图中的标记为：1-翻盖，2-盒体，3-柱塞，301-柱塞孔，4- 裂解区，5-清洗区，6-反应区，7-弹簧，8-顶杆，9-试剂盒容纳槽， 10-电磁线圈阵列，11-制冷片，12-检测光纤，13-挡条，14-散热铝块，15-散热片，16-加热铝块，101-混匀阵列，102-拖动阵列，601- 隐藏区。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明作进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。
实施例。一种基因检测方法：通过在一个试剂盒内设置多个分离腔体，相邻分离腔体之间使用柱塞阻断，分离腔体内分别放置有裂解液、清洗液和反应液；检测样本时，推动各个柱塞，使柱塞的柱塞孔对准分离腔体，进而导通各个分离腔体，然后利用电磁控制方式，控制试剂盒内的磁珠带动待测样本依次经过各个分离腔体，并依次进行裂解、清洗和反应，最后从外部对反应液中的基因进行光学检测。所述反应为PCR或等温扩增反应，且反应所需的酶设置在柱塞的柱塞孔内，在柱塞的柱塞孔对准分离腔体时，因自身重力自动落入反应液中。所述光学检测的探测部位位于盛放反应液的分离腔体底部，且盛放反应液的分离腔体底部设有向试剂盒外部方向凹进，检测时，使试剂盒处于倾斜状态，盛放反应液的分离腔体的凹进部位朝下，反应液中的磁珠将自动隐藏在凹进部位内，避免对光学检测产生干扰。
实现前述方法的基因检测试剂盒，如图1至3所示：包括顶部带翻盖1的盒体2，盒体2内从上至下分别设有通过柱塞3隔开的裂解区4、清洗区5和反应区6，所述柱塞3水平设置，柱塞3上设有竖直方向的柱塞孔301；所述裂解区4设有裂解液，裂解液内设有铁磁性混匀球和可穿过柱塞孔301的磁珠；所述清洗区5设有清洗液；所述反应区6设有反应液。所述清洗区5和反应区6之间的柱塞3的柱塞孔301内设有包裹有酶组分的钢管。所述柱塞3一端设有弹簧7，另一端与伸出盒体2外的顶杆8；所述顶杆8外端的下侧设有斜坡。所述反应区6底部设有向盒体2外部方向凹进的隐藏区601。所述柱塞孔301的锥度为3～5°(优选4°)，中心直径为3～5mm(优选 4mm)，所述裂解区4底端为上宽下窄的收口，每个收口边与竖直方向夹角25°～35°(优选30°)。
另外，清洗区5还可以使用薄壁透明锥管的形式设置在盒体2 外(如图8所示)，以便于最后的光学检测。检测时只需使用光探头对准薄壁透明锥管底部或侧壁，使用电磁线圈将磁珠吸引至别处即可。
实现前述方法的基因检测设备，如图4所示：包括试剂盒容纳槽9，试剂盒容纳槽9其中一侧设有由多个电磁线圈组成的电磁线圈阵列10，另一侧设有多个紧贴试剂盒容纳槽9的加热铝块16，加热铝块16上还分别设有制冷片11；所述试剂盒容纳槽9的槽底设有顶端正对槽底的检测光纤12，检测光纤12与光学检测模块相连。
所述试剂盒容纳槽9内设有沿槽深方向的挡条13，在试剂盒***试剂盒容纳槽9的过程中，挡条13依次推动试剂盒的各个柱塞移动，使试剂盒的各个分离腔体连通，试剂盒容纳槽9内结构如图5 所示。
所述剂盒容纳槽9呈倾斜设置，倾斜角度为与竖直方向夹 30°～60°角(优选50°)；
所述电磁线圈阵列10包括混匀阵列101和拖动阵列102；所述混匀阵列101包括多个靠近容纳槽9槽口位置、呈环形分部的电磁线圈；所述拖动阵列102包括多个从混匀阵列101直线排列至容纳槽9 槽底的电磁线圈。拖动阵列102可以为单排阵列，如图6所示。也可为双排，如图7所示，所述拖动阵列102的电磁线圈分为左右两排，其中一排的任意一个电磁线圈正对另一排的两个相邻电磁线圈之间。所述电磁线圈阵列10上设有散热铝块14，制冷片11上设有散热片15。
所述混匀阵列101中的各个电磁线圈1沿顺时针或逆时针方向依次完成通断过程，且多次循环。或所述混匀阵列101中的各个电磁线圈1按照“8”字形依次完成通断过程，且多次循环，混匀效果更佳，试验表明其在用于样本裂解时的裂解效率更高。
当拖动阵列102为单排阵列时，所述拖动阵列102中的各个电磁线圈1在混匀阵列101完成工作后，可以按照单个通断方式运行，如 A启动；然后A停止，B启动；然后B停止，C启动；然后C停止，以此类推。
也可以按2个位一组控制的方式，如AB同时启动，然后AB停止， BC启动；以此类推。亦可以A启动一段时间后B启动，AB同时接通一段时间后A停止；B单独接通，一段时间后C启动，BC同时接通一段时间，B关断，以此类推，实验证明这种方式在拖动纳米磁珠时更为顺畅，拖动磁珠的成功率超过95％。
当拖动阵列102为双排阵列时，所述述拖动阵列102中的各个电磁线圈1在混匀阵列101完成工作后，可以按2个位一组控制的方式，如AB同时启动，然后AB停止，BC启动；以此类推。
也可以按3个位一组控制的方式，如ABC同时启动；然后ABC 停止，BCD启动；接着BCD停止，CDE启动，以此类推。
混匀阵列中，电磁线圈的磁芯由3片0.65mm*4mm*60mm的硅钢片紧密排列而成，磁芯外面饶有6层线径为0.25mm的漆包线(约1200 扎线圈)；所述拖动阵列磁芯由3片0.65mm*6mm*60mm的硅钢片紧密排列而成；磁芯外面饶有6层线径为0.25mm的漆包线(约1200扎线圈)。通15V电用高斯计测量其磁场强度混匀阵列101约2000Gs，拖动阵列102约2200Gs。电磁线圈距离磁珠1.3mm时的拖动效果最好，也不会出现电磁线圈过热情况。混匀阵列101中的电磁线圈通断间隔可调，控制在15ms至500ms。混匀阵列101中的电磁线圈通断间隔控制在35ms至65ms，混匀效果最佳。
本发明的试剂盒和检测设备的具体使用方法：
①将样品放入盒体2，盖上盒盖1，然后将盒体2***基因检测设备的试剂盒容纳槽9，在***过程中，各个柱塞3的顶杆8依次被挡条13推动，使得各个柱塞3克服弹簧7的弹力发生移动，致使柱塞孔301对准分离腔体，导通裂解区4、清洗区5和反应区6，；
②启动电磁线圈阵列10的混匀阵列101，使混匀阵列101的电磁线圈按环状依次启停，铁磁性混匀球在磁力驱动下剧烈搅动裂解液和样品，同时启动靠近裂解区的制冷片11，控制裂解温度；
③启动电磁线圈阵列10的拖动阵列102，使拖动阵列102的电磁线圈从上至下依次启停，磁珠携带被裂解的样品经过清洗液的清洗后，最终进入反应液，同时柱塞内携带酶组份的钢管也带入反应液，启动靠近反应区的制冷片11，控制反应温度；
④关闭电磁线圈阵列10，磁珠因自重落入隐藏区601；
⑤检测光纤12从盒体底部检测光信号；
⑥光学检测模块根据光信号分析出样品基因。
Claims (15)
1.一种基因检测方法，其特征在于：通过在一个试剂盒上设置多个分离腔体，相邻分离腔体之间使用柱塞阻断，分离腔体内分别放置有裂解液、清洗液和反应液；检测样本时，推动各个柱塞，使柱塞的柱塞孔对准分离腔体，进而导通各个分离腔体，然后利用电磁控制方式，控制试剂盒内的磁珠带动待测样本依次经过各个分离腔体，并依次进行裂解、清洗和反应，最后从外部对反应液中的基因进行光学检测。
2.根据权利要求1所述的基因检测方法，其特征在于：所述反应为PCR或等温扩增反应，且反应所需的酶设置在柱塞的柱塞孔内，在柱塞的柱塞孔对准分离腔体时，因自身重力自动落入反应液中。
3.根据权利要求1所述的基因检测方法，其特征在于：所述光学检测的探测部位位于盛放反应液的分离腔体底部，且盛放反应液的分离腔体底部设有向试剂盒外部方向凹进，检测时，使试剂盒处于倾斜状态，盛放反应液的分离腔体的凹进部位朝下，反应液中的磁珠将自动隐藏在凹进部位内，避免对光学检测产生干扰。
4.实现权利要求1至3任一权利要求所述方法的基因检测试剂盒，其特征在于：包括顶部带翻盖(1)的盒体(2)，盒体(2)内从上至下分别设有通过柱塞(3)隔开的裂解区(4)和清洗区(5)，清洗区(5)下方设有反应区(6)，清洗区(5)的数量为1个或多个；所述柱塞(3)水平设置，柱塞(3)上设有竖直方向的柱塞孔(301)；所述裂解区(4)设有裂解液，裂解液内设有铁磁性混匀球和可穿过柱塞孔(301)的磁珠；所述清洗区(5)设有清洗液，所述反应区(6)设有反应液。
5.根据权利要求4所述的基因检测试剂盒，其特征在于：所述清洗区(5)和反应区(6)之间的柱塞(3)的柱塞孔(301)内设有包裹有酶组分的钢管。
6.根据权利要求4所述的基因检测试剂盒，其特征在于：所述柱塞(3)一端设有弹簧(7)，另一端与伸出盒体(2)外的顶杆(8)；所述顶杆(8)外端的下侧设有斜坡。
7.根据权利要求4所述的基因检测试剂盒，其特征在于：所述反应区(6)位于盒体(2)内，且反应区(6)底部设有向盒体(2)外部方向凹进的隐藏区(601)。
8.根据权利要求4所述的基因检测试剂盒，其特征在于：所述柱塞孔(301)带3～5°的锥度，中心直径为3～5mm，所述裂解区(4)底端为上宽下窄的收口，每个收口边与竖直方向夹25°～35°角。
9.根据权利要求4所述的基因检测试剂盒，其特征在于：所述清洗区(5)位于盒体(2)外，且清洗区为薄壁透明锥管。
10.实现权利要求1至3任一权利要求所述方法的基因检测设备，其特征在于：包括试剂盒容纳槽(9)，试剂盒容纳槽(9)其中一侧设有由多个电磁线圈组成的电磁线圈阵列(10)，另一侧设有多个紧贴试剂盒容纳槽(9)的加热铝块(16)，加热铝块(16)上还分别设有制冷片(11)；所述试剂盒容纳槽(9)的槽底设有顶端正对槽底的检测光纤(12)，检测光纤(12)与光学检测模块相连。
11.根据权利要求10所述的基因检测设备，其特征在于:所述试剂盒容纳槽(9)内设有沿槽深方向的挡条(13)，在试剂盒***试剂盒容纳槽(9)的过程中，挡条(13)依次推动试剂盒的各个柱塞移动，使试剂盒的各个分离腔体连通。
12.根据权利要求10所述的基因检测设备，其特征在于:所述剂盒容纳槽(9)呈倾斜设置，倾斜角度为与竖直方向夹30°～60°角。
13.根据权利要求10所述的基因检测设备，其特征在于:所述电磁线圈阵列(10)包括混匀阵列(101)和拖动阵列(102)；所述混匀阵列(101)包括多个靠近容纳槽(9)槽口位置、呈环形分部的电磁线圈；所述拖动阵列(102)包括多个从混匀阵列(101)直线排列至容纳槽(9)槽底的电磁线圈。
14.根据权利要求13所述的基因检测设备，其特征在于:所述拖动阵列(102)的电磁线圈分为左右两排，其中一排的任意一个电磁线圈正对另一排的两个相邻电磁线圈之间。
15.根据权利要求10所述的基因检测设备，其特征在于:所述电磁线圈阵列(10)上设有散热铝块(14)，制冷片(11)上设有散热片(15)。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| CB03 | Change of inventor or designer information |
Inventor after: Song Qian Inventor after: Wang Xin Inventor after: Xu Wenfei Inventor before: Song Qian Inventor before: Wang Xinhao Inventor before: Xu Wenfei |
|
| CB03 | Change of inventor or designer information | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |