CN111454839A - 一种新冠病毒核酸制备和pcr检测一体化装置 - Google Patents

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CN111454839A CN202010392543.8A CN202010392543A CN111454839A CN 111454839 A CN111454839 A CN 111454839A CN 202010392543 A CN202010392543 A CN 202010392543A CN 111454839 A CN111454839 A CN 111454839A
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Abstract

本申请涉及一种新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置，包括：壳体；样品处理模块，用于从所述样品台吸取样品；核酸提取模块，用于提取核酸；核酸转移模块，包括第三传输带和核酸提取枪，所述核酸提取枪从所述核酸提取板提取核酸；PCR检测模块，包括PCR管、温控底板、激光发射器、荧光信号检测装置、数据处理与控制元件和数据输出面板；在所述核酸提取枪将提取的核酸加入所述PCR管内后，所述激光发射器发射激光照射于所述PCR管，所述荧光信号检测装置检测所述PCR管内的荧光信号，所述数据处理与控制元件接收所述荧光信号检测装置的检测信号并将分析结果显示于所述数据输出面板。

Description

一种新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置
技术领域
本发明涉及分子检测技术领域，尤其是一种新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置。
背景技术
本部分的陈述仅仅是提供了与本发明公开相关的背景技术信息，不必然构成在先技术。
新冠病毒(severe acute respiratory syndrome coronavirus 2，2019-nCoV，严重急性呼吸综合征冠状病毒2)由于传染性特别强，对其进行核酸检测都需要在P3实验室进行，操作人员需要穿好防护服，隔离衣，护目镜等进入P3实验室进行提取，提取后再将核酸点入PCR体系进行实时荧光定量PCR的检测。提取核酸时穿戴防护服等极为不便和耗时，操作过程中操作人员容易出现缺氧的情况，长期操作容易出现疲劳，从而提高了感染病毒的概率。而实时定量PCR需要2个小时的过程，需要集中标本一起上机，不能做零散的标本，也不能用于做急诊项目，这些都使新冠病毒的检测不能及时、方便的开展。
发明内容
鉴于以上内容，有必要提供一种新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置，集成了新冠病毒核酸制备和PCR检测功能。
一种新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置，包括：
壳体；
样品处理模块，包括吸样枪、第一传输带和样品台，所述样品台连接于所述第一传输带以传输所述样品台；所述吸样枪移动地连接所述壳体并且位于所述样品台的上方，用于从所述样品台吸取样品；
核酸提取模块，包括第一伸缩杆、第二伸缩杆、提取磁力架、核酸提取板和第二传输带，所述第一伸缩杆连接于所述提取磁力架的磁力棒以带动所述磁力棒沿竖直方向移动；所述第二伸缩杆连接于所述提取磁力架以带动所述提取磁力架沿水平方向移动，所述提取磁力架设有上小下大的通孔，所述提取磁力架还包括吸头，所述吸头连接于塑料套管，所述吸头通过磁力吸附于所述通孔的底部；所述核酸提取板连接于所述第二传输带，所述第二传输带沿水平方向移动以带动所述核酸提取板沿水平方向移动；
核酸转移模块，包括第三传输带和核酸提取枪，所述核酸提取枪沿竖直方向伸缩以从所述核酸提取板提取核酸，所述第三传输带连接于所述核酸提取枪，以沿水平方向移动所述核酸提取枪；
PCR检测模块，包括PCR管、温控底板、激光发射器、荧光信号检测装置、数据处理与控制元件和数据输出面板，所述PCR管设于所述温控底板，所述激光发射器朝向所述PCR管以向所述PCR管照射激光，所述荧光信号检测装置位于所述PCR管的上方并且所述荧光信号检测装置连接与所述数据处理控制元件，所述数据处理控制元件连接所述数据输出面板；在所述核酸提取枪将提取的核酸加入所述PCR管内后，所述激光发射器发射激光照射于所述PCR管，所述荧光信号检测装置检测所述PCR管内的荧光信号，所述数据处理与控制元件接收所述荧光信号检测装置的检测信号并将分析结果显示于所述数据输出面板。
优选地，所述壳体包括主处理室和预处理室，所述核酸提取模块位于所述主处理室，所述第一传输带一端位于所述预处理室，另外一端位于所述主处理室并且位于所述吸样枪的下方。
优选地，所述壳体内设有PCR处理室，所述PCR处理室设有常闭门，所述PCR检测模块设于所述PCR处理室内，所述核酸提取枪提取核酸后，穿过所述常闭门将所述核酸加入所述PCR管内。
优选地，所述壳体内还设有废弃板处理室，所述第三传输带一端位于所述主处理室内并且位于所述提取磁力架的下方，另外一端伸入所述废弃板处理室以带动所述核酸提取板进入所述废弃板处理室。
优选地，还包括伸缩台和盖板，所述伸缩台沿竖直方向伸缩并且连接于所述盖板，所述盖板位于所述第二传输带的上方，在所述核酸提取板跟随所述第二传输带进入所述废弃板处理室时，所述伸缩台带动所述盖板扣合在所述核酸提取板上以密封所述核酸提取板。
优选地，所述主处理室、废弃板处理室和PCR处理室内设有一个或者多个紫外线消毒管。
优选地，所述核酸提取板包含第一提取盒、第二提取盒和第三提取盒，所述第一提取盒内设有磁珠，所述第二提取盒设有洗涤液，所述第三提取盒设有洗脱液。
优选地，所述壳体内还设有枪头盒，所述枪头盒内设有与所述核酸提取枪对应的枪头。
优选地，所述预处理室内设有第一收集器，所述第一收集器内设有次氯酸松液，用于收集废弃的样品台。
优选地，所述废弃板处理室内设有第二收集器，所述第二收集器内设有次氯酸松液，用于收集废弃的核酸提取板。
相较于现有技术，上述的新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置可以将核酸提取和实时荧光定量PCR一体化，通过将整只标本放入样品台后，样品处理模块的吸样枪将样品加入核酸提取模块的核酸提取板内，经过提取磁力架的震动后提取得到纯度高的核酸，然后核酸转移模块将提取的核酸转移至预先放置的PCR检测模块的PCR管，经过激光发射器的激发产生荧光，荧光信号被荧光信号检测装置接收，并经过数据处理与控制元件分析，最终输出到数据输出面板上显示。
新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置大大缩短了整个提取核酸和PCR过程，而采用封闭和可以紫外消毒的壳体已经对处理后的废弃物的有效处理和封存，能有效保证安全。由于扩增酶只需恒温即可扩增，可以实现样本随来随时提取，随时进行PCR扩增，这样可以全天候进行操作，不需要约定时间，可以做零散标本，也可以满足急诊需求。将PCR管内的针对新冠核酸的探针体系换成针对其他病毒或细菌的探针，或者不同管内有不同的探针，同一样品核酸也可以实现同时检测多种病毒，用途广泛、市场前景广阔。新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置除了用在医院检验科，还可以用在需要检测各种公共场所。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置外观结构示意图。
图2是新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置内部结构示意图。
图3是新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置的提取磁力架的结构示意图。
主要元件符号说明
Figure BDA0002486361670000041
Figure BDA0002486361670000051
如下具体实施方式将结合上述附图进一步说明本发明。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，所描述的实施方式仅仅是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。
除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明。
在本发明的各实施例中，为了便于描述而非限制本发明，本发明专利申请说明书以及权利要求书中使用的术语"连接"并非限定于物理的或者机械的连接，而是可以包括电性的连接，不管是直接的还是间接的。"上"、"下"、"下方"、"左"、"右"等仅用于表示相对位置关系，当被描述对象的绝对位置改变后，则该相对位置关系也相应地改变。
图1是新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置外观结构示意图，图2是新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置内部结构示意图。如图1和图2所示，新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置包括壳体10、样品处理模块、核酸提取模块、核酸转移模块和PCR检测模块。在使用时，通过样品处理模块对样品进行预处理并输入至壳体10内。然后，通过核酸提取模块提取样品的核酸，并通过核酸转移模块转移至PCR检测模块内进行检测，实现新冠病毒的核酸制备和PCR检测的功能。
壳体10内部中空，外壁设有第一窗口111和第二窗口141，内部设有预处理室11、主处理室12、PCR处理室13和废弃板处理室14。所述主处理室12、废弃板处理室14和PCR处理室13内设有一个或者多个紫外线消毒管15。各腔室之间正常通过隔离门相互隔离。在需要交互物品时，打开隔离门(可以是自动门)实现各腔室之间的互联互通。
样品处理模块包括吸样枪22、第一传输带20和样品台21。所述样品台21连接于所述第一传输带20以传输所述样品台21，所述第一传输带20一端位于所述预处理室11，另外一端位于所述主处理室12并且位于所述吸样枪22的下方。所述吸样枪22设于主处理室12，并且移动地连接所述壳体10而位于所述样品台21的上方，用于从所述样品台21吸取样品。此外，所述预处理室11内设有第一收集器112，所述第一收集器112内设有次氯酸松液，用于收集废弃的样品台21。
图3是新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置的提取磁力架的结构示意图，如图2和图3所示，核酸提取模块位于所述主处理室12，包括第一伸缩杆31、第二伸缩杆32、提取磁力架33、核酸提取板34和第二传输带30。所述第一伸缩杆31连接于所述提取磁力架33的磁力棒311以带动所述磁力棒311沿竖直方向移动。本实施方式中，第一伸缩杆31可通过板体连接多个磁力棒311，以同时对多组核酸提取板34进行操作。所述第二伸缩杆32连接于所述提取磁力架33以带动所述提取磁力架33沿水平方向移动。所述提取磁力架33设有多个横截面的面积上小下大的通孔332，通孔332的长度方向沿竖直方向设置。所述提取磁力架33还包括吸头333，所述吸头333套设在塑料套管331的端部，所述吸头333通过磁力吸附于所述通孔332的底部。这样，提取磁力架33通过吸头333连接于塑料套管331，其中，塑料套管331是可以更换的。
所述核酸提取板34连接于所述第二传输带30，本实施方式中，第二传输带30上可以设置多组沿垂直于纸面方向的核酸提取板34，从而可以同时对多个核酸提取板34同时进行核酸提取作业。对应于磁力棒311，核酸提取板34也可以沿第二传输带30的长度方向设置多组核酸提取板34以同时进行核酸提取作业。所述核酸提取板34包含第一提取盒、3个第二提取盒和第三提取盒。所述第一提取盒内设有磁珠，3个第二提取盒分别设有洗涤液，所述第三提取盒设有洗脱液。所述第二传输带30沿水平方向移动以带动所述核酸提取板34沿水平方向移动。其中，新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置还包括伸缩台和盖板，所述伸缩台沿竖直方向伸缩并且连接于所述盖板，所述盖板位于所述第二传输带30的上方，在所述核酸提取板34跟随所述第二传输带30进入所述废弃板处理室14时，所述伸缩台带动所述盖板扣合在所述核酸提取板34上以密封所述核酸提取板34。所述废弃板处理室14内设有第二收集器，所述第二收集器内设有次氯酸松液，用于收集废弃的核酸提取板34。
核酸转移模块包括第三传输带40和核酸提取枪41，所述核酸提取枪41沿竖直方向伸缩以从所述核酸提取板34提取核酸。所述第三传输带40连接于所述核酸提取枪41，以沿水平方向移动所述核酸提取枪41。所述第三传输带40一端位于所述主处理室12内并且位于所述提取磁力架33的下方，另外一端伸入所述废弃板处理室14以带动所述核酸提取板34进入所述废弃板处理室14。其中，主处理室12内还设有一个或者多个枪头盒16，在需要的时候，核酸提取枪41可以自动从枪头盒16内更换枪头。
PCR检测模块包括PCR管50、温控底板51、激光发射器52、荧光信号检测装置53、数据处理与控制元件54和数据输出面板55。所述PCR检测模块设于所述PCR处理室13内，所述PCR处理室13设有常闭门，所述核酸提取枪41提取核酸后，穿过所述常闭门将所述核酸加入所述PCR管50内。所述PCR管50设于所述温控底板51，所述激光发射器52朝向所述PCR管50以向所述PCR管50照射激光，所述荧光信号检测装置53位于所述PCR管50的上方并且所述荧光信号检测装置53连接与所述数据处理控制元件，所述数据处理控制元件连接所述数据输出面板55。
以下详细描述新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置的工作过程。
使用时，将整只标本放入样品台21后进行紫外消毒，接着被第一传输带20传送至吸样枪22的下方后；吸样枪22从样品台21内吸取标本，加入预先加好磁珠和洗涤溶液的核酸提取板34内；
然后，第一伸缩杆31带动磁力棒311向下移动直至伸入塑料套管331内，使得吸头333从提取磁力架33脱离，并且吸附在磁力棒311上，此时，塑料套管331套设在磁力棒311的底部。
接着，第一伸缩杆31继续带动磁力棒311向下移动伸入核酸提取板34的第一个孔内吸取核酸提取板34的第一个孔内的磁珠，然后向上移动直至磁力棒311脱离核酸提取板34。此时，塑料套管331仍位于磁力提取架33的下方，并且吸头333吸附于磁力棒331上，塑料套管331套设在磁力棒331的底部。
然后，第二传输带30移动，使得核酸提取板34的第二个孔移动至磁力棒311的下方；第一伸缩杆31继续向下移动直至吸附在塑料套管331的磁珠进入核酸提取板34的第二个孔内进行洗涤。接着以相同的方法进入第三个孔继续洗涤后，进入第四个孔内。
接着，第一伸缩杆31带动磁力棒311向上移动，直至吸头333抵触在提取磁力架33上。由于通孔332下大上下，使得吸头333被提取磁力架33阻挡并且吸附于提取磁力架33。在磁力棒311继续向上移动时，吸头333和塑料套管331得以与磁力棒311脱离，磁珠由于失去磁力而落入核酸提取板34的第四个孔内。
最后，磁力棒311移动至提取磁力架33的上方，准备下一次核酸提取作业。在需要的时候，第二伸缩杆32收缩以更换位于提取磁力架33上的吸头333和塑料套管331。经过此步骤，洗脱得到纯度高的核酸，整个提取过程约20分钟的。
接着，第二传输带30带动核酸提取板34移动至合适位置，第三传输带40移动的核酸提取枪41从核酸提取板34吸取核酸，加入预先放置的PCR管50(内含配好的PCR体系)中，PCR管50下有温控底板51，PCR体系内有恒温扩增的酶，在65度时能进行DNA扩增，不需要经过变性退火延伸。只要加入就启动DNA扩增，每个样品设定放置时间1小时，经过激光发射器52的激发产生荧光，荧光信号被荧光信号检测装置53接收，并经过数据处理与控制元件54分析，最终输出到数据输出面板55进行显示。
上述的新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置可以将核酸提取和实时荧光定量PCR一体化，通过将整只标本放入样品台21后，样品处理模块的吸样枪22将样品加入核酸提取模块的核酸提取板34内，经过提取磁力架33的震动后提取得到纯度高的核酸，然后核酸转移模块将提取的核酸转移至预先放置的PCR检测模块的PCR管50，经过激光发射器52的激发产生荧光，荧光信号被荧光信号检测装置53接收，并经过数据处理与控制元件54分析，最终输出到数据输出面板55上显示。
新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置大大缩短了整个提取核酸和PCR过程，而采用封闭和可以紫外消毒的壳体已经对处理后的废弃物的有效处理和封存，能有效保证安全。由于扩增酶只需恒温即可扩增，可以实现样本随来随时提取，随时进行PCR扩增，这样可以全天候进行操作，不需要约定时间，可以做零散标本，也可以满足急诊需求。将PCR管50内的针对新冠核酸的探针体系换成针对其他病毒或细菌的探针，或者不同管内有不同的探针，同一样品核酸也可以实现同时检测多种病毒，用途广泛、市场前景广阔。新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置除了用在医院检验科，还可以用在需要检测各种公共场所。
在本发明所提供的几个具体实施方式中，应该理解到，对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化涵括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。此外，显然“包括”一词不排除其他单元或步骤，单数不排除复数。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。
以上实施方式仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照以上较佳实施方式对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或等同替换都不应脱离本发明技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置，其特征在于，包括：
壳体；
样品处理模块，包括吸样枪、第一传输带和样品台，所述样品台连接于所述第一传输带以传输所述样品台；所述吸样枪移动地连接所述壳体并且位于所述样品台的上方，用于从所述样品台吸取样品；
核酸提取模块，包括第一伸缩杆、第二伸缩杆、提取磁力架、核酸提取板和第二传输带，所述第一伸缩杆连接于所述提取磁力架的磁力棒以带动所述磁力棒沿竖直方向移动；所述第二伸缩杆连接于所述提取磁力架以带动所述提取磁力架沿水平方向移动，所述提取磁力架设有上小下大的通孔，所述提取磁力架还包括吸头，所述吸头连接于塑料套管，所述吸头通过磁力吸附于所述通孔的底部；所述核酸提取板连接于所述第二传输带，所述第二传输带沿水平方向移动以带动所述核酸提取板沿水平方向移动；
核酸转移模块，包括第三传输带和核酸提取枪，所述核酸提取枪沿竖直方向伸缩以从所述核酸提取板提取核酸，所述第三传输带连接于所述核酸提取枪，以沿水平方向移动所述核酸提取枪；
PCR检测模块，包括PCR管、温控底板、激光发射器、荧光信号检测装置、数据处理与控制元件和数据输出面板，所述PCR管设于所述温控底板，所述激光发射器朝向所述PCR管以向所述PCR管照射激光，所述荧光信号检测装置位于所述PCR管的上方并且所述荧光信号检测装置连接与所述数据处理控制元件，所述数据处理控制元件连接所述数据输出面板；在所述核酸提取枪将提取的核酸加入所述PCR管内后，所述激光发射器发射激光照射于所述PCR管，所述荧光信号检测装置检测所述PCR管内的荧光信号，所述数据处理与控制元件接收所述荧光信号检测装置的检测信号并将分析结果显示于所述数据输出面板。
2.如权利要求1所述的新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置，其特征在于，所述壳体包括主处理室和预处理室，所述核酸提取模块位于所述主处理室，所述第一传输带一端位于所述预处理室，另外一端位于所述主处理室并且位于所述吸样枪的下方。
3.如权利要求2所述的新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置，其特征在于，所述壳体内设有PCR处理室，所述PCR处理室设有常闭门，所述PCR检测模块设于所述PCR处理室内，所述核酸提取枪提取核酸后，穿过所述常闭门将所述核酸加入所述PCR管内。
4.如权利要求3所述的新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置，其特征在于，所述壳体内还设有废弃板处理室，所述第三传输带一端位于所述主处理室内并且位于所述提取磁力架的下方，另外一端伸入所述废弃板处理室以带动所述核酸提取板进入所述废弃板处理室。
5.如权利要求4所述的新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置，其特征在于，还包括伸缩台和盖板，所述伸缩台沿竖直方向伸缩并且连接于所述盖板，所述盖板位于所述第二传输带的上方，在所述核酸提取板跟随所述第二传输带进入所述废弃板处理室时，所述伸缩台带动所述盖板扣合在所述核酸提取板上以密封所述核酸提取板。
6.如权利要求5所述的新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置，其特征在于，所述主处理室、废弃板处理室和PCR处理室内设有一个或者多个紫外线消毒管。
7.如权利要求6所述的新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置，其特征在于，所述核酸提取板包含第一提取盒、第二提取盒和第三提取盒，所述第一提取盒内设有磁珠，所述第二提取盒设有洗涤液，所述第三提取盒设有洗脱液。
8.如权利要求7所述的新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置，其特征在于，所述壳体内还设有枪头盒，所述枪头盒内设有与所述核酸提取枪对应的枪头。
9.如权利要求8所述的新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置，其特征在于，所述预处理室内设有第一收集器，所述第一收集器内设有次氯酸松液，用于收集废弃的样品台。
10.如权利要求9所述的新冠病毒核酸制备和PCR检测一体化装置，其特征在于，所述废弃板处理室内设有第二收集器，所述第二收集器内设有次氯酸松液，用于收集废弃的核酸提取板。
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