CN113773942A - 一种核酸检测卡盒 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种核酸检测卡盒，包括基片、液体存储组件、固体试剂存储组件、扩增反应区，所述基片与所述扩增反应区连接，所述液体存储组件、固体试剂存储组件分别设置在所述基片上，所述液体存储组件与所述固体试剂存储组件通过微流道连通，所述固体试剂存储组件与所述扩增反应区通过微流道连通。本发明的有益效果是：可以将核酸提取与扩增所需的所有试剂都内置在集成化卡盒上，将液体试剂存储在液体存储组件，将干粉试剂存储在固体试剂存储组件，用户只需要加入样品，操作极其简单，真正适用于基层用户使用。

Description

一种核酸检测卡盒
技术领域
本发明涉及核酸检测盒，尤其涉及一种核酸检测卡盒。
背景技术
现有核酸检测盒的集成度较低，使用较为复杂，还需要用户手工加入部分试剂，经常误操作，导致检测结果不准确，不适用于基层用户使用。
发明内容
为了解决现有技术中的问题，本发明提供了一种核酸检测卡盒。
本发明提供了一种核酸检测卡盒，包括基片、液体存储组件、固体试剂存储组件、扩增反应区，所述基片与所述扩增反应区连接，所述液体存储组件、固体试剂存储组件分别设置在所述基片上，所述液体存储组件与所述固体试剂存储组件通过微流道连通，所述固体试剂存储组件与所述扩增反应区通过微流道连通。
作为本发明的进一步改进，所述液体存储组件包括样本存储组件、提取试剂存储组件、废液固定腔室，所述基片上设有核酸固定萃取反应池，所述样本存储组件、提取试剂存储组件的输出端分别通过微流道与所述核酸固定萃取反应池的输入端连通，所述核酸固定萃取反应池的输出端分别通过微流道与所述固体试剂存储组件、废液固定腔室连通。
作为本发明的进一步改进，所述提取试剂存储组件包括多个独立的隔间，所述隔间包括管壁、柱塞和隔膜，所述柱塞设置在所述管壁的上方，所述隔膜设置在所述管壁的下方，所述管壁、柱塞、隔膜之间围合形成液体试剂存储腔体，所述基片上设有与所述隔间一一对应的尖锐凸起，所述尖锐凸起设置在所述隔膜的下方。
作为本发明的进一步改进，所述隔间至少包括存储结合液的第一隔间、存储漂洗液的第二隔间和存储洗脱液的第三隔间，所述第一隔间通过微流道与所述样本存储组件连通，所述样本存储组件与所述核酸固定萃取反应池之间的微流道上设有第一流体隔离阀，所述第二隔间与所述核酸固定萃取反应池之间的微流道上设有第二流体隔离阀，所述第三隔间与所述核酸固定萃取反应池之间的微流道上设有第三流体隔离阀，所述核酸固定萃取反应池与所述固体试剂存储组件之间的微流道上设有第四流体隔离阀，所述核酸固定萃取反应池与所述废液固定腔室之间的微流道上设有第五流体隔离阀，所述固体试剂存储组件与所述扩增反应区之间的微流道上设有第六流体隔离阀。
作为本发明的进一步改进，所述隔间还包括存储预扩增试剂的预扩增试剂隔间，所述预扩增试剂隔间通过微流道与所述核酸固定萃取反应池连通，所述预扩增试剂隔间与所述核酸固定萃取反应池之间的微流道上设有第七流体隔离阀。
作为本发明的进一步改进，所述基片上设有多条相互连通的沟槽，所述基片上贴合有盖片，所述盖片将所述沟槽围合形成微流道，所述基片上设有多个阀座结构，多个所述阀座结构分别安装第一流体隔离阀、第二流体隔离阀、第三流体隔离阀、第四流体隔离阀、第五流体隔离阀、第六流体隔离阀。
作为本发明的进一步改进，所述废液固定腔室上设有可独立控制开启关闭的第一气道接口和可独立控制开启关闭的第二气道接口，所述样本存储组件与所述第一气道接口连通，所述第三隔间或者预扩增试剂隔间与所述第二气道接口连通。
作为本发明的进一步改进，所述样本存储组件内设有第一磁力转子，所述核酸固定萃取反应池内设有第二磁力转子，所述样本存储组件处安装有驱动所述第一磁力转子转动的第一磁铁旋转机构，所述核酸固定萃取反应池处安装有驱动所述第二磁力转子转动的第二磁铁旋转机构，所述核酸固定萃取反应池处安装有第一加热模块，所述扩增反应区处安装有第二加热模块。
作为本发明的进一步改进，所述样本存储组件主要由腔室和盖子组成，在所述样本存储组件的腔室内部预存有用于核酸提取流程中所需的核酸捕获磁珠。
作为本发明的进一步改进，所述废液固定腔室内含多孔吸水材料。
作为本发明的进一步改进，所述扩增反应区主要由多个反应孔和连接反应孔的管道组成，所述扩增反应区通过连接件与所述基片连接，所述扩增反应区上方安装有荧光成像处理模块。
本发明的有益效果是：通过上述方案，可以将核酸提取与扩增所需的所有试剂都内置在集成化卡盒上，将液体试剂存储在液体存储组件，将干粉试剂存储在固体试剂存储组件，用户只需要加入样品，操作极其简单，真正适用于基层用户使用。
附图说明
图1是本发明一种核酸检测卡盒的整体示意图。
图2是本发明一种核酸检测卡盒的示意图。
图3是本发明一种核酸检测卡盒的隔间的结构示意图。
图4是本发明一种核酸检测卡盒增加预扩增试剂隔间的示意图。
具体实施方式
下面结合附图说明及具体实施方式对本发明作进一步说明。
如图1至图4所示，本发明提供了一种核酸检测卡盒，是一种集成化卡盒，包括基片1、液体存储组件2、固体试剂存储组件3、扩增反应区4、盖片5、转子零件6、流体隔离阀7、外壳，上述组件经过装配和贴合之后，形成由多条相互连通区域的所组成的密封的集成化卡盒，所述基片1与所述扩增反应区4连接，所述液体存储组件2、固体试剂存储组件3分别设置在所述基片1上，所述液体存储组件2与所述固体试剂存储组件3通过微流道连通，所述固体试剂存储组件3与所述扩增反应区4通过微流道连通。
如图1至图4所示，所述液体存储组件2包括样本存储组件201、提取试剂存储组件202、废液固定腔室203，所述基片1上设有核酸固定萃取反应池102，所述样本存储组件201、提取试剂存储组件202的输出端分别通过微流道与所述核酸固定萃取反应池102的输入端连通，所述核酸固定萃取反应池102的输出端分别通过微流道与所述固体试剂存储组件3、废液固定腔室203连通。
如图1至图4所示，固体试剂存储组件包括存储筒301、连接结构，固定试剂存储组件3包含用于核酸扩增的试剂，如dNTP，Taq聚合酶等，以干粉的形式预存在存储筒301中。
如图1至图4所示，所述提取试剂存储组件202包括多个独立的隔间，所述隔间包括管壁2021、柱塞2022和隔膜2023，所述柱塞2022设置在所述管壁2021的上方，所述隔膜2023设置在所述管壁2021的下方，所述管壁2021、柱塞2022、隔膜2023之间围合形成液体试剂存储腔体，所述基片1上设有与所述隔间一一对应的尖锐凸起103，所述尖锐凸起103设置在所述隔膜2025的下方，用于刺空隔膜2025，以释放液体试剂存储腔体内的液体试剂。
如图1至图4所示，所述隔间至少包括存储结合液的第一隔间202a、存储漂洗液的第二隔间202b和存储洗脱液的第三隔间202c，所述第一隔间202a通过微流道与所述样本存储组件201连通，所述样本存储组件201与所述核酸固定萃取反应池102之间的微流道上设有第一流体隔离阀701，所述第二隔间202b与所述核酸固定萃取反应池102之间的微流道上设有第二流体隔离阀702，所述第三隔间202c与所述核酸固定萃取反应池102之间的微流道上设有第三流体隔离阀703，所述核酸固定萃取反应池102与所述固体试剂存储组件3之间的微流道上设有第四流体隔离阀704，所述核酸固定萃取反应池102与所述废液固定腔室203之间的微流道上设有第五流体隔离阀705，所述固体试剂存储组件3与所述扩增反应区4之间的微流道上设有第六流体隔离阀706。
如图1至图4所示，所述隔间还包括存储预扩增试剂的预扩增试剂隔间202d，所述预扩增试剂隔间202d通过微流道与所述核酸固定萃取反应池102连通，所述预扩增试剂隔间202d与所述核酸固定萃取反应池102之间的微流道上设有第七流体隔离阀707，还可以根据测试流程，增加述预扩增试剂隔间202d以预存其他所必须的液体试剂，例如巢式扩增的第一步扩增时所使用的核酸扩增试剂，包括标靶探针、特异性引物，dNTP，Taq聚合酶，反应缓冲液等。
如图1至图4所示，所述基片3上设有多条相互连通的沟槽101，所述基片1上贴合有盖片5，所述盖片5将所述沟槽101围合形成微流道，盖片5与基片1的两侧贴合后，形成封闭的多条相互连通管道和腔室，所述基片1上设有多个阀座结构105，多个所述阀座结构105分别安装多个流体隔离阀7。
如图1至图4所示，所述废液固定腔室203上设有可独立控制开启关闭的第一气道接口1071和可独立控制开启关闭的第二气道接口1072，所述样本存储组件201与所述第一气道接口1071连通，所述第三隔间202c或者预扩增试剂隔间202d与所述第二气道接口1072连通。
如图1至图4所示，转子零件6包括第一磁力转子601和第二磁力转子602，所述样本存储组件201内设有第一磁力转子601，所述核酸固定萃取反应池102内设有第二磁力转子602，所述样本存储组件201处安装有驱动所述第一磁力转子601转动的第一磁铁旋转机构，所述核酸固定萃取反应池102处安装有驱动所述第二磁力转子602转动的第二磁铁旋转机构，第一磁力转子601为混合池转子，第二磁力转子602为固定萃取反应池转子，所述核酸固定萃取反应池102处安装有第一加热模块，所述扩增反应区4处安装有第二加热模块。
如图1至图4所示，所述样本存储组件201主要由腔室2011和盖子组成，在所述样本存储组件201的腔室2011内部预存有用于核酸提取流程中所需的核酸捕获磁珠。
如图1至图4所示，所述废液固定腔室203内含一组多孔吸水材料，比如海绵和/或吸水纸等；以及一个废液出口。
如图1至图4所示，所述扩增反应区4主要由多个反应孔401和连接反应孔401的管道402组成，所述扩增反应区4通过连接件与所述基片1连接，所述扩增反应区4上方安装有荧光成像处理模块。
如图1至图4所示，基片1与液体存储组件2、固定试剂存储组件3、盖片5使用卡扣、胶粘、热压等方式中的一种或多种，贴合在一起。
如图1至图4所示，扩增反应区4中的反应孔401预先以干燥形式存有用于核酸扩增的标靶探针或者引物。
如图1至图4所示，基片1、液体存储组件2、固体试剂存储组件3、扩增反应区4、盖片5，主体由高分子聚合物构成，可以是聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，环烯烃共聚物，聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的一种或几种。
如图1至图4所示，流体隔离阀7由密封性良好的弹性材料构成，可以是天然橡胶、硅胶、丁腈橡胶、丁基橡胶、氟橡胶、乙丙橡胶中的一种或几种。
如图1至图4所示，外壳由高分子聚合物构成，可以是聚碳酸酯，聚甲基丙烯酸甲酯，环烯烃共聚物，聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯、 丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物中的一种或几种。
本发明提供的一种核酸检测卡盒的使用实施例1如下：
实施例1——集成提取与扩增
1.现将本发明描述的核酸自动化提取并检测的集成化卡盒的实施方式描述如下；
2.将液体样本（唾液、液化痰液、血液、拭子涮洗液等）加入样本存储组件201的腔室2011中，然后关闭盖子（图中未示出），放入配套的外源设备中，即可开始进行自动化的核酸提取及检测。
3.外源仪器包含至少2个可独立控制开启关闭的气道接口（第一气道接口1071、第二气道接口1072）、10个下压杆、2个局部加热模块、2个包含磁铁的旋转机构（第一磁铁旋转机构、第二磁铁旋转机构），以及1个荧光成像处理模块，每个流体隔离阀7均对应安装一个控制其开关的下压杆，每个隔间的柱塞2022均对应安装一个控制其下压的下压杆。
4.当已经包含待测样本的集成化卡盒放置于仪器之后，多个下压杆分别将第一流体隔离阀701、第二流体隔离阀702、第三流体隔离阀703、第四流体隔离阀704关闭，第一气道接口1071关闭，此时腔室2011便形成了密闭的独立空间。开启外源仪器上位于腔室2011下方的第一磁铁旋转机构，即可实现样本与预埋试剂的充分混合反应。这一步的目的是为了让样本中的待检测核酸释放出来。
5.混合完成后，打开气路接口1071，使得位于第二隔间202a上的下压杆下降，推动柱塞2022压迫隔膜2023膨胀变形，被基片1上的尖锐凸起103刺破，释放出第二隔间202a内的核酸结合液。
6.保持第一磁铁旋转机构运动，第一磁力转子601将已释放的核酸、磁珠和结合液充分混合，然后打开第一流体隔离阀701，同时气源通过第一气道接口1071对腔室2011内提供正压，推动上述混合液体，按照“腔室2011-第一流体隔离阀701（开启）-核酸固定萃取反应池102-第四流体隔离阀704（关闭）-第五流体隔离阀705（开启）-废液固定腔室203”的顺序进行流动。
7.在此过程中，磁珠颗粒随着液体流动至核酸固定萃取反应池102时，核酸固定萃取反应池102下方的第二磁铁旋转机构保持静止，在磁力的作用下，磁珠颗粒被固定在核酸固定萃取反应池102中，液体则最终进入废液固定腔室203。
8.然后调整下压杆位置，第一流体隔离阀701关闭，第二流体隔离阀702打开。同时位于第二隔间202b上的下压杆下降，推动柱塞2022压迫隔膜2023膨胀变形，被基片1上的尖锐凸起103刺破，释放出第二隔间202b内的核酸漂洗液。需要特别指出的是，在此过程中，下压杆可以将隔间内的液体一次性压出，也可以通过控制下降高度，定量分批释放液体，进行多次漂洗。
9.从第二隔间202b释放的核酸漂洗液通过第二流体隔离阀702进入核酸固定萃取反应池102，核酸固定萃取反应池102为低深宽比的腔室，其投影形状可以是圆形，菱形，橄榄形，葫芦形等，上述各种形状保证液体能将腔室填满。在核酸固定萃取反应池102充满漂洗液后，下方的第二磁铁旋转机构开始运动，带动第二磁力转子602将上一步固定在腔室内的磁珠与漂洗液充分混合。
10.然后第二磁铁旋转机构停止运动，在磁力的作用下，静置一段时间之后，腔室内悬浮的磁珠颗粒重新被固定在核酸固定萃取反应池102中。
11.磁珠固定完成后，打开第二气道接口1072和第三流体隔离阀703，在外部气源的作用下，将核酸固定萃取反应池102内的漂洗液推入废液固定腔室203。
12.漂洗步骤完成后，保持第三流体隔离阀703打开，位于第三隔间203上的下压杆下降，推动柱塞2032压迫隔膜2033膨胀变形，被基片1上的尖锐凸起103刺破，释放出第三隔间202c内的核酸洗脱液。
13.从第三隔间202c释放的核酸洗脱液通过第三流体隔离阀703进入核酸固定萃取反应池102。在核酸固定萃取反应池102充满洗脱液后，下方的第二磁铁旋转机构开始运动，带动第二磁力转子602将上一步固定在腔室内的磁珠与洗脱液充分混合，同时开启位于核酸固定萃取反应池102下方的第一加热模块。“混合+加热”的温度控制在50-80℃，时间控制在180-600s，效果最佳。
14.完成上述操作后，打开第四流体隔膜阀704，关闭第五流体隔膜阀705，在外部气源的作用下，洗脱液从核酸固定萃取反应池102进入固体试剂存储组件3的存储筒301，并与其中的试剂混合。
15.位于存储筒301上方的下压杆下降，推动混合后的试剂进入扩增反应区4内的反应孔401。
16.然后通过下压杆下降关闭第六流体隔膜阀706，各个反应孔401与外界隔绝，打开位于扩增反应区4下方的第二加热模块，打开位于扩增反应区4上方的荧光成像处理模块。控制反应温度，各独立反应孔开始进行核酸扩增反应，荧光成像处理模块根据反应孔的光信号，对目标基因进行检测。
实施例2——集成核酸提取与巢式扩增
1.现将本发明描述的核酸自动化提取并检测的集成化卡盒的另一种实施方式描述如下：
2.该实施例第一阶段操作，与实施例1的步骤1-13基本相同，即将第三隔间202c中的核酸洗脱液注入核酸固定萃取反应池102中，但通过控制所对应柱塞2032的下降距离，使得洗脱液不完全充满核酸固定萃取反应池102；
3.核酸洗脱完成后，保持第一流体隔离阀701、第二流体隔离阀702、第三流体隔离阀703、第四流体隔离阀704关闭，第五流体隔离阀705、第七流体隔离阀707打开，下压预扩增试剂隔间202d上方的柱塞2032，释放一定量的预扩增试剂进入核酸固定萃取反应池102，下方的第二磁铁旋转机构运动，带动第二磁力转子602将上一步已经被洗脱下的核酸与预扩增试剂进行充分混合，混合时间5-60s效果最佳。
4.混合完毕后，关闭流体隔膜阀第一流体隔离阀701、第二流体隔离阀702、第三流体隔离阀703、第四流体隔离阀704、第五流体隔离阀705、第七流体隔离阀707，开启位于核酸固定萃取反应池102下方的第一加热模块，进行核酸的预扩增反应。该扩增反应可以是等温核酸扩增，也可以是变温核酸扩增。
5.预扩增完毕后，打开第五流体隔离阀705、第七流体隔离阀707，通过控制外部气源的流量，使得部分扩增产物通过第四流体隔离阀704、第五流体隔离阀705进入废液固定腔室203。剩余量可以是核酸固定萃取反应池102总体的1/10-1/100，也可以是其他根据实际扩增反应所需要的合适比例。
6.打开第三流体隔膜阀703，关闭第四流体隔膜阀704，下压第三隔间202c上方的柱塞2032，释放核酸洗脱液进入并充满核酸固定萃取反应池102，这时核酸洗脱液起到稀释预扩增产物的作用。下方的第二磁铁旋转机构运动，带动第二磁力转子602将上一步的预扩增产物与稀释液进行充分混合，混合时间5-60s效果最佳。
7.完成上述操作后，打开第四流体隔膜阀704，关闭第五流体隔膜阀705，在外部气源的作用下，被稀释的预扩增产物从核酸固定萃取反应池102进入固体试剂存储组件3的存储筒301，并与其中的试剂混合。
8.此后操作与实施例1中15-16步骤基本相同。
本发明提供的一种核酸检测卡盒，具有以下优点：
1.核酸提取与扩增所需的所有试剂都内置在集成化卡盒（即芯片）上，包括液体试剂、干粉试剂，用户只需要加入样品，操作极其简单，真正适用于基层用户使用。
2.可以做巢式扩增，大大提高了灵敏度。
3.各组件均采用医疗行业常用材质和工艺，成本降低很多。
以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。

Claims (10)

1.一种核酸检测卡盒，其特征在于：包括基片、液体存储组件、固体试剂存储组件、扩增反应区，所述基片与所述扩增反应区连接，所述液体存储组件、固体试剂存储组件分别设置在所述基片上，所述液体存储组件与所述固体试剂存储组件通过微流道连通，所述固体试剂存储组件与所述扩增反应区通过微流道连通。
2.根据权利要求1所述的核酸检测卡盒，其特征在于：所述液体存储组件包括样本存储组件、提取试剂存储组件、废液固定腔室，所述基片上设有核酸固定萃取反应池，所述样本存储组件、提取试剂存储组件的输出端分别通过微流道与所述核酸固定萃取反应池的输入端连通，所述核酸固定萃取反应池的输出端分别通过微流道与所述固体试剂存储组件、废液固定腔室连通。
3.根据权利要求2所述的核酸检测卡盒，其特征在于：所述提取试剂存储组件包括多个独立的隔间，所述隔间包括管壁、柱塞和隔膜，所述柱塞设置在所述管壁的上方，所述隔膜设置在所述管壁的下方，所述管壁、柱塞、隔膜之间围合形成液体试剂存储腔体，所述基片上设有与所述隔间一一对应的尖锐凸起，所述尖锐凸起设置在所述隔膜的下方。
4.根据权利要求3所述的核酸检测卡盒，其特征在于：所述隔间至少包括存储结合液的第一隔间、存储漂洗液的第二隔间和存储洗脱液的第三隔间，所述第一隔间通过微流道与所述样本存储组件连通，所述样本存储组件与所述核酸固定萃取反应池之间的微流道上设有第一流体隔离阀，所述第二隔间与所述核酸固定萃取反应池之间的微流道上设有第二流体隔离阀，所述第三隔间与所述核酸固定萃取反应池之间的微流道上设有第三流体隔离阀，所述核酸固定萃取反应池与所述固体试剂存储组件之间的微流道上设有第四流体隔离阀，所述核酸固定萃取反应池与所述废液固定腔室之间的微流道上设有第五流体隔离阀，所述固体试剂存储组件与所述扩增反应区之间的微流道上设有第六流体隔离阀。
5.根据权利要求4所述的核酸检测卡盒，其特征在于：所述隔间还包括存储预扩增试剂的预扩增试剂隔间，所述预扩增试剂隔间通过微流道与所述核酸固定萃取反应池连通，所述预扩增试剂隔间与所述核酸固定萃取反应池之间的微流道上设有第七流体隔离阀。
6.根据权利要求5所述的核酸检测卡盒，其特征在于：所述废液固定腔室上设有可独立控制开启关闭的第一气道接口和可独立控制开启关闭的第二气道接口，所述样本存储组件与所述第一气道接口连通，所述第三隔间或者预扩增试剂隔间与所述第二气道接口连通。
7.根据权利要求4所述的核酸检测卡盒，其特征在于：所述基片上设有多条相互连通的沟槽，所述基片上贴合有盖片，所述盖片将所述沟槽围合形成微流道，所述基片上设有多个阀座结构，多个所述阀座结构分别安装第一流体隔离阀、第二流体隔离阀、第三流体隔离阀、第四流体隔离阀、第五流体隔离阀、第六流体隔离阀。
8.根据权利要求2所述的核酸检测卡盒，其特征在于：所述样本存储组件内设有第一磁力转子，所述核酸固定萃取反应池内设有第二磁力转子，所述样本存储组件处安装有驱动所述第一磁力转子转动的第一磁铁旋转机构，所述核酸固定萃取反应池处安装有驱动所述第二磁力转子转动的第二磁铁旋转机构，所述核酸固定萃取反应池处安装有第一加热模块，所述扩增反应区处安装有第二加热模块。
9.根据权利要求2所述的核酸检测卡盒，其特征在于：所述样本存储组件主要由腔室和盖子组成，在所述样本存储组件的腔室内部预存有用于核酸提取流程中所需的核酸捕获磁珠，所述废液固定腔室内含多孔吸水材料。
10.根据权利要求1所述的核酸检测卡盒，其特征在于：所述扩增反应区主要由多个反应孔和连接反应孔的管道组成，所述扩增反应区通过连接件与所述基片连接，所述扩增反应区上方安装有荧光成像处理模块。
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