一种基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒

技术领域

本发明属于医学检测技术领域，具体涉及一种基于旋转式储液仓的集成式核酸检测卡盒。

背景技术

核酸分子诊断是体外诊断的重要方法，广泛应用于肿瘤、感染、遗传、产前筛查等临床各科的检测之中。随着各种应对新发突发传染病以及精准医疗、分级诊断政策的不断推行，常规核酸分析方法已无法满足现场快速筛查的需求。因此，小型化、便携化、微量化和一体化的全自动核酸分析系统的研究受到越来越多的关注。

由于核酸检测的其自身技术的复杂性，“样本入，结果出”式的全自动核酸分析系统存在诸多难以解决的问题。比如：不同的生物样本不同的检测项目有着不同的样本处理流程，检测人员很难熟练掌握多个项目的检测；目前的核酸提取一般需要进行裂解、结合、清洗、洗脱等四个步骤，还要与后续的核酸扩增包括聚合酶链式反应(PCR)、等温扩增、分子杂交等方式相结合；此外核酸检测的整个流程需要将样本、试剂不断转移到不同的容器中，很容易引入污染或者污染实验环境，尤其扩增后的产物容易产生气溶胶污染，在标准PCR实验室中用分成四个区的方式避免污染，对操作人员的素质和场所要求非常高。

因此，如何提供一种灵活性更强的集成核酸提取、扩增、检测为一体的集成式多重核酸检测卡盒及其使用方法，是本领域人员亟需解决的问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于，提供一种基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒，它是一种集核酸检测所必须的核酸提取、纯化、检测等功能为一体、集成度高、灵活性强、操作简单、不易引入污染的检测卡盒。

本发明的技术方案如下：

一种基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒包括主体、储液仓、主体封盖和储液仓盖；

所述基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒的主体上有第一反应池、储液仓旋转区；所述储液仓中有多个储存有不同反应试剂的储液池，储液仓底部有多个连通储液池的通孔和通道，储液仓在储液仓旋转区中沿中轴旋转一定角度时，连通储液仓、第一反应池和主体上的各个连通通道和反应小室；储液仓上有压紧外环和压紧内环，通过主体盖上的压紧环和中央压紧机构将储液仓固定在储液仓旋转区中；所述主体盖上设置有气泵接口，所述储液仓盖上设有用于平衡压强的气口。

通过上述技术方案，本发明以主体和储液仓主要结构，旨在通过旋转储液仓使得液体在第一储液池和各个储液池间流动，实现样本的裂解、提纯、洗脱和反应液的混合与分装，集成核酸的提取、扩增、检测功能为一体，具有更强的集成性和灵活性。

优选地，主体底部有连通主体第一储液池、主体第二储液池、第三储液池以及储液仓上的储液池的通孔和通道，第一通道连通主体第一储液池和储液仓底部的通孔和通道、第二通道连通主体第二储液池和储液仓上的第一连通通道，第三通道连通主体第三储液池和储液仓上的第二连通通道，第四通道和通孔连通储液仓上的第三连通通道、第六储液池通孔、反应小室和第七储液池。

优选地，主体第一储液池用于核酸的提取和纯化，核酸提取纯化池外有电磁铁或者可移动的磁铁，反应过程中撤去磁性，将磁珠悬浮，反应结束恢复磁性，将磁珠聚集，从而更换反应液；主体第二储液池用于样本的机械破碎和粗过滤，主体第二储液池中放置有玻璃珠或锆珠，在外界提供的超声或震荡等外力下，机械破碎样本，底部有滤膜将玻璃珠和样本中的大杂质隔离在主体第二储液池中；主体第三储液池用于反应过程中产生的废液的收集。

优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，所述储液仓底部的通孔和通道围绕同一圆周排列，其中圆周直径为储液仓直径的1/3-2/3。

更优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，各个通孔与通道之间的夹角相等，通孔和通道按照反应顺序按顺时针或逆时针排列。

优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，通过所述主体封盖的压紧环和中心压紧机构共同作用，通过螺纹或焊接方式与主体上表面和主体中心限位柱接合在一起，对储液仓的压紧内环和压紧外环施加压力。

更优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，压紧外环、压紧内环和储液仓底部用油润滑，减小旋转阻力，润滑油为氟油、硅油或矿物油。

优选地，主体封盖30和储液仓封盖40上有凸起的密封圈306、403形成更好的密封效果。

优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，所述储液仓与主体之间有垫片，所述垫片的材料为橡胶或硅胶，垫片可以通过胶粘、焊接或包胶工艺固定于主体储液仓旋转区底面，垫片上有与主体底面对应的通孔，允许试剂通过。

优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，所述储液仓上有多个储液池，包括第一储液池、第二储液池、第三储液池、第四储液池、第五储液池、第六储液池、第七储液池以及第八储液池，用于存储裂解液、清洗液、洗脱液、冻干反应试剂等核酸提取扩增试剂。

优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，所述储液仓上有用于带动储液仓旋转的旋转动力机构接口，旋转动力接口沿圆周等角度排列，数量为2-4个。

优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，所述主体上至少有一个反应小室，反应小室设有进样通道和出样通道，通道上设置有阀门，阀门由上封膜、打断通道的两个通孔和连接两个通孔的凹槽组成，压紧凹槽上的上封膜，阀门封闭，即可将反应小室分隔开。

优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，所述出样通道的出样口由出样口封口膜封闭，出样口封口膜为防水透气膜，只允许气体通过，反应液阻隔在出样通道中。

优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，将所述进出样通道上的阀门上的阀通孔1、阀通孔2和凹槽封闭，反应小室封闭，封闭方式可为石蜡、胶水或紫外光固化，根据检测靶标数量决定可用反应小室的数量，优选地1-8个。

优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，所述主体上设有上封膜、下封膜、反应通道、反应小室以及阀门，其中上下封膜的材料为pp、pc或者coc，封膜通过胶粘或焊接连接于主体上。

优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，卡盒主体上有一个第一反应池和用于存放样本和废液的储液池，第一反应池腔室一侧平行于卡盒侧面，腔室上宽下窄，腔室下方厚度1-5mm。

优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，储液仓为可更换件，匹配不同检测项目。

优选地，在上述的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒中，主体封盖上有连接气动力源的气泵接口，接口呈倒锥形，通过螺纹、挤压、卡扣与气泵口连接。

本发明还提供了一种上述基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒的使用方法，通过旋转动力机构接口转动储液仓在储液仓旋转区中沿中心限位柱顺时针或者逆时针旋转一定角度，储液仓底部的通孔和通道依次与主体底部的通道连通，通过第一反应池上的气泵接口对各个储液池中的液体驱动，控制液体的流动。

通过上述技术方案，本发明将核酸提取、扩增、检测等流程集成在一个卡盒中，打破了传统实验室必须进行四分区的限制，能有效地避免气溶胶污染；储液仓和反应小室数量可以灵活更改，不同检测项目适配储存不同试剂不同分区的储液仓和不同重数反应小室数量，一个设计适用于不同项目；此外，储液仓集成了储存反应液和旋转阀两个功能，减少了冗余设计，更利于加工组装。

附图说明

为了更清楚地说明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，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，还可以根据提供的附图获得其他的附图。

图1是本发明卡盒的爆炸图；

图2是本发明卡盒的结构示意图；

图3是本发明卡盒主体的正视图；

图4是本发明卡盒主体的反视图；

图5是本发明储液仓的结构示意图；

图6是本发明主体封盖的结构示意图；

图7是本发明储液仓封盖的结构示意图；

图8是本发明卡盒的剖面图；

图9是本发明旋转仓旋转后通道连通结构示意图；

图10是本发明阀门结构剖面图。

其中：1、检测卡盒；10主体；101主体第一储液池；1011主体第一储液池通孔；102储液仓旋转区；103主体第二储液池；1031主体第二储液池通孔；1032滤膜；104主体第三储液池；1041主体第三储液池通孔；105出样封闭区；1051出样孔；1052限位柱；106阀门；1061阀通孔1；1062凹槽；1063阀通孔2；107反应小室；108固定卡扣；109第一通道；1091第一通道通孔；110第二通道；1101第二通道通孔111第三通道；1111第三通道通孔；112第四通道；1121第四通道通孔1；1122第四通道通孔2；113进样通道；114出样通道；1141出样通道1；1142出样通道2；115中心限位柱；20储液仓；201第一储液池；202第二储液池；203第三储液池；204旋转动力机构接口；205第四储液池；206第五储液池；207第六储液池；208第七储液池；209第八储液池；210压紧外环；211储液池通孔；212第一连通通道；213第二连通通道；214第三连通通道；215第六储液池通孔；216压紧内环；30主体封盖；301气泵接口；302压紧环；303气孔；304气孔；305加样口；306密封圈；40储液仓封盖；401旋转动力机构接口；402气孔；403密封圈；50样本盖；60中心压紧机构；70出样口封口膜；80下封膜；90上封膜；100垫片。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明做进一步的说明，但并不作为对本发明限制的依据。

实施例1：

参见附图1和附图2，本发明实施例公开了一种基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒，卡盒包括主体10、储液仓20、主体封盖30和储液仓封盖40；

主体上有主体第一储液池101、储液仓旋转区102；所述储液仓20中有多个储存有不同反应试剂的储液池，储液仓20底部有多个连通储液池的通孔和通道，储液仓20在储液仓旋转区102中沿中轴旋转一定角度时，连通储液仓20、主体第一储液池101和主体10上的各个连通通道和反应小室107；储液仓上有压紧外环210和压紧内环216，通过主体盖上的压紧环302和中央压紧机构60将储液仓20固定在储液仓旋转区102中；所述主体盖上设置有气泵接口301，所述储液仓盖上设有用于平衡压强的气口402。

参见附图3-5，在该实施方式中，主体10底部有连通主体第一储液池101、主体第二储液池103、第三储液池104以及储液仓20上的储液池的通孔和通道，第一通道109通过通孔1011、通孔1091连通主体第一储液池101和储液仓20底部的通孔和通道、第二通道110通过通孔1031和通孔1101连通主体第二储液池103和储液仓20上的第一连通通道212，第三通道111通过通孔1041和通孔3111连通主体第三储液池104和储液仓上的第二连通通道213，第四通道112通过通孔1121和通孔1122连通储液仓上的第三连通通道214、第六储液池通孔215、反应小室107和第七储液池208。

在该实施方式中，主体第一储液池101用于核酸的提取和纯化，主体第一储液池外有电磁铁或者可移动的磁铁，反应过程中撤去磁性，将磁珠悬浮，反应结束恢复磁性，将磁珠聚集，从而更换反应液；主体第二储液池103用于样本的机械破碎和粗过滤，主体第二储液池103中放置有玻璃珠或锆珠，在外界提供的超声或震荡等外力下，机械破碎样本，底部有玻璃纤维等滤膜1032将玻璃珠和样本中的大杂质隔离在主体第二储液池103中；主体第三储液池104用于反应过程中产生的废液的收集。

参见附图5，在该实施方式中，储液仓20底部的通孔和通道围绕同一圆周排列，其中圆周直径为储液仓直径的1/3-2/3。

在该实施方式中，各个通孔与通道之间的夹角相等，通孔和通道按照反应顺序按顺时针或逆时针排列。

参见附图6-8，在该实施方式中，主体封盖30的压紧环302和中心压紧机构60共同作用，通过螺纹或焊接方式与主体上表面和主体中心限位柱115接合在一起，对储液仓的压紧内环和压紧外环施加压力。

在该实施方式中，压紧外环210、压紧内环216和储液仓20底部用油润滑，减小旋转阻力，润滑油为氟油、硅油或矿物油。

参见附图6和附图7，在该实施方式中，主体封盖30和储液仓封盖40上有凸起的密封圈306、403形成更好的密封效果。

在该实施方式中，所述储液仓与主体之间有垫片100，所述垫片的材料为橡胶或硅胶，垫片可以通过胶粘、焊接或包胶工艺固定于主体储液仓旋转区102底面，垫片上有与主体底面对应的通孔，允许试剂通过。

在该实施方式中，所述储液仓20上有多个储液池，包括第一储液池201、第二储液池202、第三储液池203、第四储液池205、第五储液池206、第六储液池207、第七储液池208以及第八储液池209，用于存储裂解液、清洗液、洗脱液、冻干反应试剂等核酸提取扩增试剂。

在该实施方式中，所述储液仓20上有用于带动储液仓旋转的旋转动力机构接口204，旋转动力接口沿圆周等角度排列，数量为2-4个。

在该实施方式中，所述主体上至少有一个反应小室107，反应小室107设有进样通道113和出样通道114，通道上设置有阀门106，阀门由上封膜90、打断通道的两个阀通孔1061、1063和连接两个通孔的凹槽1062组成，压紧凹槽上的上封膜90，阀门封闭，即可将反应小室分隔开。

在该实施方式中，所述出样通道114的出样口1051由出样口封口膜70封闭，出样口封口膜为防水透气膜，只允许气体通过，反应液阻隔在出样通道中。

在该实施方式中，将所述进出样通道113、114上的阀门106上的阀通孔11061、阀通孔2 1063和凹槽1062封闭，反应小室107封闭，封闭方式可为石蜡、胶水或紫外光固化，根据检测靶标数量决定可用反应小室的数量，优选地1-8个。

在该实施方式中，所述主体上设有上封膜90、下封膜80、反应通道112、反应小室107以及阀门306，其中上下封膜的材料为pp、pc或者coc，封膜通过胶粘或焊接连接于主体上，反应小室107中预先包埋有检测不同靶标的引物探针，在5重荧光的条件下，8个反应小室最多可检测40个靶标。

在该实施方式中，卡盒主体10上有一个主体第一储液池101和用于存放样本和废液的储液池103、104，主体第一储液池101腔室一侧平行于卡盒侧面，腔室上宽下窄，腔室下方厚度1-5mm。

在该实施方式中，储液仓20为可更换件，匹配不同检测项目。

在该实施方式中，主体封盖30上有连接气动力源的气泵接口301，接口呈倒锥形，通过螺纹、挤压、卡扣与气泵口连接。

本实施例中的基于旋转式储液仓的集成式多重核酸检测卡盒的使用方法具体如下：

通过旋转动力机构接口204转动储液仓20在储液仓旋转区102中沿中心限位柱116顺时针或者逆时针旋转一定角度，储液仓20底部的通孔和通道211-215依次与主体10底部的通道109-112连通，通过主体第一储液池101上的气泵接口301对各个储液池中的液体驱动，控制液体的流动。例如，参见附图9，储液仓20旋转一定角度后，第三连通通道214连通了第一通道109和第四通道112。

S1、加样：将样本通过加样口305加入主体第二储液池103中，机械破碎，此时储液仓位于关闭位；

S2、磁珠准备：在主体第一储液池101侧壁施加磁力，磁珠聚集，气泵接口301施加推力，将储液仓顺时针旋转，连通第一通道109和第三通道111将磁珠保存液推入废液池；

S3、裂解：将储液仓20顺时针旋转，连通第一通道109和主体第二储液池103，施加吸力，将样本经过滤膜3021吸入核酸提取纯化池，将储液仓20顺时针旋转，连通第一通道109和第一储液池201，气泵接口301施加推力，撤去磁力，吹吸混匀磁珠、样本和裂解液；将储液仓20顺时针旋转，连通第一通道109和第二储液池202，第二储液池202可根据检测样本的不同预装不同的试剂如蛋白酶、提取质控品等；此时核酸提取纯化池侧壁温控装置打开，80-100℃高温提升裂解效果，磁珠吸附样本中的核酸。在主体第一储液池101侧壁施加磁力，磁珠聚集，将储液仓20顺时针旋转，连通第一通道109和第三通道111，气泵接口301施加推力，将反应后的液体推入废液池；

S4、清洗1：将储液仓20顺时针旋转，连通第一通道109和第三储液池203，撤去磁力，吹吸混匀，在主体第一储液池101侧壁施加磁力，磁珠聚集，将储液仓20顺时针旋转，连通第一通道109和第三通道111，气泵接口301施加推力，将反应后的液体推入废液池；

S5、清洗2：将储液仓20顺时针旋转，连通第一通道109和第四储液池205，撤去磁力，吹吸混匀，在主体第一储液池101侧壁施加磁力，磁珠聚集，将储液仓20顺时针旋转，连通第一通道109和第三通道111，气泵接口301施加推力，将反应后的液体推入废液池；

S6、洗脱：将储液仓20顺时针旋转，连通第一通道109和第五储液池206，撤去磁力，吹吸混匀，磁珠上的核酸溶于洗脱液；

S7、混合反应试剂：在主体第一储液池101侧壁施加磁力，磁珠聚集，将储液仓20顺时针旋转，连通第一通道109和第六储液池207，气泵接口301施加推力，将核酸溶液推入第六储液池207，吹吸混合，复溶反应试剂池中预装的冻干反应试剂，冻干的反应试剂中包含反应所必须的酶、离子、质控品等；

S8、进样：将储液仓20顺时针旋转，连通第一通道109和第四通道112，气泵接口301施加推力，将混合了反应试剂的反应液通过进样通道113推入反应小室107，经出样通道114，最终被出样口封闭膜60阻隔。

S9、分隔反应小室：参见附图10，通过机械顶杆将阀门106中的凹槽1062上方的上封膜40压下，阀通孔1 1061和阀通孔2 1063封闭，即将每个反应小室107分隔开，直至所有反应结束；

S10、封闭主通道：将储液仓20顺时针旋转，连通第一通道109和第八储液池209，气泵接口301施加吸力，石蜡油吸入主体第一储液池101，将储液仓20顺时针旋转，连通第一通道109、第四通道112和第七储液池208，石蜡油将进样通道封闭；

S11、反应：将储液仓20顺时针旋转，储液仓20处于封闭位，在反应小室处执行温度循环和信号检测。

实施例2：本实施例的基于旋转式储液仓20的集成式多重核酸检测卡盒包括实施例1的所有技术特征，将储液仓20上的第二储液池202与主体上10的主体第二储液池103做调换，相对应的储液仓20盖40上面对应的位置设置加样口，即将样本加入旋转仓中，在此实施例中，样本加在储液仓20中。

实施例3：本实施例的基于旋转式储液仓20的集成式多重核酸检测卡盒包括实施例1的所有技术特征，且储液仓20中所有储液池底部连通通道213、214的数量为1，在执行提取过程时，储液仓20旋转可为顺时针或逆时针，或者往复旋转。

以上所述是本发明的优选实施方式，应当指出，在这些实施方式的具体描述过程中，本说明书不可能对实施例的所有特征均做详细的描述，在不偏离本发明原理的前提下，对于本领域的技术人员来说，还可以做出若干修改和替换，这些修改和替换也视为本发明的保护范围。