一种核酸试剂反应装置

技术领域

本申请涉及一种核酸试剂反应装置，属于核酸检测技术领域。

背景技术

聚合酶链式反应技术(以下简称PCR技术)，是一种在体外快速扩增DNA的技术，其通常包括多个循环，每个循环包括变性、退火和延伸三个步骤，并且在理想状态下，每经过一个循环，目的核酸分子的数目就扩增一倍。一般而言，经过30-40个循环后，目的核酸分子数目就能扩增到原来的近10

然而，PCR的高灵敏度始终伴随着一个弊端：极其容易被污染。仅仅1个DNA拷贝的污染就可能会导致获得错误的检测结果。因此，为了避免检测过程中的样品污染，现有技术中的核酸检测必须在实验室环境下进行。

现有技术中，在实验室环境下进行核酸检测，需要昂贵的试剂或精密的仪器，且操作复杂，不适宜用于核酸的现场快速检测。

发明内容

本申请的目的在于，提供一种核酸试剂反应装置，以解决现有技术中的核酸反应装置不适宜核酸的现场快速检测的技术问题。

本发明的核酸试剂反应装置，包括：样品转移单元、真空密封的反应单元和真空密封的储样单元；

所述样品转移单元包括容置管、与所述容置管连通的吸液/放液模块、进样模块和加样模块；所述进样模块和所述加样模块与所述容置管的连通管路上设置有阀门，所述阀门用于控制所述容置管在同一时刻，仅与所述进样模块和所述加样模块中的一个连通；

所述进样模块伸入所述储样单元内，并与所述储样单元密封连接；

所述加样模块伸入所述反应单元内，并与所述反应单元密封连接；

所述吸液/放液模块，用于将所述储样单元内的样品吸入所述容置管内和将所述容置管内的样品排出至所述反应单元。

优选地，所述进样模块包括进样针、进样管、第一进样连接件和套设于所述第一进样连接件外部的第一密封圈；

所述进样管的一端与所述容置管连通，另一端与所述进样针连通；

所述进样针与第一进样连接件固定连接，用于伸入所述储样单元内，将所述储样单元内的样品经由所述进样管传输至所述容置管内；

所述第一进样连接件和所述储样单元通过所述第一密封圈密封连接

优选地，所述储样单元包括真空密封的裂解杯和设置在所述裂解杯杯口外围一周，并与所述裂解杯杯口连接的第二进样连接件；所述第二进样连接件的内径大于所述裂解杯的内径；

所述第一进样连接件包括相互连接的第一连接段和第二连接段；

所述第一密封圈套设于所述第一连接段和第二连接段的连接处；

所述第一连接段的外径与所述第二进样连接件的内径匹配；

所述第二连接段的外径与所述裂解杯的内径匹配。

优选地，还包括第一卡接组件；

所述第一卡接组件包括第一卡销和与所述第一卡销匹配的第一卡槽；

所述第一卡销设置在所述第一连接段的外壁；

所述第一卡槽设置于所述第二进样连接件侧壁上，所述第一卡槽的设置位置与所述第一卡销的设置位置对应。

优选地，所述加样模块包括加样头、加样管、第一加样连接件和套设于所述第一加样连接件外部的第二密封圈；

所述加样管的一端与所述容置管连通，另一端与所述加样头连通；

所述加样头与所述第一加样连接件固定连接，用于伸入所述反应单元内，将所述容置管内的样品经由所述加样管传输至所述反应单元内；

所述第一加样连接件和所述反应单元通过所述第二密封圈密封连接。优选地，所述第一加样连接件包括相互连接的第三连接段和第四连接段；

所述第四连接段的外径小于所述第三连接段的外径，并且与所述反应单元的内径匹配；

所述第二密封圈套设于所述第三连接段和第四连接段的连接处；

所述第一加样连接件和所述反应单元通过所述第二密封圈密封连接。

优选地，所述反应单元包括真空舱、真空密封的反应管和第二加样连接件；

所述反应管的管口设置于所述真空舱内，所述反应管的内径大于所述加样头的最大外径，所述反应管内设置有反应试剂；

所述第二加样连接件设置于所述真空舱的舱口外围一周，并与所述真空舱的舱口连接；所述第二加样连接件的内径与所述第三连接段的外径匹配；

所述真空舱的内径与所述第四连接段的外径匹配；

所述加样头依次穿过所述第二加样连接件、所述真空舱和所述反应管，将所述容置管内的样品经由所述加样管传输至所述反应管内。

优选地，所述加样模块还包括第三密封圈；

所述第三密封圈套设于所述加样头外部，且位于靠近所述第一加样连接件的一端；

所述反应管和所述第一加样连接件通过所述第三密封圈密封连接。

优选地，还包括第二卡接组件；

所述第二卡接组件包括第二卡销和与所述第二卡销匹配的第二卡槽；

所述第二卡销设置在所述第三连接段的外壁；

所述第二卡槽设置于所述第二加样连接件侧壁上，所述第二卡槽的设置位置与所述第二卡销的设置位置对应。

优选地，所述吸液/放液模块包括：活塞和与所述活塞连接的推拉杆；

所述活塞设置于所述容置管内；

所述推拉杆伸出所述容置管；

优选地，加样头的数量为1个或者多个；所述反应管的数量与所述加样头的数量对应；

优选地，所述加样头的形状为锥形；

优选地，所述阀门包括第一单向阀和第二单向阀；

所述第一单向阀设置于所述进样模块和所述容置管的连通管路上，用于控制所述样品进入容置管；

所述第二单向阀设置于所述加样模块和所述容置管的连通管路上，用于控制所述样品从所述容置管排出；

优选地，所述阀门的阀芯为圆柱形，沿所述阀芯的轴线方向依次设置有第一通孔和第二通孔；

所述第一通孔的孔口所述平面垂直于所述第二通孔的孔口所在平面；

所述第一通孔用于连通所述进样模块和所述容置管；

所述第二通孔用于连通所述加样模块和所述容置管。

本发明的核酸试剂反应装置相较于现有技术，具有如下有益效果：

本发明的核酸试剂反应装置，解决了在非实验室环境下现场进行核酸快速检测的难题，能够多场景应用，把核酸检测量体裁衣前移到临床、到基层，是一个无需实验室环境、检测时间更短、检测手段更便捷、准确率更高、安全性更好的核酸检测迭代技术。

本发明的核酸试剂反应装置，从对样本的裂解以及将样本转移至反应单元的整个流程，样品均处于真空环境中，所以，无需实验室环境，操作简单方便。

本发明的储样单元和进样单元的连接处设置为阶梯状结构，并在连接部位设置了密封圈，从而使得进样单元在伸入储样单元的过程中，可以快速实现储样单元和进样单元之间的密封，避免外界空气造成的污染。在此过程中，进样针会快速伸入至真空密封的裂解杯，从裂解杯内提取已使用裂解液裂解后的样品。

本发明为保证储样单元和进样单元连接的稳固性，避免发生振荡时储样单元与进样单元分离，致使外界空气污染样品，还设置了第一卡接组件，实现两者的卡接。

本发明通过第一加样连接件和第二加样连接件的密封以及真空舱和真空密封的反应管，实现了三级密封，阻止扩增产物的外泄的同时，降低了外界对内的污染，保证核酸扩增与检测过程是全封闭的，可有效防止核酸扩增产物外泄，避免交叉污染，并且可有效避免核酸扩增与检测过程中的污染，该装置起到了核酸实验室的作用。

本发明的反应管和加样头的数量对应，并且可为多个；当为多个时，可同时进行多种类型的核酸扩增检测，并且相互之间不会产生影响，大幅提高检测效率。

本发明为保证反应单元和加样单元连接的稳固性，避免发生振荡时反应单元与加样单元分离，致使外界空气污染样品，还设置了第二卡接组件，实现两者的卡接。

本发明为实现加样器更为便捷地将裂解杯中的样品转移至反应管内，设置了活塞和与活塞连接的推拉杆，用以将裂解杯中的样品吸入容置管和将容置管内的样品排出至反应管。同时为了便于获知样品的量，在相对推拉杆的壳体上设置刻度线或定量限位点。

本发明为实现微量化移液，并且精确控制移液量，限定加样头内的加样针的针孔和进样针的针孔的直径在0.3-0.7mm之间。

因为裂解杯内是真空密封环境，如需从其内抽取样品，需要使用进样针伸入裂解杯内，因此，使用密封纸密封真空的裂解杯杯口，此时，进样针可穿过密封纸从裂解杯内吸出样品；同样的，因为加样头需要穿过真空舱和真空密封的反应管，才可以将样品送入反应管内，因此，真空的反应管的管口也使用密封纸密封，反应管的管口对应的真空舱的舱口也使用密封纸密封，这样加样头可穿过密封纸将样品加入至反应管内。因为加样头需要穿两层密封纸，为减小阻力，并且为避免对其内针头的损伤，本发明将加样头设置为锥形头。

为进一步保证样品与反应管内的反应试剂在无外界环境的干扰下工作，本发明在加样头远离尖端的一端的外壁一周设置有第三密封圈，用于密封密封所述反应管和所述第一加样连接件之间的空隙。

本申请的样品转移单元、反应单元和储样单元是卡接固定的，在检测结束后，三者一直处于密封状态，可直接作为医疗废弃品回收，不会产生污染。

附图说明

图1为本发明第一种实施例中核酸试剂反应装置中样品转移单元的结构示意图；

图2为本发明第一种实施例中核酸试剂反应装置中反应单元的结构示意图；

图3为本发明第一种实施例中核酸试剂反应装置中储样单元的结构示意图；

图4为本发明第一种实施例中分样阀的立体图；

图5为本发明第一种实施例中分样阀的主视图；

图6为图5的A-A剖面图；

图7为本发明第二种实施例中核酸试剂反应装置中样品转移单元的结构示意图。

部件和附图标记列表：

1、样品转移单元；1-1、容置管；1-2、活塞；1-3、推拉杆；1-4、分样阀；1-4-1、阀芯；1-4-2、第一通孔；1-4-3、第二通孔；1-5、进样管；1-6、加样管；1-7、加样头；1-8、加样孔；1-9、进样针；1-10、第二密封圈；1-11、第三密封圈；1-12、第一密封圈；1-13、第二卡销；1-14、第一卡销；1-15、第一单向阀；1-16、第一连接段；1-17、第二连接段；1-18、第三连接段；1-19、第四连接段；1-20、第二单向阀；2、反应单元；2-1、反应管；2-2、真空舱口；2-3、管口；2-4、第一密封纸；2-5、第二密封纸；2-6、第二卡槽；3、裂解杯；3-1、杯口；3-2、第三密封纸；3-3第一卡槽。

具体实施方式

下面结合实施例详述本发明，但本发明并不局限于这些实施例。

本发明的核酸试剂反应装置，包括：样品转移单元1、真空密封的反应单元2和真空密封的储样单元；

其中样品转移单元1包括容置管1-1、与容置管1-1连通的吸液/放液模块、进样模块和加样模块，其具体结构见图1；进样模块和加样模块与容置管1-1的连通管路上设置有阀门；阀门用于控制容置管1-1在同一时刻，仅与进样模块和加样模块中的一个连通。该阀门可以是分样阀1-4，例如可以是嵌入至连通管路上的圆柱形的分样阀，其结构见图4至图6。该分样阀的外壳与进样管1-5和加样管1-6均密封连接，并且在位于进样管内的外壳上开设有相对的第一液口、在位于加样管内的外壳上开设有相对的第二液口。分样阀1-4的阀芯1-4-1为圆柱形，沿阀芯1-4-1的轴线方向依次设置有第一通孔1-4-2和第二通孔1-4-3；第一通孔1-4-2的孔口所在平面垂直于第二通孔1-4-3的孔口所在平面；第一通孔1-4-2用于连通进样模块和容置管1-1；第二通孔1-4-3用于连通加样模块和容置管1-1。第一通孔1-4-2与外壳上的第一液口对应后，可以连通进样模块和容置管1-1，此时，第二通孔1-4-3与外壳上的第二液口不对应，使得加样模块和容置管并不连通。当90度转动阀芯1-4-1时，第二通孔1-4-3与外壳上的第二液口对应，加样模块和容置管连通，此时，第一通孔1-4-2与外壳上的第一液口不对应，进样模块和容置管1-1并不连通。也就是说，同一时刻，仅有一个通孔所连接的对应模块与容置管1-1连通。更具体地，分样阀1-4转动角度可以切换液路流动导通方向，来控制样本的进样和加样；具体地，分样阀1-4的阀芯为圆柱体，与圆面有间隔互成90°的通孔，分样阀1-4置于容置管1-1进出口端且两个轴线成90°相交，分样阀1-4的初始位置是一通孔与进样管直通，此时加样管被分样阀1-4圆面密封，这样可以让样品进样；分样阀1-4单向旋转90°限位，分样阀1-4的另一通孔与加样管直通，此时进样管被分样阀1-4圆面密封，这样可以让样品加样。当然，其也可以为现有技术中的其他结构的双通单向阀；本申请的进样模块伸入储样单元内，并与储样单元密封连接；加样模块伸入反应单元2内，并与反应单元2密封连接；吸液/放液模块，用于将储样单元内的样品吸入容置管1-1内和将容置管1-1内的样品排出至反应单元2。

本发明的核酸试剂反应装置，从对样本的裂解以及将样本转移至反应单元的整个流程，样品均处于真空环境中，所以，无需实验室环境，操作简单方便。

本申请的进样模块包括进样针1-9、进样管1-5、第一进样连接件和套设于第一进样连接件外部的第一密封圈1-12；其中，进样管1-5的一端与容置管1-1连通，另一端与进样针1-9连通，用于传输样品；进样针1-9与第一进样连接件固定连接，其是一根细长内有细孔可以戳破密封纸的针，材料可以是塑料或是金属，用于伸入储样单元内，将储样单元内的样品经由进样管1-5传输至容置管1-1内；进样针1-9伸入储样单元的同时，第一进样连接件上的第一密封圈1-12将会密封第一进样连接件和储样单元之间的空隙，避免外界空气持续从进样针1-9扎入储样单元的针孔进入至储样单元内，造成对样品的污染。

进一步地，本申请的储样单元，其结构见图3，包括真空密封的裂解杯3和设置在裂解杯的杯口3-1外围一周，并与裂解杯的杯口3-1连接的第二进样连接件；第二进样连接件的内径大于裂解杯3的内径；由于裂解杯3内是真空密封的环境，如需从其内抽取样品，需要使用进样针1-9伸入裂解杯3内，因此，使用第三密封纸3-2密封真空的裂解杯的杯口3-1，此时，进样针1-9可穿过第三密封纸3-2从裂解杯3内吸出样品。裂解杯3内有裂解液和后加入的样本。为与储样单元的结构对应，第一进样连接件包括相互连接的第一连接段1-16和第二连接段1-17；第一密封圈1-12套设于第一连接段1-16和第二连接段1-17的连接处；第一连接段1-16的外径与第二进样连接件的内径匹配；第二连接段1-17的外径与裂解杯3的内径匹配。第一连接段1-16和第二连接段1-17的连接处为阶梯状结构。其下边沿可以是长方形、正方形或圆形、椭圆形，相应的密封圈可以对应改变。

为保证储样单元和进样单元连接的稳固性，避免发生振荡时储样单元与进样单元分离，致使外界空气污染样品，本申请还设置了第一卡接组件；第一卡接组件包括第一卡销1-14和与第一卡销1-14匹配的第一卡槽3-3；第一卡销1-14设置在第一连接段1-16的外壁；第一卡槽3-3设置于第二进样连接件侧壁上，第一卡槽3-3的设置位置与第一卡销1-14的设置位置对应。第一卡销1-14和第一卡槽3-3的卡接可保证储样单元和进样单元连接的稳固性。

更进一步地，本申请的加样模块包括加样头1-7、加样管1-6、第一加样连接件和套设于第一加样连接件外部的第二密封圈1-10；加样管1-6的一端与容置管1-1连通，另一端与加样头1-7连通；加样头1-7与第一加样连接件固定连接，加样头是一个内有加样针的加样头1-7，用于伸入反应单元2内，将容置管1-1内的样品经由加样管1-6传输至反应单元2内；第二密封圈1-10，用于密封第一加样连接件和反应单元2之间的空隙。

其中第一加样连接件包括相互连接的第三连接段1-18和第四连接段1-19；第四连接段1-19的外径小于第三连接段1-18的外径，并且与反应单元2的内径匹配；第三连接段1-18和第四连接段1-19的连接处形状为阶梯型状，第二密封圈1-10套设于第三连接段1-18和第四连接段1-19的连接处，用于密封第一加样连接件和反应单元2之间的空隙。

本申请的反应单元2，其结构见图2，包括真空舱、真空密封的反应管2-1和第二加样连接件；其中反应管的管口2-3设置于真空舱内，反应管2-1的内径大于加样头1-7的最大外径，反应管2-1内设置有反应试剂，本实施例中的反应管2-1是内嵌入舱体底部、管身露出舱底、管口2-3和真空舱口2-2同向的锥型试管；第二加样连接件设置于真空舱口2-2外围一周，并与真空舱口2-2连接；第二加样连接件的内径与第三连接段1-18的外径匹配；真空舱的内径与第四连接段1-19的外径匹配；加样头1-7依次伸入第二加样连接件、真空舱和反应管2-1，将容置管1-1内的样品经由加样管1-6传输至反应管2-1内。其中第二加样连接件和真空舱的连接处的形状与第三连接段1-18和第四连接段1-19的连接处形状匹配。因为加样头1-7需要穿过真空舱和真空密封的反应管，才可以将样品送入反应管2-1内，因此，真空的反应管2-1的管口2-3限定使用第二密封纸2-5密封，反应管2-1的管口2-3对应的真空舱口2-2使用第一密封纸2-4密封，这样加样头1-7可穿过密封纸将样品加入至反应管内。

为进一步保证加样头1-7向反应管加样时的真空性，本申请限定加样模块还包括第三密封圈1-11；第三密封圈1-11套设于加样头1-7外部，且位于靠近第一加样连接件的一端，用于密封反应管2-1和第一加样连接件之间的空隙。

本发明为保证反应单元2和加样单元连接的稳固性，避免发生振荡时反应单元2与加样单元分离，致使外界空气污染样品，还设置了第二卡接组件；第二卡接组件包括第二卡销1-13和与第二卡销1-13匹配的第二卡槽2-6；第二卡销1-13设置在第三连接段1-18的外壁；第二卡槽2-6设置于第二加样连接件侧壁上，第二卡槽2-6的设置位置与第二卡销1-13的设置位置对应。

本发明为实现微量化移液，并且精确控制移液量，限定加样头1-7内的加样针的加样孔1-8和进样针1-9的针孔的直径在0.3-0.7mm之间。

本申请的吸液/放液模块包括：活塞1-2和与活塞1-2连接的推拉杆1-3；活塞1-2设置于容置管1-1内；推拉杆1-3伸出容置管1-1；当然，吸液/放液模块也可以使用现有技术中的抽真空机。本申请实施例中，容置管1-1为圆形腔体，活塞1-2为圆柱体，活塞1-2与容置管1-1紧配活动密封，移动推拉杆1-3活塞1-2直线运动以使容置管1-1内产生负压和正压，同时也改变了容置管1-1内溶置液体的容积，推拉杆1-3可以是限位分级控制进样或加样，也可以是细分刻度控制进样或加样；同时为了便于获知样品的量，在相对推拉杆1-3的壳体上设置刻度线或定量限位点。

本申请中，加样头1-7的数量为1个或者多个；反应管2-1的数量与加样头1-7的数量对应；当为多个时，可同时进行多种类型的核酸扩增检测，并且相互之间不会产生影响，大幅提高检测效率。

本申请实施例中的加样头1-7的形状为锥形，锥形穿过两层密封纸插入反应管时，阻力小，且对其内的针头起到了保护作用。锥形的加样头1-7的具体结构为外形是圆锥形，根部为圆柱体，头部是带加样针的尖头，其加样针的针孔就是加样孔1-8，锥形加样头1-7可以戳破两层密封纸，材料可以是塑料或是金属。

图7为本申请中使用单向阀而非分样阀1-4的样品转移单元1，其中，设置于储样单元侧的第一单向阀1-15的流出向与进样管1-5连接、流入向位于进样针1-9的针尖侧，进样针1-9穿过裂解杯3上的第三密封纸3-2，后拉推拉杆1-3进行吸样；设置于反应单元侧的第二单向阀1-20的流入向与加样通道连接、流出向位于加样头1-7侧，加样头1-7穿过第一密封纸2-4和第二密封纸2-5，前推推拉杆1-3控制进行加样，将样品添加至反应管内。

本申请装置的工作过程为：进样针1-9穿过裂解杯3口的第三密封纸3-2进入裂解杯3中，第一卡销1-14卡入第一卡槽3-3，使得样品转移单元1与裂解杯3密封，移动推拉杆1-3控制吸样，样品进入容置管1-1；加样头1-7穿过第一密封纸2-4后再穿过第二密封纸2-5；第二卡销1-13卡入第二卡槽2-6，使得样品转移单元1与反应单元2密封，移动推拉杆1-3控制加样，将样品添加至反应管内；样品与核酸试剂在双重密封的环境下进行核酸扩增反应。

本发明的核酸试剂反应装置，保证核酸扩增与检测过程是全封闭的，可有效防止核酸扩增产物外泄，避免交叉污染，并且可有效避免核酸扩增与检测过程中的污染，满足非实验室环境下核酸检测的要求，解决了非实验室环境下现场核酸快速检测的难题，把核酸检测量体裁衣前移到临床、到基层，是一个无需实验室环境、检测时间更短、检测手段更便捷、准确率更高、安全性更好的核酸检测迭代技术。

以上所述，仅是本申请的几个实施例，并非对本申请做任何形式的限制，虽然本申请以较佳实施例揭示如上，然而并非用以限制本申请，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本申请技术方案的范围内，利用上述揭示的技术内容做出些许的变动或修饰均等同于等效实施案例，均属于技术方案范围内。