一种旋转式提取PCR一体卡盒及其荧光检测装置

技术领域

本发明属于样本检测装置技术领域，具体涉及一种旋转式提取PCR一体卡盒及其荧光检测装置。

背景技术

核酸是代表生命体遗传特征的基本单元，核酸检测是在分子水平上进行先进的生物检测，即时检测(Point of Care Testing，POCT)一般是指在采样现场进行的、利用便携式分析仪器及配套试剂快速得到检测结果的一种检测方式。现有分子诊断POCT仪器包含以下两种荧光检测方式，（1）通常将提取、PCR荧光定量步骤分别放在不同卡盒中完成，需要通过外部移液机构进行平移和上下移动，这就增加了荧光检测装置的复杂性，降低了仪器的可靠性，不利于仪器的小型化，增加了仪器成本；（2）利用微流控技术实现从核酸提取到荧光检测全密闭环境的卡盒，但是微控流技术虽然实现了仪器结构简单化和小型化，但其成本较高，微流控技术难度较大，实验稳定性不如传统实验方式，且不利于推广。

发明内容

针对以上不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种旋转式提取PCR一体卡盒及其荧光检测装置，用于简化传统荧光检测装置的结构，提高荧光检测装置的使用稳定性。

为解决以上技术问题，本发明采用的技术方案是，

一种旋转式提取PCR一体卡盒，包括

提取卡盒，其上设有多个提取腔室和加样通孔；

荧光检测卡盒，可转动式安装在提取卡盒上，所述荧光检测卡盒内设有多个荧光检测腔室，提取腔室内的反应液体通过加样通孔移动至荧光检测腔室内。

作为本发明的一种优选方案，所述荧光检测卡盒上设有与提取卡盒抵接的导热密封件，导热密封件上设有与荧光检测腔室对应的加样孔，反应液体通过加样孔移动至荧光检测腔室内。

作为本发明的一种优选方案，所述提取卡盒的底部设有底部端板，底部端板上设有抱接板，荧光检测卡盒通过抱接板转动安装在底部端板上，底部端板上设有正对加样通孔的底部通孔。

一种荧光检测装置，包括

上述的旋转式提取PCR一体卡盒；

卡盒座，其内设有用于安装旋转式提取PCR一体卡盒的安装腔，卡盒座上设有转动限位件，转动限位件与提取卡盒和/或荧光检测卡盒连接，以使提取卡盒、荧光检测卡盒同时转动或相对转动；

驱动件，与旋转式提取PCR一体卡盒连接，驱动提取卡盒和/或荧光检测卡盒转动。

作为本发明的一种优选方案，所述卡盒座与驱动件可转动式连接，提取卡盒与卡盒座连接，荧光检测卡盒与驱动件连接，驱动件驱动荧光检测卡盒转动，荧光检测卡盒带动提取卡盒转动。

作为本发明的一种优选方案，所述转动限位件布设在卡盒座的外侧，以通过转动限位件限制卡盒座或提取卡盒转动。

作为本发明的一种优选方案，所述驱动件包括驱动轴和布设在驱动轴上的导热座，导热座内设有导热插槽，荧光检测卡盒插接在导热插槽内。

作为本发明的一种优选方案，所述导热插槽一侧设有检测通孔，所述荧光检测装置还包括荧光检测器，荧光检测器通过检测通孔对荧光检测腔室内的液体进行荧光检测。

作为本发明的一种优选方案，所述荧光检测装置还包括磁吸机构，所述磁吸机构包括磁吸头和与磁吸头连接的转动驱动件，通过转动驱动件驱动磁吸头转动，以通过磁吸头对旋转式提取PCR一体卡盒进行磁吸。

作为本发明的一种优选方案，所述卡盒座、旋转式提取PCR一体卡盒的侧壁上设有开口，磁吸头与开口适配，磁吸头通过开口对提取腔室内的反应液进行磁吸。

本发明的有益效果是，（1）通过将提取卡盒、荧光检测卡盒以叠放式的结构进行连接，使得荧光检测所需的卡盒结构占用更小的面积，大大简化了实验室的要求，同时降低了对外部移液模块运动机构的要求，提高荧光检测装置的设备稳定性。

（2）通过转动限位件来实现提取卡盒、荧光检测卡盒在同时转动和相对转动两种模式下切换，从而便于实现提取卡盒的反应室加液和对各个荧光检测室进行加液的操作，减小了整体仪器机械结构的复杂性，使仪器能做到较小尺寸，降低成本。

附图说明

图1是旋转式提取PCR一体卡盒的结构示意图。

图2是旋转式提取PCR一体卡盒的剖视图。

图3是提取卡盒的结构示意图。

图4是荧光检测装置的结构示意图。

图5是图4隐去旋转式提取PCR一体卡盒后的结构示意图。

图6是图5是隐去机架壳体后的结构示意图。

图7是图6的立体剖视图。

图8是图6的平面剖视图。

附图标记：提取卡盒1，提取腔室1-1，反应室1-1-1，废液储藏室1-1-2，预处理液储藏室1-1-3，裂解液储藏室1-1-4，第一清洗液储藏室1-1-5，第二清洗液储藏室1-1-6，洗脱液储藏室1-1-7，预留用反应室/储藏室1-1-8，核酸储藏室1-1-9，加样通孔1-2，底部端板1-3，抱接板1-4，底部通孔1-5，荧光检测卡盒2，荧光检测腔室2-1，导热密封件3，卡盒座4，安装腔4-1，限位槽4-2，检测通槽4-3，转动限位件5，驱动件6，驱动轴6-1，导热座6-2，导热插槽6-3，散热翅片6-4，风扇6-5，皮带轮6-6，荧光检测器7，磁吸机构8，磁吸头8-1，转动驱动件8-2，开口9，导热片10，密封片11，机架座板12，旋转安装座13，轴肩套14。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行进一步描述。

一种旋转式提取PCR一体卡盒，包括提取卡盒1、荧光检测卡盒2，荧光检测卡盒2可转动式安装在提取卡盒1上，在提取卡盒1上设有多个提取腔室1-1和加样通孔1-2，荧光检测卡盒2内设有多个荧光检测腔室2-1，提取腔室1-1内的反应产物通过加样通孔1-2移动至荧光检测腔室2-1内。

在提取卡盒1内设有多个朝向荧光检测卡盒2的试剂管，在提取卡盒1的顶部设有铝膜，从而在提取卡盒1内形成多个封闭的提取腔室1-1，本实施例中，提取卡盒1内设有10个提取腔室1-1，10个提取腔室1-1分别是提取流程所需的反应室1-1-1、废液储藏室1-1-2、预处理液储藏室1-1-3、裂解液储藏室1-1-4、第一清洗液储藏室1-1-5、第二清洗液储藏室1-1-6、洗脱液储藏室1-1-7、2个预留用反应室/储藏室1-1-8、核酸储藏室1-1-9，根据实验需求将待测样本或标本通过外部的移液器（移液针管）从上述各个储藏室内的液体移动至反应室内，在反应室内形成反应产物；加样通孔1-2布设在反应室的一侧，从而便于将反应室内的反应液通过加样通孔1-2移动至荧光检测卡盒2内。

荧光检测卡盒2内设有多个荧光检测腔室2-1，在荧光检测卡盒2的顶部也设有铝膜，外部移液器向荧光检测腔室2-1加样时，移液器会将铝膜戳破，从而将反应产物加入荧光检测腔室2-1内，荧光检测腔室2-1正对加样通孔1-2设置。

提取卡盒1、荧光检测卡盒2均呈圆筒形，在工作过程中，移液器的仅进行上下移动，通过旋转提取卡盒1、荧光检测卡盒2实现移液器将不同腔室内的液体进行移液，可以减小荧光检测装置的整体体积。

提取卡盒1的底部设有底部端板1-3，底部端板1-3上设有抱接板1-4，荧光检测卡盒2通过抱接板1-4转动安装在底部端板1-3上，底部端板1-3上设有正对加样通孔1-2的底部通孔1-5。

提取卡盒1、荧光检测卡盒2相对转动，便于移液器通过加样通孔1-2向各个荧光检测腔室2-1添加提取反应产物。

荧光检测卡盒2上设有与提取卡盒1抵接的导热密封件3，导热密封件上设有与荧光检测腔室2-1对应的加样孔，反应产物通过加样孔移动至荧光检测腔室2-1内。

导热密封件3包括导热片10和密封片11，导热片10用于与热源接触，对荧光检测腔室2-1的顶部进行加热，防止荧光检测过程中检测液体在荧光检测腔室2-1顶部凝结，密封片11为橡胶件，且提取卡盒1、荧光检测卡盒2拼合时，密封片11呈受挤压状态，一方面可以防止检测过程中部分汽化的液体在各个荧光检测腔室2-1之间串流，另一方面，可以增加提取卡盒1、荧光检测卡盒2之间的摩擦力，便于荧光检测卡盒2转动过程中带动提取卡盒1转动。

一种荧光检测装置，包括上述的旋转式提取PCR一体卡盒、卡盒座4、驱动件6和机架座板12，卡盒座4、驱动件6分别安装在机架座板12上，盒座4内设有用于安装旋转式提取PCR一体卡盒的安装腔4-1，转动限位件5与提取卡盒1和/或荧光检测卡盒2连接，通过转动限位件5限制提取卡盒1或荧光检测卡盒2朝向一侧转动的自由度，即，通过转动限位件5的设置，使得提取卡盒1或荧光检测卡盒2只能沿一个方向进行转动，当转动限位件5限制提取卡盒1或荧光检测卡盒2转动时，提取卡盒1或荧光检测卡盒2中的一个处于静止状态，另一个处于转动状态，从而实现提取卡盒1、荧光检测卡盒2相对转动，当转动限位件5不限制提取卡盒1或荧光检测卡盒2转动时，提取卡盒1、荧光检测卡盒2同时转动；驱动件6与旋转式提取PCR一体卡盒连接，驱动提取卡盒1和/或荧光检测卡盒2转动。

转动限位件5布设在卡盒座4的外侧，以通过转动限位件5限制卡盒座4、提取卡盒1转动。本实施例中，机架座板12上端设有旋转安装座13，卡盒座4通过转动限位件5转动安装在旋转安装座13上，转动限位件5为单向轴承，机架座板12下端设有轴肩套14，轴肩套14内设有轴承，驱动件6通过轴承转动安装在机架座板12上，卡盒座4、驱动件6可转动式连接，即，卡盒座4、驱动件6可以进行相对转动，提取卡盒1与卡盒座4连接，荧光检测卡盒2与驱动件6连接，驱动件6驱动荧光检测卡盒2转动，荧光检测卡盒2带动提取卡盒1转动。

在安装腔4-1内设有限位槽4-2，在提取卡盒1的外侧设有限位条，限位条插接在限位槽4-2内，从而使得提取卡盒1与卡盒座4同时转动。

驱动件6包括驱动轴6-1和布设在驱动轴6-1上的导热座6-2，导热座6-2内设有导热插槽6-3，荧光检测卡盒2插接在导热插槽6-3内，从而使得荧光检测卡盒2随着驱动轴6-1转动而转动。

在驱动轴6-1、导热座6-2之间设有半导体散热片6-3，通过控制电流流过半导体散热片的流向，使得半导体散热片6-3对导热座6-2进行加热或者进行降温；为便于对半导体散热片6-3的电线进行布设，驱动轴6-1为中空轴，线缆通过驱动轴6-1的通孔伸出驱动轴6-1外。

在驱动轴6-1的外侧设有散热翅片6-4，通过散热翅片6-4对驱动轴6-1进行散热，对应的，机架座板12上还安装有风扇6-5，风扇6-5正对散热翅片6-4设置，从而便于提高驱动轴6-1的散热效率。

在驱动轴6-1上设有皮带轮6-6，电机通过皮带驱动皮带轮6-6转动，从而带动驱动轴6-1转动。

在机架座板12上安装有荧光检测器7，在卡盒座4上设有检测通槽4-3，导热插槽6-3一侧设有检测通孔6-4，在进行荧光检测时，荧光检测器7、检测通槽4-3、检测通孔6-4位于同一直线上，从而便于荧光检测器7通过检测通槽4-3、检测通孔6-4对荧光检测腔室2-1内的液体进行荧光检测。

在机架座板12上安装有磁吸机构8，所述磁吸机构8包括磁吸头8-1和与磁吸头8-1连接的转动驱动件8-2，通过转动驱动件8-2驱动磁吸头8-1转动，以通过磁吸头8-1对旋转式提取PCR一体卡盒进行磁吸。

转动驱动件8-2为直流电机，通过转动驱动件8-2驱动磁吸头8-1在90范围内摆动，在需要对反应室进行磁吸时，转动驱动件8-2驱动磁吸头8-1伸入提取卡盒1内，对提取卡盒1上的反应室进行磁吸，当需要转动卡盒座4时，转动驱动件8-2驱动磁吸头8-1转动至卡盒座4外侧，防止磁吸头8-1干扰卡盒座4旋转。

卡盒座4、提取卡盒1的侧壁上设有开口9，开口9布设在反应室的一侧，便于磁吸头8-1通过开口9对反应室内的反应液进行磁吸。

本荧光检测装置的工作原理如下：

（1）对反应室进行加样混合反应步骤：

S1.1，驱动轴6-1带动导热座6-2转动，提取卡盒1、荧光检测卡盒2同时随着驱动轴6-1转动而转动；

S1.2，提取卡盒1转动，使得外部的移液器正对提取卡盒1的各个提取腔室1-1，将提取腔室1-1内的液体移动至反应室内；

S1.3，加样完成后，转动驱动件8-2驱动磁吸头8-1伸入卡盒座4内，对卡盒座4上的反应室进行磁吸。

（2）荧光检测步骤：

S2.1，移液器正对提取卡盒1的反应室，对反应室内的液体进行吸取；

S2.2，驱动提取卡盒1转动，使得移液器正对加样通孔1-2，移液器下降将液体移动至荧光检测腔室2-1内；

S2.3，通过控制半导体制冷片对导热座进行温控，实现对荧光检测腔室的PCR反应；

S2.4，荧光检测器7对荧光检测腔室2-1内经过PCR反应的液体进行荧光检测。

本实施例中，规定提取卡盒1、荧光检测卡盒2同时转动时，驱动轴6-1为正向转动，提取卡盒1、荧光检测卡盒2相对转动时，驱动轴6-1为反向转动；步骤S1.1中，驱动轴6-1正向转动；步骤S2.2中，驱动轴6-1反向转动。当驱动轴6-1反向转动时，由于转动限位件5（单向轴承）的作用，限制卡盒座4反向转动，同时由于提取卡盒1、卡盒座4固定连接，使得提取卡盒1无法进行反转，荧光检测卡盒2与驱动轴6-1直接连接，从而实现提取卡盒1、荧光检测卡盒2进行相对转动；当驱动轴6-1正向转动时，转动限位件5对卡盒座4转动不产生限制，由于提取卡盒1、荧光检测卡盒2之间的导热密封件3，使得提取卡盒1受到摩擦力的作用随着荧光检测卡盒2转动而转动。

对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现；因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

尽管本文较多地使用了图中附图标记对应的术语，但并不排除使用其它术语的可能性；使用这些术语仅仅是为了更方便地描述和解释本发明的本质；把它们解释成任何一种附加的限制都是与本发明精神相违背的。