CN104673625B - 一种对细胞进行预处理的自动反应装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种对细胞进行预处理的自动反应装置及方法，该装置包括反应盒盒身、底座、盒盖和活塞；反应盒盒身中心设有中间腔；中间腔周围设置有七个腔；中间腔与周围七个腔之间对应设置有七个方形腔，其内放置有控制阀，通过上下移动来控制内外腔室间的相互连通；反应盒盒身下部与底座紧固相连，盒盖安装于反应盒盒身上部，与中间腔相配合的活塞的活塞杆穿过盒盖；第二PCR试剂腔外侧连有PCR芯片用以对核酸进行检测。本发明将原始样品的粉碎裂解、核酸的纯化提取以及PCR扩增集成在一个反应盒内进行，不仅简化了操作流程，大大提高了预处理效率；同时减小了反应体积，提高了仪器的便携性，为实现快速、安全和准确的核酸检测奠定了基础。

Description

一种对细胞进行预处理的自动反应装置及方法

【技术领域】

本发明涉及细胞分析技术领域，具体涉及一种对细胞进行预处理的自动反应装置及方法。

【背景技术】

核酸检测是后基因组时代最受瞩目的领域，对遗传学、临床医学以及分子诊断学都会产生不可估量的影响。而要想完成高质量的核酸检测，需要对细胞进行快速高效的预处理以提取出高纯度的核酸。细胞预处理主要包括细胞裂解、核酸纯化和PCR扩增三个步骤，旨在通过将细胞粉粹后对其中的核酸进行纯化增殖，以达到检测所需的纯度和浓度。

目前市场上对于细胞的预处理一般采用分机式操作，即在多台仪器上完成各步操作，这样不仅会使整个系统庞大而笨重，同时会增加操作的复杂程度，不利于核酸的快速高效检测。

【发明内容】

本发明的目的在于提供一种对细胞进行预处理的自动反应装置及方法，以解决现有细胞预处理系统复杂、庞大而笨重的问题；本发明在传统处理方式的基础上，将原始样品的粉碎裂解、核酸的纯化提取以及PCR扩增集成在一个反应盒内进行，实现了细胞预处理的一体化操作；不仅简化了操作流程，大大提高了预处理效率；同时减小了反应体积，提高了仪器的便携性，为实现快速、安全和准确的核酸检测奠定了基础。

为了达到上述目的，本发明采取的技术方案为：

一种对细胞进行预处理的自动反应装置，包括反应盒盒身、底座、盒盖和活塞；反应盒盒身中心设有中间腔；中间腔周围设置有七个腔，该七个腔分别为磁珠腔、第一洗涤液腔、第二洗涤液腔、洗脱液腔、待测样品腔、第一PCR试剂腔、第二PCR试剂腔；中间腔与周围设置的七个腔之间对应设置有七个方形腔；各方形腔中均设有控制对应的外腔与中间腔连通的控制阀；磁珠腔中预封装有磁珠；反应盒盒身下部与底座紧固相连，盒盖安装于反应盒盒身上部，与中间腔相配合的活塞的活塞杆穿过盒盖。

中间腔与周围设置的七个腔之间对应设置有七个贯穿对应方形腔的第一通孔；七个腔的底面与对应的第一通孔下端平齐；控制阀包括中心的方形柱体，方形柱体的上端连接有复位弹簧，下端连接有导向柱，导向柱穿过底座，导向柱位于底座外部的末端上固定有阀盖；方形柱体中设有贯穿方形柱体的第二通孔。

控制阀的第二通孔与第一通孔贯通时，该控制阀所对应的腔与中间腔的相互连通。

盒盖下部设有七个方形柱，该七个方形柱插入对应的方形腔中，使反应盒盒身上部与盒盖紧固相连。

盒盖上设有七个连通对应腔室的小孔。

第二PCR试剂腔外侧设有凹槽；该凹槽中设有用以对核酸进行检测的PCR芯片。

阀盖的直径大于导向柱的直径。

控制阀在复位弹簧未被压缩的自然状态时，第二通孔与第一通孔错位，使控制阀所对应的腔与中间腔隔绝。

一种对细胞进行预处理的方法，具体包括以下步骤：

步骤一，细胞裂解：向磁珠腔内注入稀释液，然后吸入中间腔中，并反复推拉活塞进行溶解，通过中间腔底部的磁铁将磁珠吸附后，将稀释液推回至磁珠腔，接着向待测样品腔内注入裂解液、待测样品和蛋白酶K，然后吸入中间腔中，释放磁珠并反复推拉活塞进行混合反应，之后将磁珠吸附至底部，并把反应液推回至待测样品腔；

步骤二，核酸纯化：向第一洗涤液腔内注入第一洗涤液，吸入中间腔中，释放磁珠并反复推拉活塞进行洗涤，接着将磁珠吸附至底部，并把第一洗涤液推回至第一洗涤液腔，重复上述操作，用第二洗涤液对磁珠进行洗涤，接着向洗脱液腔内注入洗脱液，吸入中间腔中，释放磁珠并反复推拉活塞进行洗脱，然后推回至洗脱液腔，并通过底部的磁铁将磁珠吸附，再吸回一部分核酸溶液至中间腔；

步骤三，PCR扩增：向第一PCR试剂腔内注入第一PCR试剂，吸入中间腔中，并反复推拉活塞进行混匀，接着向第二PCR试剂腔腔内注入第二PCR试剂，吸入中间腔中，并反复推拉活塞进行混匀，最后推回第二PCR腔内，同时有部分液体进入与其相连的PCR芯片，紧接着对PCR芯片进行温度循环，完成扩增反应。

相对于现有技术，本发明具有以下有益效果：本发明一种对细胞进行预处理的自动反应装置及方法，通过设置一体式的反应装置，在传统处理方式的基础上，将原始样品的粉碎裂解、核酸的纯化提取以及PCR扩增集成在一个反应盒内进行，实现了细胞预处理的一体化操作；不仅简化了操作流程，大大提高了预处理效率；同时减小了反应体积，提高了仪器的便携性，为实现快速、安全和准确的核酸检测奠定了基础。

基于该装置的细胞预处理方法采用一体式操作，提高了预处理效率，同时增强了便携性，为之后快速准确的核酸检测提供了良好的基础。

【附图说明】

图1为本发明装置的结构示意图；

图2为反应盒盒身的剖视图；

图3a为控制阀控制外部腔室与中间腔隔绝的示意图；图3b为控制阀控制外部腔室与中间腔连通的示意图；

图4为PCR芯片与第二PCR试剂腔的连接示意图。

【具体实施方式】

下面结合附图对本发明做详细描述。

请参阅图1至图4所示，本发明一种对细胞进行预处理的自动反应装置，包括反应盒盒身1、底座2、盒盖3、活塞5。

反应盒盒身1中心设置有中间腔7，用于裂解及纯化反应；中间腔7周围设置有七个腔，该七个腔分别为磁珠腔8、第一洗涤液腔9、第二洗涤液腔10、洗脱液腔11、待测样品腔12、第一PCR试剂腔13、第二PCR试剂腔14，均与中间腔7通过通孔15相连以进行液体的转移。

反应盒盒身1下部与底座2通过卡槽紧固相连，使各腔室的底面恰好与通孔15下端平齐，防止反应液体的残留。中间腔7与周围设置的七个腔之间对应设置有七个方形腔16；盒盖3下部设有7个方形柱，该7个方形柱插入对应的方形腔16中，使反应盒盒身1上部与盒盖3紧固相连；盒盖3上设有7个连通对应腔室的小孔19，使各腔室内的气压保持恒定；方形腔16内放置有控制阀4，控制阀4包括中心的方形柱体40，方形柱体40的上端连接有弹簧17以控制复位，下端连接有圆形导向柱41，导向柱41穿过底座2上对应的通孔，导向柱41位于底座2外部的末端上固定有阀盖18；方形柱体40中设有通孔42；如图3a和图3b所示，通过外部的驱动机构顶升阀盖18上下移动，以控制控制阀4在对应的方形腔中的上下位置，使控制阀4的通孔42与通孔15贯通，以控制控制阀4所对应的各腔室与中间腔7的相互连通；中间腔7内配合有相应的活塞5，通过推拉活塞5来提供液体转移所需的动力；第二PCR试剂腔14外侧的凹槽与PCR芯片6相连，用以在完成各步操作后对核酸进行检测。

本装置的工作原理为：

通过控制阀4的上下移动来控制内外腔室间的相互连通，然后利用活塞5的推拉来提供液体转移所需的动力，从而使样品经过在不同腔室间的转移，完成裂解、洗涤、洗脱、PCR扩增等操作，达到核酸检测所需的纯度和浓度。

下面结合实施例对本发明的细胞预处理方法做详细描述。

实例一：基于所述自动反应装置的血细胞预处理方法，包括以下步骤：

步骤一，细胞裂解：向磁珠腔8内注入600μL稀释液，然后吸入中间腔7中，并反复推拉活塞5进行溶解，通过中间腔7底部的磁铁将磁珠吸附后，将稀释液推回至磁珠腔8，接着向待测样品腔12内注入500μL裂解液、200μL血液样品和20μL蛋白酶K，然后吸入中间腔7中，释放磁珠并反复推拉活塞5进行混合反应，之后将磁珠吸附至底部，并把反应液推回至待测样品腔12；

步骤二，核酸纯化：向第一洗涤液腔9内注入700μL第一洗涤液，吸入中间腔7中，释放磁珠并反复推拉活塞5进行洗涤，接着将磁珠吸附至底部，并把第一洗涤液推回至第一洗涤液腔9，重复上述操作，用700μL第二洗涤液对磁珠进行洗涤，接着向洗脱液腔11内注入100μL洗脱液，吸入中间腔7中，释放磁珠并反复推拉活塞5进行洗脱，然后推回至洗脱液腔11，并通过底部的磁铁将磁珠吸附，再吸回20μL核酸溶液至中间腔7；

步骤三，PCR扩增：向第一PCR试剂腔13内注入17μL第一PCR试剂，吸入中间腔7中，并反复推拉活塞5进行混匀，接着向第二PCR腔14内注入3μL第二PCR试剂，吸入中间腔7中，并反复推拉活塞5进行混匀，最后推回第二PCR试剂腔14内，同时有部分液体进入与其相连的PCR芯片6，紧接着对PCR芯片6进行温度循环，完成扩增反应。

Claims (8)

1.一种对细胞进行预处理的自动反应装置，其特征在于，包括反应盒盒身(1)、底座(2)、盒盖(3)和活塞(5)；

反应盒盒身(1)中心设有中间腔(7)；中间腔(7)周围设置有七个腔，该七个腔分别为磁珠腔(8)、第一洗涤液腔(9)、第二洗涤液腔(10)、洗脱液腔(11)、待测样品腔(12)、第一PCR试剂腔(13)、第二PCR试剂腔(14)；中间腔(7)与周围设置的七个腔之间对应设置有七个方形腔(16)；各方形腔(16)中均设有控制对应的外腔与中间腔(7)连通的控制阀(4)；磁珠腔(8)中预封装有磁珠；

反应盒盒身(1)下部与底座(2)紧固相连，盒盖(3)安装于反应盒盒身(1)上部，与中间腔(7)相配合的活塞(5)的活塞杆穿过盒盖(3)；

中间腔(7)与周围设置的七个腔之间对应设置有七个贯穿对应方形腔(16)的第一通孔(15)；七个腔的底面与对应的第一通孔(15)下端平齐；控制阀(4)包括中心的方形柱体(40)，方形柱体(40)的上端连接有复位弹簧(17)，下端连接有导向柱(41)，导向柱(41)穿过底座(2)，导向柱(41)位于底座(2)外部的末端上固定有阀盖；方形柱体(40)中设有贯穿方形柱体(40)的第二通孔(42)。

2.根据权利要求1所述的一种对细胞进行预处理的自动反应装置，其特征在于，控制阀(4)的第二通孔(42)与第一通孔(15)贯通时，该控制阀(4)所对应的腔与中间腔(7)相互连通。

3.根据权利要求1所述的一种对细胞进行预处理的自动反应装置，其特征在于，盒盖(3)下部设有七个方形柱，该七个方形柱插入对应的方形腔(16)中，使反应盒盒身(1)上部与盒盖(3)紧固相连。

4.根据权利要求1所述的一种对细胞进行预处理的自动反应装置，其特征在于，盒盖(3)上设有七个连通对应腔室的小孔(19)。

5.根据权利要求1所述的一种对细胞进行预处理的自动反应装置，其特征在于，第二 PCR试剂腔(14)外侧设有凹槽，该凹槽中设有用以对核酸进行检测的PCR芯片(6)。

6.根据权利要求1所述的一种对细胞进行预处理的自动反应装置，其特征在于，阀盖的直径大于导向柱(41)的直径。

7.根据权利要求1所述的一种对细胞进行预处理的自动反应装置，其特征在于，控制阀(4)在复位弹簧(17)未被压缩的自然状态时，第二通孔(42)与第一通孔(15)错位，使控制阀(4)所对应的腔与中间腔(7)隔绝。

8.一种对细胞进行预处理的方法，其特征在于，基于权利要求1至7中任一项所述的一种对细胞进行预处理的自动反应装置，具体包括以下步骤：

步骤一，细胞裂解：向磁珠腔(8)内注入稀释液，然后吸入中间腔(7)中，并反复推拉活塞(5)进行溶解，通过中间腔(7)底部的磁铁将磁珠吸附后，将稀释液推回至磁珠腔(8)，接着向待测样品腔(12)内注入裂解液、待测样品和蛋白酶K，然后吸入中间腔(7)中，释放磁珠并反复推拉活塞(5)进行混合反应，之后将磁珠吸附至底部，并把反应液推回至待测样品腔(12)；

步骤二，核酸纯化：向第一洗涤液腔(9)内注入第一洗涤液，吸入中间腔(7)中，释放磁珠并反复推拉活塞(5)进行洗涤，接着将磁珠吸附至底部，并把第一洗涤液推回至第一洗涤液腔(9)，重复上述操作，用第二洗涤液对磁珠进行洗涤，接着向洗脱液腔(11)内注入洗脱液，吸入中间腔(7)中，释放磁珠并反复推拉活塞(5)进行洗脱，然后推回至洗脱液腔(11)，并通过底部的磁铁将磁珠吸附，再吸回一部分核酸溶液至中间腔(7)；

步骤三，PCR扩增：向第一PCR试剂腔(13)内注入第一PCR试剂，吸入中间腔(1)中，并反复推拉活塞(5)进行混匀，接着向第二PCR试剂腔(14)内注入第二PCR试剂，吸入中间腔(7)中，并反复推拉活塞(5)进行混匀，最后推回第二PCR试剂腔(14)内，同时有部分液体进入与其相连的PCR芯片(6)，紧接着对PCR芯片(6)进行温度循环，完成扩增反应。