CN114717290A - 一种防核酸污染的核酸检测卡盒 - Google Patents

Abstract

本发明属于核酸检测领域，公开一种防核酸污染的核酸检测卡盒，包括密闭的底板，所述底板上设置有：芯片插口，用于插入检测带有检测样本的芯片；芯片破坏结构，用于破坏芯片上的封合膜，释放检测样本；储液泡罩，用于预存缓冲液；泡罩释放模块，用于破坏储液泡罩，释放缓冲液；和试纸条，检测样本和缓冲液混匀后流入试纸条。该核酸检测卡盒通过芯片破坏结构破坏芯片封合膜的密封并释放检测样本，通过压储液泡罩释放缓冲液，经缓冲液稀释后的检测样本自动流到试纸条的上样区，然后在试纸条上通过层析作用和免疫结合原理实现核酸扩增产物检测分析。

Description

一种防核酸污染的核酸检测卡盒

技术领域

本发明涉及核酸检测领域，尤其是涉及一种防核酸污染的通用型核酸检测卡盒。

背景技术

核酸检测是体外诊断领域主要的检测方式之一，是一种准确度较高的检测方法，利用PCR技术、核酸测序技术和分子杂交等技术，能够快速对患者生物样本中的特异核酸序列进行检测，为感染病例确诊提供医学检验证据，为感染者赢得最佳治疗时间，降低病毒死亡率。已广泛应用于传染病的诊断、流行病的调查、食品卫生检查、肿瘤和遗传病的早期诊断及法医鉴定等各个领域的研究。

聚合酶链反应(Polymerase Chain Reaction，PCR)是以拟扩增的DNA分子为模板，以一对分别与模板5’末端和3’末端互补的寡核苷酸片段为引物，由DNA聚合酶和核苷酸底物共同参与，按照半保留复制的机制，将该段DNA指数式扩增至足够数量，以便进行结构和功能分析。PCR检测方法在临床上快速检测病原体等方面具有极为重要的意义。

PCR技术在短时间内即可将靶DNA扩增数百万倍，显示极高的敏感性，可以测出普通检验难以测出的病毒，并同时具有特异性高、快捷、对样品要求低等优点，已被广泛应用于医院的临床诊断和各防疫检测部门的禽疫病诊断。但由于其极高的敏感性和扩增产物开盖的检测方法(琼脂糖凝胶电泳)，极易造成DNA污染，且极其微量的污染即可造成假阳性的结果，如果形成气溶胶污染扩散，则可引起整个实验室的污染，处理起来非常棘手，甚至要关闭实验室。因此，如何避免核酸污染，消除假阳性结果尤其重要。

目前常用的预防核酸气溶胶污染的方法有：1.在标准PCR实验室内进行实验，PCR实验室要分为准备区、制备区、扩增区与分析区四个区域，且各区域相互间隔独立排风；2.在通风橱或特定独立空间里进行PCR扩增产物的分析；3.用专门的DNA污染清除剂喷洒实验台等操作环境；4.在PCR反应体系中引入防污染的酶，如UNG-dUTP系统，来降解反应体系里的污染；5.应用实时荧光PCR进行全封闭式反应，实时检测扩增过程，无需对产物进行后处理。上述这些方法目前还存在局限性：标准PCR实验室要求实验场所有足够多的空间进行分区设置，且PCR实验室装修成本高。通风橱虽可以减少气溶胶的污染，但不能完全避免或清除核酸污染。其他方法不能有效清除大面积范围的气溶胶污染，且DNA清除剂与防污染试剂的价格也相对较高。实时荧光PCR由于需要昂贵的实验仪器与试剂及专业人员的操作而不适用于基层。

发明内容

本发明旨在至少解决现有核酸检测装置存在的上述问题的之一，为此，本发明提供一种防核酸污染的核酸检测卡盒以及配合检测使用的带有检测样本的芯片，适用于核酸检测的产物终点分析，使用过程全封闭无污染、可靠性高，制备成本低且容错率高。

具体地，本发明采用以下技术方案：

一种防核酸污染的核酸检测卡盒，包括密闭的底板，所述底板上设置有：

芯片插口，用于插入封装有检测样本的芯片；

芯片破坏结构，用于破坏芯片上的封合膜，释放检测样本；

储液泡罩，用于预存缓冲液；

泡罩释放模块，用于破坏储液泡罩，释放缓冲液；

和试纸条，检测样本和缓冲液混匀后流入试纸条。

进一步的，所述芯片的横截面积大于芯片插口的横截面积，所述芯片插口与插入的芯片形成过盈配合。

进一步的，所述芯片插口具有柔性密封套，所述芯片插口与插入的芯片形成过盈配合。

进一步的，所述芯片包括加样口、反应区、封口膜和封合膜，封口膜用于密封加样口，封合膜用于密封反应区。

进一步的，所述芯片加样口处具有加样口滑道，反应区处具有反应区滑道。

进一步的，所述芯片破坏结构包括第一凸起结构和第二凸起结构。

进一步的，所述第一凸起结构的数量是一个或多个。

进一步的，所述第二凸起结构的数量是一个或多个。

进一步的，所述第一凸起结构用于破坏封口膜，所述第一凸起结构与所述加样口滑道形成过盈配合。

进一步的，所述第二凸起结构用于破坏封合膜，所述第二凸起结构与所述反应区滑道形成过盈配合。

进一步的，所述第一凸起结构的凸起高度和所述加样口滑道的滑道深度之间存在0.05-0.1mm的差。

进一步的，所述第二凸起结构的凸起高度和所述反应区滑道的滑道深度之间存在0.05-0.1mm的差。

进一步的，所述储液泡罩的底面与底板胶粘连接。

进一步的，所述储液泡罩的底面为塑料或铝质薄膜材料。

进一步的，所述储液泡罩的顶面具有柔性密封层。

进一步的，所述泡罩释放模块包括缓冲液释放口、缓冲液释放池、凸起破坏部和泡罩固定面。

进一步的，所述底板上还设置有连通的样本缓冲室、试纸条样本池，试纸条的样品垫端置于试纸条样本池内。

进一步的，所述底板还设置有第一气室和第二气室，所述芯片破坏结构置于所述第一气室内，所述试纸条的吸收垫端置于所述第二气室内。

进一步的，所述底板包括第一底板和第二底板，所述芯片插口位于所述第一底板和第二底板之间，所述泡罩释放模块、第一凸起结构和第一气室设置于所述第一底板上，所述第二凸起结构、第二气室、样本缓冲室、试纸条样本池和试纸条设置于所述第二底板上。

本发明具有以下技术效果：

(1)本发明提供的防核酸污染的核酸检测卡盒中，使用核酸检测试纸条实现扩增产物分析，并通过将试纸条装配密闭的卡盒中避免核酸开盖的污染。

(2)本发明提供的防核酸污染的核酸检测卡盒中，使用具有易破坏封合膜的核酸检测芯片作为检测样本载体，在卡盒中设置配套的芯片破坏结构破坏芯片封合膜的密封并释放检测样本(核酸扩增产物)。同时利用储液泡罩预存检测样本稀释时所需的缓冲液，在检测样本释放后再手动按压储液泡罩释放缓冲液，经缓冲液稀释后的检测样本自动流到试纸条的上样区，然后在试纸条上通过层析作用和免疫结合原理实现核酸扩增产物检测分析。

附图说明

图1显示了防核酸污染的核酸检测卡盒的结构示意图；

图2显示了芯片的结构示意图；

图3显示了防核酸污染的核酸检测卡盒与芯片配合使用时的示意图；

图4显示了泡罩释放模块的结构示意图；

图5显示了试纸条的结构示意图；

图6显示了芯片破坏结构的结构示意图；

图7显示了第一底板的结构示意图；

图8显示了第二底板的结构示意图。

图中：1-芯片插口；2-芯片破坏结构，21-第一凸起结构，22-第二凸起结构，第一凸起部211，气道212，第二凸起部221，流道222；3-储液泡罩；4-泡罩释放模块，41-缓冲液释放口，42-凸起破坏部，43-泡罩固定面，44-缓冲液释放池；5-试纸条，51-样品垫，52-结合垫，53-检测区，54-吸收垫；6-样本缓冲室；7-试纸条样本池；8-试纸条固定面；9-检测线标识；10-第一气室；11-第二气室；

100-芯片，101-加样口，102-反应区，103-加样口滑道，104-反应区滑道；

第一底板A，第二底板B，盖板C。

具体实施方式

除非另外说明，本发明所使用的所有科技术语具有与本发明所属领域技术人员的通常理解相同的含义。本发明涉及的所有专利和公开出版物通过引用方式整体并入本发明。术语“包含”或“包括”为开放式表达，即包括本发明所指明的内容，但并不排除其他方面的内容。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

参考图1至图8所示，所述防核酸污染的核酸检测卡盒，包括密闭的底板，所述底板上设置有：芯片插口1、芯片破坏结构2、储液泡罩3、泡罩释放模块4、试纸条5、样本缓冲室6和试纸条样本池7。

参考图2，该防核酸污染的核酸检测卡盒用于检测带有检测样本的芯片100，所述芯片100包括加样口101、反应区102、封口膜(图未示)和封合膜(图未示)，封口膜用于密封加样口101，封合膜用于密封反应区102。使用前，检测样本从加样口101加入反应区102，然后使用封口膜密封加样口101，形成密闭的芯片100。将芯片100插入防核酸污染的核酸检测卡盒后，芯片破坏结构2破坏芯片100上的封合膜，释放检测样本，泡罩释放模块4破坏储液泡罩3，释放缓冲液，检测样本和缓冲液混匀后流入试纸条5，显示检测结果。

插入的芯片与芯片插口之间形成过盈配合实现全封闭式检测，芯片100插入卡盒后，样本释放、缓冲液释放和产物检测操作均在密闭的环境中进行，防止核酸污染，能确保使用过程中检测人员的安全问题。在一些具体实施例中，芯片的横截面积大于芯片插口的横截面积，使得插入的芯片与芯片插口之间形成过盈配合。在一些具体实施例中，芯片插口具有柔性密封套，使得插入的芯片与芯片插口之间形成过盈配合，主要是利用芯片插口处柔性密封套的弹性与插入的硬质芯片形成配合，确保芯片与卡盒间的密封效果，同时，此密封方式密封效果好，对卡盒和芯片的加工精度要求显著降低。

所述芯片破坏结构2为凸起结构，所述凸起结构与芯片100形成过盈配合。由此，利用过盈配合使得封合膜和封口膜能够更好地被破坏，从而保证样本释放效果。

参考图1至图3，所述芯片加样口101处具有加样口滑道103，反应区102处具有反应区滑道104，所述芯片破坏结构2包括第一凸起结构21和第二凸起结构22，所述第一凸起结构21用于破坏封口膜，与所述加样口滑道103形成过盈配合；所述第二凸起结构22用于破坏封合膜，与所述反应区滑道104形成过盈配合。所述第一凸起结构21的凸起高度和所述加样口滑道103的滑道深度之间存在0.05-0.1mm的差；所述第二凸起结构22的凸起高度和所述反应区滑道104的滑道深度之间存在0.05-0.1mm的差，以便于形成过盈配合。在芯片插入卡盒的过程中，所述第一凸起结构21沿着加样口滑道103运动，所述第二凸起结构22沿着反应区滑道104运动；在芯片完全插入后卡盒后，所述第一凸起结构21运动至封口膜处，并刺破封口膜，所述第二凸起结构22运动至封合膜处，并刺破封合膜，此时所述第一凸起结构21与加样口滑道103形成过盈配合，所述第二凸起结构22与所述反应区滑道104形成过盈配合。芯片100的封合膜被破坏后，检测样本被释放至样本缓冲室6中。

所述储液泡罩3内预存有试纸条5上样所需的缓冲液，储液泡罩3的底面与底板胶粘连接，例如通过双面胶将储液泡罩3的底面连接在底板上。所述储液泡罩3的底面为易破坏材质，如塑料或铝质薄膜材料，所述储液泡罩3的顶面为柔性密封层。由此，通过挤压储液泡罩3顶面的柔性密封层，使得储液泡罩3底面靠近泡罩释放模块4并被破坏，从而释放缓冲液。

参考图4所示，所述泡罩释放模块4包括缓冲液释放口41、凸起破坏部42、泡罩固定面43和缓冲液释放池44。所述储液泡罩3在泡罩固定面43处固定于底板上，挤压储液泡罩3时，凸起破坏部42破坏储液泡罩3底面的易破坏材质，进一步的，所述凸起破坏部42为具有锐角结构的凸起，所述泡罩固定面43的形状为环形。储液泡罩3被破坏后，缓冲液从缓冲液释放口41流出，再经过缓冲液释放池44流入样本缓冲室6。检测样本和缓冲液在样本缓冲室6混合均匀，混匀后的检测样本混合溶液流入试纸条样本池7。

所述储液泡罩3内预存的缓冲液总体积为50-150μL。在一些具体实施例中，预存的缓冲液总体积为70-130μL。在一些具体实施例中，预存的缓冲液总体积为90-110μL。

所述样本缓冲室6的缓冲容积为10-50μL。在一些具体实施例中，样本缓冲室6的缓冲容积为20-40μL。在一些具体实施例中，样本缓冲室6的缓冲容积为25-35μL。

参考图5所示，试纸条5包括样品垫51、结合垫52、检测区53和吸收垫54，其中检测区53包括多个显色带531(检测线)。其中，样品垫51放置试纸条样本池7中，检测样本混合溶液通过样本垫51流入试纸条5。

在一些具体实施例中，检测区53设有二条检测线和一条层析质控线。在一些具体实施例中，检测区53设有三条检测线和一条层析质控线。在一些具体实施例中，样本扩增使用其他方式质控，则检测区53上的检测线均用于靶核酸检测。

底板上还设置有试纸条固定面8，试纸条5在纸条固定面8处以胶粘方式固定于底板上。底板上还设置有检测线标识9，用于观察试纸条检测区53的检测线显色情况以判断检测结果。

所述底板还设置有第一气室10，所述第一凸起结构21置于第一气室10内，芯片插口1与第一气室10连通，在插入芯片100后，第一凸起结构21破坏封口膜后，使芯片加样口101与第一气室10内连通。

所述底板上还设置有第二气室11，所述试纸条5的吸收垫54端置于第二气室11内，芯片插口1与第二气室11连通。

所述第一气室10和第二气室11可以使得芯片100与卡盒之间的气压平衡，促进检测样本在芯片与卡盒之间以及卡盒内的流动。

参考图6所示，所述第一凸起结构21包括第一凸起部211和气道212，所述气道212位于第一凸起部211的中间区域，有助于在第一凸起结构21破坏封口膜后，使芯片加样口101与第一气室10间的气体连通。

所述第二凸起结构22包括第二凸起部221和流道222，所述流道222位于第二凸起部221的中间区域，有助于在第二凸起结构22破坏封合膜后，使芯片反应区102与样本缓冲室6间的流体连通。

继续参考图1至图8所示，所述底板包括贴合使用的第一底板A和第二底板B，所述芯片插口1位于所述第一底板A和第二底板B之间，所述储液泡罩3、泡罩释放模块4、第一凸起结构21和第一气室10设置于所述第一底板A上，所述第二凸起结构22、第二气室11、样本缓冲室6、试纸条样本池7、试纸条5和检测线标识9设置于所述第二底板B上。

进一步的，储液泡罩3位于第一底板A远离第二底板B的一侧，也称为第一底板A的背面，便于使用时挤压储液泡罩3；泡罩释放模块4的缓冲液释放口41贯穿第一底板A便于缓冲液的流出。样本缓冲室6和试纸条样本池位7于第二底板B朝向第一底板A的一侧，也称为第二底板B的背面，以便于检测样本和缓冲液的流入。试纸条5和检测线标识9位于第二底板B远离第一底板A的一侧，也称为第二底板B的正面，以便于检测结果的观察。第二气室11和试纸条样本池7贯穿第二底板B。

所述底板还包括盖板C，所述盖板C用于密封所述第二底板B远离第一底板A的一侧。即第一底板A、第二底板B和盖板C依次贴合制备成防核酸污染的核酸检测卡盒，并以盖板面作称为正面。

所述底板可以使用常见的工程塑料进行加工制成，例如，第一底板A、第二底板B和盖板C的材质可以各自使用PMMA、PC、PS中的任意一种。

该防核酸污染的核酸检测卡盒的制备：通过机床和注塑等常见加工手段分别制成第一底板A、第二底板B和盖板C；第一底板A与第二底板B之间、第二底板B与盖板C之间使用热压、激光、超声等常见封合手段实现封闭；储液泡罩3使用胶粘、机械紧固等方式固定连接在第一底板A远离第二底板B的一侧；试纸条5通过胶粘等方式固定连接在第二底板B远离第一底板A的一侧。

该防核酸污染的核酸检测卡盒的使用流程：

S1：样本释放：将含有检测样本的芯片插入芯片插口中，利用芯片破坏结构破坏芯片上的封合膜，释放检测样本至样本缓冲室；

S2：缓冲液释放：挤压储液泡罩，利用泡罩释放模块破坏储液泡罩的底面，释放缓冲液至样本缓冲室，摇晃卡盒使得检测样本与缓冲液混合均匀；

S3：试纸条检测：混合均匀后的检测样本混合液流入试纸条样本池，浸润放置于试纸条样本池内的试纸条样品垫，开始层析检测过程；

S4：检测结果：根据试纸条检测线显色情况判读检测结果，有显色条带则表示样本中含有超过检出限浓度的目标核酸，无显色条带为样本中不含目标核酸或所含目标核酸未达到检出限，层析质控线无显色条带则表明检测无效；

S5：后处理：检测完毕后，将插有芯片的卡盒作为一个整体回收至生物垃圾桶，最后进行统一销毁处理。

下面将结合实施例对本发明的实施方案进行详细描述，但是本领域技术人员将会理解，下列实施例仅用于说明本发明，而不应视为限制本发明的范围。

实施例1

本实施案例的参数：包括厚度为4mm的第一底板、厚度为3mm的第二底板和厚度为1mm的盖片，第一底板、第二底板和盖片材料均为PMMA，并通过注塑加工完成；加工完成后的第一底板、第二底板和盖片使用清水浸泡和冲洗30min，再使用100mM NaOH和0.1％十二烷基硫酸钠(SDS)超声浴30min，最后用去离子水洗涤；将处理过后的第一底板和第二底板盖合，并在芯片插口处装入柔性密封套，通过超声焊接封合两个底板，然后将试纸条用双面胶固定在第二底板的试纸条固定面，再将盖片通过超声焊接封合在第二底板远离第一底板的一侧，使用双面胶将预存有100μL缓冲液的储液泡罩固定在第一底板上，组成完整的卡盒，使用前用铝箔带进行封装。

其中，试纸条上包含三条检测线，分别对应DIG、FITC、TARMA三种不同抗体修饰，公用的胶体金使用BIO抗体修饰，故需要待测的核酸样本所用扩增引物包括BIO-DIG、BIO-FITC和BIO-TARMA修饰；另外，样本缓冲区的容缓冲积为30μL。

利用本发明的卡盒进行核酸扩增产物检测：

首先在两个核酸检测芯片中分别扩增S基因阳性模板和纯水，使用50μL体系的LAMP直扩试剂，使用BIO-DIG修饰的S基因LMAP引物，65℃扩增60min，结束后作为测试样本。取出铝箔封装的卡盒，撕开铝箔封装取出卡盒并按插口朝上的方向竖直放置，然后将含有待测核酸扩增产物的芯片插入卡盒插口进行核酸检测：

S1：样本释放：将含有测核酸扩增产物的芯片插入芯片插口中，利用芯片破坏结构破坏芯片上的封合膜，释放检测样本至样本缓冲室；

S2：缓冲液释放：挤压储液泡罩，利用泡罩释放模块破坏储液泡罩的底面，释放缓冲液至样本缓冲室，摇晃卡盒使得检测样本与缓冲液混合均匀；

S3：试纸条检测：混合均匀后的检测样本混合液流入试纸条样本池，浸润放置于试纸条样本池内的试纸条样品垫，开始层析检测过程，等待3-5min或吸收垫已完全浸润且层析质控线已出现条带后对结果进行判读；

S4：检测结果：阳性模板所测卡盒试纸条上DIG检测线和层析质控线均出现显色条带，纯水样本所测卡盒试纸条上仅层析质控线出现显色条带；

S5：后处理：检测完毕后，将插有芯片的卡盒作为一个整体回收至生物垃圾桶，最后进行统一销毁处理。

在本说明书的描述中，参考术语“一些实施方式”、“另一些实施方式”、“实施例”、“示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

尽管上面已经示出和描述了本发明的实施方案以及实施例，可以理解的是，上述实施方案、实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施方案、实施例进行变化、修改、替换和变型。

Claims (10)

1.一种防核酸污染的核酸检测卡盒，其特征在于，包括密闭的底板，所述底板上设置有：

芯片插口，用于插入封装有检测样本的芯片；

芯片破坏结构，用于破坏所述芯片上的封合膜，释放检测样本；

储液泡罩，用于预存缓冲液；

泡罩释放模块，用于破坏所述储液泡罩，释放缓冲液；

和试纸条，检测样本和缓冲液混匀后流入所述试纸条。

2.根据权利要求1所述的防核酸污染的核酸检测卡盒，其特征在于，所述芯片的横截面积大于芯片插口的横截面积，所述芯片插口与插入的芯片形成过盈配合；或所述芯片插口具有柔性密封套，所述芯片插口与插入的芯片形成过盈配合。

3.根据权利要求1所述的防核酸污染的核酸检测卡盒，其特征在于，所述芯片包括加样口、反应区、封口膜和封合膜，所述封口膜用于密封所述加样口，所述封合膜用于密封所述反应区。

4.根据权利要求3所述的防核酸污染的核酸检测卡盒，其特征在于，所述芯片加样口处具有加样口滑道，所述反应区处具有反应区滑道，所述芯片破坏结构包括第一凸起结构和第二凸起结构，所述第一凸起结构用于破坏所述封口膜，所述第一凸起结构与所述加样口滑道形成过盈配合，所述第二凸起结构用于破坏所述封合膜，所述第二凸起结构与所述反应区滑道形成过盈配合。

5.根据权利要求4所述的防核酸污染的核酸检测卡盒，其特征在于，所述第一凸起结构的凸起高度和所述加样口滑道的滑道深度之间存在0.05-0.1mm的差；所述第二凸起结构的凸起高度和所述反应区滑道的滑道深度之间存在0.05-0.1mm的差。

6.根据权利要求1所述的防核酸污染的核酸检测卡盒，其特征在于，所述储液泡罩的底面与所述底板胶粘连接，所述储液泡罩的底面为塑料或铝质薄膜材料，所述储液泡罩的顶面具有柔性密封层。

7.根据权利要求1所述的防核酸污染的核酸检测卡盒，其特征在于，所述泡罩释放模块包括缓冲液释放口、缓冲液释放池、凸起破坏部和泡罩固定面。

8.根据权利要求1所述的防核酸污染的核酸检测卡盒，其特征在于，所述底板上还设置有连通的样本缓冲室、试纸条样本池，所述试纸条的样品垫端置于所述试纸条样本池内。

9.根据权利要求8所述的防核酸污染的核酸检测卡盒，其特征在于，所述底板还设置有第一气室和第二气室，所述芯片破坏结构置于所述第一气室内，所述试纸条的吸收垫端置于所述第二气室内。

10.根据权利要求9所述的防核酸污染的核酸检测卡盒，其特征在于，所述底板包括第一底板和第二底板，所述芯片破坏结构包括第一凸起结构和第二凸起结构，所述芯片插口位于所述第一底板和第二底板之间，所述泡罩释放模块、第一凸起结构和第一气室设置于所述第一底板上，所述第二凸起结构、第二气室、样本缓冲室、试纸条样本池和试纸条设置于所述第二底板上。

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