一种核酸提取管结构、磁棒套及核酸提取方法与流程

1.本发明涉及核酸提取技术领域，具体而言，涉及一种核酸提取管结构、磁棒套及核酸提取方法。


背景技术：

2.在基因工程和蛋白质工程技术研究领域，核酸分子是主要研究对象，而核酸的分离和线性化是核酸研究的基本技术。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，相比传统的形态学检测、细胞学检测、免疫学检测等更具灵敏性、特异性、无窗口期等显著优点。核酸检测包括定性pcr、分子杂交，实时荧光定量pcr等技术，这些核酸检测技术的首要关键是要完成对生物样本的核酸进行提取，因此有效、准确地提取核酸模板成为了后续核酸检测的前提。
3.一般核酸提取过程包括三步：裂解、漂洗和洗脱过程。传统的提取试剂由于取得率相对较低，且步骤较为繁杂，给提取工作带来一定影响，尤其当样品量稀少时，难以得到合格的核酸。并且，传统方法操作步骤多、成本高、对样品的需要量较大且易于造成交叉污染，不利于客户快速提取纯化核酸样品。
4.另外，在目前核酸检测应用最广的实时荧光pcr技术中，试剂大都不是即用型的，造成pcr检测普遍存在操作复杂、费事、所需费用高等问题，使用前需要有复杂的配置工作，容易造成试验的误差甚至失败。不同人员操作也引起实验误差；不能做到一步法快速提取核酸；pcr检测试剂需要现场手动配置，多个步骤需要人工标记，各阶段的检测仪器独立，不利于全自动处理大量试验样品。特别是在野外作业(如畜牧渔养殖业和宠物疾病诊疗和检验的从业人员)时，样本保藏不易，并且可能由于随着时间，样本中核酸物质会分解，不利于后续检测。


技术实现要素：

5.本发明的目的是提供一种核酸提取管结构、磁棒套及核酸提取方法，该核酸提取管结构预先封存用于核酸提取的裂解液、第一漂洗液、第二漂洗液、洗脱液和磁珠，可以在一个装置中实现裂解、漂洗和洗脱过程，洗脱完毕后只需要折下洗脱液试管保存即可，整个提取过程中，磁棒套和磁珠只使用一次，提取完成后磁棒套和磁珠进行废弃处理，实现了快速提取核酸，操作简单、快捷、高效，而且提取过程不易出现交叉污染，安全性和纯化程度较高，特别适用于野外采样、宠物疾病检测等服务。
6.本发明提供一种核酸提取管结构，包括依次连接的洗脱液试管、裂解液试管、磁珠放置管、第一漂洗液试管、第二漂洗液试管、磁棒套放置孔、废弃磁棒套放置管和试管盖，所述裂解液试管、磁珠放置管、第一漂洗液试管、第二漂洗液试管、磁棒套放置孔和废弃磁棒套放置管的试管口边沿形成一体连接的试管面，所述试管盖与试管面之间设有可折断的第一连接部，使所述试管盖从所述试管面处断开，所述洗脱液试管与所述裂解液试管之间设有可折断的第二连接部，使所述洗脱液试管从所述裂解液试管处断开，所述试管盖取下后
可盖合在所述洗脱液试管上；所述裂解液试管、第一漂洗液试管、第二漂洗液试管和洗脱液试管中分别预先封存用于核酸提取的裂解液、第一漂洗液、第二漂洗液和洗脱液。
7.相较于现有技术，本发明具有如下优点：
8.1)在核酸提取管中预先封存用于核酸提取的裂解液、第一漂洗液、第二漂洗液和洗脱液，可以在一个装置中实现裂解、漂洗和洗脱过程，洗脱完毕后只需要折下洗脱液试管保存即可，实现了快速提取核酸，操作简单、快捷、高效；
9.2)在核酸提取管的磁珠放置管中预先封存用于核酸提取的磁珠，在磁棒套放置孔中放置一次性使用的磁棒套，整个提取过程中，磁棒套和磁珠只使用一次，提取完成后磁棒套和磁珠进行废弃处理，防止出现交叉污染，安全性和纯化程度较高；
10.3)该预先封存有用于核酸提取试剂的提取管结构携带便捷，操作步骤少、成本低，特别适用于野外采样、宠物疾病检测等服务，有利于客户快速提取纯化核酸样品。
11.进一步的，所述裂解液试管内部底部结构为台阶状，具有台阶面，包括低于所述台阶面设置的第一容置腔和高于所述台阶面设置的第二容置腔，所述第一容置腔和第二容置腔之间通过隔离层分隔开，所述第一容置腔内封存有核酸提取蛋白溶解酶，所述第二容置腔内封存有除核酸提取蛋白溶解酶以外的其他裂解液成分。
12.核酸提取过程中，通常在裂解液中需要加入核酸提取蛋白溶解酶，比如蛋白酶k等，核酸提取蛋白溶解酶为生物活性成分，与其他裂解液混合后不易长时间保存。本技术中的核酸提取蛋白溶解酶可以是在使用的时候加入到裂解液中，但是最为方便的方法还是希望能封存在裂解液试管中，这样使用起来更为方便，因此，本发明在裂解液试管内通过隔离层将试管容置空间分为第一容置腔和第二容置腔，在第一容置腔内封存核酸提取蛋白溶解酶，在第二容置腔内封存除核酸提取蛋白溶解酶以外的其他裂解液成分，由此将核酸提取蛋白溶解酶和其他裂解液成分分隔开保存，使用的时候只要加热下裂解液试管即可化开隔离层使得核酸提取蛋白溶解酶加入到其他裂解液中。本技术中，隔离层为石蜡层。
13.进一步的，所述裂解液试管、磁珠放置管、第一漂洗液试管和第二漂洗液试管均包括相互连接的第一管径段和第二管径段，所述第一管径段靠近试管开口，所述第二管径段靠近试管底端；所述第一管径段的高度大于所述第二管径段的高度，且所述第一管径段的内径大于所述第二管径段的内径。本技术通过将各个试管分成第一管径段和第二管径段，这样，通过第一管径段的大容积可以容纳容积较大的样本试剂及提取试剂，而当样本试剂及提取试剂的容积过小时，由于第二管径段的内径小，则容积过小的溶液也可以在第二管径段中呈现一定的高度，这样就便于后续的磁棒在提取管中上下抽动，进而使得该提取管的适应范围更广。
14.进一步的，所述第一连接部为连接在所述试管盖与所述试管面之间的连接条带；所述第二连接部为连接在所述洗脱液试管侧壁与所述裂解液试管侧壁之间的可折断的两个连接点。优选的，连接条带或连接点上设有刻线或缺口，以便折下试管盖或洗脱液试管。
15.进一步的，所述试管面上设有环形的凸沿，所述裂解液试管、磁珠放置管、第一漂洗液试管和第二漂洗液试管的管口位于所述凸沿内部，所述凸沿的上端面与所述洗脱液试管的管口端面齐平。本技术将预存有裂解液、磁珠、第一漂洗液和第二漂洗液的试管管口设置凸沿，以便于封膜对管口的塑封，同时将洗脱液试管的管口高度设置成与凸沿的高度相同，以便于整体塑封，一步到位。
16.进一步的，该核酸提权管结构还包括磁棒套，所述磁棒套置于所述磁棒套放置孔中。本技术中的磁棒套属于耗材，一次性使用，避免发生交叉污染。
17.进一步的，所述磁棒套包括相互连接的套管段和定位管段，所述定位管段靠近开口端，所述套管段靠近底端；所述定位管段的内径大于所述套管段的内径，且所述定位管段的内径沿开口端至底端方向逐渐减小。本技术中将磁棒套分为套管段和定位管段，套管段套在磁棒外，用于伸入试管中进行上下抽动搅拌，定位管段的内径沿开口端至底端方向逐渐减小，是用于与磁棒之间的过盈配合，使得定位管段牢牢地套在磁棒上，防止磁棒套掉落下来影响核酸提取。
18.更进一步的，在本技术的一些实施例中，所述定位管段的开口处设有帽檐。也就是说，磁棒套的开口处设有帽檐，核酸提取仪上设有与帽檐相配合的槽口，磁棒套脱套时，帽檐卡入槽口以固定磁棒套，此时磁棒抽离即可实现脱套操作，操作便捷。
19.更进一步的，在本技术的另一些实施例中，所述定位管段上环向开设有若干凹槽，若干所述凹槽将所述定位管段分隔成若干个定位块，所述定位块的内侧设有与磁棒相配合的定位凸条。也就是说，磁棒套的定位管段环设有若干凹槽，若干凹槽将定位管段分隔成若干个定位块，当磁棒插入磁棒套中时，撑开定位管段的定位块，定位块回弹以使定位凸条卡入磁棒上与之配合的槽口中，使得磁棒套与磁棒之间的配合紧密，防止磁棒套意外掉落下来影响核酸提取，脱套时，只要磁棒往下顶，即可将磁棒套脱下来，操作便捷。
20.本技术还提供了一种核酸核酸提取方法，采用所述的核酸提取管结构及磁棒套，包括以下的步骤：
21.1)通过磁棒插入磁棒套中以取出磁棒套，再将套有磁棒套的磁棒伸入磁珠放置管以吸附磁珠；
22.2)通过加热使裂解液试管中的隔离层融化，并将生物样本加入到含有核酸提取蛋白溶解酶和裂解液的裂解液试管中进行裂解并释放核酸；
23.3)将吸附有磁珠的磁棒套及磁棒伸入裂解液试管中进行上下抽动以使磁珠吸附释放的核酸；
24.4)将吸附有磁珠的磁棒套及磁棒依次伸入第一漂洗液试管和第二漂洗液试管中进行上下抽动漂洗；
25.5)漂洗完成的磁棒套及磁棒伸入洗脱液试管进行洗脱，洗脱完成后，将洗脱液试管和试管盖从核酸提取管结构上折断，并将试管盖拧紧盖合在洗脱液试管上，将洗脱液试管低温保存或直接取样进行检测；
26.6)洗脱完成后要将磁棒套及磁珠置入废弃磁棒套放置管中，将整个提取管及试剂进行废弃处理。
27.本技术采用上述核酸提取方法，可以在一个装置中实现裂解、漂洗和洗脱过程，洗脱完毕后只需要折下洗脱液试管低温保存或直接取样进行检测即可，采用本技术装置10分钟内即可完成高质量、高纯度核酸提取，可处理多种类型样本，如全血、组织、唾液等，提取过程无需移液设备、离心机，真正实现了快速提取核酸，简单、快捷、高效，特别适用于野外采样、宠物疾病检测等服务。
附图说明
28.图1为本发明中的提取管结构的整体结构立体图一；
29.图2为本发明中的提取管结构的整体结构立体图二；
30.图3为本发明中的提取管结构的整体结构正视图；
31.图4为本发明中的提取管结构的整体结构俯视图；
32.图5为图4中沿a-a方向的剖视图；
33.图6为本发明中的提取管结构及磁棒套的配合结构示意图；
34.图7为本发明一些实施例中的磁棒套的整体结构立体图；
35.图8为本发明一些实施例中的磁棒套的整体结构正视图；
36.图9为图8中沿a-a方向的结构剖视图；
37.图10为本发明另一些实施例中的磁棒套的结构示意图。
38.附图标记说明：
39.1、洗脱液试管；2、裂解液试管；2.1、台阶面；2.2、第一容置腔； 2.3、第二容置腔；2.4、凸台；3、磁珠放置管；4、第一漂洗液试管；5、第二漂洗液试管；6、磁棒套放置孔；7、废弃磁棒套放置管；8、试管盖； 9、试管面；10、凸沿；11、第一连接部；12、第二连接部；13.1、第一管径段；13.2、第二管径段；14、凸筋；15、磁棒套；15.1、套管段；15.2、定位管段；16、帽檐；17.1、凹槽；17.2、定位块；17.3、定位凸条；18、筋条。
具体实施方式
40.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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
41.如图1至图4所示，本发明示出了一种核酸提取管结构，包括依次连接的洗脱液试管1、裂解液试管2、磁珠放置管3、第一漂洗液试管4、第二漂洗液试管5、磁棒套放置孔6、废弃磁棒套放置管7和试管盖8，裂解液试管2、磁珠放置管3、第一漂洗液试管4、第二漂洗液试管5、磁棒套放置孔6和废弃磁棒套放置管7的试管口边沿形成一体连接的试管面9，试管盖8与试管面9之间设有可折断的第一连接部11，使试管盖8从试管面 9处断开，洗脱液试管1与裂解液试管2之间设有可折断的第二连接部12，使洗脱液试管1从裂解液试管2处断开，试管盖8取下后可盖合在洗脱液试管1上；裂解液试管2、第一漂洗液试管4、第二漂洗液试管5和洗脱液试管1中分别预先封存用于核酸提取的裂解液、第一漂洗液、第二漂洗液和洗脱液。
42.本发明在核酸提取管中预先封存用于核酸提取的裂解液、第一漂洗液、第二漂洗液和洗脱液，可以在一个装置中实现裂解、漂洗和洗脱过程，实现了快速提取核酸，操作简单、快捷、高效；在核酸提取管的磁珠放置管3 中预先封存用于核酸提取的磁珠，在磁棒套放置孔6中放置一次性使用的磁棒套15，整个提取过程中，磁棒套15和磁珠只使用一次，提取完成后磁棒套15和磁珠进行废弃处理，防止出现交叉污染，安全性和纯化程度较高；该预先封存有用于核酸提取试剂的提取管结构携带便捷，操作步骤少、成本低，特别适用于野外采样、宠物疾病检测等服务，有利于客户快速提取纯化核酸样品。
43.如图5，具体的，裂解液试管2内部底部结构为台阶状，具有台阶面 2.1，包括低于
台阶面2.1设置的第一容置腔2.2和高于台阶面2.1设置的第二容置腔2.3，第一容置腔2.2和第二容置腔2.3之间通过隔离层分隔开，第一容置腔2.2内封存有核酸提取蛋白溶解酶，第二容置腔2.3内封存有除核酸提取蛋白溶解酶以外的其他裂解液成分。
44.核酸提取过程中，通常在裂解液中需要加入核酸提取蛋白溶解酶，比如蛋白酶k等，核酸提取蛋白溶解酶为生物活性成分，与其他裂解液混合后不易长时间保存。本技术中的核酸提取蛋白溶解酶可以是在使用的时候加入到裂解液中，但是最为方便的方法还是希望能封存在裂解液试管2中，这样使用起来更为方便，因此，本发明在裂解液试管2内通过隔离层将试管容置空间分为第一容置腔2.2和第二容置腔2.3，在第一容置腔2.2内封存核酸提取蛋白溶解酶，在第二容置腔2.3内封存除核酸提取蛋白溶解酶以外的其他裂解液成分，由此将核酸提取蛋白溶解酶和其他裂解液成分分隔开保存，使用的时候只要加热下裂解液试管2即可化开隔离层使得核酸提取蛋白溶解酶加入到其他裂解液中。本技术中，隔离层采用熔点为 40-65℃的有机固态材料，具体采用石蜡。
45.本发明中，第一容置腔2.2内低于台阶面2.1处设有用于支撑隔离层的凸台2.4，使得隔离层石蜡更稳定地设置，保证第一容置腔2.2和第二容置腔2.3之间的密封性。而且，本技术中的第一容置腔2.2的管径较小，第一容置腔2.2的管径小于第二容置腔2.3的管径，管径越小，使用石蜡预埋时就越不容易漏，密封性较好。
46.本发明中，洗脱液试管1、裂解液试管2的第一容置腔2.2、磁珠放置管3、第一漂洗液试管4、第二漂洗液试管5的底部壁厚增加，形成半球状腔室，有利于试剂在试管中呈现一定的高度，便于后续的提取操作；废弃磁棒套放置管7和裂解液试管2的第二容置腔2.3的底部为平面，可以容纳容积较大的样本试剂，加样量可以达到2000ml，进而使得该提取管的适应范围更广。
47.本发明中，裂解液试管2、磁珠放置管3、第一漂洗液试管4、第二漂洗液试管5和废弃磁棒套放置管7的管内孔为方形，便于将这些试管一体成型，做成一排的结构，方便拿取和后续的提取操作，而且管内孔做成方形还可增加试管的容积，便于容纳样本量较大的生物样本；磁棒套放置孔6 为圆形，是为了适应磁棒套15的外形，磁棒为圆形的，磁棒套15也为圆形的，用于放置磁棒套15的放置孔也为圆形的。由于在提取过程中，提取管随着设备是移动的，因此本技术中的废弃磁棒套放置管7的管径做的较大，冗余设置，便于磁棒套15脱套时落入废弃磁棒套放置管7中，如果废弃磁棒套放置管7的管径刚好等于磁棒套15的直径，会造成磁棒套15不能准确落入废弃磁棒套放置管7中，造成生物污染。
48.本发明中，裂解液试管2、磁珠放置管3、第一漂洗液试管4和第二漂洗液试管5均包括相互连接的第一管径段13.1和第二管径段13.2，第一管径段13.1靠近试管开口，第二管径段13.2靠近试管底端；第一管径段13.1 的高度大于第二管径段13.2的高度，且第一管径段13.1的内径大于第二管径段13.2的内径。本技术通过将各个试管分成第一管径段13.1和第二管径段13.2，这样，通过第一管径段13.1的大容积可以容纳容积较大的样本试剂及提取试剂，而当样本试剂及提取试剂的容积过小时，由于第二管径段13.2的内径小，则容积过小的溶液也可以在第二管径段13.2中呈现一定的高度，这样就便于后续的磁棒在提取管中上下抽动，进而使得该提取管的适应范围更广。
49.还有，第一连接部11为连接在试管盖8与试管面9之间的连接条带。第二连接部12为连接在洗脱液试管1侧壁与裂解液试管2侧壁之间的可折断的两个连接点。优选的，连接
条带或连接点上设有刻线或缺口，以便折下试管盖8或洗脱液试管1。
50.由于本发明中的试剂是预先封存的，因此在裂解液试管2、磁珠放置管 3、第一漂洗液试管4和第二漂洗液试管5的管口朝垂直于试管面9向上突出设有用于塑封的环形的凸沿10，以便于封膜对管口的塑封，同时将洗脱液试管1的管口高度设置成与凸沿10的高度相同，以便于整体塑封，一步到位。
51.另外，裂解液试管2、磁珠放置管3、第一漂洗液试管4、第二漂洗液试管5、磁棒套放置孔6和废弃磁棒套放置管7的外壁上设有使提取管搁起放置在提取管放置盒中的凸筋14。
52.本发明中，洗脱液试管1、裂解液试管2、磁珠放置管3、第一漂洗液试管4、第二漂洗液试管5、磁棒套放置孔6、废弃磁棒套放置管7和试管盖8通过一体注塑成型。
53.如图6，本发明中的核酸提取管结构还包括磁棒套15，磁棒套15置于磁棒套放置孔6中。本技术中的磁棒套15属于耗材，一次性使用，避免发生交叉污染。而且，磁棒套15和提取管结构均为透明材料制成，便于观察试管中的提取情况，便于观察磁珠转移是否完全。
54.如图7至图9，具体的，磁棒套15包括相互连接的套管段15.1和定位管段15.2，定位管段15.2靠近开口端，套管段15.1靠近底端；定位管段15.2的内径大于套管段15.1的内径，且定位管段15.2的内径沿开口端至底端方向逐渐减小。本技术中将磁棒套15分为套管段15.1和定位管段 15.2，套管段15.1套在磁棒外，用于伸入试管中进行上下抽动搅拌，定位管段15.2的内径沿开口端至底端方向逐渐减小，是用于与磁棒之间的过盈配合，使得定位管段15.2牢牢地套在磁棒上，防止磁棒套15掉落下来影响核酸提取。
55.在本技术的一些实施例中，定位管段15.2的开口处设有便于将磁棒套 15从磁棒上脱下的帽檐16。也就是说，磁棒套15的开口处设有帽檐16，核酸提取仪上设有与帽檐16相配合的槽口，磁棒套15脱套时，帽檐16卡入槽口以固定磁棒套15，此时磁棒抽离即可实现脱套操作，操作便捷。
56.如图10，在本技术的另一些实施例中，定位管段15.2上环向开设有若干凹槽17.1，若干凹槽17.1将定位管段15.2分隔成若干个定位块17.2，定位块17.2的内侧设有与磁棒相配合的定位凸条17.3。也就是说，磁棒套 15的定位管段15.2环设有若干凹槽17.1，若干凹槽17.1将定位管段15.2 分隔成若干个定位块17.2，当磁棒插入磁棒套15中时，撑开定位管段15.2 的定位块17.2，定位块17.2回弹以使定位凸条17.3卡入磁棒上与之配合的槽口中，使得磁棒套15与磁棒之间的配合紧密，防止磁棒套15意外掉落下来影响核酸提取，脱套时，只要磁棒往下顶，即可将磁棒套15脱下来，操作便捷。
57.另外，定位管段15.2靠近开口端的外壁设有使磁棒套15搁起放置在磁棒套放置孔6中的筋条18。
58.本发明还提供了一种核酸核酸提取方法，采用上述的核酸提取管结构及磁棒套15，包括以下的步骤：
59.1)通过磁棒插入磁棒套15中以从磁棒套放置孔6中取出磁棒套15，再将套有磁棒套15的磁棒伸入磁珠放置管3以吸附磁珠；
60.2)通过加热使裂解液试管2中的隔离层融化，使核酸提取蛋白溶解酶与裂解液充分混合，并将生物样本加入到含有核酸提取蛋白溶解酶和裂解液的裂解液试管2中进行裂解并释放核酸；
61.3)将吸附有磁珠的磁棒套15及磁棒伸入裂解液试管2中进行上下抽动以使磁珠吸
附释放的核酸；
62.4)将吸附有磁珠的磁棒套15及磁棒依次伸入第一漂洗液试管4和第二漂洗液试管5中进行上下抽动漂洗；
63.5)漂洗完成的磁棒套15及磁棒伸入洗脱液试管1进行洗脱，洗脱完成后，将洗脱液试管1和试管盖8从核酸提取管结构上折断，并将试管盖8 拧紧盖合在洗脱液试管1上，将洗脱液试管1低温保存或直接取样进行检测；
64.6)洗脱完成后要将磁棒套15及磁珠置入废弃磁棒套放置管7中，将整个提取管及试剂进行废弃处理。
65.本技术采用上述核酸提取方法，可以在一个装置中实现裂解、漂洗和洗脱过程，洗脱完毕后只需要折下洗脱液试管1低温保存或直接取样进行检测即可，采用本技术装置10分钟内即可完成高质量、高纯度核酸提取，可处理多种类型样本，如全血、组织、唾液等，提取过程无需移液设备、离心机，真正实现了快速提取核酸，简单、快捷、高效，特别适用于野外采样、宠物疾病检测等服务。
66.需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后、内、外
……
)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
67.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
68.另外，在本发明中如涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，并非特别指称次序或顺位的意思，亦非用以限定本发明，其仅仅是为了区别以相同技术用语描述的组件或操作而已，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
69.以上仅为本发明较佳的实施例，并非因此限制本发明的实施方式及保护范围，对于本领域技术人员而言，应当能够意识到凡运用本发明说明书及图示内容所作出的等同替换和显而易见的变化所得到的方案，均应当包含在本发明的保护范围内。