等温电化学核酸快速检测装置及核酸检测方法与流程

本发明属于核酸裂解和检测，涉及等温电化学核酸快速检测装置及核酸检测方法。

背景技术：

1、目前，对于样本中核酸是否存在或定量分析需要昂贵的仪器和专业的人员，耗费大量的时间并且这种检测通常是在级别较高的实验室内或特定的医疗场所进行。市面上常见的针对于生物检测主要有核酸检测和抗原抗体检测等手段，但是抗原检测一般在感染后3-7天，并且抗原检测只能作为辅助检测，不能作为确诊依据；同时，抗体检测具有局限性，需要在感染7天后才能比较准确的反映患者的感染情况。对于开发护理点检测或者居家检测的要求越来越高。这种实时的核酸检测装置的出现，对于实现核酸的即时监测以及防控疫情尤为重要。例如，检测人或环境中存在的病原体(如新冠病毒或其他病毒与细菌)，并且迫切需要快速得知结果以应对病原体的传播，但是普通的检测及结果的上传往往需要耗费大量的时间和人力，物力和财力。为防止传染性疾病的进一步传播提供了强有力的支撑；强烈需要开发一种灵敏性高，检测限低，体积小便于携带，不受环境等因素限制，并且可以实时监测核酸反应进程并快速得到反应结果的装置。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种能够实时监测核酸反应进程并快速得到反应结果的等温电化学核酸快速检测装置及核酸检测方法。

2、本发明提供了一种等温电化学核酸快速检测装置，包括：

3、一次性样本收集组件，用于收集使用者的核酸样本并与预置的核酸裂解释放剂混合进行裂解；

4、一次性芯片反应组件，用于获取一所述一次性样本收集组件混合后的核酸样本和另一所述一次性样本收集组件的核酸裂解释放剂，并分别与预置的扩增所需的dntp、bst聚合酶、扩增所需的引物、硫酸镁和tween20以及防止蒸发的蜡样微球进行反应，分别监测反应过程的电化学信号并转换为电压信号；

5、样本检测分析器，所述样本检测分析器上开设有用于所述一次性芯片反应组件插设的开口，用于根据所述一次性芯片反应组件发送的两个电压信号，实时判断反应结果。

6、进一步地，所述等温电化学核酸快速检测装置还包括接收设备，所述接收设备通过蓝牙传输组件连接所述样本检测分析器，用于显示反应结果曲线。

7、进一步地，所述一次性样本收集组件包括一次性取样器和样品收集管；

8、所述一次性取样器用于伸入使用者鼻腔进行核酸取样；

9、所述样品收集管包括管体和管盖，所述管体内预置有核酸裂解释放剂，所述管体用于放置取样后的所述一次性取样器，所述管体的顶部可拆卸连接带开口的所述管盖。

10、进一步地，所述一次性芯片反应组件包括电极板、电极片、第一反应腔体和第二反应腔体；

11、所述电极板的顶部紧贴所述电极片，所述电极片的两个工作电极上均修饰有聚苯胺；对应于两个所述工作电极的位置，所述电极板上间隔设置有所述第一反应腔体和第二反应腔体；所述第一反应腔体和第二反应腔体内均预置有扩增所需的dntp、bst聚合酶、扩增所需的引物、硫酸镁和tween20以及防止蒸发的蜡样微球；所述第一反应腔体和第二反应腔体的顶部均设置有一顶盖；

12、所述电极板插入所述开口内使得所述电极片连接所述样本检测分析器，所述电极片用于监测对应反应腔体内反应过程的电化学信号并转换为电压信号传输至所述样本检测分析器。

13、进一步地，所述样本检测分析器包括外壳；

14、所述外壳内开设有用于所述一次性芯片反应组件插设的开口；

15、所述外壳内还设置有电路板，所述电路板上设置有开关、指示灯、电源接口和控制器；所述开关用于开启或关闭所述样本检测分析器；所述指示灯用于指示反应的进程；所述控制器用于根据所述一次性芯片反应组件传输的两个电压信号实时判定反应结果；

16、所述外壳上还开设有用于所述开关和指示灯顶部穿出的通孔以及用于所述电源接口连接外部电源或usb供电器的开口。

17、进一步地，所述电路板上还设置有ptc加热片、薄膜ntc热敏电阻和超声压片；

18、所述ptc加热片用于对所述反应腔体进行加热；所述薄膜ntc热敏电阻用于获取环境以及所述第一反应腔体和第二反应腔体的温度值；所述超声压片用于带动所述第一反应腔体和第二反应腔体进行震动；

19、所述控制器还分别电连接所述ptc加热片、薄膜ntc热敏电阻和超声压片，用于根据所述薄膜ntc热敏电阻获取的温度值控制所述ptc加热片的工作，控制所述超声压片的工作。

20、本发明等温电化学核酸快速检测装置的使用机理如下：

21、基于电化学信号判读技术的生物快速检测技术，在恒温的条件下智能探测反应腔体内30分钟内的电化学信号，通过电极片将反应腔体ph值信号的变化转化为电压信号，由本检测装置进行识别分析，进而判读反应结果，从而实现病原体核酸的定性检测。

22、本发明还提供了一种采用上述的装置进行核酸检测的方法，包括如下步骤：1) 使用鼻咽拭子取待测样本，加入到样品收集管中，盖上所述样品收集管的顶盖；

23、2)将所述样品收集管中预置核酸裂解释放剂与所述待测样本混合后倒置进行裂解；然后取所述样品收集管中混合液加至所述一次性芯片反应组件的所述第一反应腔体内，并向所述第二反应腔体加入所述核酸裂解释放剂，进行反应；

24、3)将所述样本检测分析器连接电源，开启开关，将所述一次性芯片反应组件的一端插入至所述样本检测分析器；待所述样本检测分析器蓝灯亮起，其加热装置开始加热，且超声部分开始工作，并开始步骤2)中所述反应数据的收集；

25、4)待所述样本检测分析器的黄色指示灯亮起，步骤2)中所述反应结束，所述反应中数据收集完成，实现所述待测样本的核酸检测。

26、进一步地，所述的方法中，步骤4)之后还包括步骤5)，通过所述蓝牙传输组件将所述检测反应中数据传输至接收设备，用于显示反应结果曲线；

27、所述接收设备包括手机或物联网。

28、进一步地，所述样品收集管中的核酸裂解释放剂为用于样品核酸裂解的裂解液。

29、本发明中，针对检测样本中不同的核酸，所述裂解液试剂选用本领域中公知的对应试剂即可。

30、具体地，当检测样本可能为新冠时，所述裂解液包括tris-hcl、edta、np-40、氯化钠、聚乙二醇和吐温20。；

31、进一步地，步骤2)中，所述待测样本的裂解时间为1～3分钟；

32、所述反应腔内预置冻干微球和蜡样微球。

33、所述冻干微球包括核酸扩增所需检测试剂，包括dntp、bst聚合酶、扩增所需引物、硫酸镁和tween20；

34、所述蜡样微球包括正十六烷、石蜡油、凡士林和甘油中的至少一种制成。

35、进一步地，所述样本检测分析器中所述加热装置的工作温度为60～80℃；

36、所述超声部分工作时的频率为1～20khz。

37、本发明由于采取以上技术方案，其具有以下优点：

38、1、本发明由于设置有一次性芯片反应组件和样本检测分析器，通过一次性芯片反应组件监测核酸样本反应过程的电化学信号并转换为电压信号，通过样本检测分析器实时判定反应结果，能够简单、轻便且快速的得到核酸检测结果，可以随身携带，满足在任何时间和任意场所即可实现样本收集和反应结果的传输，并可以通过手机设备直接收集结果。

39、2、本发明集核酸裂解、扩增、检测于一体，结合快速扩增手段，具有检测时间缩短，成本低，设备体积小，适用于居家以及社区的即时定点核酸检测。