一种多通道分体式试剂盒、核酸检测装置、检测方法与流程

1.本发明涉及一种医用检查检验仪器、分子诊断检测仪器领域，更具体地说，尤其涉及一种多通道分体式试剂盒、核酸检测装置、检测方法。


背景技术：

2.cn109321633a记载了一种利用核酸检测试纸来进行核酸检测的方法，其包括以下步骤：第一步骤，目标物粉末加入ssc缓冲液以形成目标物溶液；第二步骤，所述结合垫浸入目标物溶液预定时间；第三步骤，取出核酸检测试纸，观察对照区和检测区的显色情况，若对照区和检测区同时显色，表明结果为阳性；若检测区未显色，对照区显色，表明结果为阴性；若检测区和对照区均未显色，表明结果不可靠，需重复检测。
3.上述方案利用纸基微流控技术进行核酸检测，其方便使用者自测。但是，其也存在下述问题：1）测试者的样本直接放置在纸基上，由于样本浓度不足，一般无法直接取得正确的结果，可能会导致假阴性结果。
4.2）测试者的样本需要找单独的pcr设备，进行扩增反应后，再放置到纸基上进行测试。这样使用起来非常不便。
5.3）同时，单独的一个纸基微流控芯片只能测试一种情况；如何实现多个纸基微流控芯片，也是一个技术难题。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于针对上述现有技术的不足，提供一种多通道分体式试剂盒、核酸检测装置、检测方法。
7.本发明的技术方案是：一种多通道分体式试剂盒，包括：顶盖体、底盖体；顶盖体的顶部设置有加样口、显示槽；顶盖体的底部设置有：主进液仓、次级进液仓、多个顶盖通道；每个顶盖通道均包括：第一流动管道内壁、反应仓导流槽、冻干球限位杆、毛细引流槽；加样口与主进液仓、次级进液仓、第一流动管道内壁依次顺序连通；每个顶盖通道的第一流动管道内壁的长度均相同，也即仰视的角度看，每个顶盖通道的反应仓导流槽是以加样口的中心为圆心，第一流动管道内壁的长度为半径来分布；底盖体包括：底盖体本体；在底盖体本体的上表面上设置有：集液仓、多个底盖通道、通气孔、过滤网；每个底盖通道均包括：第一流动管道外壁、通道反应仓、通道稀释仓、层析试条宽度限定外槽、层析试纸高度垫高块；第一流动管道外壁用于集液仓与通道反应仓的连通；每个底盖通道的第一流动管道外壁的长度均相同，也即俯视的角度看，每个底盖
通道的通道反应仓是以加样口的中心为圆心，第一流动管道外臂的长度为半径来分布；底盖通道与顶盖通道的组合设计是：主进液仓、次级进液仓由上而下顺序连接，两者插入到底盖体的集液仓，且主进液仓、次级进液仓的外表面与集液仓的内表面适配；所述第一流动管道内壁的外表面与第一流动管道外壁的内表面适配；反应仓导流槽、冻干球限位杆均能够插入到通道反应仓中；所述毛细引流槽插入到通道稀释仓中；每个底盖通道的通道反应仓与通道稀释仓之间开设有u型通道，在u型通道的底部设置有矩形导流渠；u型通道的宽度为b1；矩形导流渠的宽度b在0.2b1～0.4b1之间，导流渠的高度h在0.85b～1.2b。
8.进一步，在顶盖体的下表面的四周有向下延伸的侧壁，在顶盖体的侧壁上设置有卡槽；在底盖体的上表面的四周有向上延伸的侧壁，在底盖体的侧壁上设置有弹性卡接构件；顶盖体的侧壁在底盖体的侧壁的外侧，通过弹性卡接构件、卡槽连接成一体。
9.进一步，在稀释仓的顶端设置有围栏部；毛细引流槽采用了三段式设计，按照溶液流动的方向：毛细引流槽第一部、毛细引流槽第二部、毛细引流槽第三部；毛细引流槽第一部的高度最大，其插入到稀释仓中，用于向上引流溶液；毛细引流槽第二部的高度最小，其与稀释仓的顶端设置的围栏部配合；毛细引流槽第三部的高度适中，毛细引流槽第三部的外侧与层析试条宽度限定外槽的内侧贴合。
10.进一步，所述的多通道分体式试剂盒为三通道分体式试剂盒，三通道为两个检测靶标及一个内标检测，内标的检测可以有效的判断个人采样是否成功，具备自检功能。
11.进一步，反应仓的高度h
反应仓采用
下述方法确定：在反应仓中设置有两个冻干球；首先，计算冻干球水平放置时的反应仓高度h
反应仓1
：h
反应仓1
=u
反应仓
/(d
冻干球
+i
间隙
)/l
反应仓
；反应仓的长度l
反应仓
取为max(反应仓插入槽长度l
反应仓插入槽
+d
冻干球
+i
间隙
，2d
冻干球
+i
间隙
)；其次，计算冻干球竖向放置时的反应仓高度h
反应仓2
：h
反应仓2
=u
反应仓
/(d
冻干球
+i
间隙
)/(l
反应仓插入槽
+d
冻干球
+i
间隙
)；其中：u
反应仓表示
反应仓的需求容积；d
冻干球
表示冻干球的直径；i
间隙
表示冻干球与反应池之间的间隙；l
反应仓插入槽表示
反应仓插入槽长度；再次，若h
反应仓1
≥h
反应仓2
，则冻干球竖向放置，h
反应仓
=h
反应仓2
；若h
反应仓1
《h
反应仓2
，则冻干球水向放置，h
反应仓
=h
反应仓1
。
12.一种核酸检测装置，包括前述的多通道分体式试剂盒，还包括：底座基体；所述底座基体包括：底座上部、底座下部；底座上部包括有平面板以及平面板向上、向下延伸开来的侧壁，在底座上部的平面板上开设有加热座通孔；底座下部包括：底座板、控制板、弹簧、承台板、加热座、电源；在底座板的上方设置
有控制板，在控制板上设置有四根弹簧，所述弹簧的上方安装有承台板，所述承台板的上方设置有加热座。
13.进一步，底座上部的平面板的角度为1.9
°
～2.7
°
。
14.进一步，每个通道反应仓均设置独立的加热座；从底盖体的下表面看，每个通道反应仓均是下凸的，每个加热座具有加热底面与加热侧面，每个加热座与通道反应仓的形状适配，从三个面来对通道反应仓进行加热。
15.进一步，电源采用电池，电池为加热座、控制板供能，电池与底座下部上采用可拆卸方式连接。
16.一种检测方法，其包括以下步骤：s1，拧开加样口密封盖，从加样口加入样本后；在加样口上安装保存有稀释液的稀释管；s2，样本会顺着流道流入反应仓内，稀释液会因液体张力原因保存在稀释管内；s3，打开底座基体的电源开关加热反应，待反应结束后挤压稀释液保存管，稀释液顺着流道流入反应仓；s4，反应仓内混合后的液体会顺着流道与试纸条接触，层析反应显示结果。
17.本技术的有益效果在于：第一，本技术的基础构思在于：本技术在纸基微流控技术的方式综合了pcr扩增仪的设计思想，提出了一种核酸检测装置。其相比较于纸基微流控技术，一是样本精度大幅提升，原始的纸基微流控技术需要先拿到样本去pcr扩增仪去扩增，扩增后再在纸基微流控芯片上去测试，这种情况下，会受到空气气溶胶的影响，测量准确性存疑（假阳性）；而如果直接拿样本直接到纸基微流控芯片上去测试，又会由于样本中的病毒数量太少，可能会给出假阴性结果。二是整体装置的体积大幅减小，如果利用纸基微流控技术+pcr扩增仪，常规的pcr扩增仪设备很大，不利于家庭化使用。
18.第二，将“纸基微流控技术”结合“pcr扩增仪”并不是一件易事。本技术在研发过程中，通过多个方案的实际测试，依次遇到并解决了以下问题：（1）加热均匀性：初始的设计是，在各个通道反应仓的下方设置一个大的加热座，来解决加热问题。但是，这种设计在实际测试时，效果不佳。其问题是：不同的通道反应仓的区域的加热程度很难保持均匀，这样会导致样本的扩增效果不佳。
19.对此问题，解决的方案是：每个通道反应仓均设置独立的加热座。从附图7可知：从底盖体的下表面看，每个通道反应仓均是下凸的，加热座具有加热底面与加热侧面，加热座与通道反应仓的形状适配，从三个面来对通道反应仓进行加热。
20.（2）溶液流向层析试纸的时间控制：（2.1）初始的设计，底盖通道均设置为平行状。这种情况下，通道反应仓与集液仓的距离不同，会导致通道反应仓与集液仓的距离短的，溶液会很快流向层析试纸。对此问题，解决的方案是：每个顶盖通道的第一流动管道内壁的长度均相同，也即仰视的角度看，每个顶盖通道的反应仓导流槽是以加样口的中心为圆心，第一流动管道内壁的长度为半径来分布。
21.每个底盖通道的第一流动管道外壁的长度均相同，也即俯视的角度看，每个底盖
通道的通道反应仓是以加样口的中心为圆心，第一流动管道外臂的长度为半径来分布。
22.（2.2）倾斜角度的影响：初始的设计，底座上部的平面板设置为水平板，保持了层析试纸也基本呈水平状。但是，这个问题是，溶液与层析试纸接触后，流动的速度较慢，时间较长，不符合相关规范要求。
23.经过若干测试，底座上部的平面板的角度在1.9
°
～2.7
°
之间是最为适宜的。
24.（2.3）矩形导流渠的设计。上述u型通道设置矩形导流渠，以及矩形导流渠的尺寸设计的目的在于：只有u型通道的时候，在很多情况下，稀释液流入后，由于张力的原因，其会沿着通道反应仓的外壁不断上升，虽然有一侧的u型通道，但是，溶液并不会流动。这与研发人员常规的认知不同。而为了破除上升现象，设置了矩形导流渠，并且给出了其尺寸设计要求。
25.（2.4）毛细引流槽采用了三段式设计。
26.（3）反应仓的深度设计：在初始设计时，反应仓的深度太深，稀释液流下来后，部分的从矩形导流渠直接流向稀释仓，这与设计理念是不同的。
27.反应仓的设计理念是，利用稀释液流入到反应仓中的冲击力，进一步对样本扩增后的溶液进行混合，然后溶液再流入到稀释仓中。而要实现上述理念，核心是反应仓的深度足够浅。然而，反应仓的深度又会收到诸多因素的影响。
28.对此，给出了如下设计思路：反应仓的高度h
反应仓采用
下述方法确定：在反应仓中设置有两个冻干球；首先，计算冻干球水平放置时的反应仓高度：h
反应仓1
=u
反应仓
/(d
冻干球
+i
间隙
)/l
反应仓
；反应仓的长度l
反应仓
取：max(反应仓插入槽长度l
反应仓插入槽
+d
冻干球
+i
间隙
，2d
冻干球
+i
间隙
)；其次，计算冻干球竖向放置时的反应仓高度：h
反应仓2
=u
反应仓
/(d
冻干球
+i
间隙
)/(l
反应仓插入槽
+d
冻干球
+i
间隙
)；u
反应仓表示
反应仓的需求容积，d
冻干球
为冻干球的直径，i
间隙
表示冻干球与反应池之间的间隙；再次，若h
反应仓1
≥h
反应仓2
，则冻干球竖向放置，h
反应仓
=h
反应仓2
；若h
反应仓1
《h
反应仓2
，则冻干球水向放置（沿着反应仓的长度方向），h
反应仓
=h
反应仓1
。
附图说明
29.下面结合附图中的实施例对本发明作进一步的详细说明，但并不构成对本发明的任何限制。
30.图1是实施例1的核酸检测装置的三维爆炸示意图。
31.图2是实施例1的底座基体的三维设计示意图。
32.图3是实施例1的顶盖体的三维设计示意图（示意了顶盖体的下表面）。
33.图4是实施例1的底盖体的上表面的示意图（示意了底盖体置于到底座基体的情形）。
34.图5是实施例1的顶盖体的剖面图。
35.图6是实施例1的多通道分体式试剂盒的爆炸示意图。
36.图7是实施例1的核酸检测装置的剖面图（示意了溶液流动方向）。
37.图8是实施例1的核酸检测装置在稀释管装配好后的示意图。
38.图1～图8中的附图标记说明如下：多通道分体式试剂盒a、底座基体b；顶盖体a1、底盖体a2；加样口a1-1、显示槽a1-2、主进液仓a1-3、次级进液仓a1-4、第一流动管道内壁a1-5、反应仓导流槽a1-6、冻干球限位杆a1-7、毛细引流槽a1-8；底盖体本体a2-1、集液仓a2-2、第一流动管道外壁a2-3、通道反应仓a2-4、通道稀释仓a2-5、通气孔a2-6、u型通道a2-7、矩形导流渠a2-8；底座上部b1、底座下部b2；加热座通孔b1-1；底座板b2-1、控制板b2-2、弹簧b2-3、承台板b2-4、加热座b2-5、电源b2-6。
具体实施方式
39.为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明了，下面结合具体实施方式并参照附图，对本发明进一步详细说明。应该理解，这些描述只是示例性的，而并非要限制本发明的范围。此外，在以下说明中，省略了对公知结构和技术的描述，以避免不必要地混淆本发明的概念。
40.《实施例1:一种核酸检测装置》《总体构造》结合图1～图2、图8所示，一种核酸检测装置，其包括：多通道分体式试剂盒a、底座基体b；使用时，多通道分体式试剂盒a能够与底座基体b连接（如通过卡接、卡扣等连接方式）以及分离。
41.其中，所述多通道分体式试剂盒a用于显示测量结果；其中，所述底座基体b用于为所述多通道分体式试剂盒a的反应槽提供加热。
42.整体的构造设计上，有两点基本要求：1）整个反应过程设备处于密封状态，可以有效防止气溶胶污染。
43.2）多通道分体式试剂盒a为一次性产品，底座基体可以重复利用，底座基体做了防泼溅式设计，方便清理。
44.《多通道分体式试剂盒a的设计》结合图3～图6所示，一种多通道分体式试剂盒a，包括：顶盖体a1、底盖体a2；顶盖体a1的顶部设置有加样口a1-1、显示槽a1-2；顶盖体a1的底部设置有：主进液仓a1-3、次级进液仓a1-4、多个顶盖通道；每个顶盖通道均包括：第一流动管道内壁a1-5、反应仓导流槽a1-6、冻干球限位杆a1-7、毛细引流槽a1-8；加样口a1-1与主进液仓a1-3、次级进液仓a1-4、第一流动管道内壁a1-5依次顺序连通；每个顶盖通道的第一流动管道内壁a1-5的长度均相同，也即仰视的角度看，每个顶盖通道的反应仓导流槽a1-6是以加样口a1-1的中心为圆心，第一流动管道内壁a1-5的长
度为半径来分布。
45.底盖体a2包括：底盖体本体a2-1；在底盖体本体a2-1的上表面上设置有：集液仓a2-2、多个底盖通道、通气孔a2-6、过滤网；每个底盖通道均包括：第一流动管道外壁a2-3、通道反应仓a2-4、通道稀释仓a2-5、层析试条宽度限定外槽、层析试纸高度垫高块；第一流动管道外壁a2-3用于集液仓a2-2与通道反应仓a2-4的连通；每个底盖通道的第一流动管道外壁a2-3的长度均相同，也即俯视的角度看，每个底盖通道的通道反应仓a2-4是以加样口a1-1的中心为圆心，第一流动管道外臂a2-3的长度为半径来分布。
46.底盖通道与顶盖通道的组合设计是：主进液仓a1-3、次级进液仓a1-4由上而下顺序连接，两者插入到底盖体a2的集液仓a2-2，且主进液仓a1-3、次级进液仓a1-4的外表面与集液仓a2-2的内表面适配；所述第一流动管道内壁a1-5的外表面与第一流动管道外壁a2-3的内表面适配；反应仓导流槽a1-6、冻干球限位杆a1-7均能够插入到通道反应仓a2-4中；所述毛细引流槽a1-7的插入到通道稀释仓a2-5中。
47.所述顶盖体a1、所述底盖体a2的连接方式为：在顶盖体a1的下表面的四周有向下延伸的侧壁，在顶盖体a1的侧壁上设置有卡槽；在底盖体a2的上表面的四周有向上延伸的侧壁，在底盖体a2的侧壁上设置有弹性卡接构件；安装时，顶盖体a1的侧壁在底盖体a2的侧壁的外侧，通过弹性卡接构件、卡槽连接成一体。
48.每个底盖通道的通道反应仓a2-4与通道稀释仓a2-5之间开设有u型通道a2-7，在u型通道的底部设置有矩形导流渠a2-8；特别的设计，矩形导流渠的尺寸要符号以下要求：u型通道a2-7的宽度为b1；矩形导流渠a2-8的宽度b在0.2b1～0.4b1之间，导流渠的高度h=0.85b～1.2b，是最为适宜的。
49.《底座基体b的设计》结合图2所示，底座基体b，包括：底座上部b1、底座下部b2；底座上部b1包括有水平板以及水平板向上、向下延伸开来的侧壁，在底座上部b1的水平板上开设有加热座通孔b1-1；底座下部b2包括：底座板b2-1、控制板b2-2、弹簧b2-3、承台板b2-4、加热座b2-5、电源b2-6；在底座板b2-1的上方设置有控制板b2-2，在控制板b2-2上设置有四根弹簧b2-3，所述弹簧b2-3的上方安装有承台板b2-4，所述承台板b2-4的上方设置有加热座b2-5；电源b2-6采用电池(优选的，如锂电池)，电池与底座下部b2上采用可拆卸方式连接。
50.《关键问题一:加热均匀性》多通道的设计，与单通道的设计不同，各个通道反应仓的加热均匀。
51.初始的设计是，在各个通道反应仓的下方设置一个大的加热座，来解决加热问题。
但是，这种设计在实际测试时，效果不佳。其问题是：不同的通道反应仓的区域的加热程度很难保持均匀，这样会导致样本的扩增效果不佳。
52.对此问题，解决的方案是：每个通道反应仓均设置独立的加热座。从附图7可知：从底盖体a2的下表面看，每个通道反应仓a2-4均是下凸的，加热座b2-5具有加热底面与加热侧面，加热座b2-5与通道反应仓a2-4的形状适配，从三个面来对通道反应仓a2-4进行加热。
53.《关键问题二：溶液流向层析试纸的时间控制》对于单通道而言，层析试纸的考虑要素仅仅只有：层析试纸的流速不能太快，也不能太慢。但是，对于多通道而言，还需要考虑的是：各个通道层析试纸的流速要保持一致。
54.1）初始的设计，底盖通道均设置为平行状。这种情况下，通道反应仓与集液仓的距离不同，会导致通道反应仓与集液仓的距离短的，溶液会很快流向层析试纸。对此问题，解决的方案是：每个顶盖通道的第一流动管道内壁a1-5的长度均相同，也即仰视的角度看，每个顶盖通道的反应仓导流槽a1-6是以加样口a1-1的中心为圆心，第一流动管道内壁a1-5的长度为半径来分布。
55.每个底盖通道的第一流动管道外壁a2-3的长度均相同，也即俯视的角度看，每个底盖通道的通道反应仓a2-4是以加样口a1-1的中心为圆心，第一流动管道外臂a2-3的长度为半径来分布。
56.2）除去上述改进之外，还需要考虑的是：倾斜角度。
57.初始的设计，底座上部b1的平面板设置为水平板，保持了层析试纸也基本呈水平状。但是，这个问题是，溶液与层析试纸接触后，流动的速度较慢，时间较长，不符合相关规范要求。
58.在第二次试验中，底座上部b1的平面板的角度调整为1
°
，效果仍然不佳。溶液在层析试纸上的流动速度仍然不佳。
59.第三次试验中，底座上部b1的平面板的角度调整为3.6
°
，溶液在层析试纸上的流动速度达到了规范要求，但是新的问题又出现了：不同通道上的层析试纸的流动速度不一致，这是不可接收的。而这次发现的问题解决起来最为棘手。
60.经过若干测试，底座上部b1的平面板的角度在1.9
°
～2.7
°
之间是最为适宜的。
61.3）矩形导流渠a2-8的设计。上述u型通道设置矩形导流渠a2-8，以及矩形导流渠a2-8的尺寸设计的目的在于：只有u型通道的时候，在很多情况下，稀释液流入后，由于张力的原因，其会沿着通道反应仓的外壁不断上升，虽然有一侧的u型通道，但是，溶液并不会流动。这与研发人员常规的认知不同。而为了破除上升现象，设置了矩形导流渠，并且给出了其尺寸设计要求。
62.4）毛细引流槽a1-8采用了三段式设计，其目的是将稀释仓的溶液引流到层析试纸上；按照溶液流动的方向：毛细引流槽第一部、毛细引流槽第二部、毛细引流槽第三部；毛细引流槽第一部的高度最大，其插入到稀释仓中，用于向上引流溶液（毛细现象）；毛细引流槽第二部的高度最小，其与稀释仓的顶端设置的围栏部配合；毛细引流槽第三部的高度适中，毛细引流槽第三部的外侧与层析试条宽度限定外槽的内侧贴合。
63.上述设计的核心理念是，层析试纸采用z型，通过设置两处弯折，控制溶液在层析
试纸上的流速不至于过快。
64.《关键问题三：反应仓的深度》在初始设计时，反应仓的深度太深，稀释液流下来后，部分的从矩形导流渠直接流向稀释仓，这与设计理念是不同的。
65.反应仓的设计理念是，利用稀释液流入到反应仓中的冲击力，进一步对样本扩增后的溶液进行混合，然后溶液再流入到稀释仓中。而要实现上述理念，核心是反应仓的深度足够浅。然而，反应仓的深度又会收到诸多因素的影响。
66.对此，给出了如下设计思路：反应仓的高度h
反应仓采用
下述方法确定：在反应仓中设置有两个冻干球；首先，计算冻干球水平放置时的反应仓高度：h
反应仓1
=u
反应仓
/(d
冻干球
+i
间隙
)/l
反应仓
；其中，反应仓的长度l
反应仓
可取：max(反应仓插入槽长度l
反应仓插入槽
+d
冻干球
+i
间隙
，2d
冻干球
+i
间隙
)；其次，计算冻干球竖向放置时的反应仓高度：h
反应仓2
=u
反应仓
/(d
冻干球
+i
间隙
)/(l
反应仓插入槽
+d
冻干球
+i
间隙
)；u
反应仓表示
反应仓的需求容积，d
冻干球
为冻干球的直径，i
间隙
表示冻干球与反应池之间的间隙；再次，若h
反应仓1
≥h
反应仓2
，则冻干球竖向放置，h
反应仓
=h
反应仓2
；若h
反应仓1
《h
反应仓2
，则冻干球水向放置（沿着反应仓的长度方向），h
反应仓
=h
反应仓1
。
67.本技术的检测方法：s1，拧开加样口a1-1密封盖，从加样口加入样本后；在加样口上安装保存有稀释液的稀释管；s2，样本会顺着流道流入反应仓内，稀释液会因液体张力原因保存在稀释管内；s3，打开底座基体b的电源开关加热反应，待反应结束后挤压稀释液保存管，稀释液顺着流道流入反应仓；s4，反应仓内混合后的液体会顺着流道与试纸条接触，层析反应显示结果；实施例1采用了三通道，三通道为两个检测靶标及一个内标检测，内标的检测可以有效的判断个人采样是否成功，具备自检功能，增加了结果的准确性判断。
68.对于本技术的方案而言，上面的试剂盒为一次性耗材，使用后拆掉，更换新的试剂盒可继续使用。
69.以上所举实施例为本发明的较佳实施方式，仅用来方便说明本发明，并非对本发明作任何形式上的限制，任何所属技术领域中具有通常知识者，若在不脱离本发明所提技术特征的范围内，利用本发明所揭示技术内容所作出局部更动或修饰的等效实施例，并且未脱离本发明的技术特征内容，均仍属于本发明技术特征的范围内。