一种用于生物大分子提取和检测的装置制造方法及图纸

本申请公开了一种用于生物大分子提取和检测的装置。本申请的装置包括反应盒组件和检测系统；反应盒组件包括若干个能够围成圆盘状的扇形反应单元，各反应单元上都设置有第一功能区、第二功能区和第三功能区，第一功能区包括用于进样的腔体，第二功能区包括用于样本提取和纯化的腔体，第三功能区包括用于进行反应检测的腔体；第一功能区与第二功能区内部连通，第二功能区与第三功能区内部连通；检测系统用于控制反应盒组件进行提取和检测。本申请的装置，待测样本自第一功能区进入后，提取和检测反应都在一个相对独立封闭的反应单元中进行，简化整个检测过程，同时更好的避免样本间的交叉污染，多个反应单元组合能提高检测通量。

A device for extraction and detection of biological macromolecules

【技术实现步骤摘要】
一种用于生物大分子提取和检测的装置
本申请涉及生物大分子检测装置领域，特别是涉及一种用于生物大分子提取和检测的装置。
技术介绍
核酸是由许多核苷酸聚合而成的生物大分子，为生命的最基本物质之一，广泛存在于所有植物、动物、微生物体内。基于核酸检测的分子诊断技术是现代生物医学的常用检测方法，应用分子生物学方法检测患者体内外源性、自身遗传物质的结果和表达水平的变化而做出诊断，具有特异性好、灵敏度高、无“窗口期”和诊断快速等特点。目前基于核酸检测的分子诊断是临床检验应用中增长最快的
但核酸检测所需的设备体积大、操作过程复杂、人员要求高、存在污染和感染风险以及需在明确分区的实验室内完成等因素，大大限制了其临床推广应用。核酸检测过程包括样本处理、核酸提纯、检测和结果分析等步骤。市面上针对单独步骤的自动化设备已有比较成熟的产品，但对于实验室空间、检测时间、操作人员技能仍有较高要求和诸多限制，同时也无法避免样本间或气溶胶污染以及样本对检验人员的感染风险等。目前已有少数集成核酸提纯和检验一体化的装置和设备，如GeneXpertStstem、BiofireFilmarry等，能在一个封闭的检测装置内实现核酸检测；但仍存在装置固定化设计构造复杂、价格昂贵、常用于定性检测、检测样本数少等不足；同时存在样本采集后需手工转移样本到检测装置的缺点，使高危样本对操作人员造成感染的风险；样本转移后的耗材，如吸头等，为外部处理，存在环境污染的可能，增加医疗垃圾处理风险。总的来说，现有的GeneXpertStstem、BiofireFilmarry等装置和设备存在以下缺陷和不足：1)固定化设计结构复杂：提取及检测过程中所涉及的检测项目、反应及操作对核酸提取纯化装置生产制造有不同的要求，不同检测样本类型可能需要差异化较大的前处理方式。固定化设计在检测样本类型方面具有较大局限性，同时复杂的结构增加对样本的要求程度。2)价格昂贵：复杂的装置结构、材料的要求以及零碎部件组装等均增加装置整体成本和组装费用，从而导致产品整体价格昂贵。3)常用于定性检测：现有的装置多采用微管道和芯片设计，驱动方式多为气动或外部推动等，存在液体无法完全转移、液体转移体积少等缺点，使反应检测区中整体样本量误差较大，导致精密度差、灵敏度不足等问题，对于高灵敏度、高准确度、高精密度要求的定量检测不易实现。4)检测样本数少：该类型检测装置一般采用多腔室、微管道的方式设计，存在装置体积较大、外部驱动装置较多等问题，因此仪器无法实现多样本量同时检测。如需进行多样本检测，只能采用多仪器并联或串联的方式实现。5)本采集后需手工转移样本的风险：目前该类型装置均配套样本管或样本腔，需使用人工的方式转移准确体积的样本到装置相应的腔体内。在对高传染性病原体，如埃博拉病毒、流感病毒等，进行操作时，对检验操作人员存在感染风险，并要求在相应的安全设备内进行，如生物安全柜等。因此，现有装置在使用上具有一定的局限性和安全隐患，同时精准的加样体积要求检验人员具有较高的技能水平。6)样本转移后的耗材风险：样本转移至检测装置后，废弃的耗材具有一定的传染性和感染风险。另外，RocheCOBAS系列设备、天隆科技PANA9600E、达安DA3200等采用机械臂及磁珠提纯的组合方式实现半封闭式检测的半自动化，虽然一定程度上实现了多样本同时检验、定量检测，但由于半封闭式检测，仍存在样本间交叉污染、手工转移样本、耗材成本高、检验时间长等缺点。因此，RocheCOBAS系列设备、天隆科技PANA9600E、达安DA3200等装置和设备存在以下缺陷和不足：1)样本间交叉污染：机械臂通过特定吸头吸取样本再进行转移和提取的方式，使样本在提纯检测过程中处于半开放状态，机械臂转移过程中容易导致气溶胶、液滴滴落等情况发生，从而导致样本间污染。常规在单次检测完成后采用紫外灭活的方式处理气溶胶，但紫外线不能完全清除污染物，因此除了存在当次检测交叉污染的风险以外，还存在污染物积累的风险。2)手工转移样本：无法解决手工转移样本问题，例如血液、尿液、唾液等样本需要采集后，人工转移到配套样本管中，再通过仪器进行加样等操作，虽然能解决样本量问题，但仍存在感染污染风险、设备要求、人员技术水平要求等问题。3)耗材成本高：检测需配套各种耗材，如移液吸头、提纯耗材、检测反应耗材、清洗液等，耗材种类和数量较多，导致成本较高。4)检验时间长：受限于机械臂的操作速度和数量，无法多样本同时检测，因此在检测过程中采用逐个检测的方式进行，因此在多样本同时检测时，检测时间与检测样本数成正比关系。激素和蛋白质是由核酸表达或间接表达产生的另一类生物大分子物质，是组成人体一切细胞、组织的重要成分。激素和蛋白质的提纯和检验一体化的装置同样存在核酸检测类似的问题，例如样本交叉污染、手工转移样本、耗材成本高、检验时间长等。因此，随着生物大分子检测的研究和发展，亟需研发一种新的使用更加方便，且能够解决样本间交叉污染、检验操作人员感染风险、检测样本通量小、耗材环保安全等一系列问题的一体化的装置或设备。
技术实现思路
本申请的目的是提供一种新的用于生物大分子提取和检测的装置。本申请采用了以下技术方案：本申请公开了一种用于生物大分子提取和检测的装置，其中，生物大分子为激素、蛋白质或核酸，本申请的装置包括反应盒组件和检测系统；反应盒组件包括若干个扇形的反应单元，所有反应单元组装成一个圆盘状的反应盒，每个反应单元用于独立的对待测样本进行生物大分子提取和检测；每个反应单元上都设置有第一功能区、第二功能区和第三功能区，第一功能区包括用于进样的腔体，第二功能区包括用于提取和纯化的腔体，第三功能区包括用于进行反应检测的腔体；第一功能区的部分腔体与第二功能区的部分腔体内部连通，或者第一功能区的部分腔体分别与第二功能区和第三功能区的部分腔体内部连通；第二功能区的部分腔体与第三功能区用于进行反应检测的腔体内部连通；检测系统用于控制反应盒组件进行生物大分子的提取和检测。需要说明的是，本申请的关键在于反应盒组件的结构改进，至于检测系统可以参考现有的核酸自动提取和检测装置或者蛋白质自动提取和检测装置。可以理解，检测系统无非就是通过自动加样、机械臂操作和反应、检测条件提供实现生物大分子的自动化提取和检测；为了保障提取和检测的有效进行，本申请改进的方案中对检测系统进行了特别限定，详见后续技术方案。本申请的装置，待测样本通过第一功能区用于进样的腔体进入反应单元，然后通过内部连通管道进入第二功能区进行提取和纯化，获得生物大分子后，再通过内部连通管道直接进入第三功能区用于进行反应检测的腔体，进行生物大分子检测。可以理解，本申请的装置中根据具体的生物大分子类型，可以在各功能区根据需求设计腔体的类型和数量，并预先封装不同类型的试剂，从而实现相应的功能；例如，第二功能区用于提取和纯化的腔体可以包括用于样本裂解破碎的腔体和用于生物大分子收集的腔体，样本裂解破碎的腔体中预先封装样本破碎裂解处理的试剂，用于生物大分子收集的腔体中，根据收集的生物大分子类型，预先封装相应的收集或洗脱试剂；在第三功能区中根据所需要的检测反应预先封装相应的检测试剂。本申请的装置，一个反应单元即可实现对一个或一组待测样本的检测，并且，整个提取本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于生物大分子提取和检测的装置，所述生物大分子为蛋白质、激素或核酸，其特征在于：包括反应盒组件(1)和检测系统；所述反应盒组件(1)包括若干个扇形的反应单元(11)，所有反应单元组装成一个圆盘状的反应盒，每个反应单元(11)用于独立的对待测样本进行生物大分子提取和检测；每个反应单元(11)上都设置有第一功能区、第二功能区和第三功能区，所述第一功能区包括用于进样的腔体，第二功能区包括用于提取和纯化的腔体，第三功能区包括用于进行反应检测的腔体；第一功能区的部分腔体与第二功能区的部分腔体内部连通，或者第一功能区的部分腔体分别与第二功能区和第三功能区的部分腔体内部连通；第二功能区的部分腔体与第三功能区用于进行反应检测的腔体内部连通；所述检测系统用于控制所述反应盒组件(1)进行生物大分子的提取和检测。

【技术特征摘要】
1.一种用于生物大分子提取和检测的装置，所述生物大分子为蛋白质、激素或核酸，其特征在于：包括反应盒组件(1)和检测系统；所述反应盒组件(1)包括若干个扇形的反应单元(11)，所有反应单元组装成一个圆盘状的反应盒，每个反应单元(11)用于独立的对待测样本进行生物大分子提取和检测；每个反应单元(11)上都设置有第一功能区、第二功能区和第三功能区，所述第一功能区包括用于进样的腔体，第二功能区包括用于提取和纯化的腔体，第三功能区包括用于进行反应检测的腔体；第一功能区的部分腔体与第二功能区的部分腔体内部连通，或者第一功能区的部分腔体分别与第二功能区和第三功能区的部分腔体内部连通；第二功能区的部分腔体与第三功能区用于进行反应检测的腔体内部连通；所述检测系统用于控制所述反应盒组件(1)进行生物大分子的提取和检测。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第二功能区设置于扇形反应单元的中心位置处，并且，第二功能区的所有腔体都均匀的设置于以所述中心位置为圆心的圆周上；优选的，整个第二功能区设置于一个以所述中心位置为圆心的圆形凹槽内，并且，圆形凹槽采用提取旋盖磁套(1120)封闭，从而将所述第二功能区密封在圆形凹槽内；优选的，提取旋盖磁套(1120)对应各腔体的位置处分别设置有将各腔体封闭的密封压套，并且，提取旋盖磁套(1120)设有一个伸入腔体的电磁柱(1125)；优选的，所述第二功能区中，用于提取和纯化的腔体包括用于裂解破碎的腔体和用于生物大分子收集的腔体；优选的，所述第二功能区还包括用于漂洗的腔体；优选的，用于裂解破碎的腔体为至少一个裂解破碎腔(1121)，用于生物大分子收集的腔体为至少一个收集腔(1124)，用于漂洗的腔体包括第一漂洗腔(1122)和第二漂洗腔(1123)；第二功能区的各腔体相互独立设置，并且，第一功能区用于进样的腔体与所述裂解破碎腔(1121)内部连通，第三功能区用于进行反应检测的腔体与所述收集腔(1124)内部连通；优选的，提取旋盖磁套(1120)对应裂解破碎腔(1121)、第一漂洗腔(1122)、第二漂洗腔(1123)和收集腔(1124)的位置处分别设置有将各腔体封闭的密封压套；并且，以裂解破碎腔(1121)为起始位置，提取旋盖磁套(1120)在相应位置设有一个伸入腔体的电磁柱(1125)。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述反应单元(11)的背面，在第二功能区对应的位置处为镂空结构，使得第二功能区的各腔体呈突出的独立管状结构，并且，在各腔体突出的外壁上可选连接振荡器；优选的，第一功能区与第二功能区的连通管道，第二功能区与第三功能区的连通管道，第一功能区用于进样的腔体，第二功能区用于样本裂解破碎的腔体，以及第三功能区用于进行反应检测的腔体，均设置于所述反应单元(11)的中轴对称纵切面上。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：所述第一功能区的腔体设置于扇形反应单元的圆弧上；优选的，所述第一功能区中，用于进样的腔体为至少一个进样腔(111)，进样腔(111)与第二功能区内部连通，为第二功能区提供待测样本；优选的，进样腔(111)具有配套的进样腔封闭器(1112)，两者呈插入式密封配合，并通过螺纹连接；并且，通过进样腔封闭器(1112)插入进样腔(111)，利用推压原理为进样腔(111)提供压力，使其中的待测样本进入第二功能区进行提取和纯化。5.根据权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：林艳晶，徐昌平，
申请(专利权)人：林艳晶，
类型：发明
国别省市：广东,44