一种集自动清洗、PCR扩增与检测于一体的流路装置和方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种集自动清洗、PCR扩增与检测于一体的流路装置和方法，本发明专利技术的流路装置和方法简化了PCR检测流程，在不同测试批间通过多段洗液来实现自动流式清洁，从而开创PCR扩增流水线式作业，极大提高了平台的测试通量；并且省去了清洗、PCR扩增与检测过程中的人工介入，提高了测试效率，具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。具有良好的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
一种集自动清洗、PCR扩增与检测于一体的流路装置和方法


[0001]本专利技术属于生物医疗器械
，具体涉及一种集自动清洗、PCR扩增与检测于一体的流路装置和方法。

技术介绍

[0002]聚合酶链式反应(PCR)是核酸研究中的重要方法，广泛应用于生命科学研究、检验检疫、司法、医学诊断和研究等相关领域。将自动清洗、PCR扩增与检测进行高效整合是适应当下医疗领域所要求的核酸检测装置具有分析效率高、集成度高、自动化程度高与准确度高等特征的一种新型设计观念。
[0003]核酸PCR扩增可以分为静态固定扩增式PCR和连续流动式PCR(CFPCR)两种类型。静态固定扩增式PCR测试平台中一方面采用板式反应体系，因此一台设备单批次只能完成特定容量的测试数，其测试通量理论上受测试平台基本配置制约；另一方面采用热容较大的金属块进行热循环温度控制，其反应速度理论上受PCR反应体系的热容、温控模块材料的热容、加热器以及传感器的热容等因素制约，因此需要对设备系统的热容进行优化以便缩短反应时间并减少能量消耗。而在CFPCR测试中，待扩增的DNA样本和反应试剂连续流动经过三个温度不同的恒温带，从而达到DNA片段热循环扩增的目的。由于在CFPCR中不需要反复地加热或冷却，因此其加热冷却速度一般不受设备系统的热容限制，从而简化了温控设计，大幅改善了测试平台中温度控制的准确度、降低了测试平台中温度控制的波动度，缩短了扩增所需的时间，很大程度提高了PCR扩增的效率。
[0004]目前，CFPCR的实现技术主要有芯片式和管道式两种。芯片式CFPCR通过微加工技术将“蜿蜒”或“螺旋”微通道加工在衬底材料上，该方法集成化程度高且占用空间体积小，但是制作困难、技术复杂、制作步骤多且成本高。管道式CFPCR的结构简单、加工成本低且测试效率高。
[0005]专利CN108300656A公开了一种热介质流动式PCR扩增的方法，其中将加有PCR反应溶液的反应容器插入或连接在热介质容器中，使反应容器能接触或浸泡于热介质，热介质驱动装置使不同温度的热介质流过热介质容器，导致接触热介质的反应容器的温度发生变化，但其并未实现真正意义上的流动，只是将原本的静态加热块，演变成动态的加热块，其单位时间的通量依然取决于检测装置的空间。
[0006]专利CN103733074A公开了一种用于连续流动式PCR系统的系统及方法，其中PCR系统的液体处理系统被指示获得用于PCR实验的样品和试剂的矩阵，然后定点完成PCR扩增，但是其仅实现了小滴生成的流式PCR扩增。该系统中通过多个微通道来分析多个样本，但只是将单个测试做平行放大来提高通量，另外同时多个通道同时检测，通道间在检测时会有信号干扰，最终会影响到仪器的检测灵敏度，并且该系统并未提及或实现系统全流程自动清洗、PCR扩增与检测于一体的流动式扩增处理的功能。
[0007]专利US9889449B2公开了一种用于六种或更多种染料标记片段的多重扩增和检测的集成系统，其中将PCR扩增与毛细管电泳分析集成为生物芯片，通过生物芯片来实现扩增
与检测的二位合一，但其制造成本高，测试通量低，制约了其临床推广。
[0008]文献《连续流动式PCR微流控装置的研究》(章春笋，邢达.《激光生物学报[J].2007,16(4):501-508.)公开了一种连续流动式PCR微流控装置，但是该装置没有实现将PCR扩增与检测整合在一个装置中，并且该装置只可用于单次测试，并未提及或实现装置全流程自动清洗、PCR扩增与检测于一体的流动式扩增处理的功能。
[0009]在现有技术的装置和方法中，PCR扩增的测试通量依然受限于单批次的检测空间，并未真正实现流水线处理，在测试通量方面未有创新性革新。

技术实现思路

[0010]本专利技术的目的在于提供一种将自动清洗、PCR扩增与检测融合在一起的流路装置和方法，其高度实现样本PCR扩增的流水线式操作，极大提高单位时间的测试通量。本专利技术的目的通过以下技术方案实现：
[0011]本专利技术第一方面涉及一种集自动清洗、PCR扩增与检测于一体的流路装置，其包括PCR样本存放托盘16，第一洗液瓶15，位于它们上方且可自由移动的吸样针17，以及液体抽吸输送装置14，其中所述液体抽吸输送装置14上开有若干孔，其中第一个孔直接连通废液瓶11形成第一流路，第二个孔顺序连通PCR扩增区7、检测系统8和废液瓶11形成检测流路，第三个孔连通吸样针17。
[0012]在优选的实施方案中，所述第一洗液瓶15包括第一稀洗液瓶151和第一浓洗液瓶152。
[0013]在优选的实施方案中，所述PCR扩增区7和所述检测系统8整合在一个装置中，构成PCR扩增检测集合装置18。在这种情况下，本专利技术的装置优选地用于实时定量PCR测试，检测系统8用于完成各个循环延伸段结束后的荧光信号检测。
[0014]在优选的实施方案中，所述PCR扩增区7中采用静态固定扩增式PCR装置或CFPCR装置，优选采用CFPCR装置，更优选采用管道式CFPCR装置。
[0015]在优选的实施方案中，在所述PCR扩增区7上游设置有负压除气缓冲装置6。所述负压除气缓冲装置6的作用是使进入其中的混合液中溶解的气体析出，这样一方面可以避免混合液中各液段在变性过程中由于高温析出气泡而造成溶液分段影响扩增效率的情况；一方面可以使后续PCR扩增区7容纳更多的待扩增样本，大大提高了仪器的扩增效率；一方面还可以提高整个流路中控制流体运动定位的精度。
[0016]在优选的实施方案中，所述液体抽吸输送装置14的第四个孔连接第二洗液瓶，其顺序连通蠕动泵10、围绕所述吸样针17外壁设置的清洗用拭子12、隔膜泵13和废液瓶11；任选存在的第五个孔连接隔离液瓶1。优选地，所述第二洗液瓶包括第二稀洗液瓶2和/或第二浓洗液瓶3。其中所述隔膜泵13用于为流路提供持续的负压，使洗液可沿流路流动。
[0017]在优选的实施方案中，所述液体抽吸输送装置14包括泵阀一体件4和旋转分注阀5，其中所述旋转分注阀5开有若干孔，孔的个数≥4，其中第一个孔顺序连通泵阀一体件4和废液瓶11形成第一流路，第二个孔顺序连通PCR扩增区7、检测系统8和废液瓶11形成检测流路，第三个孔连通吸样针17，第四个孔连通第二洗液瓶，任选存在的第五个孔连通隔离液瓶1。所述旋转分注阀5中包括在阀芯处相通的两条流路通道，其中第一流路通道固定与第一个孔连通，第二流路通道通过阀芯的旋转切换与其他孔之一连通。
[0018]在具体实施方案中，所述旋转分注阀5阀芯的旋转由其自身的动力装置(如步进电机)驱动，从而实现第二流路通道与不同孔之间的连通。
[0019]在优选的实施方案中，本专利技术的集自动清洗、PCR扩增与检测于一体的流路装置包括PCR样本存放托盘16，紧邻所述PCR样本存放托盘16放置的第一稀洗液瓶151和第一浓洗液瓶152，位于它们上方且可自由移动的吸样针17，围绕所述吸样针17外壁设置的清洗用拭子12，以及六通旋转分注阀5，其中
[0020]所述六通旋转分注本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种集自动清洗、PCR扩增与检测于一体的流路装置，其特征在于，其包括PCR样本存放托盘(16)，第一洗液瓶(15)，位于它们上方且可自由移动的吸样针(17)，以及液体抽吸输送装置(14)，其中所述液体抽吸输送装置(14)上开有若干孔，其中第一个孔直接连通废液瓶(11)形成第一流路，第二个孔顺序连通PCR扩增区(7)、检测系统(8)和废液瓶(11)形成检测流路，第三个孔连通吸样针(17)。2.根据权利要求1所述的流路装置，其特征在于，所述PCR扩增区(7)和所述检测系统(8)整合在一起构成PCR扩增检测集合装置(18)。3.根据权利要求1或2所述的流路装置，其特征在于，在所述PCR扩增区(7)上游设置有负压除气缓冲装置(6)。4.根据权利要求1或2所述的流路装置，其特征在于，所述液体抽吸输送装置(14)的第四个孔连接第二洗液瓶，其顺序连通蠕动泵(10)、围绕所述吸样针(17)外壁设置的清洗用拭子(12)、隔膜泵(13)和废液瓶(11)；任选存在的第五个孔连接隔离液瓶(1)。5.一种集自动清洗、PCR扩增与检测于一体的方法，其特征在于，该方法使用如权利要求1所述的流路装置进行，其包括以下步骤：1)将吸样针(17)插入第一洗液瓶(15)中，在液体抽吸输送装置(14)的作用下，使第一洗液沿第一流路流动并排入废液瓶(11)中；2)将吸样针(17)插入PCR样本存放托盘(16)中，在液体抽吸输送装置(14)的作用下，吸取PCR样本并将其定量进样至PCR扩增区(7)中进行PCR扩增；3)任选地重复步骤1)和步骤2)，实现PCR样本的多次连续进样；4)在液体抽吸输送装置(14)的作用下，使扩增后混合液经过检测装置(8)进行检测，并将检测完的混合物排入废液瓶(11)中。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，该方法使用如权利要求4所述的流路装置进行，其包括以下步骤：1)将吸样针(17)插入第一洗液瓶(15)中，在液体抽吸输送装置(14)的作用下，使第一洗液沿第一流路流动并排入废液瓶(11)中，清洗吸样针(17)的内壁；在蠕动泵(10)和隔膜泵(13)的作用下，使第二洗液沿整个流路流动并通过清洗用拭子(12)的上下移动清洗吸样针(17)的外壁并排入废液瓶(11)中；2)在液体抽吸输送装置(14)的作用下，先后将第二洗液、隔离液、PCR样本、隔离液和第二洗液吸取至其中得到层状混合液，然后将所述混合液定量进样至PCR扩增区(7)中进行PCR扩增；3)任选地，重复步骤1)和步骤2)，实现PCR样本的多次连续进样；4)在液体抽吸输送装置(14)的作用下，使扩增后混合液经过检测装置(8)进行检测，并将检测完的混合物排入废液瓶(11)中；5)任选地，在液体抽吸输送装置(14)的作用下，使第二洗液流经第一流路和/或检测流路并排入废液瓶(11)中。7.一种集自动清洗、PCR扩增与检测于一体的方法，其特征在于，...

【专利技术属性】
技术研发人员：余丁，吴勇，时丰兵，冯一鸣，乌雨桑，
申请(专利权)人：宁波海尔施基因科技有限公司，
类型：发明
国别省市：