一种适用于CRISPR分子诊断技术的一体化核酸检测装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种适用于CRISPR分子诊断技术的一体化核酸检测装置及方法，包括整体支架和同轴光纤，整体支架的内腔中转动连接有试管架，试管架用于放置试管，试管架套设在管套内腔，管套的顶部为开口结构，管套的内壁上设有第一温度传感器和加热片，第一温度传感器用于监测管套内腔的温度，加热片用于加热管套内腔的温度；同轴光纤的激发端用于接收激发光源，同轴光纤的同轴端穿过管套朝向试管，同轴光纤的同轴端用于传递激发光源至试管处并将试管处的光源传递至同轴光纤的发射端，同轴光纤的发射端处设有相机，所述相机用于拍摄发射端产生的荧光现象。本发明专利技术缩减了人工操作，提高了检测效率。高了检测效率。高了检测效率。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于CRISPR分子诊断技术的一体化核酸检测装置及方法


[0001]本专利技术属于核酸分子诊断
，具体属于一种适用于CRISPR分子诊断技术的一体化核酸检测装置及方法。

技术介绍

[0002]快速、准确、灵敏、定量检测特定核酸序列在人类传染病的诊断、粮食安全、病原体的测定、全球生物安全以及在环境分析中跟踪生物污染以及环境质量监测等领域发挥着越来越重要的作用。新型冠状病毒迅速爆发的原因是因为缺少有效的检测手段；目前世界统一认准的标准检测方法是PCR检测，但是这种方法存在一定的缺陷，检测周期长，完成一次核酸检测大约需要两到三个小时；另外，PCR 检测还需要专门的技术人员，大型的仪器设备，这些条件都限制了该方法的应用。除了传统标准PCR检测之外，还有RPA(重组酶聚合酶扩增)技术，LAMP(环介导的等温扩增)技术，RCA (滚环扩增)技术，CPA(交叉引物扩增)技术以及PSR(聚合酶螺旋反应)技术等主流的核酸扩增检测技术，但是这些方法也都存在一定的优势和缺陷，比如RPA(重组酶聚合酶扩增)技术，其响应速度快，指数级放大但是RPA灵敏度较低，不能够满足临床检测要求；再比如 LAMP(环介导的等温扩增)技术，具有较高的灵敏度以及特异性，但是其引物设计复杂。因此，缺乏一种简单且有效的核酸检测方法，缩短检测时间，提高检测灵敏度，抑制病毒的传播速度。
[0003]CRISPR全称为“规律成簇的间隔短回文重复序列”(Clustered regularly interspaced shortpalindromic repeats)是一种广泛存在于古细菌和细菌的适应性免疫系统。CRISPR系统最早是在20世纪90年代初在大肠杆菌的基因组中发现。2013年，基因定点编辑技术CRISPR/Cas9 被研究人员发现，并将其成功应用，自此CRISPR技术开始成为最受欢迎的基因编辑工具。2017 年，基因编辑领域国际顶尖学者哈佛大学博德研究所张锋教授团队将CRISPR技术应用到核酸检测领域，在其和加州大学伯克利分校的Jennifer Doudna团队共同努力下，该技术已被用于检测多种病原生物的核酸分子(如寨卡病毒、登革热病毒、结核分枝杆菌等)，两个团队2017 年至今基于CRISPR核酸检测技术已经在《Science》、《Nature》及其子刊发表多篇高水平文章， 2018年在由中国科学院和中国工程院组织的两院院士投票中基于CRISPR开发的病原体或肿瘤体外诊断技术入选2018年世界十大科技进展。此后，以Cas12、Cas13、Cas14等CRISPR 酶为基础的各种核酸检测平台也应运而生。
[0004]CRISPR技术相比较传统的核酸检测方法不仅在检测的成本、效率、便携性、特异性、简便性等方面都显示出了巨大的优势，同时该项技术还具有较好的生物相容性，能够跟其他技术结合，从而更加简便高灵敏的进行核酸检测，该项技术也被誉为下一代的新型核酸检测技术。但是CRISPR技术还存在一些问题，目前还没有一个简单便携式的检测平台，为CRISPR反应提供一个恒温以及荧光检测的外部环境，CRISPR核酸检测技术目前依赖于传统的核酸检测设备，这在一定程度上限制了其应用。同时，从核酸的提取到最后实现核酸检
测，CRISPR反应大约需要三个步骤，核酸的提取、核酸的扩增以及靶标的检测。当前这三步都是分开进行的，每一步操作完成之后，都还需要面临试剂的转移，这样不仅容易造成试剂的污染和浪费，还需要大量的人力资源。因此，开发一个简单便携的以CRISPR技术为基础的集成化装置，将对核酸的检测具有非常重要的意义，它将摆脱核酸检测对大型荧光检测设备以及专业技术人员的限制，使核酸检测能够走出实验室，为核酸检测技术的发展奠定重要的基础。
[0005]2017年基因编辑领域国际顶尖学者哈佛大学博德研究所张锋教授团队[Gootenberg,J.S.etal.Nucleic acid detection with CRISPR
‑
Cas13a/C2c2[J].Science 356,438
‑
442(2017)]利用RPA 扩增以及CRISPR技术创造了新一代的核酸检测技术SHERLOCK技术。该SHERLOCK核酸检测技术不仅灵敏度高，特异性好，而且检测效率高，能够在一个小时内实现相应的样本检测。但是该技术目前还没有相配套的专业检测仪器，不能够自动实现相应的样本检测，这就增加了实验操作的复杂性，而且在检测过程中，使用该技术需要面临开盖加样问题，极易造成实验室的气溶胶污染。
[0006]Degani I；Cheong J[Chang Yeol Lee,Ismail Degani,Jiyong Cheong,Jae
‑
Hyun Lee,Hyun JungChoi,JinwooCheon,Hakho Lee,2021.Fluorescence polarization system for rapid COVID
‑
19 diagnosis.Biosensors and Bioelectronics 178,113049]利用了CRISPR技术以及RPA扩增技术，开发了一种检测新冠病毒的新型检测平台。该检测平台通过一个13x4.5x5cm3的简易设备组成。该设备从左到右依次是光电倍增管、凸透镜、线性偏振器、带通滤波器；中间是一试管存放的试管架，该试管架能够保持一定的温度，同时试管架的底部具有一个激发光为470nm的LED 光源。右边跟左边的配置一样，不同的是，线性偏振器的偏振方向不一样，这样通过这个简单的仪器，就可以实现靶标的检测，但是该平台不能够解决检测过程中面临的开盖，人工转移等问题。

技术实现思路

[0007]为了解决现有技术中存在的问题，本专利技术提供一种适用于CRISPR分子诊断技术的一体化核酸检测装置及方法，解决目前使用RPA联合CRISPR技术进行核酸检测时，不能够实现自动化检测的问题。
[0008]为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种适用于CRISPR分子诊断技术的一体化核酸检测装置，包括整体支架和同轴光纤，所述整体支架的内腔中转动连接有试管架，所述试管架用于放置试管，所述试管架套设在管套内腔，所述管套的顶部为开口结构，所述管套的内壁上设有第一温度传感器和加热片，所述第一温度传感器用于监测管套内腔的温度，所述加热片用于加热管套内腔的温度；
[0009]所述同轴光纤的激发端用于接收激发光源，所述同轴光纤的同轴端穿过管套朝向试管，所述同轴光纤的同轴端用于传递激发光源至试管处并将试管处的光源传递至同轴光纤的发射端，所述同轴光纤的发射端处设有相机，所述相机用于拍摄发射端产生的荧光现象。
[0010]进一步的，所述整体支架的内腔中可拆卸连接有步进电机，所述步进电机的输出端和试管架过盈配合；
[0011]所述整体支架的内腔中还设有光电开关安装支架，所述光电开关安装支架上设有
光电开关，所述光电开关用于控制步进电机的停止。
[0012]进一步的本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种适用于CRISPR分子诊断技术的一体化核酸检测装置，其特征在于，包括整体支架(2)和同轴光纤，所述整体支架(2)的内腔中转动连接有试管架(3)，所述试管架(3)用于放置试管(5)，所述试管架(3)套设在管套(4)内腔，所述管套(4)的顶部为开口结构，所述管套(4)的内壁上设有第一温度传感器(11)和加热片(10)，所述第一温度传感器(11)用于监测管套(4)内腔的温度，所述加热片(10)用于加热管套(4)内腔的温度；所述同轴光纤的激发端用于接收激发光源，所述同轴光纤的同轴端穿过管套(4)朝向试管(5)，所述同轴光纤的同轴端用于传递激发光源至试管(5)处并将试管(5)处的光源传递至同轴光纤的发射端，所述同轴光纤的发射端处设有相机(14)，所述相机(14)用于拍摄发射端产生的荧光现象。2.根据权利要求1所述的一种适用于CRISPR分子诊断技术的一体化核酸检测装置，其特征在于，所述整体支架(2)的内腔中可拆卸连接有步进电机(23)，所述步进电机(23)的输出端和试管架(3)过盈配合；所述整体支架(2)的内腔中还设有光电开关安装支架(7)，所述光电开关安装支架(7)上设有光电开关(6)，所述光电开关(6)用于控制步进电机(23)的停止。3.根据权利要求1所述的一种适用于CRISPR分子诊断技术的一体化核酸检测装置，其特征在于，所述试管架(3)包括托盘和传动轴，所述传动轴和托盘一体成型，所述托盘为半圆形结构，所述托盘上设有若干个环形阵列的试管孔，所述试管(5)穿过试管孔并与试管孔间隙配合，当试管(5)放置在试管架(3)上时，托盘外侧的试管(5)由托盘的圆心向外扩散布置。4.根据权利要求1所述的一种适用于CRISPR分子诊断技术的一体化核酸检测装置，其特征在于，所述管套(4)的顶部和底部均为开口结构，所述管套(4)的侧壁上环形阵列有若干个同轴端孔，所述同轴端孔用于嵌装同轴光纤的同轴端，所述管套(4)的侧壁上还设有凸起；所述整体支架(2)的内腔中设有圆形凹槽，所述圆形凹槽的一相对侧壁上设有长方形凹槽，所述管套(4)的底部套设在圆形凹槽内，所述凸起伸入在长方形凹槽内；所述管套(4)的内壁上粘接有第一温度传感器(11)和加热片(10)，所述加热片(10)上粘接有第二温度传感器，所述第二温度传感器用于监测加热片(10)的温度。5.根据权利要求1所述的一种适用于CRISPR分子诊断技术的一体化核酸检测装置，其特征在于，所述整体支架(2)的一侧设有光源腔体，所述光源腔体的内腔中设有LED灯(16)，所述光源腔体的开口端面安装有同轴光纤支架LED端(17)，所述同轴光纤支架LED端(17)上贯通设置有激发光源孔，所述激发光源孔上嵌装有同轴光纤的激发端，所述LED灯(16)发出的光源经过激发光源孔送至同轴光纤的激发端；所述同轴光纤支架LED端(17)的侧边设有第一滤光槽，所述第一滤光槽内放置有蓝色滤光片(18)，所述LED灯(16)发出的光源经过蓝色滤光片(18)被同轴光纤的激发端接收。6.根据权利要求1所述的一种适用于CRISPR分子诊断技...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡飞，刘艳飞，王鑫垚，彭年才，李希晨，王怀玉，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：