一种多头一体化核酸提取试管及方法与流程

本发明涉及核酸提取和检测领域，尤其涉及一种多头一体化核酸提取试管及方法。

背景技术：

随着基因检测、个性化给药、产前诊断等的普及，在生物行业各领域都追求高通量、自动化的今天，传统dna提取方法的局限越来越明显。由于磁珠法提取核酸能够实现自动化提取，进行大批量操作，并且操作简单、用时短，因而磁珠法提取核酸越来越受到重视。

中国发明专利申请（公开号cn108796038b，公开日：20191018）公开了一种核酸一体化检测方法及检测试剂管，通过在主管内设置多个呈上下布置的分隔塞，并在每个分隔塞上设置液相或固相的疏水层，从而将检测试剂管内的裂解液、清洗液和反应液进行隔离；将样品加入裂解液中进行混匀和裂解,并利用纳米磁珠对样品中的核酸进行提取，然后利用外部磁性体带动纳米磁珠携带核酸沿着检测试剂管内壁上的磁珠通道依次穿过各个疏水层进入清洗液和反应液，实现核酸的清洗和扩增，其中，反应液所需的生物试剂储藏在反应液上方的分隔塞内，最后外部设备通过光学检测实现对样品核酸的检测，从而实现在同一个检测试剂管内进行核酸提取、清洗和扩增反应多个步骤。本发明具有能够减少检测误差和降低操作难度的特点。

现有技术存在以下不足：主管内壁的磁珠通道数量少并且磁珠通道宽度较窄，磁体从主管外壁一次带动的磁珠数量较少，从而造成核酸提取效率较低；磁珠通道宽度较窄使得磁珠之间容易相互堆叠而不能均匀分布在磁珠通道内壁，从而造成磁珠运动时不平稳。同时，磁棒带动所有洗涤后的磁珠在相同的洗脱区同时进行洗脱，不能将磁珠分开洗脱进行结果对照进而排除误差影响因素，从而降低了提取结果的准确性。

技术实现要素：

本发明的目的是：针对上述问题，提出在主管内部设置磁道，磁棒插入磁道内孔进而带动磁珠贴合磁道外壁并且随着磁棒运动；从而使得磁珠下移不受磁珠通道数量限制，一次带动较多数量的磁珠，提高核酸提取效率；磁珠在面积较大的磁道外壁上均匀分布而不相互堆叠，使得磁珠运动时更加平稳。同时，在主管底端设置多个独立支管分别对磁珠进行洗脱，提高提取结果准确性的一种多头一体化核酸提取试管及方法。

为了实现上述的目的，本发明采用了以下的技术方案：

一种多头一体化核酸提取试管，该试管包括主管；主管内部腔体从上到下依次设置有裂解区、洗涤区和洗脱区；裂解区与洗涤区以及洗涤区与洗脱区之间分别设置有疏水密封层分隔开，并在洗涤区和洗脱区内分别设置有磁珠洗涤液和核酸洗脱液；所述的主管内部腔体还设置有由裂解区延伸至洗脱区的磁道，所述的磁道一端封闭，另一端设置有供磁棒伸入的开口；洗脱区内部腔体设置有多个隔板，多个隔板在径向两端分别与洗脱区腔体内壁和磁道外壁相连接，从而将洗脱区分隔为多个相互独立的支管；两个相邻的隔板相对分布，洗脱区腔体内壁和磁道外壁相对分布从而组成支管四壁，洗脱区底面与支管四壁底端相连接形成支管底面。

另外，本发明还公开了一种一体化核酸提取和检测装置，包括所述的一体化核酸提取试管和磁棒，磁棒外壁与磁道内孔相配合。

作为优选，主管内部腔体设置有第一分隔塞和第二分隔塞；磁道外壁与第一分隔塞和第二分隔塞之间都存在环形缝隙；疏水密封层分别位于第一分隔塞和第二分隔塞内并且将所在位置的主管内部腔体填充密封。

作为优选，疏水密封层为石蜡或者液相疏水层；第一分隔塞和第二分隔塞都为弹性材料。支管底端为相互独立的圆柱形状。多个支管沿着主管中心呈圆周形状分布；磁道轴向中心轴线与主管轴向中心轴向重合。

作为优选，第一分隔塞包括第一塞体、第一圆弧面、第一棱柱面和第一中心孔；主管内壁上端为圆弧形状，主管内壁下端为六棱柱形状；第一圆弧面为圆弧形状并且与主管上端的圆弧内壁过盈配合，第一棱柱面为六棱柱形状并且与主管下端的六棱柱内壁过盈配合；第一中心孔被磁道贯穿并且与磁道外壁之间的缝隙被疏水密封层填充密封。

作为优选，第二分隔塞包括第二塞体、第二棱柱面和第二中心孔；主管内壁还设置有第二台阶面；水平方向的第二塞体底面与水平方向的第二台阶面相接触；第二棱柱面与主管下端的六棱柱内壁过盈配合，第二中心孔被磁道贯穿并且与磁道外壁之间的缝隙被疏水密封层填充密封。

作为优选，主管顶端设置有管盖，管盖通过内螺纹与主管外壁的外螺纹相旋合；管盖设置有竖直贯穿的定位孔，定位孔与磁道外壁相配合。

另外，本发明还公开了一种核酸提取和检测方法，该方法采用所述的一种多头一体化核酸提取试管，该方法包括以下的步骤：

（s1）先在裂解区内预置裂解液和磁珠，将管盖拧开后把待检测样本细胞添加至裂解区，样本细胞被裂解液裂解并释放出完整核酸并且与磁珠相互结合；或者直接将裂解后含有待检测样本细胞和磁珠的溶液添加至裂解区；

（s2）将磁棒从磁道开口插入裂解区并且下移至洗涤区，磁棒吸引磁珠贴合磁道外壁并且跟随磁棒穿过第一分隔塞内的疏水密封层下移至洗涤区；当疏水密封层为石蜡时，先对主管加热使得石蜡热熔；

（s3）磁珠洗涤液除去与磁珠相结合的核酸中的蛋白质和无机盐等一些杂质后，磁棒带动磁珠继续下移穿过第二分隔塞内热熔的疏水密封层至洗脱区并且分别进入多个不同支管内；

（s4）核酸洗脱液与洗涤后的磁珠相接触将磁珠上结合的核酸洗脱至不同支管的核酸洗脱液中；

（s5）核酸在核酸洗脱液中进行pcr或等温扩增反应，并且核酸洗脱液中引入分子信标，使得外部设备通过荧光定量检测即可实时观察到pcr或等温扩增反应，并通过分析荧光值得到样品核酸的数量从而实现对样品核酸的检测；而后将不同支管中洗脱磁珠后的核酸洗脱液的检测结果分别对比完成一体化核酸提取和检测过程。

本发明采用上述技术方案的一种多头一体化核酸提取试管及方法的优点是：

疏水密封层分别将裂解区内的细胞裂解液与洗涤区内的磁珠洗涤液以及洗涤区内的磁珠洗涤液与洗脱区内的核酸洗脱液分开；磁棒从磁道顶端开口放入磁道内孔后利用其自身的磁力将裂解区内的磁珠吸取贴合至磁道外壁；磁棒下移进而带动磁珠下移穿过疏水密封层分别进入洗涤区和洗脱区进行洗涤和洗脱从而完成核酸的提取；而此种方式中，磁珠贴合磁道外壁并且随着磁棒运动，整个磁道外壁都可以供磁珠运动而不受磁珠通道条数的限制，一次可以带动较多数量的磁珠，提高核酸提取效率；同时，磁珠在面积较大的磁道外壁上均匀分布而不相互堆叠，使得磁珠运动时更加平稳。而且，此种方式中磁棒上的磁珠进入洗脱区时被隔板分隔为多个部分，并且分别在多个相互独立的支管内进行洗脱从而完成磁珠分开洗脱过程；而后对多个相互独立的支管洗脱后的溶液进行对照分析排除误差影响因素，从而提高了提取结果的准确性。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为第一分隔塞的结构示意图。

图3为第二分隔塞的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细的说明。

实施例1

如图1所示的一种多头一体化核酸提取试管，该试管包括主管1；主管1内部腔体从上到下依次设置有裂解区2、洗涤区4和洗脱区6；裂解区2与洗涤区4以及洗涤区4与洗脱区6之间分别设置有疏水密封层分隔开，并在洗涤区4和洗脱区6内分别设置有磁珠洗涤液和核酸洗脱液；所述的主管1内部腔体还设置有由裂解区2延伸至洗脱区6的磁道7，所述的磁道7一端封闭，另一端设置有供磁棒伸入的开口；洗脱区6内部腔体设置有多个隔板61，多个隔板61在径向两端分别与洗脱区6腔体内壁和磁道7外壁相连接，从而将洗脱区6分隔为多个相互独立的支管62；两个相邻的隔板61相对分布，洗脱区6腔体内壁和磁道7外壁相对分布从而组成支管62四壁，洗脱区6底面与支管62四壁底端相连接形成支管62底面。此种方式中，疏水密封层分别将裂解区内的2的细胞裂解液与洗涤区4内的磁珠洗涤液以及洗涤区4内的磁珠洗涤液与洗脱区6内的核酸洗脱液分开；磁棒从磁道7顶端开口放入磁道7内孔后利用其自身的磁力将裂解区2内的磁珠吸取贴合至磁道7外壁；磁棒下移进而带动磁珠下移穿过疏水密封层分别进入洗涤区4和洗脱区6进行洗涤和洗脱从而完成核酸的提取；而此种方式中，磁珠贴合磁道7外壁并且随着磁棒运动，整个磁道7外壁都可以供磁珠运动而不受磁珠通道条数的限制，一次可以带动较多数量的磁珠，提高核酸提取效率；同时，磁珠在面积较大的磁道外壁上均匀分布而不相互堆叠，使得磁珠运动时更加平稳。而且，此种方式中磁棒上的磁珠进入洗脱区6时被隔板61分隔为多个部分，并且分别在多个相互独立的支管62内进行洗脱从而完成磁珠分开洗脱过程；而后对多个相互独立的支管62洗脱后的溶液进行对照分析排除误差影响因素，从而提高了提取结果的准确性。

另外，本发明还公开了一种一体化核酸提取和检测装置，包括所述的一体化核酸提取试管和磁棒，磁棒外壁与磁道7内孔相配合。

主管1内部腔体设置有第一分隔塞3和第二分隔塞5；磁道7外壁与第一分隔塞3和第二分隔塞5之间都存在环形缝隙；疏水密封层分别位于第一分隔塞3和第二分隔塞5内并且将所在位置的主管1内部腔体填充密封。

疏水密封层为石蜡或者液相疏水层；第一分隔塞3和第二分隔塞5都为弹性材料。支管62底端为相互独立的圆柱形状。多个支管62沿着主管1中心呈圆周形状分布；磁道7轴向中心轴线与主管1轴向中心轴向重合。

如图2所示，第一分隔塞3包括第一塞体31、第一圆弧面32、第一棱柱面33和第一中心孔34；主管1内壁上端为圆弧形状，主管1内壁下端为六棱柱形状；第一圆弧面32为圆弧形状并且与主管1上端的圆弧内壁过盈配合，第一棱柱面33为六棱柱形状并且与主管1下端的六棱柱内壁过盈配合；第一中心孔34被磁道7贯穿并且与磁道7外壁之间的缝隙被疏水密封层填充密封。第一圆弧面32和第一棱柱面33分别与主管1内壁过盈配合，从而将第一分隔塞3卡紧定位至主管1内壁。

如图3所示，第二分隔塞5包括第二塞体51、第二棱柱面52和第二中心孔53；主管1内壁还设置有第二台阶面11；水平方向的第二塞体51底面与水平方向的第二台阶面11相接触；第二棱柱面52与主管1下端的六棱柱内壁过盈配合，第二中心孔53被磁道7贯穿并且与磁道7外壁之间的缝隙被疏水密封层填充密封。第二台阶面11与第二塞体51底面相接触对第二分隔塞5进行轴向限位，第二棱柱面52与主管1内壁过盈配合对第二分隔塞5进行径向限位；从而使得第二分隔塞5能够利用其自身弹性以及主管1内壁的限位卡紧在主管1内壁上。

如图1所示，主管1顶端设置有管盖18，管盖18通过内螺纹与主管1外壁的外螺纹相旋合防止外部污染物进入主管1；管盖18设置有竖直贯穿的定位孔181，定位孔181与磁道7外壁相配合从而对磁道7上部进行进一步限位，防止其发生偏移。

另外，本发明还公开了一种核酸提取和检测方法，该方法采用所述的一种多头一体化核酸提取试管，该方法包括以下的步骤：

（s1）先在裂解区2内预置裂解液和磁珠，将管盖18拧开后把待检测样本细胞添加至裂解区2，样本细胞被裂解液裂解并释放出完整核酸并且与磁珠相互结合；或者直接将裂解后含有待检测样本细胞和磁珠的溶液添加至裂解区2；

（s2）将磁棒从磁道7开口插入裂解区2并且下移至洗涤区4，磁棒吸引磁珠贴合磁道7外壁并且跟随磁棒穿过第一分隔塞3内的疏水密封层下移至洗涤区4；当疏水密封层为石蜡时，先对主管1加热使得石蜡热熔；

（s3）磁珠洗涤液除去与磁珠相结合的核酸中的蛋白质和无机盐等一些杂质后，磁棒带动磁珠继续下移穿过第二分隔塞5内热熔的疏水密封层至洗脱区6并且分别进入多个不同支管62内；

（s4）核酸洗脱液与洗涤后的磁珠相接触将磁珠上结合的核酸洗脱至不同支管62的核酸洗脱液中；

（s5）核酸在核酸洗脱液中进行pcr或等温扩增反应，并且核酸洗脱液中引入分子信标，使得外部设备通过荧光定量检测即可实时观察到pcr或等温扩增反应，并通过分析荧光值得到样品核酸的数量从而实现对样品核酸的检测；而后将不同支管62中洗脱磁珠后的核酸洗脱液的检测结果分别对比完成一体化核酸提取和检测过程。