一种便携式核酸检测系统

本发明属于生物检测领域，尤其是涉及一种便携式核酸检测系统。

背景技术：

1、核酸是一种天然纯在的化合物，它广泛存在于所有生物体内，是生物体内存储遗传信息的重要分子。针对核酸的检测被运用于各种领域，包括疾病检测、环境监测、食品安全、刑侦判案、生物鉴定等等。迄今为止多种核酸检测手段被开发出来，包括核酸扩增、规律间隔成簇短回文重复序列(crispr)、基因测序、生物探针等等。自1985年由kary mullis发明了聚合酶链式反应(pcr)开始，核酸扩增作为一种可以将微量核酸靶标进行指数级复制的技术被广泛运用于各种核酸检测的用途上，并且是核酸检测的金标准方法。传统的pcr技术适用于大规模筛查，但它也有着反应时间长、需要热循环仪器和熟练的操作人员等一系列局限，因此大多部署在在大型医疗机构或中心实验室中进行检测。为将核酸检测部署至现场，需要克服一系列的困难，包括但不限于核酸扩增产物产生的交叉污染、需要昂贵的仪器和专业人员、检测试剂成本高且需低温储存等一系列问题。

2、虽然pcr技术有着扩增效率高、反应可控等优点，但本身的变温反应特性使其对精确变温设备如热循环仪的依赖限制了其部署至需要核酸检测的现场进行检测。为解决对变温设备的依赖，大量替代的等温检测方案被开发出来，包括受限地区检测疾病传播。因此，大量的等温扩增技术，如环介导等温扩增(lamp)、重组酶聚合酶扩增反应(rpa)、链置换扩增反应(sda)等被开发出来以克服此问题。基于这些等温扩增技术，已经有许多便携式核酸检测设备被报导，但这些设备大多有着操作繁琐、结果不可视、无法解决交叉污染等问题，并且现有设备只针对单一场景进行设计，难以进行多场景运用。

3、公开号为cn116694459a的中国发明专利公开了一种便携式核酸检测系统，采用读取扩增子移动距离的方式对靶标核酸进行定性、定量检测分析，但是该专利中采用甩动方式进行试剂混合及加样，混合均匀性差，检测结果准确度低，同时lamp溶液与缓冲液之间需要注入硅油隔离，操作难度大，易导致样品污染。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明旨在提出一种便携式核酸检测系统，以解决传统核酸扩增反应对实验室仪器的依赖与结果不可视的问题，并且适用于不同的检测靶标与检测环境。

2、为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

3、第一方面，本发明提供一种便携式核酸检测芯片，包括依次可拆卸连通的缓冲液存储模块、扩增模块、显色试剂储存模块、检测模块，所述缓冲液存储模块用于存储缓冲液并推动缓冲液流经扩增模块和显色试剂储存模块注入检测模块，所述扩增模块用于存储扩增试剂，所述显色试剂储存模块用于存储显色试剂，所述检测模块内设有显色腔。

4、芯片的组装步骤如下：首先使用移液器将扩增试剂注入扩增模块，然后将缓冲液存储模块通过预先设计的鲁尔接口拧在扩增模块的一侧，之后将显色试剂储存模块安装在扩增模块上，最后将检测模块安装至显色试剂储存模块上完成芯片组装。

5、进一步地，显色腔的形状可以为圆柱形、长方体形等。

6、进一步地，相邻两个模块之间通过鲁尔接口相连，以保证密封性，相邻两个模块之间留有供液体流动的管道，管道内径为1mm。

7、进一步地，所述缓冲液存储模块与扩增模块之间和/或扩增模块与显色试剂储存模块之间和/或显色试剂储存模块与检测模块之间设有止回阀。

8、进一步地，所述扩增试剂包括等温扩增预混液、引物预混液及靶标dna；优选地，所述引物预混液中上游内引物、下游内引物、上游外引物、下游外引物的浓度分别为6-10μm、6-10μm、1-2μm、1-2μm；优选地，上游内引物、下游内引物、上游外引物、下游外引物的浓度分别为8μm、8μm、2μm、2μm。

9、进一步地，所述显色试剂包括sgi及tmb。

10、进一步地，所述缓冲液存储模块包括挤压装置，例如可以为注射器、挤压头等，既可以用于存储缓冲液，又能够作为液体在核酸检测芯片中的驱动力源，将缓冲液与扩增试剂、显色试剂注入检测模块。

11、第二方面，本发明提供一种便携式核酸检测系统，包括如上所述的便携式核酸检测芯片，还包括加热器及显色照明器。

12、进一步地，所述加热器包括加热外壳及加热块，所述加热外壳内设有加热腔，所述加热块设于加热腔内，加热腔上设有加热孔；优选地，加热孔的数量为至少2个。

13、进一步地，加热器内设有供电电源及控制开关，供电电源优选为可充电锂电池。

14、进一步地，所述显色照明器包括照明外壳、照明灯、推拉式背景板，所述照明外壳设有上方开口的检测槽，所述照明灯设于检测槽底部，所述检测槽侧壁设有用于插入推拉式背景板的背景板插槽及用于插入便携式核酸检测芯片的芯片插槽。

15、进一步地，显色照明器内设有供电电源及控制开关，供电电源优选为可充电锂电池。

16、进一步地，推拉式背景板的颜色为白色。

17、第三方面，本发明提供一种核酸检测方法，应用了如上所述的便携式核酸检测芯片或如上所述的便携式核酸检测系统，包括以下步骤：

18、s1、将便携式核酸检测芯片的缓冲液存储模块、扩增模块插入加热器进行加热；

19、s2、挤压加热后的缓冲液存储模块至检测模块内的显色腔被填满；

20、s3、将便携式核酸检测芯片插入显色照明器，通过照明灯照射检测模块；

21、s4、关闭照明灯，插入推拉式背景板，观察显色腔颜色。

22、进一步地，步骤s1中加热温度为60-70℃，加热时间为20-30min；优选地，步骤s3中照明灯的波长为400-500nm，照射时间为1-5min。

23、相对于现有技术，本发明所述的便携式核酸检测系统具有以下优势：

24、(1)本发明所述的便携式核酸检测系统采用多模块可拆卸结构，可以将不同试剂分别注入不同模块以存储，隔离性好，不易发生污染；

25、(2)本发明所述的便携式核酸检测系统采用挤压加样，为试剂混合提供足够动力，确保充足试剂进入检测模块，试剂混合充分，检测结果准确度高；

26、(3)本发明所述的便携式核酸检测系统采用颜色强度显示检测结果，肉眼即可观察，操作简单，使用方便，结果可视，具有广泛的应用前景。

技术特征：

1.一种便携式核酸检测芯片，其特征在于：包括依次可拆卸连通的缓冲液存储模块、扩增模块、显色试剂储存模块、检测模块，所述缓冲液存储模块用于存储缓冲液并推动缓冲液注入检测模块，所述扩增模块用于存储扩增试剂，所述显色试剂储存模块用于存储显色试剂，所述检测模块内设有显色腔。

2.根据权利要求1所述的便携式核酸检测芯片，其特征在于：所述缓冲液存储模块与扩增模块之间和/或扩增模块与显色试剂储存模块之间和/或显色试剂储存模块与检测模块之间设有止回阀。

3.根据权利要求1所述的便携式核酸检测芯片，其特征在于：所述扩增试剂包括等温扩增预混液、引物预混液及靶标dna。

4.根据权利要求1所述的便携式核酸检测芯片，其特征在于：所述显色试剂包括sgi及tmb。

5.根据权利要求1所述的便携式核酸检测芯片，其特征在于：所述缓冲液存储模块包括挤压装置。

6.一种便携式核酸检测系统，包括如权利要求1-5任一所述的便携式核酸检测芯片，其特征在于：还包括加热器及显色照明器。

7.根据权利要求6所述的便携式核酸检测系统，其特征在于：所述加热器包括加热外壳及加热块，所述加热外壳内设有加热腔，所述加热块设于加热腔内，加热腔上设有加热孔。

8.根据权利要求6所述的便携式核酸检测系统，其特征在于：所述显色照明器包括照明外壳、照明灯、推拉式背景板，所述照明外壳设有上方开口的检测槽，所述照明灯设于检测槽底部，所述检测槽侧壁设有用于插入推拉式背景板的背景板插槽及用于插入便携式核酸检测芯片的芯片插槽。

9.一种核酸检测方法，应用如权利要求1-5任一所述的便携式核酸检测芯片或如权利要求6-8任一所述的便携式核酸检测系统，其特征在于，包括以下步骤：

10.根据权利要求9所述的核酸检测方法，其特征在于：步骤s1中加热温度为60-70℃，加热时间为20-30min；优选地，步骤s3中照明灯的波长为400-500nm，照射时间为1-5min。

技术总结本发明提供了一种便携式核酸检测系统，包括依次可拆卸连通的缓冲液存储模块、扩增模块、显色试剂储存模块、检测模块，所述缓冲液存储模块用于存储缓冲液并推动缓冲液注入检测模块，所述扩增模块用于存储扩增试剂，所述显色试剂储存模块用于存储显色试剂，所述检测模块内设有显色腔。本发明所述的便携式核酸检测系统采用多模块可拆卸结构，可以将不同试剂分别注入不同模块以存储，隔离性好，不易发生污染；采用挤压加样，为试剂混合提供足够动力，确保充足试剂进入检测模块，试剂混合充分，检测结果准确度高；采用颜色强度显示检测结果，肉眼即可观察，操作简单，使用方便，结果可视，具有广泛的应用前景。技术研发人员：李峰,董天彧受保护的技术使用者：四川大学技术研发日：技术公布日：2024/6/18