本實用新型涉及一種紙基全自動核酸提取裝置。

背景技術(shù)：

核酸是生命的最基本物質(zhì)之一，是遺傳信息的載體，是最重要的生物信息分子，是醫(yī)學(xué)分子診斷研究的主要對象。因此核酸提取是醫(yī)學(xué)分子診斷中最重要、最基本的操作。

傳統(tǒng)的核酸提取需在實驗室使用試劑盒、冰箱、離心機(jī)，并且需要在專業(yè)技術(shù)人員的操作下才能完成，整個過程存在操作復(fù)雜、耗時、成本昂貴等缺陷。這些方法并不適用于資源匱乏地區(qū)，嚴(yán)重延誤了貧困地區(qū)人們的疾病診斷與治療。隨著紙基微流體技術(shù)的發(fā)展，低成本、小型化、便捷化的紙基裝置日漸受人們的重視。紙張資源豐富、可再生、生物相容性好，具有天然的微孔結(jié)構(gòu)，可通過毛細(xì)力自動泵送液體，易于實現(xiàn)液體流動控制及檢測時間控制，因此適合作為簡單、廉價的核酸提取平臺。目前市面上存在的紙基核酸提取方法，如：Whatman公司發(fā)明的紙上提取核酸的方法(如：FTA卡等)。它們?nèi)匀淮嬖诙嗖讲僮?、耗時、無液體存儲等缺陷，不能實現(xiàn)快速、簡單、便攜的核酸提取。仍然不適用于資源匱乏地區(qū)進(jìn)行疾病診斷。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的在于解決現(xiàn)有紙基核酸提取裝置所存在的缺陷，提供一種成本低廉、攜帶方便，操作簡單、快速的紙基全自動核酸提取裝置，該裝置提取時間短，效率高，適用范圍廣。

為達(dá)到上述目的，本實用新型采用以下技術(shù)方案予以實現(xiàn)：

一種紙基全自動核酸提取裝置，包括上下扣合的上蓋和基座，基座的一側(cè)設(shè)置儲液倉，儲液倉內(nèi)設(shè)置儲液模塊，另一側(cè)為紙基通道模塊；紙基通道模塊包括清洗液通道、裂解液通道和紙基時間通道；儲液模塊包括分別與清洗液通道、裂解液通道和紙基時間通道相連通的裂解液儲液池、清洗液儲液池和紙基時間通道液體儲液池；裂解液通道上設(shè)置有進(jìn)樣區(qū)和核酸吸附區(qū)，末端設(shè)置吸水墊；紙基時間通道的末端設(shè)置時間指示區(qū)；上蓋一側(cè)安裝有控制按鈕，用于將儲液模塊中的液體擠出至紙基通道模塊；另一側(cè)開設(shè)分別與進(jìn)樣區(qū)、核酸吸附區(qū)以及時間指示區(qū)相對應(yīng)的進(jìn)樣孔、取樣孔以及時間指示孔。

本實用新型進(jìn)一步的改進(jìn)在于：

所述裂解液儲液池、清洗液儲液池和紙基時間通道液體儲液池均為圓柱形，儲液倉的頂部分別開設(shè)與三個儲液池相連通的儲液池孔，控制按鈕與三個儲液池孔對準(zhǔn)。

所述裂解液儲液池、清洗液儲液池和紙基時間通道液體儲液池內(nèi)均設(shè)置有儲液海綿，儲液海綿上分別設(shè)置有與各儲液池壁緊密接觸的密封橡膠；裂解液儲液池、清洗液儲液池和紙基時間通道液體儲液池的底部側(cè)壁上分別開設(shè)有與清洗液通道、裂解液通道和紙基時間通道相連通的出液孔。

所述清洗液通道為L型，且長邊與裂解液通道平行，短邊與裂解液通道相接觸；清洗液通道的末端折疊3～5次，形成紙基控制閥，在清洗液通道沒有液體時，將清洗液通道與裂解液通道斷開；當(dāng)清洗液通道中有液體流動時，紙基控制閥能夠展開與裂解液通道相接觸。

所述裂解液通道、清洗液通道和紙基時間通道均為濾紙，吸水墊為吸水紙.

所述裂解液通道的尺寸為25mm×5mm；清洗液通道的尺寸為10mm×5mm，紙基時間通道的尺寸為30mm×5mm，吸水紙的尺寸為25mm×20mm。

所述時間指示區(qū)包括底層尺寸為10mm×10mm的遇水變紅的紙和上層為開有直徑為3mm～6mm圓孔的疏水紙，圓孔與上蓋上的時間指示孔的位置相對應(yīng)，且直徑相同。

所述進(jìn)樣區(qū)采用直徑為5mm～8mm的濾紙；核酸吸附區(qū)采用直徑為4mm～8mm的玻璃纖維。

所述進(jìn)樣區(qū)位于裂解液通道前端10mm處，核酸吸附區(qū)位于進(jìn)樣區(qū)與吸水墊之間，且距離進(jìn)樣區(qū)0～10mm。

所述上蓋和基座均為3D打印制成的一體式結(jié)構(gòu)。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益效果：

本實用新型紙基全自動核酸提取裝置，具有無需額外儀器、成本低廉、攜帶方便、操作簡單、快速等優(yōu)點。利用計算機(jī)軟件設(shè)計裝置構(gòu)型，并與海綿結(jié)合解決了儲液問題，無需低溫冰箱；裝置中上蓋的控制按鈕與橡膠密封圈靠手指的壓力對海綿進(jìn)行擠壓讓液體流出，同時，與紙基通道模塊結(jié)合，液體靠毛細(xì)作用力往前流動，無需外接泵，解決了便攜問題；在清洗液通道上設(shè)計了紙基閥門，解決了多步操作問題；采用玻璃纖維吸附核酸，并用玻璃纖維直接進(jìn)行后續(xù)試驗，無需洗脫，簡單方便。整個提取過程僅需2min，操作也僅需3步(加樣－打開開關(guān)－取結(jié)果)，不需要使用大型的儀器和專業(yè)的技術(shù)人員就可以完成。因此，此裝置實現(xiàn)了核酸的全自動提取。

【附圖說明】

圖1為本實用新型上蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實用新型基座的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本實用新型儲液模塊和紙基通道模塊的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本實用新型的整體結(jié)構(gòu)示意圖。

其中，1-控制按鈕；2-進(jìn)樣孔；3-取樣孔；4-時間指示孔；5-清洗液儲液池；6-裂解液儲液池；7-紙基時間通道液體儲液池；8-出液孔；9-密封橡膠；10-儲液海綿；11-裂解液通道；12-清洗液通道；13-進(jìn)樣區(qū)；14-核酸吸附區(qū)；15-吸水墊；16-紙基時間通道；17-時間指示區(qū)。

【具體實施方式】

下面結(jié)合附圖對本實用新型做進(jìn)一步詳細(xì)描述：

參見圖1至圖4，本實用新型紙基全自動核酸提取裝置，包括3D打印的上蓋、基座和基座上的集成模塊。上蓋包括控制按鈕1、進(jìn)樣孔2、取樣孔3和時間指示孔4，上蓋是扣壓在基座上，控制按鈕1被固定在上蓋上；基座上的集成模塊包括儲液模塊和紙基通道模塊；其中每個儲液池與紙通道相連的位置開有出液孔8，每個儲液池內(nèi)均填充有儲液海綿10和密封橡膠9；紙基通道模塊包括核酸提取模塊和時間指示模塊：其中核酸提取模塊包括裂解液通道11和清洗液通道12，其中裂解液通道11上有進(jìn)樣區(qū)13和核酸吸附區(qū)14和吸水墊15。時間指示模塊包括紙基時間通道16和時間指示區(qū)17。

儲液模塊包括1個直徑為12mm、用于存儲裂解液的裂解液儲液池6，和2個直徑為9mm、分別用于儲存清洗液和5％PEG溶液的清洗液儲液池5和紙基時間通道液體儲液池7；每個儲液池中，儲液海綿填充于儲液池底部，密封橡膠墊疊加在儲液海綿上并與儲液池緊密接觸起到密封作用，同時，當(dāng)上蓋中的控制按鈕1壓下時，密封橡膠會一同壓下，儲液海綿中的液體從儲液池底部開設(shè)的直徑 為5mm×2mm出液口8擠出，流到對應(yīng)的紙基通道上。

紙基通道模塊，其通道材質(zhì)選用普通的濾紙；其中，裂解液通道11的尺寸位25mm×5mm，清洗液通道的尺寸為10mm×5mm，紙基時間通道的尺寸為30mm×5mm，吸水墊的尺寸為25mm×20mm。裂解液通道在距儲液池端口10mm處設(shè)置進(jìn)樣區(qū)，相隔進(jìn)樣區(qū)5mm處設(shè)置核酸吸附區(qū)，緊接著是吸水區(qū)。進(jìn)樣區(qū)與上蓋的進(jìn)樣孔相對應(yīng)。使用直徑為5mm～8mm的普通濾紙，濾紙直徑根據(jù)樣品體積而定。核酸吸附區(qū)，與上蓋的取樣孔相對應(yīng)。使用直徑為4mm～8mm的玻璃纖維紙。

紙基清洗液通道呈L型，與裂解液通道相連的一端設(shè)置有紙基控制閥，紙基控制閥采用將紙折疊3-5次的方式制備而成。當(dāng)沒有液體時，紙基控制閥將清洗液通道與裂解液通道斷開，起到防止液體倒著從裂解液通道流到清洗液通道的作用；當(dāng)有液體流動時，紙基控制閥會隨著液體展開而使液體呈單向流動，起到清洗液從清洗液通道流到裂解液通道實現(xiàn)多步操作的作用。

時間指示區(qū)與上蓋的時間指示區(qū)相對應(yīng)。其底層使用直徑為10mm×10mm的遇水變紅的紙上層覆蓋有直徑為3mm～6mm的疏水紙，當(dāng)直徑為3mm～6mm孔內(nèi)的紙全部變紅后，即指示核酸提取完成。

本實用新型還提供了一種紙基全自動核酸提取裝置的制備方法，包括以下步驟：

1)利用計算機(jī)軟件設(shè)計上蓋和基座結(jié)構(gòu)，根據(jù)設(shè)計的上蓋和基座結(jié)構(gòu)，用3D打印機(jī)進(jìn)行打印。

2)根據(jù)儲液池所規(guī)定的直徑，用激光切割機(jī)制備相應(yīng)尺寸的海綿和橡膠密封墊。

3)將儲液海綿分別浸泡于相對應(yīng)的液體中使海綿充滿液體。

4)根據(jù)紙基模塊的尺寸，用激光切割機(jī)制備相應(yīng)尺寸的紙基通道，用打孔器制備進(jìn)樣區(qū)濾紙片和核酸吸附區(qū)玻璃纖維片。

5)將儲液海綿與橡膠密封墊按先后順序放入儲液池。

6)將紙基通道模塊中的每個部件分別粘貼于基座的相應(yīng)位置。

7)將上蓋和基座組裝形成全自動核酸提取裝置。

采用本實用新型的裝置對核酸進(jìn)行提取，具體方法包括以下步驟：

1)將樣品在進(jìn)樣孔處滴加進(jìn)去。

2)按下上蓋的控制按鈕，觀察時間指示區(qū)，如若圓孔完全變紅，則提取完成。

3)用鑷子夾出核酸吸附區(qū)的玻璃纖維，放入PCR管中，進(jìn)行后序的PCR驗證。

綜上所述，本實用新型紙基全自動核酸提取裝置，能夠使整個提取過程快速(1～2min)、簡單(全自動)。與現(xiàn)有提取方法相比，此裝置解決了儲液問題，減少了多步操作，整個提取過程從加樣到提取完成僅需要2min，實現(xiàn)了全自動提取，不需要使用大型的儀器和專業(yè)的技術(shù)人員就可以完成。本實用新型在未來可與簡單的紙基核酸擴(kuò)增、核酸檢測結(jié)合，將核酸提取、核酸擴(kuò)增和核酸檢測的功能集成在紙基上，使核酸檢測系統(tǒng)一體化，以實現(xiàn)現(xiàn)場快速檢測。

以上內(nèi)容僅為說明本實用新型的技術(shù)思想，不能以此限定本實用新型的保護(hù)范圍，凡是按照本實用新型提出的技術(shù)思想，在技術(shù)方案基礎(chǔ)上所做的任何改動，均落入本實用新型權(quán)利要求書的保護(hù)范圍之內(nèi)。