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CN111269825A - 快速核酸即时检测仪器 - Google Patents

快速核酸即时检测仪器 Download PDF

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CN111269825A
CN111269825A CN202010198771.1A CN202010198771A CN111269825A CN 111269825 A CN111269825 A CN 111269825A CN 202010198771 A CN202010198771 A CN 202010198771A CN 111269825 A CN111269825 A CN 111269825A
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China
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nucleic acid
rapid
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optical
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CN202010198771.1A
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丁永军
侯伟博
张中
汤曾勇
万春京
王伟
钱帮超
刘振宇
祝乃康
贾振宏
孙家振
高阳
张国秀
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Getein Biotech Inc
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Getein Biotech Inc
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    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01L—CHEMICAL OR PHYSICAL LABORATORY APPARATUS FOR GENERAL USE
    • B01L7/00—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices
    • B01L7/52—Heating or cooling apparatus; Heat insulating devices with provision for submitting samples to a predetermined sequence of different temperatures, e.g. for treating nucleic acid samples
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C12—BIOCHEMISTRY; BEER; SPIRITS; WINE; VINEGAR; MICROBIOLOGY; ENZYMOLOGY; MUTATION OR GENETIC ENGINEERING
    • C12Q—MEASURING OR TESTING PROCESSES INVOLVING ENZYMES, NUCLEIC ACIDS OR MICROORGANISMS; COMPOSITIONS OR TEST PAPERS THEREFOR; PROCESSES OF PREPARING SUCH COMPOSITIONS; CONDITION-RESPONSIVE CONTROL IN MICROBIOLOGICAL OR ENZYMOLOGICAL PROCESSES
    • C12Q1/00—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions
    • C12Q1/68—Measuring or testing processes involving enzymes, nucleic acids or microorganisms; Compositions therefor; Processes of preparing such compositions involving nucleic acids
    • C12Q1/6844—Nucleic acid amplification reactions

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Abstract

本发明涉及生物医疗领域，尤其是涉及一种快速核酸即时检测仪器。本发明提供的一种快速核酸即时检测仪器，运用比例积分微分算法和参数驱动高性能半导体制冷片提供升降温动力源，通过导热系数高的导热硅脂传递到小体积的传热座，热传导效率高，进一步结合检测试剂盒外部紧密贴合式的结构设计，能够在二十五分钟之内完成四十个热循环扩增，实现快速升降温。同时，仪器配有八个并行检测光通道，可以实现八个样本的同时检测；八个通道分为两组，每组四个通道，两组之间可以进行分时检测，大大提高了检测效率，实现快速核酸即时检测。本发明整体尺寸小，研制与生产成本低廉，适于规模化应用和推广。

Description

快速核酸即时检测仪器
技术领域
本发明涉及生物医疗领域，尤其是涉及一种快速核酸即时检测仪器。
背景技术
核酸检测仪器可用于生物化学、分子生物学和基因工程等领域，是开展生物样品定量分离和分析工作不可缺少的设备。市面上的核酸检测仪器均能够在一定程度上实现样本的定量检测，但样本检测前的核酸扩增反应需要严苛的温度支持，目前的核酸检测仪器尚无性能卓越的升降温系统，致使整个检测速度无法得到有效的提升；大多数核酸检测仪器结构较为复杂，而检测通道数通常不超过四个，整体检测效率较低，无法实现真正意义上的快速核酸即时检测。
发明内容
本发明的目的在于提供一种快速核酸即时检测仪器，该检测仪器能够有效解决传统核酸检测仪器反应升降温缓慢、检测效率低的问题。
本发明提供的一种快速核酸即时检测仪器，包括：快速升降温模块、光检测模块、扫码器、屏幕、打印机和检测试剂盒。
所述快速升降温模块，包括检测试剂盒插槽、压盖、柔性加热装置和热循环装置。其中，检测试剂盒插槽共包含八个槽位，用于安插检测试剂盒；压盖位于检测试剂盒插槽顶部，采用弹簧压紧机构，保证检测试剂盒底部固定；柔性加热装置包括弹簧、伸缩板和加热带，通过弹簧结合伸缩板和加热带，保证加热带与检测试剂盒侧面的紧密贴合，能够有效地提供检测试剂盒内试剂裂解所需的热量；热循环装置包括传热座、半导体制冷片、散热器、风扇和风道，其中传热座采用凸台结构，紧密贴合检测试剂盒插槽底部，与半导体制冷片相结合，能够有效地进行热量的双向传导。热循环产生的热量依次通过散热器、风扇、风道排出仪器。
所述光检测模块，包括光学激发与采集模块、光通道切换电机、直线运动装置、光通道和光通道扫描头。其中，光学激发与采集模块包括光源、准直透镜、滤光片、聚焦透镜和检测器；光通道切换电机固定在光学激发与采集模块外表面中心位置，用于接收系统指令以进行光通道之间的切换；直线运动装置包括固定机构和移动机构，固定机构包括八个定位点，光通道扫描头固定在移动机构上，在光通道切换电机的作用下实现在固定机构上的平移运动，达到切换光通道进行检测的目的；光通道为光纤，包括发送光通道和接收光通道。光源采用发光二极管，发出的光信号依次通过准直透镜、滤光片、聚焦透镜后进入发送光通道，经过光通道扫描头后到达检测试剂盒内，反射后进入接收光通道，再依次通过聚焦透镜、滤光片、准直透镜到达检测器，完成样本光信号的检测。
所述屏幕位于光检测模块上方，用于快速核酸即时检测的人机交互操作。
所述打印机为热敏打印机，位于快速核酸即时检测仪器的主视图右侧，用于检测结果的纸质打印。
所述扫码器位于打印机上方，通过对样本和检测试剂盒进行扫码，可以自动录入样本和试剂的项目信息参数。
所述检测试剂盒位于检测试剂盒插槽内，为核酸裂解、扩增和检测提供所需空间。
本发明提供的一种快速核酸即时检测仪器，运用比例积分微分算法和参数驱动高性能半导体制冷片提供升降温动力源，通过导热系数高的导热硅脂传递到小体积的传热座，热传导效率高，进一步结合检测试剂盒外部紧密贴合式的结构设计，能够在二十五分钟之内完成四十个热循环扩增，实现快速升降温。同时，仪器配有八个并行检测光通道，可以实现八个样本的同时检测；八个通道分为两组，每组四个通道，两组之间可以进行分时检测，大大提高了检测效率，实现快速核酸即时检测。本发明整体尺寸小，研制与生产成本低廉，适于规模化应用和推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明具体实施方式的技术方案，下面将对具体实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据此附图获得其他兼容的附图。
图1为本发明实施例提供的一种快速核酸即时检测仪器的整体结构示意图；
图2为本发明实施例提供的一种快速核酸即时检测仪器的热循环装置结构示意图。
图3为本发明实施例提供的一种快速核酸即时检测仪器的柔性加热装置结构示意图。
图4为本发明实施例提供的一种快速核酸即时检测仪器的光检测模块结构示意图。
图5为本发明实施例提供的一种快速核酸即时检测仪器的光信号检测流程示意图。
图标：10-检测试剂盒插槽；11-压盖；120-弹簧；121-伸缩板；122-加热带；130-传热座；131-半导体制冷片；132-散热器；133-风扇；134-风道；200-光源；201-准直透镜；202-滤光片；203-聚焦透镜；204-检测器；21-光通道切换电机；220-固定机构；2200-定位点；221-移动机构；230-发送光通道；231-接收光通道；24-光通道扫描头；3-屏幕；4-打印机；5-扫码器。
具体实施方式
下面将结合实施例对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明的一个实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他兼容实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1所示，本发明提供的一种快速核酸即时检测仪器，包括：快速升降温模块、光检测模块、屏幕3、打印机4、扫码器5和检测试剂盒。
所述快速升降温模块，包括检测试剂盒插槽10、压盖11、柔性加热装置和热循环装置。
其中，
检测试剂盒插槽10共包含八个槽位，用于安插检测试剂盒；
压盖11位于检测试剂盒插槽10顶部，采用弹簧压紧机构，保证检测试剂盒底部紧密固定；
如图2所示，柔性加热装置包括弹簧120、伸缩板121和加热带122，通过弹簧120结合伸缩板121和加热带122，紧贴检测试剂盒插槽10侧面，能够有效地提供检测试剂盒内试剂裂解所需的热量；
如图3所示，热循环装置包括传热座130、半导体制冷片131、散热器132、风扇133和风道134。
其中，
传热座130采用凸台结构，紧密贴合检测试剂盒插槽10底部，与半导体制冷片131相结合，能够有效地进行热量的双向传导；
热循环产生的热量依次通过散热器132、风扇133、风道134
排出仪器。
如图4所示，所述光检测模块，包括光学激发与采集模块、光通道切换电机21、直线运动装置、光通道和光通道扫描头24。
其中，
光学激发与采集模块包括光源200、准直透镜201、滤光片202、聚焦透镜203和检测器204；
光通道切换电机21固定在光学激发与采集模块外表面中心位置，用于接收系统指令以进行光通道之间的切换；
直线运动装置包括固定机构220和移动机构221，固定机构220包括八个定位点2200，光通道扫描头24固定在移动机构221上，在光通道切换电机21的作用下实现在固定机构220上的平移运动，达到切换光通道进行检测的目的；
光通道为光纤，包括发送光通道230和接收光通道231。
如图5所示，光源200采用发光二极管，发出的光信号依次通过准直透镜201、滤光片202、聚焦透镜203后进入发送光通道230，经过光通道扫描头24后到达检测试剂盒内，反射后进入接收光通道231，再依次通过聚焦透镜203、滤光片202、准直透镜201到达检测器204，完成样本光信号的检测。
所述屏幕3位于光检测模块上方，用于快速核酸即时检测的人机交互操作。
所述打印机4为热敏打印机，位于快速核酸即时检测仪器的正前方右侧，用于打印检测结果。
所述扫码器5位于打印机4上方，通过对样本和检测试剂盒进行扫码，可以自动录入样本和试剂的项目信息参数。
所述检测试剂盒位于检测试剂盒插槽10内，为核酸裂解、扩增和检测提供所需空间。
本发明提供的一种快速核酸即时检测仪器，拥有快速升降温模块，运用比例积分微分算法和参数驱动高性能半导体制冷片131提供升降温动力源，通过导热系数高的导热硅脂传递到小体积的传热座130，热传导效率高，进一步结合检测试剂盒外部紧密贴合式的结构设计，能够在二十五分钟之内完成四十个热循环扩增，实现快速升降温。同时，仪器配有八个并行检测光通道，可以实现八个样本的同时检测；八个通道分为两组，每组四个通道，两组之间可以进行分时检测，大大提高了检测效率，实现快速核酸即时检测。本发明整体尺寸小，研制与生产成本低廉，适于规模化应用和推广。
最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种快速核酸即时检测仪器，其特征在于，包括：快速升降温模块、光检测模块、屏幕、打印机、扫码器和检测试剂盒。
所述快速升降温模块包括检测试剂盒插槽、压盖、柔性加热装置和热循环装置；
所述光检测模块，包括光学激发与采集模块、光通道切换电机、直线运动装置、光通道和光通道扫描头。
2.根据权利要求1所述的快速核酸即时检测仪器，其特征在于，所述检测试剂盒插槽共包含八个槽位，用于安插检测试剂盒；所述压盖位于检测试剂盒插槽顶部，采用弹簧压紧机构，保证检测试剂盒底部紧密固定。
3.根据权利要求1所述的快速核酸即时检测仪器，其特征在于，所述柔性加热装置包括弹簧、伸缩板和加热带，通过弹簧结合伸缩板和加热带，紧贴检测试剂盒插槽侧面，能够有效地提供检测试剂盒内试剂裂解所需的热量。
4.根据权利要求1所述的快速核酸即时检测仪器，其特征在于，所述热循环装置包括传热座、半导体制冷片、散热器、风扇和风道。
5.根据权利要求4所述的快速核酸即时检测仪器，其特征在于，所述传热座采用凸台结构，紧密贴合检测试剂盒插槽底部，与半导体制冷片相结合，能够有效地进行热量的双向传导。
6.根据权利要求1所述的快速核酸即时检测仪器，其特征在于，所述光学激发与采集模块包括光源、准直透镜、滤光片、聚焦透镜和检测器。
所述光通道切换电机固定在光学激发与采集模块外表面中心位置，用于接收系统指令以进行光通道之间的切换；
所述直线运动装置包括固定机构和移动机构，固定机构包括八个定位点，光通道扫描头固定在移动机构上，在光通道切换电机的作用下实现在固定机构上的平移运动，达到切换光通道进行检测的目的；
所述光通道为光纤，包括发送光通道和接收光通道。
7.根据权利要求1所述的快速核酸即时检测仪器，其特征在于，所述屏幕位于光检测模块上方，用于快速核酸即时检测的人机交互操作。
8.根据权利要求1所述的快速核酸即时检测仪器，其特征在于，所述打印机为热敏打印机，位于快速核酸即时检测仪器的正前方右侧，用于打印检测结果。
9.根据权利要求1所述的快速核酸即时检测仪器，其特征在于，所述扫码器位于打印机上方，通过对样本和检测试剂盒进行扫码，自动录入样本和试剂的项目信息参数。
10.根据权利要求1所述的快速核酸即时检测仪器，其特征在于，所述检测试剂盒位于检测试剂盒插槽内，为核酸裂解、扩增和检测提供所需空间。
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