CN105624032A - 一种病原体现场快速检测系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种病原体现场快速检测系统，系统分为两层结构，上层结构包含上层底板，水平轴控制组件和竖直轴控制组件，下层结构包含下层底板，磁分离组件和热组件，荧光检测组件。配合封闭式病原体检测卡盒，卡盒固定安装在系统中，通过PC端设计的软件控制系统对卡盒中液体的操作，可自动完成基于磁珠法的病原体快速荧光检测。整个系统操作简单，安全，并且检测结果以报告的形式直观展现。

Description

一种病原体现场快速检测系统

技术领域

本发明涉及一种病原体现场快速检测系统，适用于便携式、自动化的生化检测系统中，属于生物学、分析化学和医学检测领域。

背景技术

近年来新发、突发传染病逐渐增多，在传染病疫情爆发的现场，对传染病病原体进行初期准确、快速、便捷地检测，是控制传染病流行的关键。虽然国内和国际上已经建立了传染病的监测系统，但是现有的检测手段各有局限性。血清学检查利用相应的抗体与抗原结合检测到病原体，此方法诊断快速，简单、易于操作，但必须制备出针对该病原体的抗体后才能够进行检测，尤其是在还没有抗体来源的情况下不适用于传染病的早期诊断。病原体分离法是通过直接对病原体进行分离培养，检测鉴定病原体。此方法灵敏度高、特异性强，但操作复杂、费时(至少要花费一周时间)，对实验室生物安全条件要求非常高，所以很难在疫情发生现场采用，而且不是所有的病原体都能通过病原体分离法获得。核酸检测技术操作简便，反应快速，尤其是近年来发展的实时荧光PCR(RealtimePCR)，灵敏度高，特异性强，且能够监控整个反应进程，目前在临床已经大规模的应用，几乎成了微生物鉴定的金标准，获得了广泛的认可。在疫情现场就进行核酸检测诊断，这样就会大大节省时间，为控制疫情争取主动权。

传统的核酸检测的整个过程(核酸提取，PCR扩增，检测)需要在不同的仪器上操作进行，样品需要转移多次，这大大增加了样品产生交叉污染的机率，尤其是从PCR扩增后开盖取样检测的操作过程中发生污染。从而导致最后的检测结果不准确，使得对患者都带来十分严重的危害。目前市场上也有一些能实现样品制备与测试的一体化的仪器装置，如Cepheid公司的GeneXpert系列。这些绝大部分都是国外的仪器，价格十分昂贵，并不适合推广，特别是在非洲等疾病容易爆发的地方。针对一些传染性特别强的疾病，例如埃博拉病毒，实验在封闭环境中进行，可大大降低实验人员的感染病毒的机率。因此，本发明根据目前的背景现状，设计一种适用于病原体现场快速检测的系统，配合设计的封闭式的卡盒，该系统可以让整个检测过程在密闭环境中自动完成，便携、易操作，并且通过上位机控制软件可实时监测检测过程，检测结果以报告的形式直观展现。

发明内容

本发明目的是克服现有病原体现场检测仪器的弊端，提供一种便携、易操作，全自动的病原体现场快速检测系统。

本发明的目的通过以下技术方案实现：

一种病原体现场快速检测系统，包含上层底板与下层底板，上层底板与下层底板通过立柱相连接，在上层底板上侧设置水平轴控制组件和竖直轴控制组件，下层底板上侧设置磁分离组件、热循环组件、荧光检测组件；

所述水平轴控制组件包括水平电机、电机支架、变速器、齿形带、两个齿带轮，水平电机与变速器固定在电机支架上，两个齿带轮固定在上层底板上，齿形带套住两个齿带轮，水平电机通过变速器与一个齿带轮相连；

所述竖直轴控制组件包括竖直电机、座件、丝杠、螺母、L型连接件、纵向导轨、横向导轨、导轨固定件、下压件、U型件、挡板，所述横向导轨固定设置在上层底板上侧，在横向导轨上设置滑块，座件的底部与滑块固定连接，座件的侧面与所述的水平轴组件中的齿形条固定连接，导轨固定件与座件通过两个三角块固定连接，纵向导轨固定在导轨固定件的一面，导轨固定件的另一面设有突出的凹件，U型件安装在凹件中，并且可以下拝放平和上拝直立安放，所述竖直电机固定在座件上，竖直电机连接丝杠，丝杠上与L型连接件通过螺母固定，L型连接件又与纵向导轨上的滑块固定连接，同时下压件与L型连接件固定连接，下压件上开有一圆孔，在圆孔中设置圆形套筒，所述圆形套筒与下压件固定连接；

所述下层结构中的磁分离组件包括直角梯形座、带丝杆和滑块的电机组件、磁铁，电机组件固定在直角梯形座的斜面上，磁铁固定在电机组件的滑块上。磁分离组件中的直角梯形座的斜面与所述热组件中的加热座侧面的斜度一致。所述加热座侧面开有长条孔，用于磁铁的磁分离操作。

所述的上层底板上开有一方形孔，方形孔两侧设有固定块。

所述导轨固定件的另一面上还固定有一挡板，用于隔离实验区。

所述热组件包括一适配1.5mL离心管形状的加热座和适配多个0.2mLPCR管的热循环组件。

所述的热循环组件包括热阱，帕尔贴，散热器，风扇。

本系统配合设计的封闭式的卡盒，可以通过自动控制，在卡盒内完成病原体检测，包括磁珠法的核酸提取，实时荧光PCR检测。并且通过上位机控制软件可实时监测检测过程，检测结果以报告的形式直观展现。检测过程安全，易操作，无需过多的人工操作。

附图说明

图1系统前视图；

图2系统后视图；

图3系统下层结构正视图和侧视图；

图4磁分离组件和加热座结构图；

其中：上层底板1，水平电机2，变速器3，电机支架4，齿形带5，齿带轮6，座件7，竖直电机8，丝杠9，纵向导轨10，导轨固定件11，L型连接件12，下压件13，U型件14，挡板15，柱塞泵16，圆形套筒17，柱塞泵管路18，卡盒19，卡盒移液部件20，卡盒固定块21，拧紧螺丝22，下层底板23，直角梯形座24，磁分离滑块25，磁铁26，加热座27，加热板28，散热器29，风扇30，热阱31，荧光检测组件32，离心管33。

具体实施方式

整个病原体检测流程包括核酸提取，PCR扩增和检测，其中包含的操作过程主要有吸液，放液，移液，吹打混匀，温度控制，磁分离和荧光信号检测等动作。下面结合病原体检测操作动作和附图对本发明做更进一步地解释。下列实施例仅用于说明本发明，但并不用来限定本发明的实施范围。

本发明涉及的一种病原体现场快速检测系统，首先将匹配的卡盒19放置在病原体现场快速检测系统中上层底板1的方形孔中，卡盒中的第一个离心管33和三个PCR管对应检测系统中的加热座27和热阱31。拧紧方形孔两边的卡盒固定块21上的拧紧螺丝22，抵在卡盒两侧壁的浅斜槽中，使得卡盒与系统相对固定，并且与加热座27和热阱31接触更加紧密，可提高热传递效果。当卡盒在系统中固定好后，下拝系统竖直控制组件中的U型件14，将卡住卡盒移液部件20，然后将卡盒移液部件20连接好柱塞泵管路18，此时，卡盒19与系统配合完毕。

病原体检测过程中的吸液，放液，吹打混匀，移液等操作：

通过PC端软件控制水平电机2，转动齿带轮6，从而带动齿轮带5移动，从而带动整个竖直轴控制组件水平移动。而U型件14的移动，带动卡盒移液部件20水平移动，移液部件中的吸液头对准离心管中心时，控制竖直轴控制组件中的竖直电机8转动，带动丝杠9上的螺母向下移动，L型连接件12沿着导轨固定件11上的纵向导轨10向下滑动，从而下压件13带动圆形套筒17向下运动，圆形套筒17向下移动时，下压卡盒移液部件20，可进入离心管中，控制柱塞泵16吸液或者放液，可实现在离心管中的吸液和放液。控制柱塞泵16的高频吸放液，可实现在离心管中对混合液吹打混匀操作。当液体需要转移时，控制竖直电机8转动，带动圆形套筒17向上移动，吸有液体的吸液头向上移动。然后控制水平电机2，最终使得U型件14带动卡盒移液部件20水平移动到需要放液的离心管上方。重复上述的操作，可以实现移液的操作。综上，配合控制水平电机2，竖直电机8和柱塞泵16，可实现吸液，放液，移液，吹打混匀等动作。

磁分离操作：磁分离组件包括直角梯形座24，带丝杆和磁分离滑块25的电机组件，磁铁26。电机组件固定在直角梯形座24的斜面上，磁铁26固定在电机组件的滑块上。控制电机组件中的电机，使得磁分离滑块25带动磁铁26沿着预先放有裂解液的离心管33管壁上下移动，实现磁分离和撤磁动作。

温度控制操作：加热座27的一面固定有一加热板28，控制加热板28，可控制加热座27的温度。控制热循环组件中的帕尔贴，配合散热器29和风扇30，可以对热阱31进行升温和降温。

荧光检测组件32可实现荧光信号的检测。

本系统配合设计的封闭式的卡盒19，可以通过自动控制，在卡盒内完成病原体检测，包括磁珠法的核酸提取，实时荧光PCR检测。并且通过上位机控制软件可实时监测检测过程，检测结果以报告的形式直观展现。检测过程安全，易操作，无需过多的人工操作。

以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于上述实施方式中的具体细节，在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种等同变换，这些等同变换均属于本发明的保护范围。

Claims (5)

1.一种病原体现场快速检测系统，其特征在于：包含上层底板与下层底板，上层底板与下层底板通过立柱相连接，在上层底板上侧设置水平轴控制组件和竖直轴控制组件，下层底板上侧设置磁分离组件、热循环组件、荧光检测组件；

所述水平轴控制组件包括水平电机、电机支架、变速器、齿形带、两个齿带轮，水平电机与变速器固定在电机支架上，两个齿带轮固定在上层底板上，齿形带套住两个齿带轮，水平电机通过变速器与一个齿带轮相连；

所述竖直轴控制组件包括竖直电机、座件、丝杠、螺母、L型连接件、纵向导轨、横向导轨、导轨固定件、下压件、U型件、挡板，所述横向导轨固定设置在上层底板上侧，在横向导轨上设置滑块，座件的底部与滑块固定连接，座件的侧面与所述的水平轴组件中的齿形条固定连接，导轨固定件与座件通过两个三角块固定连接，纵向导轨固定在导轨固定件的一面，导轨固定件的另一面设有突出的凹件，U型件安装在凹件中，并且可以下拝放平和上拝直立安放，所述竖直电机固定在座件上，竖直电机连接丝杠，丝杠上与L型连接件通过螺母固定，L型连接件又与纵向导轨上的滑块固定连接，同时下压件与L型连接件固定连接，下压件上开有一圆孔，在圆孔中设置圆形套筒，所述圆形套筒与下压件固定连接；

所述下层结构中的磁分离组件包括直角梯形座、带丝杆和滑块的电机组件、磁铁，电机组件固定在直角梯形座的斜面上，磁铁固定在电机组件的滑块上，磁分离组件中的直角梯形座的斜面与所述热组件中的加热座侧面的斜度一致，所述加热座侧面开有长条孔，用于磁铁的磁分离操作。

2.根据权利要求1所述的一种病原体现场快速检测系统，其特征在于：所述的上层底板上开有一方形孔，方形孔两侧设有固定块。

3.根据权利要求1所述的一种病原体现场快速检测系统，其特征在于：所述导轨固定件的另一面上还固定有一挡板，用于隔离实验区。

4.根据权利要求1所述的一种病原体现场快速检测系统，其特征在于：所述热组件包括一适配1.5mL离心管形状的加热座和适配多个0.2mLPCR管的热循环组件。

5.根据权利要求1所述的一种病原体现场快速检测系统，其特征在于：所述的热循环组件包括热阱，帕尔贴，散热器，风扇。